JP2017147178A - Manufacturing method of fuel battery - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池スタックとスタックケースとの間への介在層の配設に要する時間の短縮化を図る。【解決手段】燃料電池スタックとスタックケースとの間に介在させる介在層を、未発泡の発泡層と通電を受けて発熱する発熱部とを有する介在層とする。電池製造に当たり、スタックケースに燃料電池スタックを組み込んで所定位置に配設し、スタック・ケースの間隙に、発泡層が未発泡の状態で、介在層を燃料電池セルの積層方向に亘って配設し、配設済み介在層の発熱部に通電して該発熱部の発熱により発泡層を発泡させ、介在層がスタック外壁面とケース内壁面とに接して介在する状態とする。【選択図】図1An object of the present invention is to reduce the time required for disposing an intervening layer between a fuel cell stack and a stack case. An intervening layer interposed between a fuel cell stack and a stack case is an intervening layer having an unfoamed foam layer and a heat generating portion that generates heat when energized. When manufacturing the battery, the fuel cell stack is assembled in the stack case and placed at a predetermined position, and the foam layer is unfoamed in the gap between the stack and case, and the intervening layer is placed across the stacking direction of the fuel cells. Then, the heating portion of the disposed intervening layer is energized to cause the foam layer to foam by the heat generated by the heating portion, and the intervening layer is in contact with the outer wall surface of the stack and the inner wall surface of the case. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、燃料電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a fuel cell.
燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックを備え、燃料電池スタックはスタックケースに収容されている。収容済みの燃料電池スタックに対する耐振動性や耐衝撃性を確保するため、燃料電池スタックとスタックケースとの間に、緩衝特性を有する絶縁部材を介在層として配設する手法が提案されている(例えば、特許文献1)。 The fuel cell includes a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked, and the fuel cell stack is accommodated in a stack case. In order to ensure vibration resistance and impact resistance for the accommodated fuel cell stack, a method has been proposed in which an insulating member having a buffer characteristic is disposed as an intervening layer between the fuel cell stack and the stack case ( For example, Patent Document 1).
上記の手法は、介在層を積層構造とし、燃料電池スタックの側を低摩擦特性と絶縁特性を有する第1の層とし、この第1の層に発泡性材料を用いた第2の層を積層することで、燃料電池セルの積層方向(以下、セル積層方向と称する)と交差する方向に沿って燃料電池スタックに加わる衝撃を緩和する点で優れている。ところで、発泡性材料の発泡は材料への熱付与により起きるが、燃料電池スタックは既にスタックケースに収容済みであることから、熱付与は、通常、スタックケースの外側からなされる。このため、必要な容量の熱を発泡性材料にまで伝達して発泡材料を発泡させ、介在層を燃料電池スタックとスタックケースとの間に配設することに、時間を要していた。こうしたことから、燃料電池スタックとスタックケースとの間への介在層の配設に要する時間の短縮が要請されるに到った。 In the above method, the intervening layer has a laminated structure, the fuel cell stack side is a first layer having low friction characteristics and insulating characteristics, and a second layer using a foamable material is laminated on the first layer. This is excellent in that the impact applied to the fuel cell stack is mitigated along the direction intersecting the fuel cell stacking direction (hereinafter referred to as the cell stacking direction). By the way, foaming of the foamable material occurs by applying heat to the material. However, since the fuel cell stack has already been accommodated in the stack case, heat is usually applied from the outside of the stack case. For this reason, it takes time to transmit a necessary amount of heat to the foamable material to foam the foamed material and to arrange the intervening layer between the fuel cell stack and the stack case. For these reasons, it has been requested to reduce the time required for disposing the intervening layer between the fuel cell stack and the stack case.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
(1)本発明の一形態によれば、燃料電池の製造方法が提供される。この燃料電池の製造方法は、燃料電池セルを積層した燃料電池スタックを介在層を介在させてスタックケースに収容した燃料電池の製造方法であって、前記スタックケースに前記燃料電池スタックを組み込んで収容した状態で、前記燃料電池スタックを前記スタックケースの所定の位置に配設する工程と、前記燃料電池スタックのスタック外壁面と前記スタックケースのケース内壁面との間の間隙に、未発泡の発泡層と通電を受けて発熱する発熱部とを有する介在層を、前記発泡層が未発泡の状態で、前記燃料電池セルの積層方向に亘って配設する工程と、該配設された前記介在層の前記発熱部に通電して該発熱部の発熱により前記発泡層を発泡させ、前記介在層が前記スタック外壁面と前記ケース内壁面とに接して介在する状態とする工程とを備える。 (1) According to one form of this invention, the manufacturing method of a fuel cell is provided. This method of manufacturing a fuel cell is a method of manufacturing a fuel cell in which a fuel cell stack in which fuel cells are stacked is accommodated in a stack case with an intervening layer interposed, and the fuel cell stack is incorporated in the stack case and accommodated In a state where the fuel cell stack is disposed at a predetermined position of the stack case, an unfoamed foam is formed in a gap between the stack outer wall surface of the fuel cell stack and the case inner wall surface of the stack case. A step of disposing an intervening layer having a layer and a heat generating portion that generates heat upon energization in a state in which the foamed layer is unfoamed over the stacking direction of the fuel cells, and the disposed interposition Energizing the heat generating portion of the layer to foam the foam layer by heat generated from the heat generating portion, and the intervening layer is in contact with the outer wall surface of the stack and the inner wall surface of the case Equipped with a.
この形態の燃料電池の製造方法では、スタックケースに配設された燃料電池スタックとスタックケースとの間の間隙に、介在層を支障なく挿入できる。そして、燃料電池セルの積層方向(セル積層方向)に亘って配設された介在層の発泡層に埋設された発熱部へのその後の通電により、発泡層は、セル積層方向の各部位において直に加熱されて、速やかに発泡する。よって、この形態の燃料電池の製造方法によれば、燃料電池スタックとスタックケースとの間への介在層の配設に要する時間を短縮化できる。 In the fuel cell manufacturing method of this embodiment, the intervening layer can be inserted into the gap between the fuel cell stack disposed in the stack case and the stack case without hindrance. Then, the energization of the heat generating part embedded in the foam layer of the intervening layer disposed in the stacking direction of the fuel cells (cell stacking direction) causes the foam layer to directly adhere to each part in the cell stacking direction. When heated, it foams quickly. Therefore, according to the manufacturing method of the fuel cell of this embodiment, the time required for disposing the intervening layer between the fuel cell stack and the stack case can be shortened.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池の製造方法等の形態で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various modes. For example, it is realizable with forms, such as a manufacturing method of a fuel cell.
図1は実施形態の製造方法で得られた燃料電池100を正面視してその概略構成を示す説明図であり、図2は燃料電池100の概略構成を分解して示す説明図である。なお、各図のXYZ軸は、X軸を燃料電池セル122の積層方向に沿った軸としており、Y軸は水平方向、Z軸は鉛直方向を示す。また、図1では、スタックケース110を一体品としてハッチングして示している。図1を始めとする各図は、燃料電池100を構成する各パーツの実際の寸法比を表すものではなく、各パーツの配設の様子や位置関係を示すに過ぎない。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
燃料電池100は、スタックケース110と、燃料電池スタック120と、第1〜第4の介在層141A〜141Dとを備える。スタックケース110は、アルミ等の金属製のケースであり、ケース本体111と蓋体112とを備える。ケース本体111は、後述の燃料電池スタック120における燃料電池セル122の積層方向(以下、セル積層方向と適宜称する)に沿って燃料電池スタック120のスタック外壁面を取り囲み、セル積層方向に沿った燃料電池スタック120の組み込みを可能とする前後端開放型のケース形状とされている。蓋体112は、燃料電池スタック120の収容後にケース本体111の前後端の開口部に図示しないボルトを用いて固定される。
The
燃料電池スタック120は、二つのエンドプレート121の間に複数の燃料電池セル122が積層されたスタック構造を備える。複数の燃料電池セル122は、エンドプレート121および燃料電池セル122の各コーナー部に開けられた貫通孔137に挿入された図示しない締結シャフトを介して、締結される。
The
エンドプレート121と燃料電池セル122は、共に、矩形形状とされ、上記した貫通孔137の他、ガス流入孔131と、ガス流出孔132と、エアー流入孔133と、エアー流出孔134と、冷却水流入孔135と、冷却水流出孔136とを備える。ガス流入孔131は、燃料ガス、例えば水素ガスをそれぞれの燃料電池セル122に導くための流路を形成し、ガス流出孔132は、未消費の水素ガスを外部に導くための流路を形成する。エアー流入孔133は、酸素含有ガスである空気をそれぞれの燃料電池セル122に導くための流路を形成し、エアー流出孔134は、余剰の空気を外部に導くための流路を形成する。これら流入孔と流出孔は、YZ平面において、ガス流入孔131とガス流出孔132とが対角となり、エアー流入孔133とエアー流出孔134とが対角となるように、矩形短辺に沿って形成されており、X軸方向、つまりセル積層方向に沿って連続している。冷却水流入孔135は、冷媒をそれぞれの燃料電池セル122に導くための流路を形成し、冷却水流出孔136は、冷媒を外部に導くための流路を形成する。冷却水の流入孔と流出孔は、向かい合うよう矩形長辺に沿って形成されており、X軸方向(セル積層方向)に沿って連続している。燃料電池セル122の内部構成は、既存構成と同様なので、セル構成の説明についてはこれを省略する。
The
エンドプレート121と燃料電池セル122とが矩形形状であることから、燃料電池スタック120にあっても、YZ平面、即ちセル積層方向に沿って燃料電池スタック120を見たスタック外形も矩形形状となる。そして、燃料電池100は、燃料電池スタック120の四つの角部の内の第1の角部125のY軸に沿った第1のスタック側面125aとZ軸に沿った第2のスタック側面125bとに、第1の介在層141Aと第2の介在層141Bを備え、第1の角部125とYZ平面において対角の関係にある第2の角部126のY軸に沿った第3のスタック側面126aとZ軸に沿った第4のスタック側面126bとに、第3の介在層141Cと第4の介在層141Dを備える。
Since the
第1〜第4の介在層141A〜141Dは、スタックケース110と燃料電池スタック120との間の間隙113に配設され、同一の構成とされている。よって、以下、第1〜第4の介在層141A〜141Dを総称する場合には、介在層141と称する。図3は介在層141の全体構成を斜視にて示す説明図である。図3および図1に示すように、介在層141は、三層構造とされ、第1層142と第2層143との間に発泡層144を積層した長尺状の介在層とされ、発泡層144に、電熱線145を埋設して備える。第1層142と第2層143は、例えば、ポリウレタン等の絶縁性樹脂の薄葉シート体である。燃料電池セル122は、通常、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂製のフレーム構成とされ、スタックケース110のケース本体111はアルミ等の金属ケースであることから、第1層142と第2層143は、材料の性状により、燃料電池セル122の端面およびケース本体111の内壁面に接触した接触状態の継続後にも剥離可能な性状を発揮する。
The first to fourth intervening
発泡層144は、発泡性のエポキシ樹脂等の発泡材料を用いて形成され、介在層141の配設前にあっては未発泡であり、後述の組み付け時において発泡する。発泡後において、発泡層144は衝撃緩和用の発泡層となり、この発泡層144を有する介在層141にあっても、衝撃緩和用の介在層となる。そして、介在層141は、スタックケース110と燃料電池スタック120との間に介在して、燃料電池スタック120を外部から拘束する。
The
発泡層144は、図2に示す燃料電池セル122の積層方向における燃料電池スタック120の全長に合致した長さ、より詳しくは、燃料電池スタック120においてエンドプレート121を除く燃料電池セル122の積層長さとほぼ同じ長さとされ、第1層142と第2層143は、発泡層144と同寸とされている。よって、介在層141は、発泡層144をセル積層方向における燃料電池スタック120の全長に亘って有し、スタックケース110と燃料電池スタック120との間の間隙113に発泡層144と共に配設されることになる。
The
電熱線145は、ニクロム線等の通電を受けて発熱する電熱線であって、本発明における発熱部に該当し、セル積層方向に沿って発泡層144に埋設されている。本実施形態の電熱線145は、図3に示すように、介在層141の一端の側から他端の側に掛けて折り返して発泡層144に埋設され、介在層一端側を接続端子146とする。このように電熱線145を発泡層144に埋設した介在層141を得るには、中空容器を利用した型成形手法を用いればよい。例えば、矩形断面形状が、発泡層144の発泡前の矩形断面となるような中空容器を用意し、その容器に電熱線145を折り返して屈曲する軌跡でセットし、その後に、発泡性のエポキシ樹脂を未発泡の状態で充填して型成形する。これにより、発泡層144が未発泡の介在層141が得られる。
The
図4は本実施形態の製造方法における製造手順を示す手順図である。図示するように、本実施形態の製造方法では、まず、燃料電池100に必要なパーツであるスタックケース110や燃料電池スタック120、第1〜第4の介在層141A〜141D(図2、図3参照)を準備する(ステップS100)。各パーツは、それぞれの製造ラインから搬入するようにできるほか、パーツ製造先から調達してもよい。この場合、燃料電池スタック120は、燃料電池セル122がセル積層方向に締結固定済みで燃料電池セル122が所定の圧力で積層されたスタックとされている。パーツ準備に続き、ケース本体111への燃料電池スタック120の組み込みと位置決めを行う(ステップS110)。図5はスタック組み込み・位置決めの様子を模式的に示す説明図である。
FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing procedure in the manufacturing method of the present embodiment. As shown in the drawing, in the manufacturing method of the present embodiment, first, the
図示するように、ケース本体111を、水平に平面出しされた作業テーブルSTに載置し、図示しない固定ジグで作業テーブルSTに固定する。次いで、燃料電池スタック120を、ケース本体111の一方の開口部の側から水平に挿入し、燃料電池スタック120をスタックケース110のケース本体111に組み込んで収容する。スタック収容後、姿勢確保ジグ200で燃料電池スタック120を水平に保持しつつ、燃料電池スタック120がケース本体111の中心位置に配置されるように、燃料電池スタック120をケース本体111において位置決め保持する。本実施形態では、ケース本体111の中心位置を、燃料電池スタック120の所定の位置とした。また、セル積層方向についても、ケース本体111に対して燃料電池スタック120を位置決め保持する。これにより、燃料電池スタック120とスタックケース110のケース本体111との間には、燃料電池スタック120を取り囲んで間隙113が形成され、この間隙113の寸法は、燃料電池スタック120の各側面において同寸とされる。図5における黒色三角は、燃料電池スタック120の基準確保の状態を示している。図5以降における各図の黒色三角も同様である。なお、姿勢確保ジグ200は、第1〜第4の介在層141A〜141Dの配設箇所と干渉しない部位において燃料電池スタック120を保持して、位置決め姿勢を維持する。
As shown in the drawing, the case
次に、第1〜第4の介在層141A〜141Dを、燃料電池スタック120とスタックケース110のケース本体111との間の間隙113に、順次、挿入する(ステップS120)。挿入される第1〜第4の介在層141A〜141Dは、いずれも発泡層144が未発泡の状態である。図6は介在層挿入の様子をセル積層方向に沿ったX軸方向から平面視して示す説明図であり、図7は介在層挿入の様子を積層方向と交差するY軸方向から側面視して示す説明図である。なお、図7は図6における7−7線断面を示すが、この図7以降において、図示の都合から、ケース本体111についてのハッチングは省略されている。
Next, the first to fourth intervening layers 141A to 141D are sequentially inserted into the
この介在層挿入では、第1層142と第2層143(図1参照)のいずれかが燃料電池スタック120の周囲側面(スタック外壁面)に向くようにされ、姿勢確保ジグ200で位置決め済みの燃料電池スタック120とケース本体111との間の間隙113に、第1〜第4の介在層141A〜141Dが挿入される。第1の介在層141Aは、挿入後、燃料電池スタック120の第1のスタック側面125aに載置され、第3の介在層141Cは、挿入後、第3のスタック側面126aに向かい合うようケース本体111の内周壁に載置される。第2の介在層141Bと第4の介在層141Dは、第2のスタック側面125b、或いは第4のスタック側面126bに接触するよう、長尺体の介在層両端を把持する図示しない把持ジグにより水平な姿勢とされている。こうした介在層挿入により、第1〜第4の介在層141A〜141Dは、間隙113において、ケース本体111の側に、或いは第3のスタック側面126aの側に、発泡スペースSpを確保して、仮配設されることになる。なお、第2の介在層141Bと第4の介在層141Dおよび第3の介在層141Cは、その長手方向に点在して塗られた接着剤により、第2のスタック側面125b、第4のスタック側面126b、或いは第3のスタック側面126aに接触して、各スタック側面に接着保持してもよい。このように接着しても、接着剤による接着箇所は、長手方向に点在するに過ぎないので、燃料電池スタック120のスタック側面やケース本体111の内周壁から、第1層142や第2層143を剥離できる。
In this intervening layer insertion, either the
次に、挿入済み第1〜第4の介在層141A〜141Dを用いて燃料電池スタック120を拘束・保持する(ステップS130)。この拘束・保持の準備として、それぞれの介在層141の接続端子146(図3参照)を通電加熱装置220と配線222を介して接続する。図8は通電加熱装置220と第1〜第4の介在層141A〜141Dとの接続の様子を通電加熱の様子に関連付けて示す説明図である。図8に示すように、第1の角部125を挟んで隣り合う第1の介在層141Aと第2の介在層141Bとを、発泡層144(図3参照)に埋設済みの電熱線145を直列に接続して、通電加熱装置220と配線222を介して接続する。第2の角部126を挟んで隣り合う第3の介在層141Cと第4の介在層141Dとを、電熱線145を直列に接続して、通電加熱装置220と配線222を介して接続する。この状態において、燃料電池スタック120は、既述した姿勢確保ジグ200により、ケース本体111の中心位置に位置決め保持されたままである。
Next, the
上記した接続と相前後して、ケース本体111のセンサ設置孔Sh(図2参照)に温度センサ230を設置し、この温度センサ230を通電加熱装置220に接続する。温度センサ230は、熱電対式のセンシング部位を第1の介在層141Aに接触させて第1の介在層141Aの温度を検出し、その検出温度を通電加熱装置220に出力する。なお、温度センサ230は、通電加熱装置220からの通電に伴う発泡層144の発泡を阻害しないよう、センシング部位を発泡層144の発泡に合わせて上方(+Z軸方向)に持ち上げるよう構成されている。
Before and after the above connection, the
通電加熱装置220は、配線222を介して接続されたそれぞれの介在層141の電熱線145に通電すると共に、温度センサ230からの検出温度を参照しながら、通電電流を制御する。電熱線145に通電を受ける介在層141は、発泡層144の発泡により、燃料電池スタック120を次のように拘束して保持する。図9は介在層141による燃料電池スタック120の拘束・保持の様子をセル積層方向に沿ったX軸方向から平面視して示す説明図である。
The
図示するように、介在層141は、電熱線145への通電に伴う発泡層144の発泡により、ケース本体111の側に残されていた発泡スペースSpが消失するまで、図におけるZ軸方向に伸張する。この伸張は、図示する場合では、第1層142が既に燃料電池スタック120のスタック外壁面に接触していることから、第2層143がケース本体111に近づくように起きる。図8に示す第3の介在層141Cであれば、第2層143が燃料電池スタック120に近づくように伸張する。発泡層144の発泡による介在層141の伸張は、通電加熱装置220による通電制御により短時間の内にもたらされる。そして、電熱線145への通電は、介在層141の配設箇所における間隙113が発泡層144の発泡に伴い伸張した介在層141で埋め尽くされて発泡スペースSpが消失した後、燃料電池スタック120のスタック外壁面とケース本体111のケース内壁面に接した介在層141が発泡層144の発泡に伴う伸張により所定の力をケース本体111および燃料電池スタック120に及ぼすまで、継続される。つまり、発泡層144が未発泡の介在層141の外郭形状寸法(Z軸方向の高さ)や発泡スペースSpの隔たり、単位通電量当たりの発泡層144の発泡状況は既知であるので、通電加熱装置220は、温度センサ230からの介在層141の温度に基づき通電制御を行うことで、発泡層144は、所定の力を介在層141がケース本体111および燃料電池スタック120に及ぼすまで発泡することになる。そして、第1〜第4の介在層141A〜141Dにおける発泡層144の発泡により、第1〜第4の介在層141A〜141Dは、間隙113に配設された状態で、燃料電池スタック120のスタック外壁面とケース本体111のケース内壁面とに接して燃料電池スタック120をその外部から拘束しつつ、ケース本体111の所定位置に燃料電池スタック120を保持する。なお、発泡層144は、セル積層方向の長さが長くなるように発泡するが、発泡層144の発泡過程において、図7に示すケース本体111の開口端側に治具蓋202などを装着することで、セル積層方向に発泡層144が延びないようにできる。これにより、発泡後の発泡層144のセル積層方向の長さを、発泡層144の未発泡の時と同様、燃料電池セル122の同じ長さのままとできる。
As shown in the figure, the intervening
第1〜第4の介在層141A〜141Dによる燃料電池スタック120の拘束・保持が完了した後は、燃料電池スタック120の位置決めに用いていた姿勢確保ジグ200や、第2の介在層141Bと第4の介在層141Dの水平保持に用いていた把持ジグなどの各種治具を取り外し、燃料電池スタック120をスタックケース110に固定する(ステップS140)。各種ジグが取り外されても、燃料電池スタック120は、第1の角部125を挟んで位置する第1の介在層141Aと第2の介在層141B、および第1の角部125と対角の第2の角部126を挟んで位置する第3の介在層141Cと第4の介在層141Dとにより拘束済みであり、ケース本体111の中央位置に位置したままである。ジグ取り外し後のスタック固定では、蓋体112(図2参照)をケース本体111の開口部に固定した後、蓋体112からいわゆる迫り出しボルトが押し込まれるので、燃料電池スタック120は迫り出しボルトによる押圧力をセル積層方向の両側から受けて、スタックケース110に固定される。その後は、既述したステップS100からの手順が繰り返される。
After the restraint / holding of the
以上説明したように、本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100によれば、スタックケース110のケース本体111に対して位置決めされた燃料電池スタック120とケース本体111との間の間隙113に、第1〜第4の介在層141A〜141Dを支障なく挿入でき(図6参照)、その後の電熱線145への通電に伴う発泡層144の発泡により、燃料電池スタック120のスタック外壁面とケース本体111のケース内壁面との間の間隙113を第1〜第4の介在層141A〜141Dで埋めて、燃料電池スタック120をスタックケース110に拘束できる。よって、本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100によれば、スタックケース110に燃料電池スタック120を支障なく、且つ簡便に組み込み収容できる。また、介在層141が燃料電池スタック120の全長に亘って有する発泡層144を、セル積層方向に沿って発泡層144に埋設された電熱線145により、セル積層方向の各部位において直に加熱して速やかに発泡させる。この点から、本実施形態の製造方法によれば、燃料電池スタック120とスタックケース110の間隙113への介在層141の配設に要する時間を短縮化できる。
As described above, according to the
本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100は、発泡層144を持つ故に衝撃時に燃料電池セル122がずれようとする力に対する反力を発揮する長尺体の第1〜第4の介在層141A〜141Dを備え、これら介在層で燃料電池スタック120を外部から拘束する。よって、本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100によれば、燃料電池スタック120にセル積層方向と交差する方向から作用した外力によって生じる燃料電池セル122がずれようとする力に対して、長尺体の第1〜第4の介在層141A〜141Dのうちで、外力の作用方向と同方向の側に配設された介在層により反力を発揮して、外力の作用方向に沿った燃料電池セル122のズレを防止できる。
Since the
本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100によれば、次のような利点もある。燃料電池100の発電運用の間において、一部の燃料電池セル122に発電に支障のある不都合、例えば電解質膜の損傷等が起き得る。或いは、燃料電池スタック120の能力維持のため、定期的・不定期に燃料電池セル122の発電状況を点検する必要もある。こうした場合、燃料電池スタック120を燃料電池100から取り外して、各種の保守点検作業がなされるが、燃料電池スタック120は、介在層141によりスタックケース110に対して拘束・保持されていることから、蓋体112をケース本体111から取り外しても、燃料電池スタック120をケース本体111から取り外し難い。
The
本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100は、燃料電池スタック120が介在層141によりスタックケース110に対して拘束・保持されている状況において、介在層141における発泡層144の電熱線145に、通電加熱装置220から通電できる。この場合、発泡層144は、燃料電池スタック120の拘束・保持の際に既に発泡済み(図9:発泡後)であるが、通電加熱装置220からの新たな通電により発熱した電熱線145から熱を受けるので、発泡性のエポキシ樹脂等の発泡材料の溶融軟化により、図9における−Z軸方向に縮む。そうすると、ケース本体111と介在層141との間には新たな空隙ができて、燃料電池スタック120の拘束・保持が解除される。よって、本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100によれば、燃料電池スタック120をケース本体111から容易に取り外しできる。保守点検後の燃料電池スタック120をスタックケース110に組み込む際には、新たな介在層141を用いて、既述したように燃料電池スタック120を素早くスタックケース110に拘束・保持できる。なお、このような発泡層144の発泡材料の溶融軟化を、燃料電池スタック120の取り外しに必須とする必要は無い。
The
図10は第2実施形態の製造方法で得られた燃料電池の介在層241による燃料電池スタック120の拘束・保持の様子をセル積層方向に沿ったX軸方向から平面視して示す説明図である。第2実施形態の介在層241は、電熱線145を埋設した発泡層144を第1層142で取り囲む構成を備える。こうした構成の介在層241を得るには、絶縁性の第1層142を、図示するような屈曲部を有する扁平断面形状の長尺中空状の袋体とし、この第1層142に、電熱線145を埋設するようにして発泡層144を構成する発泡材料を充填すればよい。そして、この介在層241により燃料電池スタック120をスタックケース110のケース本体111に拘束・保持するには、図10に示すように、まず、発泡スペースSpが確保されるようにして介在層241を燃料電池スタック120に仮配設する。次いで、電熱線145への通電を図って、発泡層144を、所定の抗力を介在層241がケース本体111および燃料電池スタック120に及ぼすまで発泡させる。これにより、第2実施形態の製造方法で得られた燃料電池の介在層241によっても、間隙113に配設された状態で、燃料電池スタック120をその外部から拘束しつつ、ケース本体111の所定位置に燃料電池スタック120を保持でき、既述した効果を奏することができる。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state of restraining and holding the
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above-described effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
既述した実施形態では、電熱線145を折り返すように発泡層144に配設したが(図3参照)、直線軌跡状の電熱線145を一筋、或いは複数筋に亘って発泡層144に埋設してもよい。この他、電熱線145を、例えばジグザグ状の非線形軌跡の電熱線としたり、面状発熱体とすることもできる。面状発熱体であれば、所定温度になると発熱を極力小さくする自己温度調整タイプの面状発熱体とすることもできる。
In the above-described embodiment, the
既述した実施形態では、燃料電池スタック120の四つの角部の内の第1の角部125の両側と、第1の角部125とYZ平面において対角の関係にある第2の角部126の両側とに、第1〜第4の介在層141A〜141Dを一つずつ配設したが、これに限らない。例えば、第1の角部125と第2の角部126以外の二つの角部にも、第1〜第4の介在層141A〜141Dを配設してもよい。また、燃料電池スタック120の第1のスタック側面125aと第2のスタック側面125b、および第3のスタック側面126aと第4のスタック側面126bとに、複数の介在層141を配設してもよい。また、第1の角部125の両側には、記述した実施形態の第1の介在層141Aと第2の介在層141Bを配設し、第2の角部126の両側には、発泡済み発泡層を有する既存の介在層を配設するようにしてもよい。
In the embodiment described above, both sides of the
既述した実施形態では、ケース本体111を両端が開口した形状としたが、燃料電池スタック120の組み込み側のみが開口した形状のケース本体111としてもよい。また、有底のボックス状のケース本体111としてもよい。
In the above-described embodiment, the case
既述した実施形態では、燃料電池スタック120をケース本体111の中心位置に位置決めして、ケース本体111と燃料電池スタック120との間の間隙113がスタック外周壁回りで同じ間隔となるようにしたが、図1における左右、或いは上下で間隙113が異なる寸法となるようにしてもよい。この場合には、異なる厚みの介在層141を使い分ければよい。
In the embodiment described above, the
既述した実施形態では、介在層141を、セル積層方向における燃料電池スタック120の全長に合致した長さの発泡層144を有する長尺状の介在層としたが、これに限らない。例えば、介在層141を、上記の燃料電池スタック120の全長を等分する長さの介在層とし、これら介在層をセル積層方向に亘って並ぶように配設してもよい。この場合には、隣り合う介在層141において電熱線145を接続しておき、セル積層方向の端部側の介在層141の電熱線145に通電すればよい。
In the above-described embodiment, the intervening
100…燃料電池
110…スタックケース
111…ケース本体
112…蓋体
113…間隙
120…燃料電池スタック
121…エンドプレート
122…燃料電池セル
125…第1の角部
125a…第1のスタック側面
125b…第2のスタック側面
126…第2の角部
126a…第3のスタック側面
126b…第4のスタック側面
131…ガス流入孔
132…ガス流出孔
133…エアー流入孔
134…エアー流出孔
135…冷却水流入孔
136…冷却水流出孔
137…貫通孔
141…介在層
141A…第1の介在層
141B…第2の介在層
141C…第3の介在層
141D…第4の介在層
142…第1層
143…第2層
144…発泡層
145…電熱線
146…接続端子
200…姿勢確保ジグ
202…治具蓋
220…通電加熱装置
222…配線
230…温度センサ
241…介在層
ST…作業テーブル
Sh…センサ設置孔
Sp…発泡スペース
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記スタックケースに前記燃料電池スタックを組み込んで収容した状態で、前記燃料電池スタックを前記スタックケースの所定の位置に配設する工程と、
前記燃料電池スタックのスタック外壁面と前記スタックケースのケース内壁面との間の間隙に、未発泡の発泡層と通電を受けて発熱する発熱部とを有する介在層を、前記発泡層が未発泡の状態で、前記燃料電池セルの積層方向に亘って配設する工程と、
該配設された前記介在層の前記発熱部に通電して該発熱部の発熱により前記発泡層を発泡させ、前記介在層が前記スタック外壁面と前記ケース内壁面とに接して介在する状態とする工程と
を備える、燃料電池の製造方法。 A method of manufacturing a fuel cell in which a fuel cell stack in which fuel cells are stacked is housed in a stack case with an intervening layer interposed therebetween,
A step of disposing the fuel cell stack at a predetermined position of the stack case in a state where the fuel cell stack is incorporated and accommodated in the stack case;
In the gap between the stack outer wall surface of the fuel cell stack and the case inner wall surface of the stack case, an intervening layer having an unfoamed foam layer and a heat generating part that generates heat when energized is formed. In the state, the step of disposing over the stacking direction of the fuel cells,
A state in which the heating layer of the interposed layer disposed is energized to foam the foam layer by heat generated from the heating portion, and the intermediate layer is in contact with the outer wall surface of the stack and the inner wall surface of the case; A method for producing a fuel cell, comprising:
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2016
- 2016-02-19 JP JP2016029820A patent/JP2017147178A/en active Pending
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