(57)【要約】【課題】構成部材を高精度に位置決めした上で、構成部材の変形を抑制する位置決め部材、燃料電池の組立て装置および燃料電池の組立て方法を提供する。【解決手段】燃料電池の位置決め部材１１０は、燃料電池１における構成部材１ａの一部に接触して、構成部材を配置する位置を位置決めするために使用する位置決め部材であって、構成部材との接触状態を開放する開放部１１１を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池における構成部材の一部に接触して、前記構成部材を配置する位置を位置決めするために使用する位置決め部材であって、
前記構成部材との接触状態を開放する開放部を有する、位置決め部材。
【請求項２】
回転軸を備え、前記回転軸を中心に回転することによって、前記構成部材と接触して位置決めした状態と、前記構成部材との接触状態を開放した状態とを切り替え可能に構成される、請求項１に記載の位置決め部材。
【請求項３】
前記回転軸に直交する断面において、外周面に前記回転軸と同軸の円弧面からなる円弧部を有し、
前記開放部は、前記円弧部から前記円弧面の一部を切り取った直線からなる直線部から形成される、請求項２に記載の位置決め部材。
【請求項４】
前記円弧部と前記直線部とが交差する変曲点を前記回転軸の軸方向に沿って結んだ線分は、前記回転軸に対してねじれ角を有する、請求項３に記載の位置決め部材。
【請求項５】
前記回転軸に直交する一つの断面において、少なくとも第１の円弧部および第２の円弧部と、前記第１の円弧部および前記第２の円弧部にそれぞれ隣り合う第１の直線部および第２の直線部とを備え、
前記構成部材を位置決めした状態で、前記第１の円弧部と前記構成部材とが接触する第１の位置決め点から、前記第１の円弧部と前記第１の直線部とが交差する第１の変曲点までの前記回転軸周りの角度は、前記第２の円弧部と前記構成部材とが接触する第２の位置決め点から、前記第２の円弧部と前記第２の直線部とが交差する第２の変曲点までの前記回転軸周りの角度と異なる、請求項３に記載の位置決め部材。
【請求項６】
前記構成部材のうち、流体を通過させるマニホールド穴の内周縁の一部に接触して前記構成部材を位置決めする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置決め部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の位置決め部材と、
前記位置決め部材の作動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記位置決め部材の作動を制御して、前記位置決め部材を前記構成部材に接触させて前記構成部材を位置決めし、前記開放部により前記位置決め部材と前記構成部材との接触状態を開放する、燃料電池の組立て装置。
【請求項８】
前記位置決め部材を複数個有し、
前記制御部は、複数の前記位置決め部材の作動を制御して、前記構成部材を位置決めした状態と、前記構成部材の位置決めを開放した状態とを切り替える動作を前記各位置決め部材間で連続的に行う、請求項７に記載の燃料電池の組立て装置。
【請求項９】
位置決め部材を燃料電池における構成部材の一部に接触させて、前記構成部材を配置する位置を位置決めし、
前記位置決め部材と前記構成部材との接触状態を開放し、
前記構成部材から前記位置決め部材を離間させる、燃料電池の組立て方法。
【請求項１０】
前記構成部材を複数配列して積層体を形成するときに、前記位置決め部材によって前記構成部材のそれぞれを配列方向と交差する方向に位置決めする、請求項９に記載の燃料電池の組立て方法。
【請求項１１】
前記位置決め部材と前記構成部材との接触状態を開放する前に、前記積層体を前記構成部材の配列方向に加圧する、請求項１０に記載の燃料電池の組立て方法。
【請求項１２】
前記位置決め部材と前記構成部材との接触状態を前記積層体の配列方向に沿って順次開放する、請求項１０または請求項１１に記載の燃料電池の組立て方法。
【請求項１３】
前記位置決め部材を回転させて、前記位置決め部材と前記構成部材との接触状態を前記位置決め部材の回転方向に沿って順次開放する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の燃料電池の組立て方法。
【請求項１４】
一つの前記構成部材に複数の前記位置決め部材を接触させて位置決めし、
前記構成部材と複数の前記位置決め部材との接触状態をそれぞれ連続的に開放する、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の燃料電池の組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置決め部材、燃料電池の組立て装置および燃料電池の組立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）およびセパレータを含む構成部材を複数配列して構成している。燃料電池においては、所望の電池特性を得るために、構成部材や単セルを高精度に位置決めする必要がある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、燃料電池の構成部材における位置決め部位に位置決め部材を接触させながら積層することによって、配列方向と交差する方向における構成部材の位置決め精度を確保する燃料電池の製造装置および製造方法が記載されている。構成部材を積層した後は、マニホールド穴から位置決め部材を取り外す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−３２４３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、単セルの構成部材は薄肉であり、位置決め部材をマニホールド穴から取り外す際にマニホールド穴の内周縁に位置決め部材が接触してしまうと擦れて、構成部材が変形してしまう可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、構成部材を高精度に位置決めした上で、構成部材の変形を抑制する位置決め部材、燃料電池の組立て装置および燃料電池の組立て方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る構成部材の位置決め部材は、前記構成部材との接触状態を開放する開放部を有し、該燃料電池の組立て装置は、前記位置決め部材の作動を制御する制御部を有し、前記開放部の位置を制御し、前記構成部材との接触状態を開放する。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明に係る燃料電池の組立て方法は、位置決め部材を燃料電池における構成部材の一部に接触させて、前記構成部材を位置決めし、その後開放部の位置を調整することで前記位置決め部材と前記構成部材との接触状態を開放し、前記構成部材から前記位置決め部材を離間させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る位置決め部材、燃料電池の組立て装置および燃料電池の組立て方法によれば、構成部材を高精度に位置決めした上で、構成部材の変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池の各構成部材を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料電池が備える単セルを説明するための断面図である。
【図４】第１実施形態に係る燃料電池の組立て装置の全体構成を簡略して示す斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る位置決め部材を示す斜視図である。
【図６Ａ】第１実施形態に係る位置決め部材によって燃料電池の構成部材を位置決めした状態を説明するための平面図である。
【図６Ｂ】第１実施形態に係る位置決め部材と燃料電池の構成部材との接触状態を開放した状態を説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料電池の組立て方法の各工程を示すフローチャートである。
【図８Ａ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図８Ｂ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図８Ｃ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図８Ｄ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図８Ｅ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図８Ｆ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図８Ｇ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図８Ｈ】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための斜視図である。
【図９】第１実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための概念図である。
【図１０】第１実施形態に係る位置決め部材の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】第２実施形態に係る位置決め部材を示す斜視図である。
【図１２Ａ】第２実施形態に係る位置決め部材によって燃料電池の構成部材を位置決めした状態を説明するための断面図である。
【図１２Ｂ】第２実施形態に係る位置決め部材と燃料電池の構成部材との接触状態を開放する手順を説明するための断面図である。
【図１２Ｃ】第２実施形態に係る位置決め部材と燃料電池の構成部材との接触状態を開放する手順を説明するための断面図である。
【図１２Ｄ】第２実施形態に係る位置決め部材と燃料電池の構成部材との接触状態を開放する手順を説明するための断面図である。
【図１２Ｅ】第２実施形態に係る位置決め部材と燃料電池の構成部材との接触状態を開放する手順を説明するための断面図である。
【図１２Ｆ】第２実施形態に係る位置決め部材と燃料電池の構成部材との接触状態を開放する手順を説明するための断面図である。
【図１２Ｇ】第２実施形態に係る位置決め部材と燃料電池の構成部材との接触状態を開放した状態を説明するための断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る燃料電池の組立て方法を説明するための概念図である。
【図１４】第２実施形態に係る位置決め部材の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
〈第１実施形態〉
図１〜図１０を参照しながら、第１実施形態に係る燃料電池１、燃料電池１の組立て装置１００および製造方法について説明する。
【００１３】
まず、燃料電池１について説明する。
【００１４】
図１に示す燃料電池１は、例えば、固体高分子形燃料電池からなり、電源として利用可能に構成されたものである。固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は、小型化、高密度化および高出力化が可能であり、例えば、搭載スペースが限定される車両などの移動体の駆動用電源として使用することができる。特に、システムの起動・停止および出力変動が頻繁に発生する自動車への使用が適している。自動車に使用する場合、例えば、車体中央部の座席下、後部トランクルームの下部、車両前方のエンジンルーム等に搭載して用いることができる。車内空間およびトランクルームを広く取る観点からは、座席下への搭載が好ましい。
【００１５】
燃料電池１は、構成部材１ａとしてスタック部１０、集電板５３、スペーサー５５、およびエンドプレート５６を有し（図２を参照）、スタック部１０の周囲を取り囲むケーシングとして締結板５１および補強板５２を有している（図１を参照）。燃料電池１は、燃料ガス、冷却流体、酸化剤ガス等の流体を通過させるマニホールド穴６０をさらに有している。以下、本明細書中、図２に示すように、スタック部１０、集電板５３、スペーサー５５、およびエンドプレート５６を配列方向Ｚに配列したものを積層体２と称する。
【００１６】
図２に示すように、スタック部１０は、第１のセパレータ３１と、第２のセパレータ３２と、膜電極接合体４０とを有する単セル２０を配列方向Ｚに複数個配列して構成している。本実施形態では、単セル２０を複数個積み上げたモジュール２１を形成し（図２を参照）、モジュール２１をさらに複数個積み上げることによってスタック部１０を形成する。
【００１７】
図１に示すように、締結板５１は、スタック部１０の一方の対向する側面の両面側に配置している。補強板５２は、スタック部１０の他方の対向する側面の両面側に配置している。なお、スタック部１０の側面とは、単セル２０の配列方向Ｚに沿う面を意味する。
【００１８】
集電板５３は、緻密質カーボンや銅板などのガス不透過性を備える導電性部材によって構成している。集電板５３には、スタック部１０で生じた起電力を出力するための出力端子５３ｇを設けている。出力端子５３ｇは、スタック部１０のうち単セル２０の配列方向Ｚの両端側に配置している。
【００１９】
集電板５３は、長方形状からなり、その長手方向の一端に、燃料ガス供給口５３ａ、冷却流体供給口５３ｂ、および酸化剤ガス供給口５３ｃに相当する貫通孔を有している。同様に、集電板５３は、その長手方向の他端に、燃料ガス排出口５３ｄ、冷却流体排出口５３ｅ、および酸化剤ガス排出口５３ｆに相当する貫通孔を有している。
【００２０】
スペーサー５５は、スタック部１０の背面側（図１中の奥側）に配置した集電板５３とのエンドプレート５６との間に配置している。スペーサー５５は、図２に示すように、長方形状からなり、その長手方向の一端に、燃料ガス供給口５５ａ、冷却流体供給口５５ｂ、および酸化剤ガス供給口５５ｃに相当する貫通孔を有している。同様に、エンドプレート５５は、その長手方向の他端に、燃料ガス排出口５５ｄ、冷却流体排出口５５ｅ、および酸化剤ガス排出口５５ｆに相当する貫通孔を有している。
【００２１】
エンドプレート５６は、剛性を備えた材料、例えば、鋼などの金属材料によって形成することができる。エンドプレート５６は、長方形状からなり、その長手方向の一端に、燃料ガス供給口５６ａ、冷却流体供給口５６ｂ、および酸化剤ガス供給口５６ｃに相当する貫通孔を有している。同様に、エンドプレート５６は、その長手方向の他端に、燃料ガス排出口５６ｄ、冷却流体排出口５６ｅ、および酸化剤ガス排出口５６ｆに相当する貫通孔を有している。
【００２２】
集電板５３、スペーサー５５およびエンドプレート５６は、スタック部１０の内側から両端側に向かって集電板５３、エンドプレート５６、または集電板５３、スペーサー５５、エンドプレート５６の順にそれぞれ配置されている。
【００２３】
エンドプレート５６、締結板５１、補強板５２は、ボルト等によって締結する。なお、締結は、ボルト締結に限定されず、他の締結を適用することも可能である。
【００２４】
図３に示すように、単セル２０が備える膜電極接合体４０は、高分子電解質膜４１と、アノード電極として機能するアノード触媒層４２ａと、カソード電極として機能するカソード触媒層４２ｂと、一対のガス拡散層４３ａ、４３ｂとを有する。図２に示すように、膜電極接合体４０は、長方形状からなり、その長手方向の一端に、燃料ガス供給口４０ａ、冷却流体供給口４０ｂ、および酸化剤ガス供給口４０ｃに相当する貫通孔を有している。同様に、膜電極接合体４０は、その長手方向の他端に、燃料ガス排出口４０ｄ、冷却流体排出口４０ｅ、および酸化剤ガス排出口４０ｆに相当する貫通孔を有している。
【００２５】
ガス拡散層４３ａは、第２のセパレータ３２とアノード触媒層４２ａとの間に配置している。ガス拡散層４３ａは、アノード側に供給される燃料ガスを分散させて、燃料ガスをアノード触媒層４２ａへ供給する。一方、ガス拡散層４３ｂは、第１のセパレータ３１とカソード触媒層４２ｂとの間に配置している。ガス拡散層４３ｂは、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散させて、酸化剤ガスをカソード触媒層４２ｂへ供給する。
【００２６】
アノード触媒層４２ａは、触媒成分と、触媒成分を担持する導電性の触媒担体と、高分子電解質とを含んでいる。アノード触媒層４２ａは、高分子電解質膜４１の一方の側に配置している。カソード触媒層４２ｂは、触媒成分と、触媒成分を担持する導電性の触媒担体と、高分子電解質とを含んでいる。カソード触媒層４２ｂは、高分子電解質膜４１の他方の側に配置している。
【００２７】
高分子電解質膜４１は、アノード触媒層４２ａで生成したプロトンをカソード触媒層４２ｂへ選択的に透過させる機能と、アノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。
【００２８】
第１のセパレータ３１および第２のセパレータ３２は、単セル２０を電気的に直列接続する機能と、燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能を有している。各セパレータ３１、３２の外形形状は、膜電極接合体４０と略同一形状である。また、各セパレータ３１、３２は、導電性を有する金属に凹凸形状を形成するためのプレス加工を施したものによって構成することができる。
【００２９】
導電性を有する金属としては、複雑な機械加工を施し易く、かつ、導電性が良好であるステンレス鋼鈑を使用することができる。必要に応じて、ステンレス鋼板に耐食性の塗装を施すことも可能である。ただし、第１のセパレータ３１および第２のセパレータ３２は、ステンレス鋼鈑以外の金属材料、例えば、アルミニウム板やクラッド材によって構成することも可能である。
【００３０】
第１のセパレータ３１は、膜電極接合体４０のカソード側に配置されるカソード側セパレータとして構成している。第１のセパレータ３１は、カソード触媒層４２ｂに対向するように配置している。
【００３１】
第１のセパレータ３１の中央部分３１ｇには、図３に示すように、膜電極接合体４０の発電に寄与する領域の一方に接する溝部７１を有する。溝部７１は、膜電極接合体４０と第１のセパレータ３１との間に位置する流路３３を形成するための凹凸形状を有している。流路３３は、酸化剤ガスをカソード触媒層４２ｂに供給するために利用される。
【００３２】
第１のセパレータ３１は、長方形状からなり、その長手方向の一端に、燃料ガス供給口３１ａ、冷却流体供給口３１ｂ、および酸化剤ガス供給口３１ｃに相当する貫通孔を有している。同様に、第１のセパレータ３１は、その長手方向の他端に、燃料ガス排出口３１ｄ、冷却流体排出口３１ｅ、および酸化剤ガス排出口３１ｆに相当する貫通孔を有している。
【００３３】
第２のセパレータ３２は、膜電極接合体４０のカソード側に配置されるアノード側セパレータを構成している。第２のセパレータ３２は、カソード触媒層４２ｂに対向するように配置している。
【００３４】
第２のセパレータ３２の中央部分３２ｇには、図３に示すように、膜電極接合体４０の発電に寄与する領域の他方に接する溝部７２を有する。溝部７２は、膜電極接合体４０と第２のセパレータ３２との間に位置する流路３４を形成するための凹凸形状を有している。流路３４は、燃料ガスをアノード触媒層４２ａに供給するために利用される。
【００３５】
第２のセパレータ３２は、長方形状からなり、その長手方向の一端に、燃料ガス供給口３２ａ、冷却流体供給口３２ｂ、および酸化剤ガス供給口３２ｃに相当する貫通孔を有している。同様に、第２のセパレータ３２は、その長手方向の他端に、燃料ガス排出口３２ｄ、冷却流体排出口３２ｅ、および酸化剤ガス排出口３２ｆに相当する貫通孔を有している。
【００３６】
各セパレータ３１、３２の間には、冷却流体用の流路３５を形成している。
【００３７】
次に、高分子電解質膜４１および各触媒層４２ａ、４２ｂの材質等を説明する。なお、以下に示す材料等は例示に過ぎず、使用する材料がこれらの材料のみに限定されることはない。
【００３８】
高分子電解質膜４１は、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂膜、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸した多孔質状の膜を、適用することが可能である。パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーは、例えば、ナフィオン（登録商標、デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）、Ｇｏｒｅ  ｓｅｌｅｃｔシリーズ（登録商標、日本ゴア株式会社）等である。多孔質状の膜は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成される。
【００３９】
高分子電解質膜４１の厚みは、特に限定されないが、強度、耐久性および出力特性の観点から５μｍ〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍである。
【００４０】
アノード触媒層４２ａに用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。カソード触媒層４２ｂに用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。
【００４１】
具体的な触媒成分は、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等から選択される。触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましい。カソード触媒層およびアノード触媒層に適用される触媒成分は、同一である必要はなく、適宜選択することが可能である。なお、貴金属を含まない触媒を適用することも可能である。
【００４２】
各触媒層４２ａ、４２ｂに用いられる触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および集電体として十分な電子導電性を有していれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であることが好ましい。カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛から構成される。
【００４３】
各触媒層４２ａ、４２ｂに用いられる高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する材料であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部または一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。各触媒層４２ａ、４２ｂに用いられる高分子電解質は、高分子電解質膜４１に用いられる高分子電解質と同一であっても異なっていてもよいが、高分子電解質膜４１に対する各触媒層４２ａ、４２ｂの密着性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。
【００４４】
マニホールド穴６０は、第１のセパレータ３１、膜電極接合体４０、第２のセパレータ３２、集電板５３、スペーサー５５、エンドプレート５６の各々が備える燃料ガス、冷却流体、酸化剤ガス用の供給口および排出口によって構成されている。マニホールド穴６０は、上記各構成部材１ａの配列方向Ｚに沿うように延在している。
【００４５】
具体的には、第１燃料ガス用マニホールド穴６１は、上記各構成部材１ａのうち、燃料ガス供給口３１ａ、４０ａ、３２ａ、５３ａ、５５ａ、５６ａから構成されている。第１冷却流体用マニホールド穴６２は、上記各構成部材１ａのうち、冷却流体供給口３１ｂ、４０ｂ、３２ｂ、５３ｂ、５５ｂ、５６ｂから構成されている。第１酸化剤ガス用マニホールド穴６３は、上記各構成部材１ａのうち、酸化剤ガス供給口３１ｃ、４０ｃ、３２ｃ、５３ｃ、５５ｃ、５６ｃから構成されている。第２燃料ガス用マニホールド穴６４は、上記各構成部材１ａのうち、燃料ガス排出口３１ｄ、４０ｄ、３２ｄ、５３ｄ、５５ｄ、５６ｄから構成されている。第２冷却流体用マニホールド穴６５は、上記各構成部材１ａのうち、冷却流体排出口３１ｅ、４０ｅ、３２ｅ、５３ｅ、５５ｅ、５６ｅから構成されている。第１酸化剤ガス用マニホールド穴６６は、上記各構成部材１ａのうち、酸化剤ガス排出口３１ｆ、４０ｆ、３２ｆ、５３ｆ、５５ｆ、５６ｆから構成されている。
【００４６】
次に、図４〜図６Ｂ、図８Ｂおよび図８Ｅを参照して、本実施形態に係る燃料電池１の組立て装置１００について説明する。燃料電池１の組立て装置１００は、燃料電池１の各構成部材１ａの組立て作業を行うための装置である。組立て作業において、燃料電池１の組立て装置１００は、第１のセパレータ３１、第２のセパレータ３２および膜電極接合体４０を含む各構成部材１ａを配列方向Ｚと交差するＸ−Ｙ方向において構成部材１ａを配置する位置を位置決めしつつ配列する。
【００４７】
燃料電池１の組立て装置１００は、図４、図８Ｂおよび図８Ｅを参照して概説すると、各構成部材１ａを配置する位置を位置決めする位置決め部材１１０と、各構成部材１ａを搬送する搬送部１２０（図８Ｂを参照）と、各構成部材１ａを載置する載置台１３０と、位置決め部材１１０を上下方向（Ｚ方向）に搬送する支持部１４０と、位置決め部材１１０を回転軸Ｏ周りに回転させる駆動部１５０と、配列された構成部材１ａに加圧力を付与する加圧部１６０（図８Ｅを参照）と、搬送部１２０、支持部１４０、支持部１４０、駆動部１５０および加圧部１６０の作動を制御する制御部１７０とを有している。
【００４８】
組立て装置１００は、各構成部材１ａの第１冷却流体用マニホールド穴６２および第２冷却流体用マニホールド穴６５に挿通される２つの位置決め部材１１０を有している。２つの位置決め部材１１０は、それぞれ同一の形状および同一の構成を有している。以下、位置決め用に使用する第１冷却流体用マニホールド穴６２および第２冷却流体用マニホールド穴６５を総称してマニホールド穴６０ａと称する（図４を参照）。
【００４９】
位置決め部材１１０は、図５に示すように、長尺状であり、中心軸を回転軸Ｏとして、回転軸Ｏを中心に回転可能に構成されている。位置決め部材１１０は、図６Ａに示すように、マニホールド穴６０ａの内周縁の一部に接触して、各構成部材１ａを配列方向Ｚと交差するＸ−Ｙ方向において構成部材１ａを配置する位置を位置決めする。なお、図６Ａ、図６Ｂに示す位置決め部材１１０は、図５の６Ａ−６Ａ線に沿う断面図である。
【００５０】
位置決め部材１１０は、回転軸Ｏに直交する断面において、外周面に回転軸Ｏと同軸の円弧面からなる円弧部１１０ａと、円弧部から円弧面の一部を切り取った直線からなる直線部１１０ｂとを有している。
【００５１】
円弧部１１０ａは、マニホールド穴６０ａの内周縁に接触して各構成部材１ａを位置決めする。
【００５２】
直線部１１０ｂは、各構成部材１ａとの接触状態を開放する開放部１１１を構成している。ここで、開放部１１１は、直線部１１０ｂのうち、円弧部１１０ａと直線部１１０ｂとが交差する変曲点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図６Ａを参照）を含まないものとする。
【００５３】
位置決め部材１１０は、図６Ａに示すように、構成部材１ａのマニホールド穴６０ａの内周縁との位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、円弧部１１０ａの一部を構成部材１ａに接触させて位置決めする。本実施形態では、位置決めした状態において、円弧部１１０ａとマニホールド穴６０ａの内周縁とが接触する位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃから、円弧部１１０ａと直線部１１０ｂとが交差する変曲点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３までの回転軸Ｏ周りの角度βは、それぞれ等しくなるように構成されている。ただし、角度βは、構成部材１ａを位置決めし（図６Ａを参照）、後述するように接触状態を開放する（図６Ｂを参照）ことが可能な限りにおいて特に限定されず、角度βはそれぞれ異なる値であってもよい。
【００５４】
図６Ａに示すように、マニホールド穴６０ａの内周縁との位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、円弧部１１０ａの一部を構成部材１ａに接触させて位置決めした状態から、回転軸Ｏを中心に位置決め部材１１０を第１の方向Ｄ１へ回転させると、円弧部１１０ａと接触していていた位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃに対向する位置に直線部１１０ｂが位置する。これにより、図６Ｂに示すように、開放部１１１は、位置決め部材１１０と各構成部材１ａとの接触状態を開放する。
【００５５】
図５を再び参照して、位置決め部材１１０は、円弧部１１０ａと直線部１１０ｂとが交差する変曲点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図６Ａ、図６Ｂを参照）を回転軸Ｏの軸方向に沿って結んだ線分Ｓ１は、回転軸Ｏに対してねじれ角αを有している。
【００５６】
位置決め部材１１０は、回転軸Ｏを中心に回転することによって、円弧部１１０ａが各構成部材１ａと接触して位置決めした状態と、直線部１１０ｂが各構成部材１ａから離間して各構成部材１ａとの接触状態を開放した状態とを切り替え可能に構成されている。
【００５７】
搬送部１２０は、図８Ｂに示すように、搬送対象を所望の方向および姿勢に調整しながら、搬送可能な公知の多関節型ロボットアームによって構成している。搬送部１２０は、各構成部材１ａが積載されたパーツトレイ（図示せず）から各構成部材１ａを載置台１３０へ搬送して載置する。
【００５８】
支持部１４０は、図４に示すように、位置決め部材１１０を保持可能に設けられたチャック１４１と、チャック１４１が取り付けられた支持板１４２と、支持板１４２を上下方向（Ｚ方向）に搬送する駆動源１４３とを有している。駆動源１４３は、例えば、液圧（油圧および水圧）式シリンダであるが、特に限定されず、機械式を適用することも可能である。
【００５９】
駆動部１５０は、位置決め部材１１０の回転軸Ｏに連結可能に構成されたスプラインギアおよび、スプラインギアを駆動するモータを有している。駆動部１５０は、スプラインギアをモータによって駆動して、位置決め部材１１０を回転させることができる。
【００６０】
加圧部１６０は、図８Ｅに示すように、扁平形状の板状部材１６１および板状部材１６１を駆動する加圧源１６２を有している。板状部材１６１は、積層体２に当接する当接面１６１ａを有し、当該当接面１６１ａは、積層体２に面接触して加圧力を付与するために使用される。板状部材１６１は、積層体２に面接触することによって、構成部材１ａのＸ−Ｙ面に均一に加圧力を付与することができる。加圧源１６２は、板状部材１６１を積層体２の配列方向Ｚに沿って往復動させるために使用される。加圧源１６２は、例えば、液圧（油圧および水圧）式シリンダであるが、特に限定されず、機械式を適用することも可能である。
【００６１】
制御部１７０は、燃料電池１の組立て装置１００の各部の作動を制御する。具体的には、制御部１７０は、ＲＯＭやＲＡＭから構成された記憶部と、ＣＰＵを主体に構成された演算部と、各種データや制御指令の送受信を行う入出力部と、を有する。入出力部は、搬送部１２０、支持部１４０、駆動部１５０、加圧部１６０等に電気的に接続している。記憶部は、位置決め部材１１０の位置、各構成部材１ａが載置される位置等のデータを記憶する。演算部は、記憶部から読み出したデータおよび入出力部から受信したデータに基づいて、構成部材１ａの搬送位置、位置決め部材１１０の回転角度、回転速度、積層体２へ付与する加圧力等を算出する。算出したデータに基づく制御信号は、入出力部を介して搬送部１２０、支持部１４０、駆動部１５０、加圧部１６０等へ送信される。このようにして、制御部１７０は、燃料電池１の組立て装置１００の各部の作動を制御する。
【００６２】
次に、図７〜図１０を参照して、本実施形態に係る燃料電池１の組立て方法を説明する。
【００６３】
燃料電池１の組立て方法は、図７に示すように、概して、位置決め部材１１０を燃料電池１の構成部材１ａの一部に接触させて、構成部材１ａを配置する位置を位置決めする位置決め工程（ステップＳ１０）と、スタック部１０を構成部材１ａの配列方向Ｚに加圧する加圧工程（ステップＳ２０）と、位置決め部材１１０と構成部材１ａとの接触状態を開放する開放工程（ステップＳ３０）と、構成部材１ａから位置決め部材１１０を離間させる引き抜き工程（ステップＳ４０）と、を有している。以下、各工程について詳細に説明する。
【００６４】
まず、図８Ａに示すように、２つの位置決め部材１１０を載置台１３０に設置する。この際、位置決め部材１１０の一端を載置台１３０に配置されている駆動部１５０に連結する。次に、図８Ｂに示すように、搬送部１２０によって集電板５３およびエンドプレート５６のマニホールド穴６０ａに位置決め部材１１０を挿通しながら集電板５３およびエンドプレート５６を載置台１３０に載置する。
【００６５】
また、単セル２０を複数個積み上げて固定したモジュール２１を予め形成しておく。モジュール２１に含まれる構成部材１ａの固定は、接着剤等による接合や機械的な締結等を使用することができる。
【００６６】
次に、位置決め工程（ステップＳ１０）では、図８Ｃに示すように、各モジュール２１のマニホールド穴６０ａに位置決め部材１１０を挿通しながらモジュール２１を載置台１３０に積層して位置決めする。各モジュール２１のマニホールド穴６０ａに位置決め部材１１０を挿通する際は、図６Ｂに示すように、位置決め部材１１０の直線部１１０ｂが各モジュール２１のマニホールド穴６０ａの内周縁に対して対向するように配置されている。これにより、位置決め部材１１０がマニホールド穴６０ａの内周縁に接触することなく、マニホールド穴６０ａに位置決め部材１１０を円滑に挿通することができる。次に、図６Ａに示すようにモジュール２１の内周縁と位置決め部材１１０とが位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて接触する位置になるように、回転軸Ｏを中心に位置決め部材１１０を回転させて位置決めする。
【００６７】
以下、図８Ｃ、図８Ｄ、図９および図１０を参照して、各モジュール２１を位置決めする手順例を説明する。なお、本実施形態では、Ｎ個のモジュール２１を積層してスタック部１０を形成する。
【００６８】
まず、図８Ｃに示すように、一のモジュール２１（図９に示す「ＭＯＤ１」）を載置台１３０に載置した後、位置決め部材１１０を回転角度θ１だけ回転軸Ｏを中心に第１の方向Ｄ１に回転する。ここで、図１０に示すように、２つの位置決め部材１１０（図１０に示す「位置決め部材１」、「位置決め部材２」）は、同じタイミングで同じ動作を行うように制御する。
【００６９】
回転角度θ１は、図６Ｂに示す一のモジュール２１の内周縁と位置決め部材１１０とが互いに離間した位置（接触した状態が開放された位置）から、図６Ａに示すように一のモジュール２１の内周縁と位置決め部材１１０とが位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて接触する位置になるような角度に調整する。回転角度θ１は、ねじれ角α、配置するモジュール２１や位置決め点の数、位置決め部材１１０の大きさ等を考慮して適当な値に設定することができる。位置決め部材１１０を回転角度θ１だけ回転軸Ｏを中心に第１の方向Ｄ１に回転することによって、一のモジュール２１が位置決めされた状態となる。位置決めされた状態において、各モジュール２１は、位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて位置決め部材１１０から押圧力（図６Ａ中の矢印）を受ける。
【００７０】
次に、一のモジュール２１（「ＭＯＤ１」）の上にさらに他のモジュール２１（「ＭＯＤ２」）を積層する。この際、図９に示すように、一のモジュール２１（「ＭＯＤ１」）は、位置決めされた状態を維持している。この状態を維持したまま、他のモジュール２１（「ＭＯＤ２」）は、図６Ｂに示すように接触した状態が開放された状態で他のモジュール２１のマニホールド穴６０ａに位置決め部材１１０を挿通する。これにより、位置決め部材１１０が他のモジュール２１（「ＭＯＤ２」）のマニホールド穴６０ａの内周縁に接触することなく、マニホールド穴６０ａに位置決め部材１１０を円滑に挿通することができる。
【００７１】
次に、一のモジュール２１を配置する際と同様に、一のモジュール２１の上に他のモジュール２１を配置した後、図８Ｄに示すように、位置決め部材１１０を回転角度θ１だけ回転軸Ｏを中心に第１の方向Ｄ１に回転する。
【００７２】
他のモジュール２１の内周縁と位置決め部材１１０とが接触した状態が開放された位置（図６Ｂを参照）から、他のモジュール２１の内周縁と位置決め部材１１０とが位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて接触する位置になる（図６Ａを参照）。これにより、一のモジュール２１および他のモジュール２１が位置決めされた状態となる。
【００７３】
同様にして、Ｎ個のモジュール２１に対して、積層して位置決めする作業を繰り返し行う。これにより、Ｎ個のモジュール２１が積層されて、マニホールド穴６０ａの内周縁において位置決めされたスタック部１０が形成される。スタック部１０が形成された後、集電板５３、スペーサー５５、およびエンドプレート５６をさらに積層して積層体２を形成する。
【００７４】
次に、加圧工程（ステップＳ２０）では、図８Ｅに示すように、加圧部１６０によって積層体２を配列方向Ｚに加圧する。具体的には、まず、板状部材１６１を積層体２に対向して配置する。次に、加圧源１６２によって板状部材１６１を駆動し、板状部材１６１を積層体２に近接させて、板状部材１６１の当接面１６１ａによって、積層体２の外側に位置するエンドプレート５６を加圧する。この際、積層体２は、一括して加圧されるため、作業性および生産性が良好である。
【００７５】
積層体２を配列方向Ｚに加圧する際に、僅かに積層体２が傾くことによって、各構成部材１ａに対してＸ−Ｙ方向に力がかかることがある。この際、積層体２は、位置決め部材１１０によって移動が拘束されているため、位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて位置決め部材１１０から受ける押圧力（図６Ａを参照）がさらに大きくなることがある。
【００７６】
仮に、押圧力が大きくなった状態で位置決め部材１１０をマニホールド穴６０ａから引き抜こうとすると、位置決め部材１１０と接触している部分が擦れて構成部材１ａが変形してしまうという不具合の発生が顕著になってしてしまう可能性がある。構成部材１ａが変形してしまうと、接触面圧が低下し、燃料電池の電池特性の低下を招いてしまう。
【００７７】
次に、図８Ｆに示すように、締結板５１および補強板５２を、スタック部１０の周囲を取り囲むように配置してボルト等によってエンドプレート５６と締結する。
【００７８】
次に、開放工程（ステップＳ３０）では、図８Ｇに示すように、位置決め部材１１０を第２の方向Ｄ２に回転させて積層体２を構成するすべてのモジュール２１のマニホールド穴６０ａの内周縁と位置決め部材１１０との接触状態を開放する。すなわち、図６Ｂに示すように、すべてのモジュール２１に対して、位置決め部材１１０の直線部１１０ｂがマニホールド穴６０ａの内周縁に対向するように回転軸Ｏを中心に位置決め部材１１０を回転させる。
【００７９】
具体的には、図９および図１０に示すように、位置決め部材１１０を回転角度θ２だけ第２の方向Ｄ２に回転軸Ｏを中心に回転する。ここで、第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１とは反対の方向である。また、回転角度θ２は、位置決め工程（ステップＳ１０）において、第１の方向Ｄ１に回転した角度と等しい。
【００８０】
本実施形態では、回転角度θ２＝θ１×（積層したモジュール２１の個数Ｎ）となる。位置決め部材１１０を回転角度θ２だけ第２の方向Ｄ２に回転軸Ｏを中心に回転することによって、積層体２の上側から下側に向かってモジュール２１が順次、図６Ａに示すように各モジュール２１の内周縁と位置決め部材１１０とが位置決め点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて接触して位置決めされた状態から、図６Ｂに示すように各モジュール２１の内周縁と位置決め部材１１０とが接触した状態が開放される。なお、開放する順序は、積層体２の上側から下側に限定されず、下側から上側に向かって順次開放してもよい。
【００８１】
最後に、引き抜き工程（ステップＳ４０）では、支持部のチャック１４１によって位置決め部材１１０の一端を固定した状態で、位置決め部材１１０を上方向に移動して、マニホールド穴６０ａから引き抜く。マニホールド穴６０ａから上方向に引き抜くように取り外すため、位置決め部材１１０が位置決めされた燃料電池１の構成部材１ａに緩衝することなく取り外すことができる。また、上述したように加圧工程において押圧力が大きくなった場合でも、構成部材１ａが変形するような不具合が発生することなく、位置決め部材１１０をマニホールド穴６０ａから引き抜くことができる。なお、２つの位置決め部材１１０は、図１０に示すように同時に引き抜いてもよいし、片方ずつ引き抜いてもよい。以上の工程によって、図８Ｈに示す燃料電池１が完成する。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態に係る位置決め部材１１０は、燃料電池１における構成部材１ａの一部に接触して、構成部材１ａを配置する位置を位置決めするために使用する位置決め部材１１０であって、構成部材１ａとの接触状態を開放する開放部１１１を有している。
【００８３】
このように構成した位置決め部材１１０によれば、燃料電池１の構成部材１ａに接触させた部分を基準に構成部材１ａを配置することによって、構成部材１ａを高精度に位置決めすることができる。また、構成部材１ａを位置決めした後に構成部材１ａとの接触状態を開放することができるため、位置決め部材１１０を構成部材１ａから取り外す際に構成部材１ａに接触することを抑制し、構成部材１ａの変形を抑制することができる。これにより、燃料電池１の電池特性を向上することができる。
【００８４】
また、位置決め部材１１０は、回転軸Ｏを備え、回転軸Ｏを中心に回転することによって、構成部材１ａと接触して位置決めした状態と、構成部材１ａとの接触状態を開放した状態とを切り替え可能に構成されている。これにより、構成部材１ａと接触して位置決めした状態と構成部材１ａとの接触状態を開放した状態とを短時間によって比較的簡単に切り替えることができるため、製造時間を短縮することができる。
【００８５】
また、位置決め部材１１０は、回転軸Ｏに直交する断面において、外周面に回転軸Ｏと同軸の円弧面からなる円弧部１１０ａを有し、開放部１１１は、円弧部１１０ａから円弧面の一部を切り取った直線からなる直線部１１０ｂから形成されている。これにより、円弧部１１０ａを燃料電池１の構成部材１ａに接触させて位置決めすることができるとともに、位置決めした状態から位置決め部材１１０を回転させて直線部１１０ｂを構成部材１ａに対向させることによって構成部材１ａから位置決め部材１１０を離間させて構成部材１ａとの接触状態を開放することができる。
【００８６】
また、位置決め部材１１０は、円弧部１１０ａと直線部１１０ｂとが交差する変曲点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を回転軸Ｏの軸方向に沿って結んだ線分Ｓ１は、回転軸Ｏに対してねじれ角αを有している。これにより、各構成部材１ａと位置決め部材１１０との接触状態を配列方向Ｚに順次開放することができるため、すべての構成部材１ａと位置決め部材１１０との接触状態を一度に開放する場合に比べて、位置決めした状態で構成部材１ａにかかっているＸ−Ｙ方向からの押圧力が徐々に開放される。このため、積層体２が位置決め部材１１０から受ける押圧力から解放されることによって生じる負荷を軽減し、開放する際に構成部材１ａが不用意に移動することを抑制することができる。
【００８７】
また、位置決め部材１１０は、構成部材１ａのうち、流体を通過させるマニホールド穴６０ａの内周縁の一部に接触して構成部材１ａを位置決めする。マニホールド穴６０ａを位置決めに利用することによって、構成部材１ａに位置決め専用の穴や切り欠き等を形成する必要がないため、製造コストを削減することができる。
【００８８】
本実施形態に係る燃料電池１の組立て装置１００によれば、位置決め部材１１０と、位置決め部材１１０の作動を制御する制御部１７０と、を有し、制御部１７０は、位置決め部材１１０の作動を制御して、位置決め部材１１０を構成部材１ａに接触させて構成部材１ａを位置決めし、開放部１１１により位置決め部材１１０と構成部材１ａとの接触状態を開放する。
【００８９】
このように構成した燃料電池１の組立て装置１００によれば、燃料電池１の構成部材１ａに接触させた部分を基準に構成部材１ａを配置することによって、構成部材１ａを高精度に位置決めすることができる。また、構成部材１ａを位置決めした後に構成部材１ａとの接触状態を開放することができるため、位置決め部材１１０を構成部材１ａから取り外す際に構成部材１ａに接触することを抑制し、構成部材１ａの変形を抑制することができる。これにより、燃料電池１の電池特性を向上することができる。
【００９０】
本実施形態に係る燃料電池１の組立て方法は、位置決め部材を燃料電池における構成部材１ａの一部に接触させて、構成部材１ａを配置する位置を位置決めする工程と、位置決め部材と構成部材１ａとの接触状態を開放する工程と、構成部材１ａから位置決め部材を離間させる工程とを有している。
【００９１】
このように構成した燃料電池１の組立て方法によれば、燃料電池１の構成部材１ａに接触させた部分を基準に構成部材１ａを配置することによって、構成部材１ａを高精度に位置決めすることができる。また、構成部材１ａを位置決めした後に構成部材１ａとの接触状態を開放することができるため、位置決め部材１１０を構成部材１ａから取り外す際に構成部材１ａに接触することを抑制し、構成部材１ａの変形を抑制することができる。これにより、燃料電池１の電池特性を向上することができる。
【００９２】
また、構成部材１ａを複数配列して積層体２を形成するときに、位置決め部材１１０によって構成部材１ａのそれぞれを配列方向Ｚと交差するＸ−Ｙ方向において構成部材１ａを配置する位置を位置決めするため、構成部材１ａの発電に寄与する領域が互いに対向するように配置することができる。これにより、燃料電池１の出力特性を向上することができる。
【００９３】
また、位置決め部材１１０と構成部材１ａとの接触状態を開放する前に、位置決めした状態において積層体２を構成部材１ａの配列方向Ｚに加圧するため、加圧によって位置決め状態から構成部材１ａがずれることがない。これにより、より一層位置決めの精度を高めることができる。
【００９４】
また、位置決め部材１１０と構成部材１ａとの接触状態を積層体２の配列方向Ｚに沿って順次開放するため、積層体２が位置決め部材１１０から受ける押圧力から解放されることによって生じる負荷を軽減し、開放する際に構成部材１ａが不用意に移動することを抑制することができる。
【００９５】
＜第２実施形態＞
図１１〜図１４を参照して、第２実施形態に係る位置決め部材２１０、燃料電池１の組立て装置および組立て方法を説明する。なお、図１２Ａ〜図１２Ｇに示す位置決め部材２１０は、図１１の１２Ａ−１２Ａ線に沿う断面図である。
【００９６】
第２実施形態に係る燃料電池１の組立て装置は、位置決め部材２１０の構成のみが、前述した第１実施形態と異なる。なお、前述した第１実施形態と同一の機能を有する部位には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９７】
図１１に示すように、第２実施形態に係る位置決め部材２１０は、前述した第１実施形態と同様に、円弧部２１１ａ、２１２ａ、２１３ａと、各構成部材１ａとの接触状態を開放する開放部２１１を構成する直線部２１１ｂ、２１２ｂ、２１３ｂとを有している。円弧部２１１ａ、２１２ａ、２１３ａと直線部２１１ｂ、２１２ｂ、２１３ｂとが交差する変曲点Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３（図１２Ａを参照）を回転軸Ｏの軸方向に沿って結んだ線分Ｓ２は、回転軸Ｏに対して略平行である点において前述した第１実施形態と異なる。
【００９８】
円弧部２１１ａ、２１２ａ、２１３ａは、それぞれ弧の長さが異なる第１の円弧部２１１ａ、第２の円弧部２１２ａおよび第３の円弧部２１３ａを有している。また、直線部２１１ｂ、２１２ｂ、２１３ｂは、第１の円弧部２１１ａ、第２の円弧部２１２ａおよび第３の円弧部２１３ａにそれぞれ隣り合う第１の直線部２１１ｂ、第２の直線部２１２ｂおよび第３の直線部２１２ｂを有している。なお、第１冷却流体用マニホールド穴６２および第２冷却流体用マニホールド穴６５に挿通される２つの位置決め部材２１０は、それぞれ同一の形状および同一の構成を有している。
【００９９】
２つの位置決め部材２１０は、図１２Ａに示すように、構成部材１ａのマニホールド穴６０の内周縁との位置決め点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２において、第１の円弧部２１１ａ、第２の円弧部２１２ａおよび第３の円弧部２１３ａの一部を構成部材１ａに接触させて位置決めする。位置決めした状態において、第１の円弧部２１１ａとマニホールド穴６０の内周縁とが接触する第１の位置決め点Ａ１、Ａ２から、第１の円弧部２１１ａと第１の直線部２１１ｂとが交差する第１の変曲点Ｐ２１までの回転軸Ｏ周りの角度をβ１とする。同様に、第２の円弧部２１２ａとマニホールド穴６０の内周縁とが接触する第２の位置決め点Ｂ１、Ｂ２から、第２の円弧部２１２ａと第２の直線部２１２ｂとが交差する第２の変曲点Ｐ２２までの回転軸Ｏ周りの角度をβ２とする。第３の円弧部２１３ａとマニホールド穴６０の内周縁とが接触する第３の位置決め点Ｃ１、Ｃ２から、第３の円弧部２１３ａと第３の直線部２１３ｂとが交差する第３の変曲点Ｐ２３までの回転軸Ｏ周りの角度をβ３とする。角度β１、β２、β３のうち、少なくとも２つはそれぞれ異なるように構成されている。本実施形態では、β２、β１、β３の順に角度が大きくなるように構成されている。
【０１００】
次に、本実施形態に係る燃料電池１の組立て方法を説明する。
【０１０１】
燃料電池１の組立て方法は、前述した第１実施形態と同様に、位置決め工程（ステップＳ１０）と、加圧工程（ステップＳ２０）と、開放工程（ステップＳ３０）と、引き抜き工程（ステップＳ４０）と、を有している（図７を参照）。本実施形態では、各モジュール２１の位置決めを一旦開放する準開放工程をさらに備えている点で前述した第１実施形態と異なる。
【０１０２】
本実施形態においても前述した第１実施形態と同様に、単セル２０を複数個積み上げて固定したモジュール２１を予め形成しておき、モジュール２１を複数積層してスタック部１０を形成する。本実施形態では、図１３、図１４に示すように、位置決め工程、準開放工程をモジュール２１ごとに繰り返し行って積層体２を形成した後、積層体２の加圧工程および開放工程を実施する。以下、各工程について詳細に説明する。
【０１０３】
まず、位置決め工程（ステップＳ１０）では、一のモジュール２１（図１３に示す「ＭＯＤ１」）のマニホールド穴６０に位置決め部材２１０を挿通し、モジュール２１を載置台１３０に載置して位置決めする。
【０１０４】
図１２Ａに示すように、２つの位置決め部材２１０は、対向する第１冷却流体用マニホールド穴６２および第２冷却流体用マニホールド穴６５に挿通されて位置決めした状態において、それぞれの中心点Ｏ１、Ｏ２の中点Ｍを中心として点対称に配置される。すなわち、位置決め点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と位置決め点Ａ２、Ｂ２、Ｃ２は、それぞれ中点Ｍに対して点対称に位置する。
【０１０５】
各モジュール２１のマニホールド穴６０に位置決め部材２１０を挿通する際は、図１２Ｇに示すように、位置決め部材２１０の直線部２１０ｂは、各モジュール２１のマニホールド穴６０の位置決め点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２に対して対向するように配置される。次に、図１２Ａに示すように、モジュール２１の内周縁と２つの位置決め部材２１０とがそれぞれ位置決め点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２において接触する位置になるように、回転軸Ｏを中心に位置決め部材２１０を回転角度θ２１だけ回転軸Ｏを中心に第１の方向Ｄ１に回転させて位置決めする。
【０１０６】
次に、図１３、図１４に示すように、一のモジュール２１に対して準開放工程を実施する。準開放工程では、開放工程と同様の手順によって位置決め部材２１０を回転させて位置決め部材２１０と位置決め点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２との接触状態を開放する（図１２Ｇを参照）。なお、準開放工程および開放工程の手順例については、後述に詳細に説明する。
【０１０７】
同様にして、他のモジュール２１（図１３に示す「ＭＯＤ２〜（Ｎ−１）」）に対して位置決め工程および準開放工程を実施する。最後に積層するモジュール２１（図１３に示す「ＭＯＤ（Ｎ）」）に対して位置決め工程を実施して積層体２を形成した後、加圧工程を行う。
【０１０８】
加圧工程（ステップＳ２０）では、前述した第１実施形態と同様に、加圧部１６０によって積層体２を配列方向Ｚに加圧する。
【０１０９】
次に、開放工程（ステップＳ３０）では、位置決め部材２１０を回転させて積層体２を構成するすべてのモジュール２１の位置決め部材２１０と位置決め点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２との接触状態を開放する。
【０１１０】
以下、図１２Ａ〜図１２Ｇおよび図１４を参照して、準開放工程および開放工程の手順例を説明する。なお、本実施形態では、前述した第１実施形態と同様に、Ｎ個のモジュール２１を積層してスタック部１０を形成する。
【０１１１】
まず、一のモジュール２１に対して位置決め工程を実施した後、２つの位置決め部材２１０は、図１２Ａに示すように、それぞれ位置決め点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２において一のモジュール２１に接触した状態となっている。この状態から図１２Ｂに示すように、一の位置決め部材２１０（図１２Ｂ中の右側）を回転角度θ２２だけ回転軸Ｏを中心に第２の方向Ｄ２２に回転する。これにより、位置決め点Ｂ２と一の位置決め部材２１０との接触が開放された状態（以下、「開放１」と称する。）になる。
【０１１２】
次に、図１２Ｃに示すように、他の位置決め部材２１０（図１２Ｃ中の左側）を回転角度θ２２だけ回転軸Ｏを中心に第２の方向Ｄ２２に回転する。これにより、位置決め点Ｂ１と一の位置決め部材２１０との接触が開放された状態（以下、「開放２」と称する。）になる。
【０１１３】
次に、図１２Ｄに示すように、一の位置決め部材２１０（図１２Ｄ中の右側）をさらに回転角度θ２２だけ回転軸Ｏを中心に第２の方向Ｄ２２に回転すると、位置決め点Ａ２と一の位置決め部材２１０との接触が開放された状態（以下、「開放３」と称する。）になる。
【０１１４】
次に、図１２Ｅに示すように、他の位置決め部材２１０（図１２Ｅ中の左側）を回転角度θ２２だけ回転軸Ｏを中心に第２の方向Ｄ２２に回転する。これにより、位置決め点Ａ１と一の位置決め部材２１０との接触が開放された状態（以下、「開放４」と称する。）になる。
【０１１５】
次に、図１２Ｆに示すように、一の位置決め部材２１０（図１２Ｆ中の右側）をさらに回転角度θ２２だけ回転軸Ｏを中心に第２の方向Ｄ２２に回転すると、位置決め点Ｃ２と一の位置決め部材２１０との接触が開放された状態（以下、「開放５」と称する。）になる。
【０１１６】
次に、図１２Ｇに示すように、他の位置決め部材２１０（図１２Ｇ中の左側）を回転角度θ２２だけ回転軸Ｏを中心に第２の方向Ｄ２２に回転する。これにより、位置決め点Ｃ１と一の位置決め部材２１０との接触が開放された状態（以下、「開放６」と称する。）になる。
【０１１７】
以上のようにして、開放１から開放６まで実施することによって、２つの位置決め部材２１０において、中点Ｍに対して点対称に位置する位置決め点との接触状態を交互に開放する。これにより、位置決めした状態において、モジュール２１が位置決め部材２１０から受ける押圧力から解放されることによって生じる負荷を軽減し、開放する際の構成部材１ａが不用意に移動することを抑制することができる。
【０１１８】
以上説明したように、第２実施形態に係る位置決め部材２１０、位置決め装置および位置決め方法は、第１実施形態と同様の構成によって同様の効果を得る。また、第２実施形態に特徴的な下記に示す構成によってさらに下記に示す効果を奏する。
【０１１９】
第２実施形態に係る位置決め部材２１０は、回転軸Ｏに直交する一つの断面において、少なくとも第１、第２および第３の円弧部２１１ａ、２１２ａ、２１３ａと、第１、第２および第３の円弧部２１１ａ、２１２ａ、２１３ａにそれぞれ隣り合う第１、第２および第３の直線部２１１ｂ、２１２ｂ、２１３ｂとを備えている。モジュール２１（構成部材１ａ）を位置決めした状態で、第１の位置決め点Ａから、第１の変曲点Ｐ２１までの回転軸Ｏ周りの角度β１と、第２の位置決め点Ｂから第２の変曲点Ｐ２２までの回転軸Ｏ周りの角度β２と、第３の位置決め点Ｃから第３の変曲点Ｐ２３までの回転軸Ｏ周りの角度β３とは、それぞれ異なる。
【０１２０】
このように構成した位置決め部材２１０によれば、位置決め部材２１０を回転して接触状態を開放する際に、位置決め点から変曲点Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３までの角度β１、β２、β３が小さいほど、先に開放される。このため、位置決めした状態においてモジュール２１が位置決め部材２１０から受ける押圧力から解放されることによって構成部材１ａに生じる負荷を軽減し、開放する際に構成部材１ａが不用意に移動することを抑制することができる。これにより、構成部材１ａが位置決めされた位置からずれることなく、高精度の位置決めを維持することができる。
【０１２１】
第２実施形態に係る燃料電池１の組立て装置は、位置決め部材２１０を複数個有し、制御部１７０は、複数の位置決め部材２１０の作動を制御して、構成部材１ａを位置決めした状態と、構成部材１ａの位置決めを開放した状態とを切り替える動作を各位置決め部材２１０間で連続的に行う。これにより、すべての構成部材１ａと位置決め部材２１０との接触状態を一度に開放する場合に比べて、位置決めした状態で構成部材１ａにかかっている押圧力が徐々に開放される。このため、積層体２が位置決め部材２１０から受ける押圧力から解放されることによって生じる負荷を軽減し、開放する際に構成部材１ａが不用意に移動することを抑制することができる。
【０１２２】
第２実施形態に係る燃料電池１の組立て方法によれば、位置決め部材２１０を回転させて、位置決め部材２１０と構成部材１ａとの接触状態を位置決め部材２１０の回転方向に沿って順次開放する。このため、位置決めした状態においてモジュール２１が位置決め部材２１０から受ける押圧力から解放されることによって構成部材１ａに生じる負荷を軽減し、開放する際に構成部材１ａが不用意に移動することを抑制することができる。これにより、構成部材１ａが位置決めされた位置からずれることなく、高精度の位置決めを維持することができる。
【０１２３】
また、一つの構成部材１ａに複数の位置決め部材２１０を接触させて位置決めし、構成部材１ａと複数の位置決め部材２１０との接触状態をそれぞれ連続的に開放するため、一度に開放する場合に比べて、押圧力から解放されることによって構成部材１ａに生じる負荷をさらに軽減することができる。
【０１２４】
以上、実施形態を通じて本発明に係る位置決め部材、燃料電池の組立て装置および燃料電池の組立て方法を説明したが、本発明は実施形態において説明した内容のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。
【０１２５】
例えば、位置決め部材による位置決めに使用する位置決め部位は、冷却流体用マニホールド穴の内周縁に限定されず、例えば、他のマニホールド穴の内周縁や構成部材の外周縁等の構成部材における部位を適宜選択することができる。また、位置決め部材による位置決めは、点接触させる構成に限定されず、面接触させてもよい。また、位置決めする部位の数も特に限定されず、位置決め状態のずれを抑制できる限りにおいて適宜変更することができる。
【０１２６】
また、前述した実施形態では、１つのマニホールド穴に１つの位置決め部材を挿通して位置決めしたが、これに限定されず、１つのマニホールド穴に複数の位置決め部材を挿通して位置決めしてもよい。なお、この場合においても、各位置決め部材は、開放部を有し、位置決めおよび解放を選択的に行うことができる。
【０１２７】
また、燃料電池の構成部材を高さ方向に配列（積層）して積層体を形成するとしたが、これに限定されず、燃料電池の構成部材を水平方向に配列してもよい。
【０１２８】
また、位置決め部材の作動は、駆動部および制御部が制御するとしたが、これに限定されず、手作業によって位置決め部材を回転や移動させてもよい。同様に、燃料電池の各構成部材は、搬送部が搬送する構成に限定されず、手作業によって搬送してもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１    燃料電池、
１ａ  構成部材、
２    積層体、
６０  マニホールド穴、
１００  燃料電池の組立て装置、
１１０、２１０  位置決め部材、
１１１    開放部、
１１０ａ  円弧部、
２１１ａ  第１の円弧部、
２１２ａ  第２の円弧部、
２１３ａ  第３の円弧部、
１１０ｂ  直線部、
２１１ｂ  第１の直線部、
２１２ｂ  第２の直線部、
２１３ｂ  第３の直線部、
１７０    制御部、
Ｏ    回転軸、
α    ねじれ角、
Ｓ１、Ｓ２  線分
Ｚ    配列方向、
Ｘ、Ｙ  配列方向と交差する方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１３】
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【図１４】
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