(57)【要約】【課題】製造工程におけるロスの発生を抑制する。【解決手段】セル２１の積層状態を検査しながら燃料電池スタック２を製造する燃料電池スタックの製造方法であって、セル２１が積層されることに伴って複数のガスケットが積層されており、セル２１の積層方向に対して垂直方向に、積層されたセル２１間を通るように送信器１１から超音波を送信し、送信器１１との間でセル２１の積層体を挟むように配置された受信器１２により超音波を受信し、受信器１２で受信された超音波の強度により、ガスケットの撓みを検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルの積層状態を検査しながら燃料電池スタックを製造する燃料電池スタックの製造方法であって、
前記セルが積層されることに伴って複数のガスケットが積層されており、
前記セルの積層方向に対して垂直方向に、積層された前記セル間を通るように送信器から超音波を送信し、
前記送信器との間で前記セルの積層体を挟むように配置された受信器により前記超音波を受信し、
前記受信器により受信された前記超音波の強度により、前記ガスケットの撓みを検知する
燃料電池スタックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０１４−０８２０３４号公報がある。この公報に記載された燃料電池スタックでは、第１セパレータと第２セパレータにシールガスケット（以下、ガスケット）が接着されており、セパレータと発電部材が積層された積層体が設けられている。そして、ガスケットの接着状態を評価するために、試験的に外力が付与される試験部を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の燃料電池スタックでは、ガスケットの接着は確認できるが、ガスケットの撓みを目視で確認することが困難である。具体的には、セルに設けられているガスケットの高さは３ｍｍ程度であり、かつ、セルの最外周より１０ｍｍ以上奥に配置されている。また、セルを積層した状態ではその暗さによって視認しづらいため、シールガスケットの状態の確認が困難である。ガスケットに撓みが発生していると、セル同士を締結した際に積層体にずれが生じ、ガスケットの撓みを解消した後に再度締結する必要があり、製造工程においてロスが発生する場合がある。
本発明は、製造工程におけるロスの発生を抑制する燃料電池スタックの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる燃料電池スタックの製造方法は、セルの積層状態を検査しながら燃料電池スタックを製造する燃料電池スタックの製造方法であって、前記セルが積層されることに伴って複数のガスケットが積層されており、前記セルの積層方向に対して垂直方向に、積層された前記セル間を通るように送信器から超音波を送信し、前記送信器との間で前記セルの積層体を挟むように配置された受信器により前記超音波を受信し、前記セルの積層体を透過して前記受信器で受信された前記超音波の強度により、前記ガスケットの撓みを検知する。
これにより、セルの積層時にガスケットの撓みを検出することができる。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、製造工程におけるロスの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】製造装置と燃料電池スタックの配置の一例を示した側面図である。
【図２】ガスケットに撓みが無い状態でセルを積層した状態の模式図である。
【図３】ガスケットに撓みが有る状態でセルを積層した状態の模式図である。
【図４】ガスケットの撓みと超音波の強度の関係を示した図である。
【図５】積層したセルを検査しながら燃料電池スタックの製造を行うフローを示す図である。
【図６】製造装置と燃料電池スタックの配置の別の例を示した上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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に示すように、燃料電池スタックの製造装置１は、セルの積層体である燃料電池スタック２を挟むように、超音波の発生が可能である送信器１１と、送信器１１から送信された超音波の受信が可能である受信器１２と、を備える。なお例えば、超音波は、２０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数である。
【０００９】
図２に示すように、燃料電池スタック２は、複数のセル２１がＺ方向に積層されているものとして説明する。例えばセル２１は、第１セパレータ、第１のガスケット、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）、第２のガスケット、第２セパレータによって、一つのセル（単セル）を構成している。すなわち、複数のセル２１を積層させることに伴い、複数のガスケットが積層された状態となる。図２では、ガスケットを介しながら複数のセル２１が積層されている状態を示すため、ガスケットを三角で示している。
【００１０】
送信器１１と受信器１２は、一対の透過型の超音波検査装置である。例えば図１に示すように、Ｘ方向において、送信器１１と燃料電池スタック２と受信器１２が並ぶように配置されており、送信器１１と受信器１２の間に燃料電池スタック２が挟まれている。
【００１１】
送信器１１は、受信器１２に向けて超音波の送信を行う。ここで送信器１１は超音波を、セル２１を積層させた燃料電池スタック２を透過させながら、受信器１２に送信する。なお、送信器１１から受信器１２に超音波を送信することによって燃料電池スタック２の状態を検査する際には、セル２１は積層されているが、セル２１同士の締結はされていない状態である。
【００１２】
受信器１２は、送信器１１から送信され、燃料電池スタック２を透過した超音波を受信する。特に、受信器１２では、超音波の強度を取得することができる。
【００１３】
ここで、超音波は密度ρの物質を透過する時の速度Ｖは、真空中の速度をＶ０とした場合に、Ｖ＝Ｖ０／√ρの関係式で表現することができる。
【００１４】
この性質から、ガスケットの撓み量が大きくなっている場合、ガスケットを透過した後の超音波の速度は、ガスケットの撓み量が小さい場合の速度より遅くなる。なお受信器１２において、超音波の強度として検出した値は、超音波の速度として扱うことができる。
【００１５】
図２は、セル２１を積層した際にセル２１同士のずれに繋がるガスケットの撓みが無い状態の模式図であり、図３は、セル２１同士のずれに繋がるガスケットの撓みが有る状態の模式図である。なお図３のようにガスケットに撓みがある場合、燃料電池スタック２の締結を行ったときに、セル２１同士のずれがさらに顕著に現れることがある。
【００１６】
図４は、撓みが無い状態の燃料電池スタックと、撓みが有る状態の燃料電池スタックのそれぞれに超音波を透過させ、受信器１２で超音波を受信した際の超音波の強度の差の一例を示した図である。なお、超音波の強度により、撓みの有無だけでなく、撓みの大小を把握することも可能である。
【００１７】
なお、実際に燃料電池スタック２の検査を行いながら製造を行う前には、あらかじめ超音波の強弱と、ガスケットの撓みの関係を記録しておく。
【００１８】
次に図５を参照して、ガスケットの状態を確認しながら、燃料電池スタック２を製造するフローについて説明する。
【００１９】
あらかじめ、ガスケットの撓みが無い燃料電池スタックを透過させた場合の超音波の強度と、ガスケットの撓みが有る燃料電池スタックを透過させた場合の超音波の強度を記録しておく（ステップＳ１）。
【００２０】
セル２１を積層させた燃料電池スタック２を形成する。また、送信器１１と受信器１２を、燃料電池スタック２のセル２１の積層方向とは垂直方向に、燃料電池スタック２を挟むように配置する（ステップＳ２）。
【００２１】
送信器１１は、燃料電池スタック２を透過するようにして、受信器１２に向けて超音波を送信する（ステップＳ３）。言い換えると、送信器１１から、セル２１の積層方向に対して垂直方向に、積層されたセル２１間を通るように、超音波が送信される。
【００２２】
受信器１２は、送信器１１から送信された超音波を受信する（ステップＳ４）。受信器１２では、超音波の速度を、超音波の強度として受信することができる。また、受信器１２により受信した超音波の強度に基づいて、ガスケットの撓みの有無の検知し、撓み量を判定する（ステップＳ５）。例えば、超音波の強弱の判定には、所定の閾値を設定した判定器（図示せず）などを用いて、実行することができる。
【００２３】
受信器１２で受信した超音波の強度が所定の値より大きければ（ステップＳ５でＹｅｓ）、ガスケットの撓みが無い、あるいは撓みが小さいことが判るため、積層状態に問題が無いものとして、燃料電池スタック２の締結を実行する（ステップＳ６）。逆に、受信器１２で受信した超音波の強度が所定の値以下であれば（ステップＳ５でＮｏ）、ガスケットの撓みが有り、撓みが大きいことがわかるため、積層状態が不良であるものとして締結を行わず、ステップＳ２に戻りセル２１の再積層を行う。
【００２４】
このようにして、燃料電池スタックを製造する際に、複数のセルを積層した状態で締結する前に、ガスケットの撓みの状態を取得することができる。これにより、ガスケットの撓みが大きければ、締結せずにセルを再積層してから製造工程を進め、ガスケットの撓みが小さければそのまま製造工程を進めることができる。したがって、締結後にセルのずれを発見して締結を解除して再積層するというロスの発生を抑制することができ、燃料電池スタックの製造効率を向上させることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
例えば上記では、１対の送信器１１と受信器１２を用い、燃料電池スタック２とＸ方向についてのみ並べることによって検査を実行するものとして説明したが、Ｘ方向だけでなく、Ｙ方向にも別の１対の送信器１３と受信器１４を用いてもよい。すなわち、図６に示すように、送信器１３及び受信器１４を、燃料電池スタック２とＹ方向において直線状に並ぶように配置し、燃料電池スタック２の検査を行うことができる。これにより燃料電池スタック２の積層されたセル２１について、Ｘ方向のずれとＹ方向のずれの両方を、同時に検査することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１            製造装置
２            燃料電池スタック
１１            送信器
１２            受信器
１３            送信器
１４            受信器
２１            セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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