(57)【要約】【課題】燃料電池の組み付け作業の時間を短縮できる燃料電池製造装置及び燃料電池を提供する。【解決手段】積層状態の複数のセル２を備えるセル部品３１と、セル部品３１を積層方向に加圧する加圧部品３２とを有する燃料電池を製造する際に用いられる燃料電池製造装置３０であって、セル部品３１に規定荷重をかけた際の変位を測定する第１の変位測定部３５と、加圧部品３２に規定荷重をかけた際の変位を測定する第２の変位測定部４５とを有する。組み付け作業時に、両変位に応じた厚さの長さ調整用シムを選択し、これをセル部品３１と加圧部品３２との間に配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層状態の複数のセルを備えるセル部品と、該セル部品を積層方向に加圧する加圧部品とを有する燃料電池を製造する際に用いられる燃料電池製造装置であって、
前記セル部品に規定荷重をかけた際の変位を測定する第１の変位測定部と、
前記加圧部品に規定荷重をかけた際の変位を測定する第２の変位測定部とを有する燃料電池製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池製造装置において、
前記第１の変位測定部の測定結果と前記第２の変位測定部の測定結果とに基づいて、前記セル部品と前記加圧部品との間に挿入する長さ調整用シムを選択する選択部を有する燃料電池製造装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池製造装置において、
前記第２の変位測定部の測定結果は、前記加圧部品によって前記セル部品に所定の規定荷重をかけた際に当該加圧部品が受ける反力相当の規定荷重を当該加圧部品にかけた際の変位測定結果である燃料電池製造装置。
【請求項４】
積層状態の複数のセルを備えるセル部品と、該セル部品を積層方向に加圧する加圧部品とを有する燃料電池において、
前記セル部品と前記加圧部品との間に前記積層方向の長さ調整用シムが設けられている燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池とその製造の際に用いられる燃料電池製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば積層状態の複数の発電最小単位であるセルを備えるセル部品と、このセル部品を積層方向に加圧する加圧部品とを有する構造となっているが、加圧部品がセル部品に付与する荷重を調整するために、加圧部材とセル部品との間に荷重調整ネジを備えたものがある。
【特許文献１】特開２００６−１０８０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記構造の燃料電池では、セル部品と加圧部品とを組み付けた後に荷重調整ネジでセル部品に付与する荷重を調整することによって、燃料電池の組み付け作業が終了することになるが、この荷重調整には時間がかかり、その結果、燃料電池の組み付け作業全体の時間も長大化してしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、燃料電池の組み付け作業の時間を短縮できる燃料電池製造装置及び燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、積層状態の複数のセルを備えるセル部品と、該セル部品を積層方向に加圧する加圧部品とを有する燃料電池を製造する際に用いられる燃料電池製造装置であって、前記セル部品に規定荷重をかけた際の変位を測定する第１の変位測定部と、前記加圧部品に規定荷重をかけた際の変位を測定する第２の変位測定部とを有するものである。
【０００６】
かかる構成によれば、第１の変位測定部でセル部品に規定荷重をかけた際の変位を測定し、第２の変位測定部で加圧部品に規定荷重をかけた際の変位を測定することができるため、組み付け作業時には、これらの変位に応じた厚さの長さ調整用シムを選択し、これをセル部品と加圧部品との間に配置して燃料電池を組み付ければ、それだけで所望の荷重をセル部品に付与することができ、荷重調整ネジによる荷重調整作業が不要となる。
【０００７】
この場合、前記第１の変位測定部の測定結果と前記第２の変位測定部の測定結果とに基づいて、前記セル部品と前記加圧部品との間に挿入する長さ調整用シムを選択する選択部を有していても良い。この第２の変位測定部の測定結果は、例えば、前記加圧部品によって前記セル部品に所定の規定荷重をかけた際に当該加圧部品が受ける反力相当の規定荷重を当該加圧部品にかけた際の変位測定結果である。
【０００８】
かかる構成によれば、第１の変位測定部の測定結果と第２の変位測定部の測定結果とから、選択部がセル部品と加圧部品との間に挿入する長さ調整用シムを自動的に選択するため、長さ調整用シムの選択作業が容易となる。
【０００９】
また、本発明は、積層状態の複数のセルを備えるセル部品と、該セル部品を積層方向に加圧する加圧部品とを有する燃料電池において、前記セル部品と前記加圧部品との間に前記積層方向の長さ調整用シムが設けられている燃料電池としても提供できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、組み付け作業時には、選択した長さ調整用シムをセル部品と加圧部品との間に配置して燃料電池を組み付ければ、それだけで所望の荷重をセル部品に付与することができる。したがって、燃料電池の組み付け作業の時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る燃料電池製造装置及び燃料電池の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
まず、図１を参照して燃料電池１を説明する。燃料電池１は、発電の基本単位であるセル２が複数積層されたセル積層体３と、セル積層体３を支持するフレーム５とを備えている。セル２の積層方向におけるセル積層体３の一端には、ターミナルプレート７ａが配置され、その外側に絶縁プレート８ａが配置されている。さらにその外側には、フレーム５を構成するエンドプレート９ａが配置されている。
【００１３】
また、セル積層体３の他端には、ターミナルプレート７ｂが配置され、その外側に絶縁プレート８ｂが配置され、さらにその外側にはスプリングボックス１３が配置されている。各ターミナルプレート７ａ，７ｂには、出力端子６ａ，６ｂが設けられている。スプリングボックス１３の外側には、フレーム５を構成するエンドプレート９ｂが配置されており、これらスプリングボックス１３とエンドプレート９ｂとの間には、セル積層方向の長さ調整用シム１４及び当接板１５が介装されている。
【００１４】
セル積層体３の両側に配置された２枚のエンドプレート９ａ，９ｂの間には、セル２の積層方向に沿って複数のテンションプレート１１が架設されている。各テンションプレート１１は、両方の端部を各エンドプレート９ａ，９ｂにボルト１２によってそれぞれ固定されており、２枚のエンドプレート９ａ，９ｂとともにフレーム５を構成している。
【００１５】
スプリングボックス１３には、図示略の複数のコイルスプリングが設けられており、２枚のエンドプレート９ａ，９ｂが複数のテンションプレート１１を介して連結される際に、これらのコイルスプリングには圧縮力が導入される。これにより、スプリングボックス１３は、絶縁プレート８ｂつまりセル積層体３を積層方向に付勢するようになっており、複数のセル２は、この付勢力によって締結される。スプリングボックス１３の付勢力に対する反力はテンションプレート１１が負担しており、これによってテンションプレート１１には張力が作用している。
【００１６】
ここで、スプリングボックス１３には、その中央位置に、球面状をなしてエンドプレート９ｂ側に突出する突起部２０が形成されており、エンドプレート９ｂには、この突起部２０と対向するように所定深さの穴部２１が形成されている。そして、この穴部２１内に、その底面側に円板状の長さ調整用シム１４が、その開口側に当接板１５が配置されている。当接板１５には、一側の面に略球面状の凹部２２が形成されており、この凹部２２に突起部２０を嵌合させて当接板１５がスプリングボックス１３に当接する。この燃料電池１には、荷重調整用ネジは設けられていない。
【００１７】
なお、長さ調整用シム１４は、後述するように複数種類の厚さのものが用意され、その中から適宜の厚さのものが選択されて挿入されるものである。このため、すべての長さ調整用シム１４に凹部２２を形成すると製造コストが増加することから、上記のように凹部２２を有する当接板１５と長さ調整用シム１４とを別体としたが、長さ調整用シム１４そのものに凹部２２を形成して当接板１５を廃止しても良い。
【００１８】
次に、図２を参照して燃料電池製造装置３０を説明する。
【００１９】
上記した燃料電池１は、まず、一方で、エンドプレート９ａ上に、絶縁プレート８ａ、ターミナルプレート７ａ、セル積層体３、ターミナルプレート７ｂ、絶縁プレート８ｂ及びスプリングボックス１３を搭載した状態まで組み付けられる。この組付体が積層状態の複数のセル２を備えるセル部品（被加圧部品）３１となる。他方で、エンドプレート９ｂにボルト１２で複数のテンションプレート１１を固定する。この組付体が、セル部品３１を組み付け後に積層方向に加圧する加圧部品３２となる。
【００２０】
そして、燃料電池製造装置３０は、セル部品３１を測定する第１の測定装置（第１の変位測定部）３５を有している。
【００２１】
この第１の測定装置３５は、セル部品３１が載置される台部３６と、台部３６上のセル部品３１を上側から下方に押圧するシリンダ３７とを有している。シリンダ３７は、台部３６の上方に位置固定で設けられるシリンダ本体３８と、シリンダ本体３８に対し下方に突出してセル部品３１を押圧するピストン３９とを備えている。
【００２２】
また、この第１の測定装置３５は、ピストン３９に設けられてセル部品３１にかけた荷重を検出するロードセル４０と、シリンダ本体３８に設けられて、ピストン３９の変位量を検出する変位計４１と、これらの検出値からセル部品３１に規定荷重をかけた際の変位を測定する測定部４２とを有している。ピストン３９の下面には、セル部品３１を加圧する際にスプリングボックス１３の突起部２０を嵌合させる、当接板１５の凹部２２と同形状の凹部４３が形成されている。
【００２３】
加えて、燃料電池製造装置３０は、加圧部品３２を測定する第２の測定装置（第２の変位測定部）４５を有している。
【００２４】
この第２の測定装置４５は、加圧部品３２のテンションプレート１１をボルト１２を取り付けるための取付穴４６を利用してクランプするクランプ装置４７を備えた台部４８と、クランプ装置４７にクランプされた加圧部品３２のエンドプレート９ｂを下側から上方に押圧するシリンダ４９とを有している。シリンダ４９は、台部４８の上方に位置固定で設けられたシリンダ本体５０と、シリンダ本体５０に対し上方に突出して加圧部品３２を押圧するピストン５１とを備えている。
【００２５】
このピストン５１は、エンドプレート９ｂの穴部２１内に進入して穴部２１の底面を押圧する。クランプ装置４７は、台部４８に固定されたシリンダ本体５２と、シリンダ本体５２から突出して取付穴４６に軸部５３を挿入するピストン５４とを有するシリンダ５５と、ピストン５４の軸部５３が挿入される挿入穴５６を有しピストン５４とでテンションプレート１１を挟持する受部５７とを有している。
【００２６】
また、この第２の測定装置４５は、ピストン５１に設けられて加圧部品３２にかけた荷重を検出するロードセル５８と、シリンダ本体５０に設けられて、ピストン５１の変位量を検出する変位計５９と、これらの検出値から加圧部品３２に規定荷重をかけた際の変位を測定する測定部６０とを有している。
【００２７】
さらに、燃料電池製造装置３０は、第１の測定装置３５の測定部４２の測定結果であるセル部品３１に規定荷重をかけた際の変位と、第２の測定装置４５の測定部６０の測定結果である加圧部品３２に規定荷重をかけた際の変位とに基づいて、セル部品３１と加圧部品３２との間に挿入する図１に示す長さ調整用シム１４を自動選択して表示部６２に表示する選択装置（選択部）６１とを有している。
【００２８】
つまり、第１の測定装置３５において台部３６からシリンダ３７までの距離は規定であり、この第１の測定装置３５においてセル部品３１に規定荷重をかけた際のピストン３９の変位からこの規定荷重をかけた際のセル部品３１の突起部２０の高さ位置を割り出すことができる。同様に、第２の測定装置４５において台部４８からシリンダ４９までの距離は規定であり、この第２の測定装置４５において加圧部品３２に規定荷重をかけた際のピストン５１の変位からこの規定荷重をかけた際の加圧部品３２の穴部２１の底面の高さ位置を割り出すことができる。
【００２９】
これらから、セル部品３１と加圧部品３２とを組み付けてこれらに規定荷重を発生させる際に必要な長さ調整用シム１４の厚さを割り出すことができる。そして、第１の測定装置３５の測定部４２で測定された測定結果と、第２の測定装置４５の測定部６０で測定された測定結果とから、長さ調整用シム１４の最適厚さを自動選択するマトリクス表が予め実験的に求められており、選択装置６１には、このマトリクス表が記憶されている。
【００３０】
そして、同じ一つの燃料電池１を構成するセル部品３１及び加圧部品３２に対して、作業者が第１の測定装置３５で上記のようにセル部品３１に規定荷重をかけた際の変位を測定し、第２の測定装置４５で上記のように加圧部品３２に規定荷重をかけた際の変位を測定すると、測定部４２および測定部６０からこれらの測定結果が選択装置６１に出力され、選択装置６１では、これらの測定結果から、内蔵したマトリクス表に基づいて長さ調整用シム１４の厚さを自動選択して表示部６２に表示する。
【００３１】
すると、組み付け作業時に、作業者はこの表示された厚さの長さ調整用シム１４を、予め用意された複数種類の厚さの異なる長さ調整用シム１４の中から取り出して、この長さ調整用シム１４及び当接板１５を間に配置してセル部品３１に加圧部品３２を組み付けることになる。すると、このように燃料電池１を組み付けただけで所望の荷重をセル部品３１に付与することができ、荷重調整ネジによる荷重調整作業が不要となる。したがって、燃料電池１の組み付け作業の時間を短縮できる。
【００３２】
なお、第１の測定装置３５及び第２の測定装置４５を分けずに、セル部品３１及び加圧部品３２の組み付けを行うとともに、このときに長さ調整用シム１４の配置スペースに入り込んで配置スペースの側長を行う一つの測定装置を用いても良い。この場合、側長後にセル部品３１と加圧部品３２とを分解し、測定装置の測定結果に基づいて選択された長さ調整用シム１４を間に入れて再度組み付けを行うことになる。
【００３３】
また、上記した変位計４１，５９は、近接式、電位式、レーザー式等種々の側長方式のものを適用可能である。
【００３４】
さらに、シリンダ３７，４９は、油圧式、空圧式、機械式等種々の加圧方式のものを適用可能である。
【００３５】
加えて、燃料電池１をセル部品３１と加圧部品３２とに分割する場合に、上記したエンドプレート９ａとテンションプレート１１との連結位置で分割する以外にも、テンションプレート１１をその中間位置で分割したり等、燃料電池１の形状等に合わせて最適な位置で分割することができる。
【００３６】
また、第１の測定装置３５及び第２の測定装置４５の各部の形状や構造、クランプ方式、長さ調整用シム選択後の燃料電池１の組み付け方法等も燃料電池１の形状等に合わせて最適なものを選択すれば良い。
【００３７】
加えて、エンドプレート９ａ，９ｂ同士をテンションプレート１１で連結するものではなくボルトで連結するタイプの燃料電池１にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の燃料電池の一実施形態を示す一部を断面とした側面図である。
【図２】本発明の燃料電池用製造装置の一実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…燃料電池、２…セル、３０…燃料電池製造装置、３１…セル部品、３２…加圧部品、３５…第１の測定装置（第１の変位測定手段）、４５…第２の測定装置（第２の変位測定手段）、６１…選択装置（選択部）。
【図１】
2008181812.tif 000003
【図２】
2008181812.tif 000004