(57)【要約】【課題】積層体に発生した積層ずれやうねりを補正することができる燃料電池セルの積層体の締結方法を提供する。【解決手段】シャフト２００によって燃料電池セルの積層体１００を積層方向に向かって加圧しながら、ケース３００を当該積層方向に沿ってスライドさせることにより積層体１００をケース３００内に挿入し、積層体１００とケース３００とを締結する、燃料電池セルの積層体１００の締結方法であって、積層体１００の各層の位置のずれ量である積層ずれ量を検出し、積層ずれ量が所定の量より大きい場合に、積層ずれ量に基づいてシャフトの積層方向に交差する方向の移動量を算出し、積層体１００をシャフト２００によって加圧する際に、当該移動量分だけシャフト２００を移動させ、シャフト２００のヤング率は１００ｋＮ／ｍｍ２以上３００ｋＮ／ｍｍ２以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトによって燃料電池セルの積層体を積層方向に向かって加圧しながら、ケースを前記積層方向に沿ってスライドさせることにより前記積層体を前記ケース内に挿入し、前記積層体と前記ケースとを締結する、燃料電池セルの積層体の締結方法であって、
前記積層体の各層の位置のずれ量である積層ずれ量を検出し、
前記積層ずれ量が所定の量より大きい場合に、前記積層ずれ量に基づいて前記シャフトの前記積層方向に交差する方向の移動量を算出し、前記積層体を前記シャフトによって加圧する際に、当該移動量分だけ前記シャフトを移動させ、
前記シャフトのヤング率は１００ｋＮ／ｍｍ２以上３００ｋＮ／ｍｍ２以下である、燃料電池セルの積層体の締結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルの積層体の締結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池セルの積層体（スタック）をシャフトで加圧しながらケースに入れる燃料電池の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０９４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池セルの積層体において各層の位置がずれる積層ずれが生じて当該積層体にうねりが発生する場合がある。そのため、燃料電池の積層体に積層ずれやうねりが発生している場合に、特許文献１に記載されているような方法で当該積層体をケースに入れると、積層体の端部がケースと衝突して燃料電池セルが変形してしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、積層体に発生した積層ずれやうねりを補正することができる燃料電池セルの積層体の締結方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池セルの積層体の締結方法は、シャフトによって燃料電池セルの積層体を積層方向に向かって加圧しながら、ケースを前記積層方向に沿ってスライドさせることにより前記積層体を前記ケース内に挿入し、前記積層体と前記ケースとを締結する、燃料電池セルの積層体の締結方法であって、前記積層体の各層の位置のずれ量である積層ずれ量を検出し、前記積層ずれ量が所定の量より大きい場合に、前記積層ずれ量に基づいて前記シャフトの前記積層方向に交差する方向の移動量を算出し、前記積層体を前記シャフトによって加圧する際に、当該移動量分だけ前記シャフトを移動させる。また、前記シャフトのヤング率は１００ｋＮ／ｍｍ２以上３００ｋＮ／ｍｍ２以下である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る燃料電池セルの積層体の締結方法によれば、積層体をシャフトによって加圧する際に、積層体の積層ずれ量に基づいて算出された移動量分だけシャフトを移動させることにより、当該積層体の積層ずれを補正することができる。また、シャフトのヤング率は１００ｋＮ／ｍｍ２以上であるため積層体がシャフトの移動に対してより確実に追従することができ、また、シャフトのヤング率が３００ｋＮ／ｍｍ２以下であるため積層体をケースに挿入する際に、積層体とケースとが干渉することを防止することができる。そのため、積層体に発生した積層ずれやうねりを補正することができる燃料電池セルの積層体の締結方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池セルの積層体の締結方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１に係る燃料電池セルの積層体の締結方法の一例を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る燃料電池セルの積層体の締結方法の一例を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る燃料電池セルの積層体の締結方法の他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に、本発明の実施の形態１に係る燃料電池セルの積層体１００の締結方法の一例を示すフローチャートを示す。また、図２及び図３に、当該燃料電池セルの積層体１００の締結方法の一例を説明する図を示す。図２は、積層体１００の側面視の積層体１００、シャフト２００、ケース３００の断面を示している。また、図３は、積層体１００の端部１０１の平面視の積層体１００、センサ４０１，４０２（後述）を示している。
【００１０】
本発明に係る燃料電池セルの積層体１００の締結方法では、図２、図３に示すように、シャフト２００によって燃料電池セルの積層体１００を積層方向に向かって加圧しながら、ケース３００を当該積層方向に沿ってスライドさせる。これにより、当該積層体１００をケース３００内に挿入し、積層体１００とケース３００とを締結する。
【００１１】
しかしながら、燃料電池セルの積層体１００には各層の位置がずれる積層ずれが生じて当該積層体１００にうねりが発生する場合がある。そのため、燃料電池の積層体１００に積層ずれやうねりが発生している場合に、当該積層体１００をケース３００に入れると、積層体１００の端部がケースと衝突して燃料電池セルが変形してしまう虞がある。
【００１２】
そこで、本発明に係る燃料電池セルの積層体１００の締結方法では、積層体１００をケース３００に挿入する際に、シャフト２００に発生するたわみを利用して、積層体１００に発生している積層ずれやうねりを補正する。以下、具体的に説明する。
【００１３】
まず、図１に示すように、測定部としてのセンサ４０１，４０２を駆動して、積層体１００の位置に関するデータ（正基準側データ及び副基準側データ）を取得する（ステップＳ１）。具体的には、センサ４０１，４０２は、光学式変位センサ、超音波変位センサ等であり、積層体１００の端部１０１の縁部の位置を示すデータを取得する。図３に示す例では、センサ４０１が積層体１００の端部１０１の縁部の正基準Ｐ１である位置を検出し、センサ４０２が積層体１００の端部１０１の縁部の副基準Ｐ２である位置を検出する。センサ４０１，４０２は、積層体１００をケース３００に挿入し、積層体１００とケース３００とを締結するスタックケーシング装置（図示省略）の所定の位置に設けられている。
【００１４】
次に、センサ４０１，４０２によって積層体１００の側面の位置に関するデータを取得し、当該データに基づいて、スタックケーシング装置が積層体１００のずれ量（積層ずれ量）を算出する（ステップＳ２）。具体的には、センサ４０１が積層体１００の端部１０１の正基準Ｐ１と積層方向に沿って同じ位置の側面の位置を検出し、センサ４０２が積層体１００の端部１０１の副基準Ｐ２と積層方向に沿って同じ位置の側面の位置を検出する。そして、スタックケーシング装置は、センサ４０１が検出した位置データと、正基準Ｐ１の位置データとに基づいて、積層体１００の正基準Ｐ１側の側面のずれ量を算出する。また、スタックケーシング装置は、センサ４０２が検出した位置データと、副基準Ｐ２の位置データとに基づいて、積層体１００の正基準Ｐ１側の側面のずれ量を算出する。なお、センサ４０１，４０２による積層体１００の側面の位置の検出は、それぞれの基準Ｐ１，Ｐ２に対して少なくとも１箇所以上で行われる。
【００１５】
次に、スタックケーシング装置は、ステップＳ２において算出したずれ量に基づいて、当該ずれ量が許容範囲か否かを判断する（ステップＳ３）。具体的には、スタックケーシング装置は、当該ずれ量が所定の量より大きい場合に、当該ずれ量が許容範囲外であると判断する。
ステップＳ３において、ずれ量が許容範囲内である場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、スタックケーシング装置は、シャフト２００に積層体１００を積層方向に向かって加圧させながら、ケース３００を当該積層方向に沿ってスライドさせて当該積層体１００をケース３００内に挿入し、積層体１００とケース３００とを締結し（ステップＳ４）、次のセルの処理に移る。
ステップＳ３において、ずれ量が許容範囲外である場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、スタックケーシング装置は、当該ずれ量を補正するために必要なシャフト２００の移動量を算出する（ステップＳ５）。具体的には、積層体１００の積層方向に実質的に直交する一の方向をＸ軸方向とし、当該積層方向及びＸ軸方向に実質的に直交する方向をＹ軸方向とした場合、スタックケーシング装置は、シャフト２００のＸ軸方向の移動量と、Ｙ軸方向の移動量と、を算出する。
【００１６】
より具体的には、スタックケーシング装置は、シャフト２００を形成する素材のヤング率（Ｅ）とシャフト２００の円形断面の断面二次モーメント（πｒ４／４）からシャフト２００のたわみ量を算出する（ここで、ｒはシャフト２００の半径である。）。そして、スタックケーシング装置は、当該たわみ量に基づいて、シャフト２００のＸ軸方向の移動量とＹ軸方向の移動量とを算出する。また、シャフト２００は、ヤング率（Ｅ）は１００ｋＮ／ｍｍ２以上３００ｋＮ／ｍｍ２以下である素材を用いて形成される。より好ましくは、シャフト２００は、ヤング率（Ｅ）が２００±１０ｋＮ／ｍｍ２である素材を用いて形成される。ヤング率（Ｅ）が１００ｋＮ／ｍｍ２未満である場合、積層体１００がシャフト２００の移動に追従することができない。また、シャフト２００のヤング率（Ｅ）が３００ｋＮ／ｍｍ２を超える場合、積層体１００をケース３００に挿入する際に、積層体１００とケース３００とが干渉してしまう。積層体１００とケース３００とが干渉すると、一つの燃料電池セル内での短絡や、隣接する燃料電池セル同士での短絡などが発生する懸念がある。
【００１７】
次に、スタックケーシング装置は、ステップＳ５において算出したシャフト２００の移動量が許容範囲か否かを判断する（ステップＳ６）。
ステップＳ６において、ステップＳ５において算出したシャフト２００の移動量が許容範囲外である場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、ステップＳ５の処理に戻る。
ステップＳ６において、ステップＳ５において算出したシャフト２００の移動量が許容範囲内である場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、スタックケーシング装置は、積層体１００をシャフト２００によって加圧する際に、ステップＳ５で算出した移動量分だけシャフト２００を移動させるとともに、ケース３００を当該積層方向に沿ってスライドさせて当該積層体１００をケース３００内に挿入し、積層体１００とケース３００とを締結し（ステップＳ７）、次のセルの処理に移る。
【００１８】
次に、図４を参照しながら、本実施の形態に係る燃料電池セルの積層体１００の締結方法の他の例について説明する。
図４に示すように、本実施の形態の他の例では、積層体１００の端部１０１の縁部にテーパ部１０２を備える点が上記の例と異なる。具体的には、テーパ部１０２は、積層体１００の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなるように設けられている。また、テーパ部１０２は、積層体１００の縁部が外側に凸となるアールを持った形状となるように設けられている。積層体１００の端部１０１の縁部にテーパ部１０２を設けることにより、積層体１００をケース３００に挿入する際に、当該テーパ部１０２がガイドとして機能し、よりスムーズに積層体１００をケース３００内に挿入することができる。なお、テーパ部１０２は、積層体１００のケース３００側の先端部に設けられればよい。そのため、テーパ部１０２が設けられる部分は、積層体１００のセルの縁部でなくてもよく、積層体１００のケース３００側の先端部に配置されるプレート部材の縁部であってもよい。また、テーパ部をケース３００の積層体１００側の端部に設けることもできるが、ケース３００の強度を維持する観点から、積層体１００側にテーパ部１０２が設けられる方が好ましい。
【００１９】
以上に説明した実施の形態１に係る燃料電池セルの積層体１００の締結方法によれば、積層体１００をシャフト２００によって加圧する際に、積層体１００のずれ量（積層ずれ量）に基づいて算出された移動量分だけシャフト２００を移動させることにより、当該積層体１００の積層ずれを補正することができる。また、シャフト２００のヤング率は１００ｋＮ／ｍｍ２以上であるため積層体１００がシャフト２００の移動に対してより確実に追従することができ、また、シャフト２００のヤング率が３００ｋＮ／ｍｍ２以下であるため積層体１００をケース３００に挿入する際に、積層体１００とケース３００とが干渉することを防止することができる。そのため、積層体１００に発生した積層ずれやうねりを補正することができる燃料電池セルの積層体１００の締結方法を提供することができる。
【００２０】
また、積層体１００の積層ずれやうねりが補正された状態でケース３００に挿入されるため、ケース３００から積層体１００へ印加される外力が抑制される。そのため、燃料電池の電極部に加わる荷重が均一化され、燃料電池の電圧のばらつきを安定化させることができる。また、ケース３００を積層方向に交差する方向に移動させても補正することが難しい電極面の回転（θ）方向のずれも、本実施の形態１に係る燃料電池セルの積層体１００の締結方法によれば、シャフト２００を移動させることにより、補正することができる。
【００２１】
また、積層体１００の端部１０１の縁部にテーパ部１０２を設けることにより、積層体１００をケース３００に挿入する際に、当該テーパ部１０２がガイドとして機能し、よりスムーズに積層体１００をケース３００内に挿入することができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、正基準Ｐ１及び副基準Ｐ２の位置は、上記実施の形態に示した位置に限定されない。また、当該基準の数も上記実施の形態に示した数に限定されない。
【符号の説明】
【００２３】
１００  積層体
１０１  端部
１０２  テーパ部
２００  シャフト
３００  ケース
４０１、４０２  センサ
Ｐ１  正基準
Ｐ２  副基準
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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