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JP5765252B2 - Manufacturing method of fuel cell - Google Patents

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JP5765252B2 JP2012012002A JP2012012002A JP5765252B2 JP 5765252 B2 JP5765252 B2 JP 5765252B2 JP 2012012002 A JP2012012002 A JP 2012012002A JP 2012012002 A JP2012012002 A JP 2012012002A JP 5765252 B2 JP5765252 B2 JP 5765252B2
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Description

本発明は、締結部材を用いて燃料電池スタックを締結した燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell in which a fuel cell stack is fastened using a fastening member.

燃料電池セルを複数積層して成る燃料電池スタックを所定の荷重で締結する方法として、例えば下記特許文献1の技術が知られている。これは、燃料電池スタックを締結部材を用いて締結した後、締結部材に設けられた複数の荷重調整ネジのせり出し量を調整することによって、燃料電池スタックに加える積層方向の荷重を調整する技術である。   As a method for fastening a fuel cell stack formed by stacking a plurality of fuel cells with a predetermined load, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 below is known. This is a technology for adjusting the load in the stacking direction applied to the fuel cell stack by adjusting the amount of protrusion of a plurality of load adjusting screws provided on the fastening member after the fuel cell stack is fastened using the fastening member. is there.

しかし、かかる技術は、締結荷重を規定の値にしつつ、締結後の各燃料電池セルの積層面の面方向に荷重が均一にかかるように、複数の荷重調整ネジのせり出し量を調整するのが困難であった。   However, this technique adjusts the protruding amount of the plurality of load adjustment screws so that the load is uniformly applied in the surface direction of the laminated surface of each fuel cell after fastening, while setting the fastening load to a specified value. It was difficult.

特開2008−159414号公報JP 2008-159414 A

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタックを適切に締結することのできる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a technique capable of appropriately fastening a fuel cell stack.

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、以下の形態または適用例を取ることが可能である。本発明の一形態は、燃料電池の製造方法であって、燃料電池セルを複数積層した積層体を備える燃料電池スタックを用意する工程と;前記燃料電池スタックの積層方向両端を挟持し、前記積層方向に締結荷重を加えた状態を保持して前記燃料電池スタックを締結可能な締結部材を用意する工程と;前記締結後の締結荷重の値を決定し規定荷重として設定する工程と;前記燃料電池スタックにおいて、前記積層方向に前記規定荷重と等しい荷重を加えて、前記燃料電池スタックの前記積層方向の長さである荷重スタック長を取得する工程と;前記締結部材において、前記締結荷重を加えた前記締結によって前記燃料電池スタックから受ける反力の方向に、前記規定荷重と等しい荷重を加えて、前記締結部材の前記積層の方向の長さである荷重締結部材長を取得する工程と;前記荷重スタック長と前記荷重締結部材長との差分を取得する工程と;前記締結部材において、前記燃料電池スタックを挟持する面に設けられた複数の荷重調整ネジのそれぞれのせり出し量を、前記複数の荷重調整ネジのそれぞれが前記燃料電池スタックの面に接触するように、前記差分に相当する長さに調整する工程と;前記せり出し量の調整後に、前記締結部材を用いて前記規定荷重で前記燃料電池スタックを締結する工程と;を備える。このような形態であれば、締結前に予め荷重調整ネジのせり出し量の調整をしてから燃料電池スタックを締結するので、締結後に複数の荷重調整ネジのせり出し量を個々に調整して締結荷重を調整する場合と比較して、締結後における前記燃料電池セルの積層面に均一に荷重を加えた状態を保持して締結をすることができる。その他、本発明は、以下のような形態として実現することもできる。 In order to solve at least a part of the problems described above, the present invention can take the following forms or application examples. One aspect of the present invention is a method of manufacturing a fuel cell, the step of preparing a fuel cell stack including a stacked body in which a plurality of fuel cells are stacked; and sandwiching both ends in the stacking direction of the fuel cell stack; A step of preparing a fastening member capable of fastening the fuel cell stack while maintaining a state in which a fastening load is applied in a direction; a step of determining a value of the fastening load after the fastening and setting as a specified load; and the fuel cell Applying a load equal to the specified load in the stacking direction in the stack to obtain a load stack length that is a length of the fuel cell stack in the stacking direction; and applying the fastening load in the fastening member A load equal to the length in the stacking direction of the fastening member is applied by applying a load equal to the specified load to the direction of the reaction force received from the fuel cell stack by the fastening. Obtaining a member length; obtaining a difference between the load stack length and the load fastening member length; and a plurality of load adjusting screws provided on a surface of the fastening member sandwiching the fuel cell stack. Adjusting each protruding amount to a length corresponding to the difference so that each of the plurality of load adjusting screws contacts the surface of the fuel cell stack; and after adjusting the protruding amount, the fastening member Fastening the fuel cell stack with the specified load using In such a configuration, the fuel cell stack is fastened after adjusting the amount of protrusion of the load adjustment screw before fastening, so the fastening load can be adjusted by individually adjusting the amount of protrusion of the plurality of load adjustment screws after fastening. As compared with the case where the adjustment is performed, the fastening can be performed while maintaining a state in which a load is uniformly applied to the stacked surface of the fuel cells after the fastening. In addition, the present invention can also be realized as the following forms.

[適用例1]
燃料電池の製造方法であって、燃料電池セルを複数積層した積層体を備える燃料電池スタックを用意する工程と、前記燃料電池スタックの積層方向両端を挟持し、前記積層方向に締結荷重を加えた状態を保持して前記燃料電池スタックを締結可能な締結部材を用意する工程と、前記締結後の締結荷重の値を決定し規定荷重として設定する工程と、前記燃料電池スタックにおいて、前記積層方向に、前記規定荷重と等しい荷重を加えて、前記燃料電池スタックの前記積層方向の長さである荷重スタック長を取得する工程と、前記締結部材において、前記締結荷重を加えた前記締結によって前記燃料電池スタックから受ける反力の方向に、前記規定荷重と等しい荷重を加えて、前記締結部材の前記積層の方向の長さである荷重締結部材長を取得する工程と、前記荷重スタック長と前記荷重締結部材長との差分を取得する工程と、前記締結部材において、前記燃料電池スタックを挟持する面に設けられた複数の荷重調整ネジのそれぞれのせり出し量を、前記差分に相当する長さに調整する工程と、前記せり出し量の調整後に、前記締結部材を用いて前記規定荷重で前記燃料電池スタックを締結する工程とを備える燃料電池の製造方法。
[Application Example 1]
A method of manufacturing a fuel cell, the step of preparing a fuel cell stack including a stacked body in which a plurality of fuel cells are stacked, and sandwiching both ends in the stacking direction of the fuel cell stack, and applying a fastening load in the stacking direction A step of preparing a fastening member capable of fastening the fuel cell stack while maintaining the state, a step of determining a fastening load value after the fastening and setting it as a specified load, and in the fuel cell stack, in the stacking direction. Applying a load equal to the specified load to obtain a load stack length that is a length of the fuel cell stack in the stacking direction; and in the fastening member, the fuel cell by the fastening with the fastening load applied A load equal to the specified load is applied in the direction of the reaction force received from the stack to obtain a load fastening member length that is the length of the fastening member in the stacking direction. A step of obtaining a difference between the load stack length and the load fastening member length, and a projecting amount of each of a plurality of load adjusting screws provided on a surface of the fastening member sandwiching the fuel cell stack. A method of manufacturing a fuel cell, comprising: adjusting the length corresponding to the difference; and, after adjusting the amount of protrusion, fastening the fuel cell stack with the specified load using the fastening member.

この燃料電池の製造方法によると、締結前に予め荷重調整ネジのせり出し量の調整をしてから燃料電池スタックを締結するので、締結後に複数の荷重調整ネジのせり出し量を個々に調整して締結荷重を調整する場合と比較して、締結後における前期燃料電池セルの積層面に均一に荷重を加えた状態を保持して締結をすることができる。ここで、荷重スタック長とは、締結部材による挟持によって、締結部材と接する積層方向両端の当接面間の距離をいう。   According to this method of manufacturing a fuel cell, the fuel cell stack is fastened after adjusting the amount of protrusion of the load adjustment screw before fastening. Therefore, the amount of protrusion of the plurality of load adjustment screws can be adjusted individually after fastening. As compared with the case where the load is adjusted, it is possible to perform the fastening while maintaining a state in which the load is uniformly applied to the stacked surface of the previous fuel cell after the fastening. Here, the load stack length refers to the distance between the contact surfaces at both ends in the stacking direction in contact with the fastening member by clamping by the fastening member.

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、燃料電池スタックの締結方法、燃料電池システム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 can be realized in the form of a fuel cell stack fastening method, a fuel cell system, or the like.

燃料電池10の構成を示す説明図である。2 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell 10. FIG. 締結処理の流れを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the flow of a fastening process.

A.第1実施例:
(A1)燃料電池の構造:
図1は本発明の一実施例として製造された燃料電池10の構成を示す説明図である。燃料電池10は、固体高分子型の燃料電池である。燃料電池10は、燃料電池セル12を複数積層した積層体の両端をプレッシャープレート14とエンドプレート16とで挟持した燃料電池スタック18を備える。また、燃料電池10は、燃料電池スタック18を締結する締結部材として、断面がコの字型の形状をしたスタックケース22を備える。燃料電池スタック18は、燃料電池セル12の積層方向(以下、単に積層方向とも呼ぶ)に所定の荷重が加えられた状態で、スタックケース22と18の一部であるエンドプレート16とによって締結されている。図示するように、燃料電池スタック18の一部であるエンドプレート16と、スタックケース22とが、4つの締結ボルト26で固定されることによって締結がされている。
A. First embodiment:
(A1) Fuel cell structure:
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a fuel cell 10 manufactured as an embodiment of the present invention. The fuel cell 10 is a solid polymer fuel cell. The fuel cell 10 includes a fuel cell stack 18 in which a stacked body in which a plurality of fuel cells 12 are stacked is sandwiched between a pressure plate 14 and an end plate 16. Further, the fuel cell 10 includes a stack case 22 having a U-shaped cross section as a fastening member for fastening the fuel cell stack 18. The fuel cell stack 18 is fastened by an end plate 16 that is a part of the stack cases 22 and 18 in a state where a predetermined load is applied in the stacking direction of the fuel cells 12 (hereinafter also simply referred to as stacking direction). ing. As shown in the drawing, the end plate 16 which is a part of the fuel cell stack 18 and the stack case 22 are fastened by being fixed by four fastening bolts 26.

スタックケース22には、プレッシャープレート14と当接する面に8つの貫通したネジ穴が設けられており、燃料電池スタック18に加える積層方向の荷重(以下、締結荷重とも呼ぶ)を調整するための荷重調整ネジ30が8つ嵌挿されている。荷重調整ネジ30は、スタックケース22からプレッシャープレート14側へせり出しており、プレッシャープレート14を押圧している。荷重調整ネジ30のせり出しの長さ(以下、せり出し量とも呼ぶ)は、荷重調整ネジ30の回転による締緩によって調整することができる。締結荷重の調整は、荷重調整ネジ30のせり出し量を調整することによって行われる。   The stack case 22 is provided with eight through screw holes on the surface in contact with the pressure plate 14, and a load for adjusting a load in the stacking direction (hereinafter also referred to as a fastening load) applied to the fuel cell stack 18. Eight adjustment screws 30 are inserted. The load adjusting screw 30 protrudes from the stack case 22 toward the pressure plate 14 and presses the pressure plate 14. The protruding length of the load adjusting screw 30 (hereinafter, also referred to as the protruding amount) can be adjusted by tightening or loosening due to the rotation of the load adjusting screw 30. The fastening load is adjusted by adjusting the protruding amount of the load adjusting screw 30.

(A2)締結工程:
次に、燃料電池10の製造方法として、燃料電池スタック18をエンドプレート16とスタックケース22とによって締結する工程(以下、締結工程とも呼ぶ)について説明する。本実施例における締結工程は、予め定めた規定の締結荷重(以下、規定荷重とも呼ぶ)を加え、加えた締結荷重が各燃料電池セル12の積層面の面方向に均一にかかるように締結する処理である。
(A2) Fastening process:
Next, as a method for manufacturing the fuel cell 10, a step of fastening the fuel cell stack 18 by the end plate 16 and the stack case 22 (hereinafter also referred to as a fastening step) will be described. In the fastening process in the present embodiment, a prescribed fastening load (hereinafter also referred to as a prescribed load) is applied, and fastening is performed so that the applied fastening load is uniformly applied in the surface direction of the stacked surface of each fuel cell 12. It is processing.

図2は、締結工程の流れを説明する説明図である。締結工程における第1工程として、燃料電池スタック18を規定荷重で締結した場合の、締結後の燃料電池スタック18の積層方向の長さの予想値を取得する。具体的には、図2の第1工程に示すように、燃料電池スタック18に積層方向の規定荷重を加えるために、荷重を測定するロードセルLD1を備えた加圧シリンダSL1を用意する。そして、荷重を加える前後の燃料電池スタック18の積層方向の長さの変位を測定するために、変位計MS1を燃料電池スタック18に設置する。本実施例においては、変位計MS1としてレーザ測定計を用いる。その後、燃料電池スタック18を加圧シリンダSL1に設置する。また、スタックケース22によって締結された状態に近い状態で燃料電池スタック18に規定荷重を加えるために、燃料電池スタック18を加圧シリンダSL1に設置する際、プレッシャープレート14と加圧シリンダSL1における押圧面との間に、荷重調整ネジ30と直径が等しい円柱の金属片MTを設置する。   FIG. 2 is an explanatory view illustrating the flow of the fastening process. As a first step in the fastening step, an expected value of the length in the stacking direction of the fuel cell stack 18 after fastening is obtained when the fuel cell stack 18 is fastened with a specified load. Specifically, as shown in the first step of FIG. 2, in order to apply a specified load in the stacking direction to the fuel cell stack 18, a pressure cylinder SL1 including a load cell LD1 for measuring the load is prepared. The displacement meter MS1 is installed in the fuel cell stack 18 in order to measure the displacement of the length in the stacking direction of the fuel cell stack 18 before and after applying the load. In this embodiment, a laser measuring meter is used as the displacement meter MS1. Thereafter, the fuel cell stack 18 is installed in the pressure cylinder SL1. Further, in order to apply a specified load to the fuel cell stack 18 in a state close to the state fastened by the stack case 22, when the fuel cell stack 18 is installed in the pressure cylinder SL1, the pressure plate 14 and the pressure cylinder SL1 are pressed. Between the surfaces, a cylindrical metal piece MT having the same diameter as the load adjusting screw 30 is installed.

このようにして加圧シリンダSL1に燃料電池スタック18を設置した後、ロードセルLD1で荷重を測定しながら、加圧シリンダSL1によって燃料電池スタック18に積層方向の規定荷重を加える。本実施例においては、規定荷重は40[KN]である。燃料電池スタック18は、荷重を加えることによって、燃料電池スタック18を構成する各部材が歪み、積層方向の長さが短くなる。その後、規定荷重を加えた状態で、変位計MS1によって燃料電池スタック18の積層方向の長さの変位を測定する。変位測定後、マスターゲージなどの燃料電池スタック18の積層方向の既知の長さと、測定した変位との差分によって、規定荷重を加えた状態での燃料電池スタック18の積層方向の長さ(以下、荷重スタック長Pとも呼ぶ)を算出し、荷重スタック長Pを、締結後の燃料電池スタック18の積層方向の長さの予想値とする。また、本実施例において荷重スタック長Pとは、図示するように、燃料電池スタック18に規定荷重を加えた状態における、エンドプレート16における燃料電池セル12との当接面から、プレッシャープレート14におけるスタックケース22との対向面までの積層方向の長さを言う。   After the fuel cell stack 18 is installed in the pressure cylinder SL1 in this way, a specified load in the stacking direction is applied to the fuel cell stack 18 by the pressure cylinder SL1 while measuring the load with the load cell LD1. In this embodiment, the specified load is 40 [KN]. When a load is applied to the fuel cell stack 18, each member constituting the fuel cell stack 18 is distorted, and the length in the stacking direction is shortened. Thereafter, the displacement of the length in the stacking direction of the fuel cell stack 18 is measured by the displacement meter MS1 in a state where the specified load is applied. After the displacement measurement, the length in the stacking direction of the fuel cell stack 18 in a state where a specified load is applied (hereinafter, referred to as a difference between the known length of the fuel cell stack 18 such as a master gauge and the measured displacement) (Also referred to as load stack length P) is calculated, and the load stack length P is set as an expected value of the length in the stacking direction of the fuel cell stack 18 after fastening. Further, in the present embodiment, the load stack length P is, as shown in the figure, from the contact surface of the end plate 16 with the fuel cell 12 in a state where a specified load is applied to the fuel cell stack 18 to the pressure plate 14. The length in the stacking direction up to the surface facing the stack case 22 is said.

上記第1工程によって荷重スタック長Pを取得後、締結工程における第2工程として、スタックケース22を用いて燃料電池スタック18を規定荷重で締結した場合の、締結後のスタックケース22の積層方向の長さの予想値を取得する。具体的には、図2の第2工程に示すように、スタックケース22に、締結によって燃料電池スタック18から受ける締結荷重に対する反力の方向(以下、反力方向とも呼ぶ)に規定荷重を加えるために、荷重を測定するロードセルLD2を備えた加圧シリンダSL2を用意する。そして、スタックケース22の積層方向の長さの変位を測定するために、変位計MS2をスタックケース22に設置する。本実施例においては、変位計MS2としてレーザ測定計を用いる。その後、加圧シリンダSL2にスタックケース22を設置する。また、燃料電池スタック18を締結した状態に近い状態でスタックケース22に規定荷重を加えるために、スタックケース22が備える8本の荷重調整ネジ30を、互いに等しい所定の長さだけせり出した状態にする。   After obtaining the load stack length P in the first step, as a second step in the fastening step, the stack case 22 in the stacking direction of the stack case 22 when the fuel cell stack 18 is fastened with the specified load using the stack case 22 is used. Get the expected length. Specifically, as shown in the second step of FIG. 2, a specified load is applied to the stack case 22 in the direction of the reaction force against the fastening load received from the fuel cell stack 18 by fastening (hereinafter also referred to as the reaction force direction). For this purpose, a pressure cylinder SL2 including a load cell LD2 for measuring a load is prepared. The displacement meter MS2 is installed in the stack case 22 in order to measure the displacement of the stack case 22 in the stacking direction. In this embodiment, a laser measuring meter is used as the displacement meter MS2. Thereafter, the stack case 22 is installed in the pressure cylinder SL2. Further, in order to apply a specified load to the stack case 22 in a state close to the state in which the fuel cell stack 18 is fastened, the eight load adjustment screws 30 included in the stack case 22 are protruded by a predetermined length equal to each other. To do.

このようにして加圧シリンダSL2にスタックケース22を設置した後、ロードセルLD2で荷重を測定しながら、加圧シリンダSL2によってスタックケース22に反力方向の規定荷重を加える。本実施例においては、第1工程と同様、規定荷重は40[KN]である。スタックケース22は、荷重を加えることによって歪み、積層方向の長さが長くなる。そして、規定荷重を加えた状態で、変位計MS2によってスタックケース22の積層方向の長さの変位を測定する。その後、マスターゲージなどのスタックケース22の積層方向の既知の長さと、測定した変位との差分によって、規定荷重を加えた状態でのスタックケース22の長さ(以下、荷重締結部材長Qとも呼ぶ)を算出し、荷重締結部材長Qを、締結後のスタックケース22の積層方向の長さの予想値とする。また、本実施例において荷重締結部材長Qとは、図示するように、スタックケース22に規定荷重を加えた際の、プレッシャープレート14との対向面からエンドプレート16との当接面までの積層方向の長さを言う。   After the stack case 22 is installed in the pressure cylinder SL2 in this way, a specified load in the reaction force direction is applied to the stack case 22 by the pressure cylinder SL2 while measuring the load with the load cell LD2. In the present embodiment, the specified load is 40 [KN] as in the first step. The stack case 22 is distorted by applying a load, and the length in the stacking direction is increased. And the displacement of the length of the stacking direction of the stack case 22 is measured by the displacement meter MS2 in a state where the specified load is applied. Thereafter, the length of the stack case 22 in a state where a specified load is applied (hereinafter also referred to as a load fastening member length Q) based on the difference between the known length in the stacking direction of the stack case 22 such as a master gauge and the measured displacement. ) And the load fastening member length Q is set as an expected value of the length in the stacking direction of the stack case 22 after fastening. Further, in the present embodiment, the load fastening member length Q is, as shown in the figure, a lamination from a surface facing the pressure plate 14 to a contact surface with the end plate 16 when a specified load is applied to the stack case 22. Say the length of the direction.

締結工程における第3工程として、締結前のスタックケース22において、荷重調整ネジ30のせり出しを行う。荷重調整ネジ30のせり出し量は荷重スタック長Pと荷重締結部材長Qの差分R(=Q-P)に設定する。具体的には、荷重調整ネジ30の回転数とせり出し量との関係を表した関数によって演算を行う演算装置(以下、回転数演算装置とも呼ぶ)を用い、差分Rに対応する荷重調整ネジ30の回転数を算出する。そして、実際にスタックケース22が有する8本の荷重調整ネジ30のそれぞれを、算出した回転数だけ回転させ、スタックケース22におけるプレッシャープレート14との当接面から差分Rのせり出しを実現する。このようにすることで、8本の荷重調整ネジ30のせり出し量が互いに均等となる。なお、説明の便宜上、第1工程から第3工程までにおいて、荷重スタック長Pと荷重締結部材長Qとを取得し、取得した荷重スタック長Pと荷重締結部材長Qから差分Rを算出して回転数を算出すると説明したが、実際には、回転数演算装置が、第1工程で取得した燃料電池スタック18の変位と第2工程で取得したスタックケース22の変位とを用いて差分Rを算出し、荷重調整ネジ30の回転数を出力する。   As a third step in the fastening step, the load adjusting screw 30 is pushed out in the stack case 22 before fastening. The protruding amount of the load adjusting screw 30 is set to a difference R (= Q−P) between the load stack length P and the load fastening member length Q. Specifically, a load adjusting screw 30 corresponding to the difference R is used by using a calculation device (hereinafter also referred to as a rotation number calculation device) that performs a calculation using a function that represents the relationship between the rotation speed and the protruding amount of the load adjustment screw 30. The number of rotations is calculated. Then, each of the eight load adjustment screws 30 that the stack case 22 actually has is rotated by the calculated number of rotations, and the protrusion of the difference R is realized from the contact surface of the stack case 22 with the pressure plate 14. By doing so, the protruding amounts of the eight load adjusting screws 30 are equal to each other. For convenience of explanation, the load stack length P and the load fastening member length Q are acquired from the first step to the third step, and the difference R is calculated from the acquired load stack length P and the load fastening member length Q. Although it has been described that the rotation speed is calculated, actually, the rotation speed calculation device calculates the difference R using the displacement of the fuel cell stack 18 acquired in the first process and the displacement of the stack case 22 acquired in the second process. Calculate and output the number of rotations of the load adjusting screw 30.

また第3工程においては、差分Rの荷重調整ネジ30のせり出しを行うとしたが、第2工程において、予め、所定のせり出し量だけ、荷重調整ネジ30のせり出しを行っているので、第3工程においては、第2工程における所定のせり出し量から調整するせり出し量を算出して荷重調整ネジ30の調整を行うとしてもよい。   In the third step, the load adjustment screw 30 with the difference R is projected. However, in the second step, the load adjustment screw 30 is projected in advance by a predetermined amount, so the third step. In step 2, the adjustment amount of the load adjusting screw 30 may be adjusted by calculating the amount of protrusion adjusted from the predetermined amount of protrusion in the second step.

第3工程において荷重調整ネジ30のせり出しを行った後、締結工程における第4工程として、燃料電池スタック18をスタックケース22と押圧用の治具である押圧プレート28とで挟持し、積層方向に荷重を加えながら燃料電池スタック18の締結を行う。具体的には、別途加圧シリンダを用意し(図示省略)、燃料電池スタック18を挟持するスタックケース22と押圧プレート28とを押圧し、図1で説明したように、スタックケース22とエンドプレート16とを締結ボルト26で固定する。また、本実施例においては、締結を行う際に用いる加圧シリンダにロードセルを設置し、加圧シリンダの押圧する圧力と、締結後に押圧を緩解する時の圧力との関係から、締結荷重を取得し、燃料電池スタック18の締結荷重が規定荷重(40[KN])であることを確認する。このようにして、スタックケース22とエンドプレート16とを用いて燃料電池スタック18を締結し、締結工程を終了する。   After projecting the load adjusting screw 30 in the third step, as a fourth step in the fastening step, the fuel cell stack 18 is sandwiched between the stack case 22 and the pressing plate 28 that is a pressing jig, and in the stacking direction. The fuel cell stack 18 is fastened while applying a load. Specifically, a separate pressurizing cylinder is prepared (not shown), and the stack case 22 and the pressing plate 28 that sandwich the fuel cell stack 18 are pressed. As described with reference to FIG. 16 is fixed with a fastening bolt 26. In this embodiment, a load cell is installed in the pressure cylinder used for fastening, and the fastening load is obtained from the relationship between the pressure applied by the pressure cylinder and the pressure when releasing the pressure after fastening. Then, it is confirmed that the fastening load of the fuel cell stack 18 is the specified load (40 [KN]). In this way, the fuel cell stack 18 is fastened using the stack case 22 and the end plate 16, and the fastening process is completed.

以上説明したように、本実施例で説明した締結工程を採用して燃料電池10を製造すると、締結前に、8本の荷重調整ネジ30のせり出し量を等しく設定し、その後に締結を行うので、8本の荷重調整ネジ30は各々均等な荷重でプレッシャープレート14を押圧する。従って、燃料電池セル12の積層面の面方向に締結荷重が均一に加えられた状態で、燃料電池スタック18の締結を行うことができる。即ち、8本の荷重調整ネジ30うち少なくとも1本がプレッシャープレート14を押圧していないといった現象を回避することができる。また、締結後に各荷重調整ネジ30がプレッシャープレート14を均等に押圧するように各荷重調整ネジ30のせり出し量を個々に調整する場合と比較して、荷重調整ネジ30のせり出し量の調整を容易に行い締結を行うことができる。さらに、本実施例における締結工程は、予め、燃料電池スタック18およびスタックケース22の歪みを考慮して、締結荷重が規定荷重となるように荷重調整ネジ30のせり出し量を設定しているので、締結後の燃料電池スタック18に加えられる締結荷重の値を、精度良く規定荷重にすることができる。   As described above, when the fuel cell 10 is manufactured by employing the fastening process described in this embodiment, the protruding amounts of the eight load adjusting screws 30 are set to be equal before fastening, and then fastening is performed. The eight load adjustment screws 30 each press the pressure plate 14 with an equal load. Therefore, the fuel cell stack 18 can be fastened in a state where the fastening load is uniformly applied in the surface direction of the stacked surface of the fuel battery cells 12. That is, the phenomenon that at least one of the eight load adjusting screws 30 does not press the pressure plate 14 can be avoided. Further, the amount of protrusion of the load adjusting screw 30 can be easily adjusted as compared with the case where the amount of protrusion of each load adjusting screw 30 is individually adjusted so that each load adjusting screw 30 presses the pressure plate 14 evenly after fastening. Can be concluded. Furthermore, in the fastening process in the present embodiment, the amount of protrusion of the load adjusting screw 30 is set in advance so that the fastening load becomes the specified load in consideration of the distortion of the fuel cell stack 18 and the stack case 22. The value of the fastening load applied to the fuel cell stack 18 after fastening can be accurately set to the specified load.

本実施例においては、回転数演算装置を用いて荷重調整ネジ30の回転数を算出し、荷重調整ネジ30のせり出し量を設定しているので、締結荷重を精度良く規定荷重にすることができる。また、上述したように、締結時に用いる加圧シリンダにロードセルを設置することにより締結荷重が規定荷重となっているかを確認することが可能であるため、締結荷重をさらに精度良く規定荷重とすることができる。   In this embodiment, the rotation speed of the load adjustment screw 30 is calculated using the rotation speed calculation device, and the amount of protrusion of the load adjustment screw 30 is set, so that the fastening load can be accurately set to the specified load. . In addition, as described above, it is possible to confirm whether the fastening load is the specified load by installing a load cell in the pressure cylinder used at the time of fastening. Can do.

B.変形例:
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
(B1)変形例1:
上記実施例では、スタックケース22において、荷重調整ネジ30を設置するためのネジ穴は、プレッシャープレート14との当接面から外部に向けて貫通した貫通孔であったが、当接面から凹状に設けられた有底孔としてもよい。このようにすることで、荷重調整ネジ30のせり出しを行った後にスタックケース22の外部にできる凹部を塞ぐ蓋や樹脂を不要とすることができる。
B. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be carried out in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
(B1) Modification 1:
In the above embodiment, in the stack case 22, the screw hole for installing the load adjusting screw 30 is a through-hole penetrating from the contact surface with the pressure plate 14 toward the outside, but is recessed from the contact surface. It is good also as a bottomed hole provided in. By doing in this way, the lid | cover and resin which block | close the recessed part made outside the stack case 22 after performing the protrusion of the load adjustment screw 30 can be made unnecessary.

(B2)変形例2:
上記実施例においては、荷重調整ネジ30は8本として説明したが、荷重調整ネジ30は、8本以上でも8本以下でも、スタックケース22に設置可能な範囲で任意の本数を採用することができる。このようにしても上記実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、4本以上の荷重調整ネジ30を備えるスタックケース22を採用した場合には、荷重調整ネジ30うち少なくとも1本がプレッシャープレート14を押圧していないといった現象を回避することができる。
(B2) Modification 2:
In the above-described embodiment, the load adjusting screw 30 is described as eight. However, the load adjusting screw 30 may adopt any number within the range in which the load adjusting screw 30 can be installed in the stack case 22, whether it is eight or more. it can. Even if it does in this way, the effect similar to the said Example can be acquired. Further, when the stack case 22 including four or more load adjusting screws 30 is employed, a phenomenon that at least one of the load adjusting screws 30 does not press the pressure plate 14 can be avoided.

10…燃料電池
12…燃料電池セル
14…プレッシャープレート
16…エンドプレート
18…燃料電池スタック
22…スタックケース
26…締結ボルト
28…押圧プレート
30…荷重調整ネジ
P…荷重スタック長
Q…荷重締結部材長
R…差分
MT…金属片
LD1,LD2…ロードセル
SL1,SL2…加圧シリンダ
MS1,MS2…変位計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 12 ... Fuel cell 14 ... Pressure plate 16 ... End plate 18 ... Fuel cell stack 22 ... Stack case 26 ... Fastening bolt 28 ... Pressing plate 30 ... Load adjustment screw P ... Load stack length Q ... Load fastening member length R ... Difference MT ... Metal piece LD1, LD2 ... Load cell SL1, SL2 ... Pressure cylinder MS1, MS2 ... Displacement meter

Claims (1)

燃料電池の製造方法であって、
燃料電池セルを複数積層した積層体を備える燃料電池スタックを用意する工程と、
前記燃料電池スタックの積層方向両端を挟持し、前記積層方向に締結荷重を加えた状態を保持して前記燃料電池スタックを締結可能な締結部材を用意する工程と、
前記締結後の締結荷重の値を決定し規定荷重として設定する工程と、
前記燃料電池スタックにおいて、前記積層方向に前記規定荷重と等しい荷重を加えて、前記燃料電池スタックの前記積層方向の長さである荷重スタック長を取得する工程と、
前記締結部材において、前記締結荷重を加えた前記締結によって前記燃料電池スタックから受ける反力の方向に、前記規定荷重と等しい荷重を加えて、前記締結部材の前記積層の方向の長さである荷重締結部材長を取得する工程と、
前記荷重スタック長と前記荷重締結部材長との差分を取得する工程と、
前記締結部材において、前記燃料電池スタックを挟持する面に設けられた複数の荷重調整ネジのそれぞれのせり出し量を、前記複数の荷重調整ネジのそれぞれが前記燃料電池スタックの面に接触するように、前記差分に相当する長さに調整する工程と、
前記せり出し量の調整後に、前記締結部材を用いて前記規定荷重で前記燃料電池スタックを締結する工程と
を備える燃料電池の製造方法。
A fuel cell manufacturing method comprising:
Preparing a fuel cell stack comprising a laminate in which a plurality of fuel cells are laminated;
Preparing a fastening member that sandwiches both ends of the fuel cell stack in the stacking direction and holds the state in which a fastening load is applied in the stacking direction and can fasten the fuel cell stack;
Determining the value of the fastening load after the fastening and setting as a specified load;
In the fuel cell stack, applying a load equal to the specified load in the stacking direction to obtain a load stack length that is the length of the fuel cell stack in the stacking direction;
In the fastening member, a load that is a length in the stacking direction of the fastening member by applying a load equal to the specified load in a direction of a reaction force received from the fuel cell stack by the fastening with the fastening load applied. Obtaining a fastening member length;
Obtaining a difference between the load stack length and the load fastening member length;
In the fastening member, the amount of protrusion of each of the plurality of load adjustment screws provided on the surface sandwiching the fuel cell stack is set such that each of the plurality of load adjustment screws contacts the surface of the fuel cell stack. Adjusting to a length corresponding to the difference;
And a step of fastening the fuel cell stack with the specified load using the fastening member after the adjustment of the protruding amount.
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