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JP5040127B2 - Fuel cell and a fuel cell stack - Google Patents
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JP5040127B2
JP5040127B2 JP2006064983A JP2006064983A JP5040127B2 JP 5040127 B2 JP5040127 B2 JP 5040127B2 JP 2006064983 A JP2006064983 A JP 2006064983A JP 2006064983 A JP2006064983 A JP 2006064983A JP 5040127 B2 JP5040127 B2 JP 5040127B2
JP2006064983A
JP2007242487A (en
裕 堀田
友和 林
淳一 白濱
2006-03-10 Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
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2007-09-20 Publication of JP2007242487A publication Critical patent/JP2007242487A/en
2012-10-03 Publication of JP5040127B2 publication Critical patent/JP5040127B2/en
本発明は、燃料電池および燃料電池スタックに関する。 The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell stack.
特許第３４２７９１５号特許掲載公報は、燃料電池構成部材、接着剤シート（シールプレート）の面内に位置決め基準となる複数の孔を設け、孔に位置決め用のノックピンを挿通して燃料電池構成部品を位置決めし、燃料電池、燃料電池スタックを組み立てる組立方法を開示している。 No. 3427915 Patent published publication fuel cell components, a plurality of holes serving as a positioning reference in the plane of the adhesive sheet (seal plate) is provided, the fuel cell component by inserting a knock pin for positioning the hole positioning, and fuel cells, discloses an assembly method for assembling the fuel cell stack.
特許第３４２７９１５号特許掲載公報 Patent No. 3427915 patent published Publication
しかし、従来の燃料電池、燃料電池スタックの位置決め方法には、以下の課題があった。 However, the conventional fuel cell, a method of positioning the fuel cell stack, have the following problems.
スタック化する際に、位置決め基準孔に位置決め用シャフトを挿入するが、シャフトと位置決め基準孔との隙間が小さいと、組立精度は良くなるが、その反面、単位燃料電池の組立、燃料電池スタック化中のシャフトの挿入が困難になる、複数の構成部材の複数の孔間距離がクリアランス以上に相違すると一部の構成部材、接着剤シート等が浮き上がって単位燃料電池の組立、燃料電池スタック化を困難にする、スタック化後にシャフトを抜き取る時にセパレータ等がシャフトとの接触部で変形してシャフトを抜き取ることが困難となる、等の問題が生じる。 When stacked, but inserting the positioning shaft into the positioning reference hole, the gap between the shaft and the positioning reference hole is small, but the assembling accuracy is improved, on the other hand, the unit fuel cell assembly, the fuel cell stack of insertion of the shaft is difficult in a plurality of holes the distance between some of the constituent members as different than the clearance of the plurality of components, assembly of the unit fuel cell floats adhesive sheet or the like, the fuel cell stack of make it difficult, it is difficult to extract the shaft separator or the like when extracting the shaft after stacking is deformed at the contact portion of the shaft, problems such results.
逆に、抜取りを容易にするために、位置決め用シャフトと位置決め基準孔との隙間を大きくすると、組立精度が悪くなり、その結果、燃料電池構成部品間の位置ずれ、セル間の接触抵抗の増加、流路間の流れ短絡による性能低下、等の問題が生じる。 Conversely, in order to facilitate the extraction, by increasing the gap between the positioning shaft and the positioning reference hole, assembly accuracy is deteriorated as a result, positional deviation between the fuel cell components, increase in the contact resistance between cells , performance degradation due to the flow short circuit between the flow path, problems such results.
本発明の目的は、組立精度が高い、燃料電池、該燃料電池を積層した燃料電池スタックを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high set elevational precision, fuel cell, a fuel cell stack formed by stacking fuel cells.
上記課題を解決する本発明はつぎの通りである。 The present invention for solving the aforementioned problems are as follows. 各項には関連する図の番号を付してある。 The sections are numbered in the accompanying figures.
（１） 位置決め用孔を含む第１の位置決め部とプレスメタルセパレータの外形面に形成された第２の位置決め部との両方を含み、 (1) includes both a second positioning section formed on the outer surface of the first positioning portion and the pressed metal separator including positioning holes,
シール部材を含む燃料電池構成材を備え、燃料電池構成材がプレスメタルセパレータと樹脂フレームとを含み、少なくとも第２の位置決め部では、プレスメタルセパレータの縁部が樹脂フレームの縁部より外側に位置し、 Including a fuel cell structure material including a seal member, the fuel cell construction material comprises a pressed metal separator and a resin frame, at least in the second positioning portion, positioned outside edge of the edge portion of the resin frame pressed metal separator and,
前記第１の位置決め部はプレスメタルセパレータと樹脂フレームの各々の面内に形成されている、燃料電池。 The first positioning portion is formed in each side of the pressed metal separator and a resin frame, the fuel cell. −−−図３、図４、図５、図６、図７ --- 3, 4, 5, 6, 7
（２） 燃料電池構成材は各々の面内に複数の前記第１の位置決め部を有し、該複数の第１の位置決め部のうちの一部は燃料電池組立時にそこに接触される治具に対して面内方向に位置を規制される位置決め部であり、前記複数の第１の位置決め部のうちの残りは燃料電池組立時にそこに接触される治具に対して前記一部の位置決め部と前記残りの位置決め部とを結ぶ方向に面内方向に変位可能な位置決め部である（１）記載の燃料電池。 (2) jig fuel cell configuration member has a plurality of the first positioning portion in each side, the part of the first positioning portion of the plurality of being contacted therein during fuel cell assembly a positioning part that is regulating the position in the plane direction relative to the rest of the plurality of first positioning portions said part of the positioning unit with respect to the jig to be contacted thereto when the fuel cell assembly the remaining and the direction connecting the positioning unit is displaceable positioning unit in-plane direction (1) the fuel cell according the. −−−図１、図４ --- Figure 1, Figure 4
（３） 前記第１の位置決め部が正位置決め用孔と副位置決め用孔を含み、正位置決め用孔と位置決め時に正位置決め用孔に挿入される治具とのクリアランスと、副位置決め用孔と位置決め時に副位置決め用孔に挿入される治具とのクリアランスとが、互いに異ならせてある（２）記載の燃料電池。 (3) comprises a first positioning portion is positive positioning hole and the auxiliary positioning hole, and the clearance between the jig which is inserted during positioning positive positioning holes in the positive positioning hole, the auxiliary positioning hole positioned and the clearance between the jig which is inserted at the auxiliary positioning hole is, are made different from each other (2) fuel cell according. −−−図４ --- Figure 4
（４） 前記正位置決め用孔の形状は略正円であり、前記副位置決め用孔の形状は略楕円である（３）記載の燃料電池。 (4) the shape of the positive positioning hole is substantially a circle, the fuel cell of the shape of the auxiliary positioning hole is substantially elliptical (3) described. −−−図１、図４ --- Figure 1, Figure 4
（５） 前記第１の位置決め部が正位置決め用孔と副位置決め用孔を含み、位置決め時に正位置決め用孔に挿入される治具の断面形状と、位置決め時に副位置決め用孔に挿入される治具の断面形状とが、互いに異ならせてある（３）記載の燃料電池。 (5) Osamu said first positioning portion includes a positive positioning hole and the auxiliary positioning hole, and jig sectional shape which is inserted in the positive positioning holes when positioning, to be inserted into the auxiliary positioning hole when positioning and immediately cross-sectional shape, are made different from each other (3) fuel cell according. −−−図５ --- Figure 5
（６） 前記シール部材がシート状接着剤を含み、プレスメタルセパレータと樹脂フレームの一方の面内に、シート状接着剤を配置した際その両側に相当する部分に突起状のガイドを設け、該突起状のガイドに合わせてシート状接着剤をセットした（１）記載の燃料電池。 (6) the sealing member comprises a sheet-like adhesive, in one surface of the pressed metal separator and a resin frame, the protruding guide provided on the portion corresponding to both sides when arranged sheet-like adhesive, the It was set sheet adhesive in accordance with the protruding guide (1) the fuel cell according. −−−図２ --- Figure 2
（７） 前記シール部材がシート状接着剤を含み 、シート状接着剤にも位置決め用孔からなる第１の位置決め部が形成されている（ １ ）記載の燃料電池。 (7) said sealing member comprises a sheet-like adhesive, a first positioning portion in a sheet-like adhesive consists positioning hole is formed (1) The fuel cell according. −−−図３、図４、図５、図６、図７ --- 3, 4, 5, 6, 7
（８） 前記第１の位置決め部はセル組立時とスタック組立時の位置決めに利用される位置決め部であり、前記第２の位置決め部はスタック組立時の位置決めに利用される位置決め部である（ １ ）記載の燃料電池。 (8) The first positioning portion is a positioning portion to be used for positioning purposes in the cell during assembly and stack assembly, said second positioning portion is a positioning portion which is used for positioning when the stack assembly (1 ) fuel cell according. −−−図３、図４、図５、図６、図７ --- 3, 4, 5, 6, 7
（９） 前記第１の位置決め部が位置決め用孔から構成されており、前記第１の位置決め部を構成する位置決め用孔は、締結部材が貫通しない、位置決め専用の孔である（ １ ）記載の燃料電池。 (9) said first positioning portion is constituted from the positioning holes, the first positioning holes constituting the positioning portion is not fastening member penetrates a hole for positioning (1) according Fuel cell. −−−図３、図４、図５、図６、図７ --- 3, 4, 5, 6, 7
（１０） 第 ２の位置決め部では、樹脂フレームにプレスメタルセパレータの縁部より後退した後退部が形成されていて、プレスメタルセパレータの縁部が樹脂フレームの後退部の縁部より外側に位置して第２の位置決め部を構成している（ １ ）記載の燃料電池。 (10) In the second positioning portion, have receding portion receding from the edge of the pressed metal separator is formed on the resin frame, the edges of the pressed metal separator is positioned outside the edge of the receding portion of the resin frame the second constitutes a positioning portion (1) fuel cell according Te. −−−図６ --- 6
（１１） 少なくとも第２の位置決め部では、プレスメタルセパレータの外形が樹脂フレームの外形より外側に位置する（ １ ）記載の燃料電池。 (11) Even without least a second positioning portion, the outer shape of the pressed metal separator is positioned outside the outer shape of the resin frame (1) fuel cell according. −−−図７、（１０）との違いは突出か後退かの違い。 --- 7, the difference is the difference between either retraction or protrusion of the (10).
（１２） 前記樹脂フレームの後退部は、スタック組立時に位置決め治具が係合可能な切り欠き部からなる（１０）記載の燃料電池。 (12) receding portions of the resin frame, a positioning jig when the stack assembly consists engageable notches (10) The fuel cell according. −−−図８ --- 8
（１３）記載の燃料電池を複数積層して組み立てた燃料電池スタック。 (13) a fuel cell stack assembled by stacking a plurality of fuel cells according.
−−−図３、図４、図５、図６、図７ --- 3, 4, 5, 6, 7
上記（ ２ ）〜（ ６ ）の燃料電池によれば、組立精度を良好に維持したまま、第１の位置決め部への治具の挿入および／または抜取りを容易とすることができ、また、組立中の燃料電池構成材、シール部材（シート状接着剤である場合を含む）の浮き上がりを防止することができる。 According to the fuel cell of the above (2) to (6), while maintaining the assembly accuracy better insertion jig into the first positioning portion and / or the extraction can be facilitated and also the assembly fuel cell arrangement material in the lifting of the seal member (including the case of a sheet-like adhesive) can be prevented.
上記（ １）、（７ ）〜（１２）の燃料電池によれば、本発明の燃料電池が、燃料電池構成材、シート状接着剤の各々が、各々の面内に形成された位置決め用孔からなる第１の位置決め部と、セパレータの外形に形成された第２の位置決め部とを含むので、第１の位置決め部のみでの位置決めでは生じるおそれのある、スタック化時のシャフトの撓みとそれによる位置決め精度の低下を、スタックを第２の位置決め部位で基準座によって支持することにより、防止することができ、組立精度をさらに良くすることができる。 (1) According to the fuel cell (7) to (12), the fuel cell of the present invention, the fuel cell constituent members, each of the sheet-like adhesive is positioning holes formed in each side a first positioning portion made of, because it includes a second positioning portion that is formed to the outer shape of the separator, which might occur in the positioning of only the first positioning portion, the deflection and its shaft when stacked a decrease in the positioning accuracy by, by supporting the standard seat the stack at the second positioning portion, can be prevented, it is possible to further improve the assembling accuracy. たとえば、スタック化時、セルが横方向に積層される場合には、第１の位置決め部に挿通されるシャフトが撓むおそれがあるが、スタックを第２の位置決め部位で基準座によって支持することにより、スタックの撓みを防止することができる。 For example, when stacked, when the cells are stacked in the horizontal direction, there is a possibility that the shaft to be inserted into the first positioning portion is bent, be supported by a reference seat the stack at a second positioning portion Accordingly, it is possible to prevent the deflection of the stack.
上記（１３）の燃料電池スタックによれば、燃料電池スタックが各燃料電池の燃料電池構成材、シート状接着剤の各々の面内に形成された位置決め用孔からなる第１の位置決め部を備えており、燃料電池構成材を構成するセパレータの外形面に形成された第２の位置決め部を含んでいるので、第１の位置決め部で単セルを精度よく組立て、第２の位置決め部で、または第１の位置決め部と第２の位置決め部で、スタックを精度よく組み立てることができる。 According to the fuel cell stack (13), the fuel cell construction material of the fuel cell stack each fuel cell, the first positioning portion made of positioning holes formed in the plane of each of the sheet-like adhesive comprising and which, because it contains a second positioning section formed on the outer surface of the separator of a fuel cell structure material, the first unit cell precisely assembled at the positioning portion, the second positioning portion, or in the first positioning portion and second positioning portion, it can be assembled accurately stack.
その結果、組立精度を良好に維持したまま、第１の位置決め部への治具の挿入および／または抜取りが容易である。 As a result, while maintaining the assembly accuracy better insertion jig into the first positioning portion and / or the extraction is easy.
以下に、本発明の燃料電池、燃料電池スタックを図１〜図１２を参照して説明する。 The following describes a fuel cell of the present invention, a fuel cell stack with reference to FIGS. 1-12.
本発明の燃料電池１０は、たとえば、固体高分子電解質型燃料電池であり、移動用（自動車用）、または定置用（家庭用）等の燃料電池として利用される。 The fuel cell 10 of the present invention, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell is used as a fuel cell, such as a mobile (automobile), or for stationary (household).
図１１、図１２に示すように、単位固体高分子電解質型燃料電池１０（以下、単セルともいう）は、ＭＥＡ１１（膜電極接合体、電解質膜の一面にアノードを、他面にカソードを形成したもの）をセパレータ１２等（セパレータ１２がプレスメタルセパレータの場合は、プレスメタルセパレータ１２と樹脂フレーム１３）で挟んで構成される。 11, as shown in FIG. 12, the unit solid polymer electrolyte fuel cell 10 (hereinafter also referred to as single cell), forming a cathode MEA 11 (membrane electrode assembly, an anode on one surface of the electrolyte membrane, the other side constructed was what was) when the separator 12 and the like (the separator 12 is pressed metal separator, sandwiching in pressed metal separator 12 and the resin frame 13). 燃料電池スタック１４は、燃料電池１０を積層し、各端に、燃料電池側からターミナル１５、インシュレータ１６、エンドプレート１７を配置し、一端に、インシュレータ１６とエンドプレート１７との間にプレッシャプレート１８を配置し、燃料電池積層体の外部でセル積層方向に延びるテンションプレート１９または締結ボルトをエンドプレート１７に固定し、その後、燃料電池積層体に締結荷重を付与することにより構成される。 The fuel cell stack 14, the fuel cell 10 are stacked on each end, terminal 15 from the fuel cell side, the insulator 16, disposed end plates 17, one end, the pressure plate between the insulator 16 and the end plate 17 18 the place, the tension plate 19 or the fastening bolt extending in the cell stacking direction outside the fuel cell stack is fixed to the end plate 17, then, formed by applying a tightening load to the fuel cell stack.
セパレータ１２には流体流路２０と流体マニホールド２１が形成される。 The separator 12 the fluid flow path 20 and the fluid manifold 21 is formed. さらに詳しくは、流体流路１０は、ＭＥＡのアノード側のセパレータ１２に形成された、アノードに燃料ガス（たとえば、水素）を供給する燃料ガス流路と、ＭＥＡのカソード側のセパレータ１２に形成された、カソードに酸化ガス（たとえば、エア）を供給する燃料ガス流路と、燃料ガス流路、酸化ガス流路の背面に形成された冷媒（冷却水）流路を含む。 More particularly, the fluid flow path 10 is formed in the separator 12 on the anode side of the MEA, the fuel gas to the anode (e.g., hydrogen) and the fuel gas flow channel for supplying, are formed in the separator 12 on the cathode side of the MEA and, cathode oxidation gas (e.g., air) includes a fuel gas channel for supplying a fuel gas passage, the refrigerant which is formed on the rear surface of the oxidizing gas channel (cooling water) flow path. また、流体マニホールド２１は、セパレータ１２に形成された燃料ガスマニホールド、酸化ガスマニホールド、冷媒マニホールドを含む。 The fluid manifold 21 includes a fuel gas manifold formed in the separator 12, the oxidizing gas manifold, a coolant manifold. 燃料ガスマニホールドは燃料ガス流路に連通し、酸化ガスマニホールドは酸化ガス流路に連通し、冷媒マニホールドは冷媒流路に連通している。 The fuel gas manifold communicates with the fuel gas passage, the oxidizing gas manifold communicates with the oxidizing gas passage, coolant manifolds communicates with the refrigerant passage. 燃料ガス、酸化ガス、冷媒は、互いから、および外部（大気）からシールされる。 Fuel gas, oxidizing gas, coolant is sealed from each other, and from the outside (the atmosphere).
そのシールのために、ＭＥＡとセパレータ間にはシール接着剤（シール部材）２２が配置される。 Because of its seal, MEA and the inter-separator sealing adhesive (sealing member) 22 is disposed. シール接着剤は、あらかじめシート状に成形された接着剤（以下、シート状接着剤２２という）を使用することが望ましい。 Sealing adhesive, pre-sheet form molded adhesive (hereinafter, referred to as sheet-like adhesive 22) It is desirable to use. シート状接着剤２２は、たとえば、ホットメルト系接着剤または剥がされる保護紙付きの粘着シートなどからなる。 Sheet adhesive 22, for example, made of a pressure-sensitive adhesive sheet with hot melt adhesive or protective paper is peeled off. 以下の説明では、シール接着剤２２がシート状接着剤２２からなる場合を例にとるが、シール接着剤２２は塗布後硬化される液体ガスケットであってもよい。 In the following description, take the case of sealing adhesive 22 is made of a sheet-like adhesive 22 as an example, the sealing adhesive 22 may be a liquid gasket is cured after coating.
セパレータ１２、樹脂フレーム１３、ＭＥＡ１１等は、燃料電池構成材を構成し、燃料電池構成部材間はシート状接着剤２２等によってシールされる。 Separator 12, the resin frame 13, MEA 11 and the like constitute the fuel cell constituent members, between the fuel cell components is sealed by the sheet adhesive 22 or the like.
燃料電池１０の組立においては、まず単セルを組み立て、単セルを積層、締結して燃料電池スタック１４を組み立てる。 In assembly of the fuel cell 10, the assembly of single cells first, stacking single cells, assembling the fuel cell stack 14 and fastened. 単セル、スタックの組立においては、燃料電池構成材、シート状接着剤２２等が、相対的に高精度に位置決めされる必要がある。 In the assembly of the single cell, stack, the fuel cell structure material, the sheet-like adhesive 22 or the like, needs to be positioned relatively high accuracy. また、作業性も良好であることが望まれる。 Further, it is desired that the workability is good.
シート状接着剤２２を用いる場合は、シート状接着剤２２をワーク（セパレータなど）に貼付ける際、位置決め基準がないと、位置決めが非常に困難であり、シール不良など重大な不具合につながる可能性がある。 When using a sheet-like adhesive 22, when pasted to the sheet-like adhesive 22 on the workpiece (such as a separator), in the absence of positioning reference, the positioning is very difficult, can lead to serious, such as troubles poor sealing there is. 保護紙に貼付けた粘着シートをシート状接着剤２２として用いる場合は、シール面全体にわたって浮きなく貼付けないと、後からそれらの補修をするのは困難である。 When using the adhesive sheet adhered to the protective sheet as the sheet-like adhesive 22, if not adhered without lifting across the sealing surface, it is difficult to them repaired later. このため、位置決めを間違えてしまった際に、それらの手直しは非常に難しい。 For this reason, when you've the wrong positioning, their rework is very difficult.
組み付けの高精度、作業性を確保するための、燃料電池、燃料電池スタックの製造方法の望ましい実施例を以下に説明する。 Precision assembly, for securing the workability will be described a fuel cell, a preferred embodiment of the method for manufacturing a fuel cell stack below.
〔組み付けの高精度、作業性を確保するための、燃料電池の構造−その１〕 [Precision assembly, for securing the workability, the structure of the fuel cell - Part 1]
図１、図４に示すように、組み付け精度、作業性を良好にするために、本発明の燃料電池１０は、燃料電池構成材（セパレータ１２、樹脂フレーム１３等）、シート状接着剤２２（たとえば、あらかじめシールライン形状に成形されたシート状の接着剤）を備えており、燃料電池構成材（セパレータ１２、樹脂フレーム１３等）とシート状接着剤２２は各々の面内に複数の第１の位置決め部３０を有している。 As shown in FIGS. 1 and 4, in order to improve the assembling accuracy, workability, the fuel cell 10 of the present invention, a fuel cell structure material (separator 12, the resin frame 13 etc.), the sheet-like adhesive 22 ( for example, provided with a pre-molded seal line shape sheet-like adhesive), the fuel cell structure material (separator 12, a first plurality of the sheet-like adhesive 22 resin frame 13 etc.) within each plane and a positioning portion 30. 複数の第１の位置決め部３０のうちの一部の位置決め部３１は燃料電池組立時にそこに接触される治具４１（たとえば、位置決め用シャフト４１）に対して燃料電池構成材の面内方向（燃料電池構成材の面に平行な方向）に位置を規制されており（すなわち、クリアランスが小で、相対変位不能とされており）、該複数の第１の位置決め部３０のうちの残りの位置決め部３２は燃料電池組立時にそこに接触される治具４２（たとえば、位置決め用シャフト４２）に対して一部の位置決め部３１と残りの位置決め部３２とを結ぶ方向Ａに面内方向に変位可能である。 A plurality of first part of the positioning unit 31 is the fuel cell jig 41 to be contacted thereto during assembly (e.g., the positioning shaft 41) plane direction of the fuel cell constituent members with respect to one of the positioning portions 30 ( the surface of the fuel cell constituent members are regulated position direction) parallel (i.e., clearance small, are the relative displacement impossible), the remainder of the positioning of the first positioning portion 30 of the plurality of part 32 is the jig 42 (e.g., a shaft 42 for positioning) can be displaced in an in-plane direction in the direction a connecting the part of the positioning unit 31 and the remaining positioning portion 32 against which is contacted thereto when the fuel cell assembly it is. 複数の第１の位置決め部３０のうちの残りの位置決め部３２は、一部の位置決め部３１と残りの位置決め部３２とを結ぶ方向と直交方向Ｂには、面内方向に位置を規制されている。 The remaining positioning portions 32 of the plurality of the first positioning portion 30, the direction orthogonal direction B connecting the part of the positioning unit 31 and the remaining positioning portion 32, is restricted to a position in the plane direction there. 複数の第１の位置決め部３０のうちの一部の位置決め部３１は、面内方向には、方向Ａにも方向Ｂにも位置を規制されている。 Part of the positioning portion 31 of the plurality of the first positioning portion 30, the plane direction, is restricted to a position in the direction B to direction A. 位置決め部３１と残りの位置決め部３２において、位置決め用シャフト４１、４２と、燃料電池構成材（セパレータ１２、樹脂フレーム１３等）とシート状接着剤２２とは、面直方向Ｃには、互いにスライド可能である。 The positioning unit 31 and the remaining positioning portion 32, and the positioning shaft 41, the fuel cell structure material (separator 12, the resin frame 13 etc.) and the sheet-like adhesive 22, the surface orthogonal direction C, each other slide possible it is. 孔３０は燃料電池の性能に影響を及ぼさない位置、たとえば、マニホールドと燃料電池構成材との間の位置、に設けられることが望ましい。 Hole 30 is positioned to not affect the performance of the fuel cell, for example, it is preferably provided at a position, between the manifold and the fuel cell structure materials.
図１の例では、第１の位置決め部３０は孔からなり、正位置決め用孔３１と副位置決め用孔３２を含む。 In the example of FIG. 1, the first positioning portion 30 is made of holes, including positive positioning holes 31 a auxiliary positioning hole 32. 正位置決め用孔３１と位置決め時に正位置決め用孔に挿入される治具４１とのクリアランスと、副位置決め用孔３２と位置決め時に副位置決め用孔３２に挿入される治具４２とのクリアランスとは、正位置決め用孔３１と副位置決め用孔３２を結ぶ方向Ａに、互いに異ならせてある。 And the clearance between the jig 41 to be inserted into the positive positioning holes when positioning the positive positioning hole 31, the clearance between the jig 42 to be inserted into auxiliary positioning hole 32 and the positioning during the auxiliary positioning hole 32, in the direction a connecting the positive positioning holes 31 a auxiliary positioning hole 32, it is made different from each other. 正位置決め用孔３１と副位置決め用孔３２を結ぶ方向Ａにおいて、副位置決め用孔３２と治具４２とのクリアランスは、正位置決め用孔３１と治具４１とのクリアランスより大である。 In the direction A connecting the positive positioning holes 31 a auxiliary positioning hole 32, the clearance between the auxiliary positioning hole 32 and the jig 42 is greater than the clearance between the positive positioning hole 31 and the jig 41.
図４の例では、たとえば、正位置決め用孔３１の形状は略正円であり、副位置決め用孔３２の形状は略楕円（対向する２つの半円を２つの平行直線で結んだ長孔）であり、治具４１、４２の断面の直径は互いに等しい。 In the example of FIG. 4, for example, the positive shape of the positioning hole 31 is substantially a circle, the shape of the auxiliary positioning hole 32 (long hole connecting the two semicircular opposite in two parallel straight lines) substantially elliptical , and the diameter of the cross section of the jig 41 are equal to each other.
孔と治具とのクリアランスを変えるのに、上記では正位置決め用孔３１と副位置決め用孔３２のＡ方向のサイズを互いに異ならせたが、それに代えて、図５に示すように、位置決め時に正位置決め用孔３１に挿入される治具４１の断面形状と、位置決め時に副位置決め用孔３２に挿入される治具４２の断面形状とが、互いに異なる構成としてもよい。 To alter the clearance between the hole and the jig, in the above, but with different A direction size of the positive positioning hole 31 and the auxiliary positioning hole 32 to each other, alternatively, as shown in FIG. 5, when positioning and a cross-sectional shape of the jig 41 to be inserted into the positive positioning hole 31, and a cross-sectional shape of the jig 42 to be inserted into the auxiliary positioning hole 32 at the time of positioning may be different configurations from each other.
上記のように、燃料電池１０が、燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２を備え、燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２は各々の面内に複数の第１の位置決め部３０を有しており、該複数の第１の位置決め部３０のうちの一部３１は燃料電池組立時にそこに接触される治具４１に対して面内方向に位置を規制されており、該複数の第１の位置決め部３０のうちの残り３２は燃料電池組立時にそこに接触される治具４２に対して、一部の位置決め部３１と残りの位置決め部３２とを結ぶ方向に、面内方向に変位可能である場合は、組立精度を良好に維持したまま、第１の位置決め部３０への治具４１、４２の挿入および／または抜取りが容易であり、組立中の燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２の浮き上がりを As described above, the fuel cell 10, the fuel cell structure materials 12 and 13, comprises a sheet-like adhesive 22, the fuel cell structure materials 12 and 13, the sheet-like adhesive 22 is a plurality of in each face first has a positioning unit 30, which is regulating the position in the plane direction relative to the jig 41 part 31 to be contacted thereto when the fuel cell assembly of the first positioning portion 30 of the plurality of , in a direction connecting respect jig 42 rest 32 of the first positioning portion 30 and the plurality of being contacted thereto when the fuel cell assembly and a portion of the positioning portion 31 and the remainder of the positioning unit 32, If the in-plane direction is displaceable, while keeping the assembly accuracy better insertion jig 41 into the first positioning portion 30 and / or sampling is easy, the fuel cell structure during assembly material 12, floating of the sheet-like adhesive 22 止することができる。 It is possible to stop.
図４に示すように、正位置決め用孔３１の形状が略正円であり、副位置決め用孔３２の形状が略楕円である場合は、組み付け作業性を良くし、かつ治具とセパレータの熱膨張差によるシャフトと孔との干渉を避けることができる。 As shown in FIG. 4, it has a substantially circle shape of the positive positioning holes 31, when the shape of the auxiliary positioning hole 32 is substantially oval, to improve the assembling workability, and the jig and the separator heat it is possible to avoid interference between the shaft and the hole due to differential expansion.
また、図５に示すように、位置決め時に正位置決め用孔３１に挿入される治具４１の断面形状と、位置決め時に副位置決め用孔３２に挿入される治具４２の断面形状とが、互いに異なる構成とした場合も、組み付け作業性を良くし、かつ治具とセパレータの熱膨張差によるシャフトと孔との干渉を避けることができる。 Further, as shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the jig 41 to be inserted into the positive positioning hole 31 at the time of positioning, and a cross-sectional shape of the jig 42 to be inserted into the auxiliary positioning hole 32 at the time of positioning, different also the case of the configuration, to improve the assembling workability, and it is possible to avoid interference between the shaft and the hole due to a difference in thermal expansion between the jig and the separator.
〔組み付けの高精度、作業性を確保するための、燃料電池の構造−その２〕 [Precision assembly, for securing the workability, the structure of the fuel cell - Part 2]
位置決めにおいて、孔３１、３２と治具４１、４２に代えて、図２に示すように、第１の位置決め部３０を突起状ガイド３３としてもよい。 In positioning, in place of the holes 31, 32 and the jig 41, as shown in FIG. 2, the first positioning portion 30 may have a protruding guide 33. 図２の例では、セパレータ１２または樹脂フレーム１３に、シート状接着剤を配置した際シート状接着剤の両側に相当する部位に、突起状ガイド３３を設け、突起状ガイド３３をたとえばＬ字状のガイドとしておき、突起状ガイド３３に合わせてシート状接着剤２２をセットすることにより、作業性と組み付け性を向上させる。 In the example of FIG. 2, the separator 12 or the resin frame 13, the portion corresponding to both sides of the sheet-like adhesive upon disposing the sheet-like adhesive, the protruding guide 33 is provided, the protruding guide 33 for example L-shaped the guide and to advance, by setting the sheet adhesive 22 in accordance with the protruding guide 33, to improve the properties assembling workability.
シート状接着剤２２は、Ｌ字状のガイドのＬ字の角部を中心として、位置を規制されるとともに、Ｌ字の一方の脚の延びる方向にも、Ｌ字の他方の脚の延びる方向にも、セパレータ１２または樹脂フレーム１３との位置ずれが吸収される。 Sheet adhesive 22 around the corner of the L-shaped guide of the L-shaped, while being restricted position, even the direction of extension of one leg of the L-shaped, the direction of extension of the other leg of the L-shaped also, positional deviation between the separator 12 or the resin frame 13 is absorbed.
〔組み付けの高精度、作業性を確保するための、燃料電池の構造−その３〕 [Precision assembly, for securing the workability, the structure of the fuel cell - Part 3]
図３、図４、図５、図６、図７の例では、燃料電池１０は、上記の燃料電池の構造（その１）に、さらに第２の位置決め部５０を備えた構造を有する。 3, 4, in the example of FIG. 5, 6, 7, the fuel cell 10, the structure (1) of the fuel cell of the above, further comprising a structure with a second positioning portion 50.
セル内の設けられた孔基準のみを組み立て用基準とする燃料電池はつぎの問題を有する。 Fuel cell according to assembling reference only hole criteria provided within the cell has the following problems. すなわち、スタック化する際、位置決め治具として基準用孔に挿入するシャフトが必要になるが、シャフトをスタック内に止め置くならば、電気絶縁物である必要があり、セラミックなどの場合は寸法精度の確保が難しいことや、孔と干渉した際に削りカスが発生すること、締結時にスタック寸法が収縮するためシャフトを切断する必要があること等が問題となる。 That is, when stacked, it becomes necessary shaft to be inserted into the reference hole as a positioning jig, if put stop shaft in a stack, must be electrically insulating material, the dimensional accuracy in the case of such ceramic it secured it is difficult or, the shavings upon interference with the hole occurs, it like it is necessary to cut the shaft for the stack size shrinks becomes a problem during fastening. また、シャフトを抜き取るならば、その際のセパレータの変形、または抜き取るために必要な隙間寸法の確保が必要となる。 Also, if pulled out shaft, it is necessary to secure a gap size required for the deformation of the separator during, or withdrawn.
一方、セル外周面のみに位置決め基準を設けると、つぎの問題が生じる。 On the other hand, if only the cell outer peripheral surface provided with a positioning reference, the following problem arises. すなわち、モジュール化（セル化）したものをスタック化する際、プレスメタルセパレータ等、セパレータ成形時の反りや肉あまりが考えられる場合、外形部の形状が安定しないため、外形基準でモジュール化しようとすると、アノード側セパレータとカソード側セパレータの位置精度などが確保できない。 That is, when the stacked those modularized (cell reduction), such as pressed metal separator, if the warp and meat too when the separator molded is conceivable, because is not stable shape of the external part, attempts to modularize in outline criteria Then, it can not be secured and the position accuracy of the anode separator and the cathode side separator. これらによって、接触抵抗の増加、パスカットの発生による性能低下、作業性が悪いなどの不具合が生じるおそれがある。 These by, there is a possibility that an increase in contact resistance, performance degradation due to the occurrence of path cut, a defect such as poor workability occur.
上記の問題を解決するために、燃料電池の構造（その３）では、燃料電池１０は、燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２の各々が、燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２の各々の面内に形成された位置決め用孔からなる第１の位置決め部３０と、燃料電池構成材を構成するセパレータ１２の外形面に形成された第２の位置決め部５０とを含む。 In order to solve the above problems, the fuel cell structure (3), the fuel cell 10, the fuel cell structure materials 12 and 13, each of the sheet-like adhesive 22, the fuel cell structure materials 12 and 13, sheet a first positioning portion 30 of each positioning hole formed in the plane of the Jo adhesive 22, and a second positioning portion 50 formed on the outer surface of the separator 12 of a fuel cell structure material including. 第１の位置決め部３０は、上記の燃料電池の構造（その１）で説明したものに準じる。 First positioning portion 30, analogous to those described in structures (1) of the fuel cell described above.
第１の位置決め部３０はセル組立時の位置決めに利用される位置決め部であり、第２の位置決め部５０はスタック組立時の位置決めに利用される位置決め部である。 First positioning portion 30 is a positioning unit which is used for positioning at the time of cell assembly, the second positioning unit 50 is a positioning unit which is used for positioning at the time of the stack assembly.
第１の位置決め部３０が位置決め用孔から構成されており、第１の位置決め部を構成する位置決め用孔は、締結部材（たとえば、締結用ボルト等）が貫通しない、位置決め専用の孔である。 First positioning portion 30 is constituted from the positioning holes, the positioning holes constituting the first positioning portion, the fastening member (e.g., bolts or the like fastening) does not penetrate a hole for positioning.
上記構成により、つぎの効果が得られる。 With the above structure, the effect of the following can be obtained.
成形が難しく剛性が低いため外形基準での単セル化、モジュール化が難しいセパレータ（たとえば、プレスメタルセパレータ）でも、孔基準を使用できるので、精度よくセル化、モジュール化でき、電池性能向上や、耐久性向上につながる。 Single cell of the molding is difficult because rigidity is low profile criteria, the separator modularization difficult (e.g., pressed metal separator) But since the hole criteria can be used, accuracy cellification can modularized, and battery performance improves, leading to improved durability.
スタック化の際、外形基準を使用することにより、孔とシャフトによって位置を決める際に問題となる、孔、シャフトの変形を防止でき、組み付け作業終了後にシャフトを切断する、あるいはシャフトを抜き取る等の作業上の煩雑さも提言できるので、性能向上や生産性向上につながる。 During stacked, by using the external reference, a problem in determining the position by the hole and the shaft, holes, can prevent deformation of the shaft, cutting the shaft after the assembly work is completed, or the like withdrawn shaft so it can also be recommendations complexity of the work, leading to improved performance and productivity improvement.
第２の位置決め部５０は、セパレータ１２の外形面の異なる２外形面に形成されている。 Second positioning portion 50 is formed in two different outer surfaces of outer surface of the separator 12.
セパレータ１２の外形面を基準とするために、シート状接着剤や樹脂フレーム等がセパレータ１２の外形面より外側に突出するのを禁止し、基準部（第２の位置決め部）においては、必ずセパレータ端面が最外周にくるようにしてある。 In order to reference the outer surface of the separator 12, the sheet-like adhesive or a resin frame and the like are inhibited from protruding outward from the outer surface of the separator 12, the reference portion in the (second positioning portion) is always separator end faces are as come outermost. その構造として、図６または図７の構造を採ることができる。 As its structure, it is possible to take the structure of FIG. 6 or 7.
図６の例では、燃料電池構成材１２、１３がプレスメタルセパレータ１２と樹脂フレーム１３とを含み、第２の位置決め部５０では、樹脂フレーム１３にプレスメタルセパレータ１２の縁部より後退した後退部５１が形成されていて、プレスメタルセパレータ１２の縁部のうち、樹脂フレームの後退部５１の縁部より外側に位置した部分が、第２の位置決め部５０を構成している。 In the example of FIG. 6, includes a fuel cell structure materials 12 and 13 and a pressed metal separator 12 and the resin frame 13, the second positioning unit 50, receding portion receding from the edge of the pressed metal separator 12 to the resin frame 13 51 have been formed, of the edge of the pressed metal separator 12, a portion positioned outside the edge of the receding portion 51 of the resin frame, constitute the second positioning portion 50.
第２の位置決め部５０をセパレータ１２の辺全体ではなく部分的にすることによりセパレータ１２の剛性を高め、これによりセパレータ端部の変形を防ぐことができる。 A second positioning portion 50 increases the rigidity of the separator 12 by a partial rather than the entire side of the separator 12, thereby to prevent deformation of the separator end.
また、樹脂フレーム１３やＭＥＡ一体ガスケットなどを射出成形する際には、第２の位置決め部５０に相当する部位を成形時のゲート位置とし、ノッチなどをつけてその部位を切り離すことにより、この形状にすることができる。 Further, a resin frame 13 and MEA integrated gasket when injection molding, the portion corresponding to the second positioning portion 50 and the gate position at the time of molding, by disconnecting the site with a like notches, the shape it can be. これにより、ゲート部の設計自由度が向上するとともに、射出成形後のバリ取り作業も簡便になる。 Thus, together with the design flexibility of the gate portion is improved, it becomes easy deburring operation after injection molding.
図６の構成に代えて図７の構成をとることができる。 It can be the structure illustrated in Fig. 7 instead of the configuration of FIG. 図７の例では、燃料電池構成材１２、１３がプレスメタルセパレータ１２と樹脂フレーム１３とを含み、少なくとも第２の位置決め部５０では（図７では、セパレータの全周にわたって）、プレスメタルセパレータ１２の外形面が、少なくとも基準部において樹脂フレーム１３の外形面より外側に位置している。 In the example of FIG. 7, the fuel cell structure materials 12 and 13 comprises a pressed metal separator 12 and the resin frame 13, in at least a second positioning portion 50 (FIG. 7, the entire circumference of the separator), pressed metal separator 12 outer surface of is located outside the outer surface of the resin frame 13 at least a reference section.
燃料電池１０が、燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２の各々が、燃料電池構成材、シート状接着剤の各々の面内に形成された位置決め用孔からなる第１の位置決め部３０と、燃料電池構成材を構成するセパレータ１２の外形に形成された第２の位置決め部５０とを含む場合は、第１の位置決め部３０のみでの位置決めでは生じるおそれのある、スタック化時のシャフトの撓みとそれによる位置決め精度の低下を、スタックを第２の位置決め部位で基準座によって支持することにより、防止することができ、組立精度をさらに良くすることができる。 The fuel cell 10, the fuel cell structure materials 12 and 13, each of the sheet-like adhesive 22, the fuel cell structure material, a first positioning portion made of positioning holes formed in the plane of each of the sheet-like adhesive 30, when including a second positioning portion 50 formed to the outer shape of the separator 12 of a fuel cell structure material, which might occur in the positioning of only the first positioning portion 30, when stacked a decrease in deflection and positioning accuracy due to its shaft, by supporting the standard seat the stack at the second positioning portion, can be prevented, it is possible to further improve the assembling accuracy.
また、図８に示すように、樹脂フレーム１３の後退部１３は、スタック組立時に位置決め治具６１が係合可能な切り欠き部から構成されてもよい。 Further, as shown in FIG. 8, receding portion 13 of the resin frame 13, the positioning jig 61 at the time of the stack assembly may be formed with engageable notches. 図８の例では、セルを横組する（水平に積層する）場合、Ｌ字状治具６１でセルを左右の２辺および下辺から規制することにより、孔とシャフトによる位置決めを省略することができる。 In the example of FIG. 8, when the cell is horizontal writing (horizontally stacked), by regulating the cell from the left and right two sides and the lower side with L-shaped jig 61, it is possible to omit the positioning by the hole and the shaft it can. 横組では、セル積層体の重みで孔に挿通されたシャフトが撓むので、シャフトを抜くのが困難になるおそれがあるが、Ｌ字状治具６１のみによる位置決めではシャフト抜きの問題がなくなる。 The horizontal writing, since the shaft inserted through the hole in the weight of the cell stack is bent, but it may become difficult to pull out the shaft, the shaft disconnect problem is eliminated in the positioning by only the L-shaped jig 61 .
たとえば、スタック化時、セル１０が横方向（水平方向）に積層される場合には、第１の位置決め部３０に挿通される治具（シャフト）が撓むおそれがあるが、スタックを第２の位置決め部位５０で基準座（位置決め治具）６１によって支持することにより、スタック、シャフトの撓みを防止することができ、シャフトの抜取りが容易となる。 For example, when stacked, when the cell 10 are stacked in the lateral direction (horizontal direction), there is a possibility that the jig which is inserted through the first positioning portion 30 (the shaft) is bent, the stack second by supporting the reference locus (positioning jigs) 61 by the positioning portions 50 of the stack, it is possible to prevent the deflection of the shaft, extraction of the shafts is facilitated.
〔組み付けの高精度、作業性を確保するための、燃料電池スタックの構造〕 [Precision assembly, for securing the workability, the structure of the fuel cell stack]
図３、図４、図５、図６、図７、図８に示すように、本発明の燃料電池スタック１４は、上記の燃料電池の構造（その３）を積層したものを含む。 3, 4, 5, 6, 7, 8, the fuel cell stack 14 of the present invention include those formed by laminating a structure (Part 3) of the fuel cell described above.
本発明の燃料電池スタック１４は、燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２を含む燃料電池１０を複数積層して組み立てた燃料電池スタックであって、各燃料電池１０は燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２の各々の面内に形成された位置決め用孔からなる第１の位置決め部３０を備えており、燃料電池構成材を構成するセパレータの外形面に形成された第２の位置決め部５０を含んでいる燃料電池スタックからなる。 Fuel cell stack 14 of the present invention, a fuel cell structure materials 12 and 13, a fuel cell stack assembly of the fuel cell 10 comprises a sheet-like adhesive 22 by stacking a plurality, each fuel cell 10 is a fuel cell structure material 12 and 13, includes a first positioning portion 30 of each positioning hole formed in the plane of the sheet-like adhesive 22, the formed outer surface of the separator of a fuel cell structure material consisting fuel cell stack that includes a second positioning portion 50.
本発明の燃料電池スタック１４では、第１の位置決め部３０で単セル１０を精度よく組立て、第２の位置決め部５０で、または第１の位置決め部３０と第２の位置決め部５０で、スタック１４を精度よく組み立てることができ、組立精度を良好に維持したまま、第１の位置決め部３０への治具（シャフト）の挿入および／または抜取りが容易である。 In the fuel cell stack 14 of the present invention, first the positioning portion 30 single cells 10 accurately assembled, with the second positioning unit 50, or the first positioning portion 30 in the second positioning unit 50, the stack 14 can be assembled good accuracy, while maintaining the assembly accuracy better insertion jig into the first positioning portion 30 (the shaft) and / or sampling is easy.
とくに、上記したように、スタック化時、セル１０が横方向（水平方向）に積層される場合には、第１の位置決め部３０に挿通される治具（シャフト）が撓むおそれがあるが、スタックを第２の位置決め部位５０で基準座（位置決め治具）６１によって支持することにより、スタック、シャフトの撓みを防止することができ、シャフトの抜取りが容易となる。 In particular, as described above, when stacked, when the cell 10 are stacked in the lateral direction (horizontal direction), there is a possibility that the jig (shaft) is inserted through the first positioning portion 30 flexes , by supporting the reference locus (positioning jigs) 61 Stacking second positioning portion 50, the stack, it is possible to prevent the deflection of the shaft, extraction of the shafts is facilitated.
〔組み付けの高精度、作業性を確保するための、燃料電池スタックの製造方法〕 [Precision assembly, for ensuring workability, the manufacturing method of the fuel cell stack]
図３、図４、図５、図６、図７に示すように、本発明の燃料電池スタック１４の製造方法は、上記の燃料電池スタック１４を製造するための方法である。 3, 4, 5, 6, 7, the manufacturing method of the fuel cell stack 14 of the present invention is a method for manufacturing the fuel cell stack 14.
本発明の燃料電池スタック１４の製造方法は、燃料電池構成材１２、１３、シート状接着剤２２の各々の面内に形成された位置決め用孔からなる第１の位置決め部３０を利用して燃料電池を組み立てる第１の工程と、燃料電池構成材を構成するセパレータの外形面に形成された第２の位置決め部を利用して複数の燃料電池を積層し燃料電池スタックを組み立てる第２の工程とを含む。 Method for manufacturing a fuel cell stack 14 of the present invention, a fuel cell structure materials 12 and 13, by using the first positioning portion 30 of the positioning holes formed in each side of the sheet-like adhesive 22 Fuel a first step of assembling the battery, a second step of using the second positioning portion formed on outer surface of the separator of a fuel cell structure material by stacking a plurality of fuel cells assembled fuel cell stack including.
図９、図１０に示すように、複数の燃料電池積層体を含み、該複数の燃料電池積層体がエンドプレート１７を共用している燃料電池スタック１４の製造方法の場合は、スタック組立時には、第２の位置決め部５０を基準座（位置決め治具）６１に当てて、燃料電池積層体と、ターミナル１５、インシュレータ１６、エンドプレート１７を位置決めする。 9, as shown in FIG. 10, includes a plurality of fuel cell stack, in the case of the manufacturing method of the fuel cell stack 14 to the fuel cell stack of said plurality of sharing the end plate 17, at the time of the stack assembly, against the second positioning portion 50 to the reference locus (positioning jig) 61, positioned the fuel cell stack, the terminal 15, the insulator 16, the end plate 17. 図９で、左側のスタックは左上隅の基準座（位置決め治具）６１に当てて位置決めし、右側のスタックは右上隅の基準座（位置決め治具）６１に当てて位置決めし、セルを縦方向に積層していく。 In Figure 9, the left side of the stack positioned against the upper left corner of the reference locus (positioning jig) 61, the right side of the stack is positioned against the reference locus (positioning jig) 61 of the upper right corner, longitudinally cell go laminated. この場合、省スペース化の観点から両スタック間の距離はできる限り小とし、基準座（位置決め治具）６１は両スタック間の小スペースに設けないようにする。 In this case, the distance between the two stacks from the viewpoint of space saving is a small city as possible, the reference locus (positioning jig) 61 is not provided in the small space between the two stacks.
すべてのセルが積層された後で丸孔３１、長孔３２に位置決め用シャフト４１、４２を挿通し、スタック１４に加圧治具により締結荷重付与後、シャフト４１、４２を抜いて、積層を完了する。 Round hole 31 after all the cells are stacked, and inserting the positioning shaft 41 into the long hole 32, after fastening load applied to the stack 14 by the pressing jig, remove the shaft 41 and 42, the laminate completed. シャフト４１、４２は下側エンドプレートを貫通してもよいし、貫通しなくてもよい。 Shaft 41 may pass through the lower end plate may not penetrate. 貫通しない場合は、下側エンドプレートに座ぐり穴を設けておき、そこにシャフト４１、４２の下端を差し込む。 If not penetrate, it may be provided a counter bore in the lower end plate, there inserting the lower end of the shaft 41.
シャフト４１、４２を挿通する理由は、左側スタックのＡ、Ｂ方向へのずれ防止、右側スタックのＡ、Ｂ方向へのずれ防止のためである。 The reason for inserting the shaft 41 and 42, the left stack A, preventing displacement in the direction B, is for preventing displacement of A, the B direction of the right stack. シャフト４１、４２を通すことでセルとセルとの間のずれ量を０または可能な限り小にすることを保証する。 The amount of deviation between the cell and the cell by passing the shaft 41 ensures that the 0 or possible only small.
本発明の燃料電池スタックの製造方法では、第１の位置決め部３０を利用して燃料電池１０を組み立てる第１の工程と、燃料電池構成材を構成するセパレータの外形面に形成された第２の位置決め部５０を利用して複数の燃料電池を積層し燃料電池スタック１４を組み立てる第２の工程とを含んでいるので、第１の工程で第１の位置決め部３０を利用して単セル１０を精度よく組立て、第２の工程で第２の位置決め部５０を利用して燃料電池スタック１４を精度よく組立てることができる。 In the manufacturing method of the fuel cell stack of the present invention, a first step of assembling the fuel cell 10 using the first positioning portion 30, the separator of a fuel cell structure material a second formed on the outer surface because it contains the second step of assembling the utilizing positioning unit 50 by stacking a plurality of fuel cell fuel cell stack 14, the single cells 10 by using the first positioning portion 30 in the first step accurately assembled, the fuel cell stack 14 can be assembled accurately by using the second positioning portion 50 in the second step.
図９、図１０の例では、位置決めを設定することで、２つのセル積層体がエンドプレートを共有するスタックでも、ずれ量を少なく積層することができるという効果が得られる。 9, in the example of FIG. 10, by setting the positioning, even in a stack of two cell laminate share the end plate, there is an advantage that it is possible to reduce stacking deviation amount.
（イ）は本発明の燃料電池の構造−その１の、構成材であるメタルセパレータの正面図である。 (B) the structure of the fuel cell of the present invention - the 1 is a front view of a metal separator is a configuration member. （ロ）は本発明の燃料電池の構造−その１の、構成材である樹脂フレームの正面図である。 (B) the structure of the fuel cell of the present invention - the 1 is a front view of the resin frame is a structural member. （ハ）は本発明の燃料電池の構造−その１の、シート状接着剤の正面図である。 (C) the structure of the fuel cell of the present invention - the 1 is a front view of the sheet-like adhesive. （イ）は本発明の燃料電池の構造−その２の、構成材である樹脂フレームの正面図である。 (B) the structure of the fuel cell of the present invention - of the two, is a front view of the resin frame is a structural member. （ロ）は本発明の燃料電池の構造−その２の、構成材である樹脂フレームに突起状ガイドを設けた場合の突起状ガイド近傍の正面図である。 (B) a fuel cell structure of the present invention - of the two, is a front view of the protruding guide near the case of providing the protruding guide on the resin frame is a configuration member. （ハ）は（ロ）のＡ−Ａ'断面図である。 (C) is an A-A 'sectional view of (b). （ニ）は本発明の燃料電池の構造−その２の、構成材である樹脂フレームに突起状ガイドを設け、シート状接着剤を貼付けた場合の突起状ガイド近傍の正面図である。 (D) the structure of the fuel cell of the present invention - of the two, a protruding guide on the resin frame is a structural member provided is a front view of the protruding guide vicinity when the adhered sheet-like adhesive. （イ）は本発明の燃料電池の構造−その３、および本発明の燃料電池スタックの、第１の位置決め部を有する単セルと位置決め用シャフトの斜視図である。 (B) the structure of the fuel cell of the present invention - Part 3, and the fuel cell stack of the present invention, is a perspective view of the positioning shaft and the unit cell having a first positioning portion. （ロ）は本発明の燃料電池の構造−その３、および本発明の燃料電池スタックの、第２の位置決め部を有する燃料電池およびスタックと位置決め治具の斜視図である。 (B) a fuel cell structure of the present invention - Part 3, and the fuel cell stack of the present invention, is a perspective view of a fuel cell and stack the positioning jig has a second positioning portion. 本発明の燃料電池の構造−その１およびその３、および本発明の燃料電池スタックの、第１の位置決め部と位置決め用シャフトの一例の正面図である。 Structure of the fuel cell of the present invention - Part 1 and Part 3, and the fuel cell stack of the present invention, is a front view of an example of the positioning shaft and the first positioning portion. 本発明の燃料電池の構造−その１およびその３、および本発明の燃料電池スタックの、第１の位置決め部と位置決め用シャフトのもう一例の正面図である。 Structure of the fuel cell of the present invention - Part 1 and Part 3, and the fuel cell stack of the present invention is a further front view of an example of the positioning shaft and the first positioning portion. 本発明の燃料電池の構造−その３、および本発明の燃料電池スタックの、第２の位置決め部の一例の正面図である。 Structure of the fuel cell of the present invention - Part 3, and the fuel cell stack of the present invention, a front view of an example of the second positioning portion. 本発明の燃料電池の構造−その３、および本発明の燃料電池スタックの、第２の位置決め部のもう一例の正面図である。 Structure of the fuel cell of the present invention - Part 3, and the fuel cell stack of the present invention, is a front view of another example of the second positioning portion. 本発明の燃料電池の構造−その３、および本発明の燃料電池スタックの、樹脂フレームに形成した後退部からなる第２の位置決め部と位置決め用治具の正面図である。 Structure of the fuel cell of the present invention - Part 3, and the fuel cell stack of the present invention, is a front view of a positioning jig and a second positioning portion comprising a retraction portion formed on the resin frame. 本発明の燃料電池スタックの製造方法によって組み立てられつつある燃料電池スタックの平面図である。 It is a plan view of a fuel cell stack that is being assembled by the method for manufacturing a fuel cell stack of the present invention. 本発明の燃料電池スタックの製造方法によって組み立てられつつある燃料電池スタックの正面図である。 Is a front view of a fuel cell stack is being assembled by the method for manufacturing a fuel cell stack of the present invention. 本発明の燃料電池、燃料電池スタック、燃料電池スタックの製造方法が適用可能な固体高分子電解質型燃料電池の側面図である。 The fuel cell of the present invention, a fuel cell stack, a manufacturing method of the fuel cell stack is a side view of the applicable solid polymer electrolyte fuel cell. 図１１の燃料電池の一部の断面図である。 Sectional view of a portion of the fuel cell in FIG. 11.
１０ （固体高分子電解質型）燃料電池１１ ＭＥＡ 10 (solid polymer electrolyte) fuel cell 11 MEA
１２ セパレータ１３ 樹脂フレーム１４ 燃料電池スタック１５ ターミナル１６ インシュレータ１７ エンドプレート１８ プレッシャプレート１９ テンションプレート２０ 流体流路２１ 流体マニホールド２２ シール部材、シート状接着剤３０ 第１の位置決め部３１ 第１の位置決め部の一部３２ 第１の位置決め部の他部３３ 突起状ガイド４１、４２ 位置決め用シャフト５０ 第２の位置決め部５１ 後退部６１ 位置決め具 12 separator 13 resin frame 14 fuel cell stack 15 terminal 16 insulator 17 end plate 18 the pressure plate 19 the tension plate 20 the fluid flow path 21 fluid manifold 22 seal member, the sheet-like adhesive 30 of the first positioning portion 31 first positioning portion some 32 first positioning portion of the other portion 33 protruding guide 41 for positioning the shaft 50 the second positioning portion 51 receding portion 61 positioners
位置決め用孔を含む第１の位置決め部とプレスメタルセパレータの外形面に形成された第２の位置決め部との両方を含み、 Includes both a second positioning section formed on the outer surface of the first positioning portion and the pressed metal separator including positioning holes,
前記第１の位置決め部はプレスメタルセパレータと樹脂フレームの各々の面内に形成されている、燃料電池。 The first positioning portion is formed in each side of the pressed metal separator and a resin frame, the fuel cell.
燃料電池構成材は各々の面内に複数の前記第１の位置決め部を有し、該複数の第１の位置決め部のうちの一部は燃料電池組立時にそこに接触される治具に対して面内方向に位置を規制される位置決め部であり、前記複数の第１の位置決め部のうちの残りは燃料電池組立時にそこに接触される治具に対して前記一部の位置決め部と前記残りの位置決め部とを結ぶ方向に面内方向に変位可能な位置決め部である請求項１記載の燃料電池。 Fuel cell arrangement member has a plurality of the first positioning portion in each side, with respect to jig part of the first positioning portion of the plurality of being contacted therein during fuel cell assembly a positioning part that is regulating the position in the plane direction, the said part of the positioning portion remaining against jig rest of the plurality of the first positioning portion to be contacted thereto when the fuel cell assembly the fuel cell of claim 1 wherein the displaceable positioning unit in-plane direction in the direction connecting the positioning portion.
前記第１の位置決め部が正位置決め用孔と副位置決め用孔を含み、正位置決め用孔と位置決め時に正位置決め用孔に挿入される治具とのクリアランスと、副位置決め用孔と位置決め時に副位置決め用孔に挿入される治具とのクリアランスとが、互いに異ならせてある請求項２記載の燃料電池。 Wherein said first positioning portion is positive positioning hole and the auxiliary positioning hole, and the clearance between the jig which is inserted during positioning positive positioning holes in the positive positioning holes, auxiliary positioning when positioning the auxiliary positioning hole and the clearance between the jig which is inserted into use holes, the fuel cell according to claim 2, wherein are made different from each other.
前記正位置決め用孔の形状は略正円であり、前記副位置決め用孔の形状は略楕円である請求項３記載の燃料電池。 Wherein the shape of the positive positioning hole is substantially a circle, the fuel cell according to claim 3, wherein the shape of the auxiliary positioning hole is substantially elliptical.
前記第１の位置決め部が正位置決め用孔と副位置決め用孔を含み、位置決め時に正位置決め用孔に挿入される治具の断面形状と、位置決め時に副位置決め用孔に挿入される治具の断面形状とが、互いに異ならせてある請求項３記載の燃料電池。 Said first positioning portion includes a positive positioning hole and the auxiliary positioning hole, and jig sectional shape which is inserted in the positive positioning holes when positioning, the cross section of the jig is inserted into the auxiliary positioning hole when positioning shape and is, fuel cell according to claim 3 that is made different from each other.
前記シール部材がシート状接着剤を含み、プレスメタルセパレータと樹脂フレームの一方の面内に、シート状接着剤を配置した際その両側に相当する部分に突起状のガイドを設け、該突起状のガイドに合わせてシート状接着剤をセットした請求項１記載の燃料電池。 It said sealing member comprises a sheet-like adhesive, in one surface of the pressed metal separator and a resin frame, when placing the sheet-like adhesive portion protruding corresponding to both sides of guide provided, the protruding Okoshijo the fuel cell according to claim 1 equipped with a sheet-like adhesive in accordance with the guide.
前記シール部材がシート状接着剤を含み、シート状接着剤にも位置決め用孔からなる第１の位置決め部が形成されている請求項１記載の燃料電池。 It said sealing member comprises a sheet-like adhesive, a first fuel cell according to claim 1, wherein the positioning portion is formed consisting of the positioning holes in the sheet-like adhesive.
前記第１の位置決め部はセル組立時とスタック組立時の位置決めに利用される位置決め部であり、前記第２の位置決め部はスタック組立時の位置決めに利用される位置決め部である請求項１記載の燃料電池。 The first positioning portion is a positioning unit which is used for positioning when the time cell assembly and the stack assembly, the second positioning portion of claim 1, wherein the positioning portion is used for positioning when the stack assembly Fuel cell.
前記第１の位置決め部が位置決め用孔から構成されており、前記第１の位置決め部を構成する位置決め用孔は、締結部材が貫通しない、位置決め専用の孔である請求項１記載の燃料電池。 The first positioning portion is constituted from the positioning holes, the first positioning holes constituting the positioning portion is not fastening member penetrates, the fuel cell according to claim 1, wherein a hole for positioning.
第２の位置決め部では、樹脂フレームにプレスメタルセパレータの縁部より後退した後退部が形成されていて、プレスメタルセパレータの縁部が樹脂フレームの後退部の縁部より外側に位置して第２の位置決め部を構成している請求項１記載の燃料電池。 In the second positioning portion, receding portion receding from the edge of the pressed metal separator resin frame be formed, the by edges of the pressed metal separator is positioned outside the edge of the receding portion of the resin frame 2 the fuel cell according to claim 1 constituting the positioning portion.
少なくとも第２の位置決め部では、プレスメタルセパレータの外形が樹脂フレームの外形より外側に位置する請求項１記載の燃料電池。 At least in the second positioning unit, the fuel cell according to claim 1, wherein the outer shape of the pressed metal separator is positioned outside the outer shape of the resin frame.
前記樹脂フレームの後退部は、スタック組立時に位置決め治具が係合可能な切り欠き部からなる請求項１０記載の燃料電池。 The retraction portion of the resin frame, the fuel cell according to claim 10, wherein the positioning jig during stack assembly consists engageable notches.
請求項１記載の燃料電池を複数積層して組み立てた燃料電池スタック。 Fuel cell stack assembly of the fuel cell according to claim 1, wherein a plurality stacked.
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