(57)【要約】【課題】大きな挿入圧力を要さずに容易に燃料電池積層体をケースの内部に挿入する。【解決手段】発明の燃料電池の製造方法は、（ａ）積層方向に沿って積層された複数の単電池を含む燃料電池積層体と、燃料電池積層体を内部に収容するケースと、両端に開口部が設けられた袋体を有するスペーサ形成部材と、を準備する工程と、（ｂ）スペーサ形成部材をケースの内面上に配置する工程と、（ｃ）燃料電池積層体を積層方向に沿ってケースの内部に挿入することによって、ケースと燃料電池積層体との間に袋体を配置させる工程と、（ｄ）スペーサ形成部材の袋体の一方の開口部から袋体の内部に液状樹脂部材を注入して燃料電池積層体とケースとの間の隙間を埋めた後、両端の開口部を封止し、液状樹脂部材を硬化させる工程と、を備える。【選択図】図５
2018037156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の製造方法であって、
（ａ）積層方向に沿って積層された複数の単電池を含む燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体を内部に収容するケースと、両端に開口部が設けられた袋体を有するスペーサ形成部材と、を準備する工程と、
（ｂ）前記スペーサ形成部材を前記ケースの内面上に配置する工程と、
（ｃ）前記燃料電池積層体を前記積層方向に沿って前記ケースの内部に挿入することによって、前記ケースと前記燃料電池積層体との間に前記袋体を配置させる工程と、
（ｄ）前記スペーサ形成部材の前記袋体の一方の前記開口部から前記袋体の内部に液状樹脂部材を注入して前記燃料電池積層体と前記ケースとの間の隙間を埋めた後、両端の前記開口部を封止し、前記液状樹脂部材を硬化させる工程と、
を備える、燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池として、耐振動性や耐衝撃性を向上させるために、燃料電池スタック（燃料電池積層体）とケースとの間にシリコンやウレタンゴム等の介在層を配置して燃料電池スタックとケースとの間の隙間を埋めた例が開示されている。この燃料電池は、燃料電池スタックの外周面上に介在層を配置し、介在層を潰しながら燃料電池スタックをケースの内部へ挿入することにより構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１２４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように介在層を潰しながら燃料電池スタックをケースの内部へ挿入するためには、大きな挿入圧力を燃料電池スタックに掛けることが要求され、燃料電池スタックのケースへの挿入性が悪い、という問題がある。従って、燃料電池スタックをケースの内部へ挿入する際に、大きな挿入圧力を要すことなく容易に燃料電池スタックをケースの内部へ挿入することを可能とするとともに、燃料電池スタックとケースとの間の隙間を埋めるように介在部材を配置して耐振動性や耐衝撃性の向上を可能とすることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
（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、（ａ）積層方向に沿って積層された複数の単電池を含む燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体を内部に収容するケースと、両端に開口部が設けられた袋体を有するスペーサ形成部材と、を準備する工程と、（ｂ）前記スペーサ形成部材を前記ケースの内面上に配置する工程と、（ｃ）前記燃料電池積層体を前記積層方向に沿って前記ケースの内部に挿入することによって、前記ケースと前記燃料電池積層体との間に前記袋体を配置させる工程と、（ｄ）前記スペーサ形成部材の前記袋体の一方の前記開口部から前記袋体の内部に液状樹脂部材を注入して前記燃料電池積層体と前記ケースとの間の隙間を埋めた後、両端の前記開口部を封止し、前記液状樹脂部材を硬化させる工程と、を備える。
この形態によれば、燃料電池積層体をケースの内部に挿入する際には、スペーサ形成部材の袋体の内部には液状樹脂部材が注入されていないので、ケースの内面上に配置されたスペーサ形成部材と燃料電池積層体との間に発生する挿入抵抗を低減することができる。これにより、大きな挿入圧力を要することなく容易に燃料電池積層体をケースの内部に挿入することができる。そして、スペーサ形成部材の袋体の内部に液状樹脂部材を注入して、燃料電池積層体とケースとの間の隙間を埋めた後、両端の開口部を封止し、液状樹脂部材を硬化させることにより、耐振動性や耐衝撃性の向上を図ることが可能である。
なお、本発明は、以下の形態として実現することも可能である。
【０００７】
（２）本発明の他の一形態によれば、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、（ａ）積層方向に沿って積層された複数の単電池を含む燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体を内部に収容するケースと、筒状に成形されるとともに両端に開口部が設けられた袋体を有するスペーサ形成部材と、を準備する準備工程であって、前記袋体は、前記スペーサ形成部材及び前記燃料電池積層体が前記ケースの内部に収容されたときに、積層方向に沿う前記燃料電池積層体の１つの角部を構成する第１積層体面及び第２積層体面のうち前記第１積層体面の側の前記角部に対向して、前記積層方向に沿って配置される第１部分と、前記第２積層体面の側の前記角部に対向して、前記積層方向に沿って配置される第２部分と、前記第１部分の一方の端部と前記２部分の一方の端部との間を折り返して繋ぐ第３部分と、を有し、前記第１部分、前記第２部分、及び前記第３部分は、前記スペーサ形成部材及び前記燃料電池積層体が前記ケースの内部に収容されたときに前記第１積層体面または前記第２積層体面に対して平行となる前記筒状の外周面の両側の対称部分に切り込みが形成された切り込み部を有し、前記第３部分の折り曲げ部分はさらに蛇腹形状を有する、準備工程と、（ｂ）前記筒状の形状が前記切り込み部で折り曲げられて偏平した状態で前記スペーサ形成部材を前記ケースの内部に配置するスペーサ形成部材配置工程と、（ｃ）前記燃料電池積層体を前記積層方向に沿って前記ケースの内部に挿入することによって、前記第１積層体面と前記第１積層体面に対向する前記ケースの第１ケース内面との間に前記第１部分を配置させるとともに、前記第２積層体面と前記第２積層体面に対向する前記ケースの第２ケース内面との間に前記第２部分を配置させる燃料電池積層体挿入工程と、（ｄ）前記スペーサ形成部材の前記袋体の一方の前記開口部から前記袋体の内部に液状樹脂部材を注入して前記燃料電池積層体と前記ケースとの間の隙間を埋めた後、両端の前記開口部を封止し、前記液状樹脂部材を硬化させるスペーサ形成工程と、を備える。
この形態によれば、スペーサ形成部材の筒状に成形された袋体は、切り込み部で折れ曲がって偏平しやすい構造となっているので、燃料電池積層体をケースの内部に挿入する際に、筒状に成形された袋体を切り込み部で折り曲げて偏平した状態としておくことにより、ケースの内面上に配置したスペーサ形成部材と燃料電池積層体との間に発生する挿入抵抗を低減することができる。これにより、大きな挿入圧力を要することなく容易に燃料電池積層体をケースの内部に挿入することができる。そして、スペーサ形成部材の袋体の内部には液状樹脂部材を注入して、燃料電池積層体とケースとの間の隙間を埋めた後、両端の前記開口部を封止し、液状樹脂部材を硬化させることにより、耐振動性や耐衝撃性の向上を図ることが可能である。また、スペーサ形成部材の袋体は筒状に成形されているので、切り込み部を除く他の部分は偏平した状態から元の筒状の状態に戻りやすい構造となっており、袋体の内部に液状樹脂部材を注入することにより容易に拡がって元の筒状の形状に戻るため、袋体の内部に液状樹脂部材を注入する際に袋体に掛かる圧力を低減することができる。また、第３部分の折り曲げ部分は蛇腹形状を有しているので、折り曲げ部分が折れ曲がって潰れてしまって、液状樹脂部材が注入され難くなり、液状樹脂部材の注入圧力が高くなってしまうことを抑制することができ、袋体に掛かる圧力が高くなってしまうことを抑制することができる。
【０００８】
なお、本発明は、燃料電池の製造方法だけでなく、この製造方法を実行する燃料電池の製造装置等の種々の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態の燃料電池の製造方法により製造された燃料電池の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示した燃料電池の右側面図である。
【図３】第１スペーサ形成部材の第１部分の断面を拡大して示す断面図である。
【図４】第１スペーサ形成部材の第３部分を拡大して示す説明図である。
【図５】燃料電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】準備した第１スペーサ形成部材を拡大して示す説明図である。
【図７】第１スペーサ形成部材がケース本体部の内部に配置された状態を拡大して示す説明図である。
【図８】燃料電池積層体がケース本体部の内部に挿入された状態の第１スペーサ形成部材に対応する部分を拡大して示す説明図である。
【図９】液状樹脂部材が注入された状態の第１スペーサ形成部材と燃料電池積層体の部分を拡大して示す説明図である。
【図１０】他のスペーサ形成部材の第１部分を拡大して示す断面図である。
【図１１】別のスペーサ形成部材の第１部分を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．燃料電池の構成：
図１は、一実施形態の燃料電池の製造方法により製造された燃料電池１００の構成を示す正面図である。図２は、図１に示した燃料電池１００の右側面図である。図１及び図２に示すように、燃料電池１００は、燃料電池積層体１０と、４つの絶縁部材３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄと、４つのスペーサ形成部材４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄと、これらを収容するケース２０と、を備えている。なお、図１及び図２は、図示の便宜上、ケース２０を一点鎖線で示すとともに、ケース２０の内部を透視した状態で示している。また、実際には隠れている見えない部分のうち、特に示したい部分については破線で示している。
【００１１】
図１に示すように、燃料電池積層体１０は、複数の単電池（単セル）１１が積層された電池スタックと、２枚の集電板１２と、２枚の絶縁板１３と、２枚のエンドプレート１４と、を有している。２枚の集電板１２は、電池スタックの積層方向（ｘ方向）の両端部に、電池スタックを挟むように配置されている。２枚の絶縁板１３は、集電板１２の外側にそれぞれ配置されている。絶縁板１３は、樹脂等の絶縁性材料によって形成されている。集電板１２は、緻密質カーボンや銅板などのガス不透過な導電性材料によって形成されている。２枚のエンドプレート１４は、絶縁板１３の外側にそれぞれ配置され、積層された電池スタック、集電板１２、及び絶縁板１３を積層方向に挟持するための挟持部材である。エンドプレート１４は、鋼、チタン、アルミ、マグネシウム等の金属や合金、セラミックスによって形成される。
【００１２】
単電池１１は、図示は省略するが、発電体としての膜電極接合体（「ＭＥＡ」とも呼ぶ）と、ＭＥＡを挟持するセパレータと、から構成されている。ＭＥＡは、電解質膜と、電解質膜の両面に配置された触媒電極と、触媒電極とセパレータとの間にそれぞれ配置された拡散層と、から構成されている。電解質膜は、フッ素系樹脂等の固体高分子材料により形成されたイオン交換膜である。触媒電極は、触媒（例えば白金、あるいは白金合金）を備えており、これらの触媒を、導電性を有する担体（例えば、カーボン粒子）上に担持させることによって形成されている。拡散層は、反応ガス（酸化ガスや燃料ガス）の流路として機能し、例えば、金属やカーボンを用いて構成された多孔体である。
【００１３】
図２に示すように、燃料電池積層体１０の積層方向（ｘ方向）に沿った４つの側面は、４つの絶縁部材３０Ａ〜３０Ｄで覆われている。具体的には、第１絶縁部材３０Ａは上側の側面及び左側の側面を覆い、第２絶縁部材３０Ｂは左側の側面及び下側の側面を覆い、第３絶縁部材３０Ｃは下側の側面及び右側の側面を覆い、第４絶縁部材３０Ｄは右側の側面及び上側の側面を覆っている。第１絶縁部材３０Ａと第４絶縁部材３０Ｄとは上側の側面で重なり、第１絶縁部材３０Ａと第２絶縁部材３０Ｂとは左側の側面で重なり、第２絶縁部材３０Ｂと第３絶縁部材３０Ｃとは下側の側面で重なり、第３絶縁部材３０Ｃと第４絶縁部材３０Ｄとは右側の側面で重なるように配置されている。絶縁部材３０Ａ〜３０Ｄは、剛性及び絶縁を確保した種々の部材、例えば、絶縁性の樹脂や絶縁性のセラミックス、絶縁材料の塗工により絶縁処理が施された金属等によって形成されている。以下では、特に区別しない限り、４つの絶縁部材３０Ａ〜３０Ｄで覆われた状態の燃料電池積層体１０を単に「燃料電池積層体１０」として説明する。また、絶縁部材３０Ａ〜３０Ｄで覆われた状態の燃料電池積層体１０の４つの側面のうち、絶縁部材３０Ａ，３０Ｄの表面を「燃料電池積層体１０の第１側面１０Ａ」、絶縁部材３０Ａ，３０Ｂの表面を「燃料電池積層体１０の第２側面１０Ｂ」、絶縁部材３０Ｂ，３０Ｃの表面を「燃料電池積層体１０の第３側面１０Ｃ」、絶縁部材３０Ｃ，３０Ｄの表面を「燃料電池積層体１０の第４側面１０Ｄ」と呼ぶ。
【００１４】
図１に示すように、ケース２０は、ケース本体部２１とケース前側側面部２５とを備える。ケース本体部２１は、燃料電池積層体１０を内部に収容するための空間を有する略直方体の外観形状を有する。ケース本体部２１を構成する各面のうち一面にはケース開口部２３を有している。ケース前側側面部２５は、このケース開口部２３を覆う蓋として機能し、不図示の締結部材によってケース本体部２１に固定されている。ケース２０は、剛性を確保するため、鋼や、チタン、アルミ、マグネシウム等の金属や合金、又は、セラミックスによって形成される。
【００１５】
なお、燃料電池積層体１０は、ケース後側側面部２２の不図示の孔を介して取り付けられた不図示の締結部材によって、ケース前側側面部２５側に押圧された状態でケース２０内に固定されている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、第１スペーサ形成部材４０Ａは、第１側面１０Ａと第２側面１０Ｂとの間の角部でケース本体部２１と燃料電池積層体１０との間の隙間を埋めるように配置されている。第１スペーサ形成部材４０Ａは、積層方向（ｘ方向）に沿って長い第１部分４２及び第２部分４４と、第１部分４２の一方の端部（図１の−ｘ方向側の端部）と第２部分４４の一方の端部（図１の−ｘ方向側の端部）との間を折り返して繋ぐ第３部分４３と、を有する袋体である。
【００１７】
第１部分４２は、燃料電池積層体１０の１つの角部を構成する第１積層体面及び第２積層体面のうち、第１積層体面に相当する第１側面１０Ａに接して配置され、第２部分４４は第２積層体面に相当する第２側面１０Ｂに接して配置されている。第１部分４２の他方の端部(図１の＋ｘ方向側の端部）には、先端が開口した樹脂注入口４１が設けられている。樹脂注入口４１の先端は、ケース本体部２１のケース後側側面部２２に設けられた連通孔２６を介して、ケース２０の外部に配置されている。また、第２部分４４の他方の端部（図１の＋ｘ方向側の端部）には、先端が開口した樹脂排出口４５が設けられている。樹脂排出口４５の先端も、樹脂注入口４１と同様にケース後側側面部２２に設けられた連通孔２７を介して、ケース２０の外部に配置されている。樹脂注入口４１及び樹脂排出口４５の先端の開口は、後述するように袋体の内部に液状樹脂部材が注入された後で、封止部４６，４７で封止される。なお、封止部４６，４７は、先端の開口を封止栓や接着剤等で塞ぐことで構成される。また、樹脂注入口４１及び樹脂排出口４５の先端を圧着させること構成するようにしてもよい。
【００１８】
図３は、第１スペーサ形成部材４０Ａの第１部分４２の断面を拡大して示す断面図である。第１部分４２は積層方向（ｘ方向）に長い袋体であり、その内部は、燃料電池積層体１０の第１側面１０Ａ（第１絶縁部材３０Ａ（図２））とケース本体部２１の内面との間の隙間を埋めるように、硬化した液状樹脂部材５０で満たされている。また、第１部分４２の袋体は筒状に成形された袋体であり、第１側面１０Ａに対して平行となる外周面の両側の部分（対称部分）に切り込みが形成された切り込み部４８を有している。図示は省略するが、第２部分４４も第１部分４２と同様に筒状に成形された袋体であり、第２側面１０Ｂに対して平行となる外周面の両側の部分に切り込み部４８を有している。また、第２部分４４の袋体の内部も、燃料電池積層体１０の第２側面１０Ｂ（第１絶縁部材３０Ａ（図２））とケース本体部２１との間の隙間を埋めるように、硬化した液状樹脂部材５０で満たされている。
【００１９】
図４は、第１スペーサ形成部材４０Ａの第３部分４３を拡大して示す説明図である。第３部分４３は、第１部分４２及び第２部分４４と同様に筒状に成形された袋体であり、かつ、折り曲げ部分が蛇腹形状とされている。また、第３部分４３も、第１部分４２及び第２部分４４と同様に、第１側面１０Ａまたは第２側面１０Ｂに対して平行となる外周面の両側の部分に切り込み部４８を有している。また、第３部分４３の袋体の内部も、硬化した液状樹脂部材５０で満たされている。
【００２０】
他のスペーサ形成部材４０Ｂ〜４０Ｄ（図１及び図２）も、第１スペーサ形成部材４０Ａと同様の構造を有しており、それぞれ、燃料電池積層体１０とケース本体部２１との間の隙間を埋めるように、対応する燃料電池積層体１０の角部に配置されている。具体的には、図２に示すように、第２スペーサ形成部材４０Ｂは、第１積層体面に相当する第３側面１０Ｃと第２積層体面に相当する第２側面１０Ｂの間の端部である角部に配置されている。第３スペーサ形成部材４０Ｃは、第１積層体面に相当する第３側面１０Ｃと第２積層体面に相当する第４側面１０Ｄとの間の端部である角部に配置されている。第４スペーサ形成部材４０Ｄは、第１積層体面に相当する第１側面１０Ａと第２積層体面に相当する第４側面１０Ｄとの間の端部である角部に配置されている。
【００２１】
この燃料電池１００では、燃料電池積層体１０とケース本体部２１の内面との間の隙間を埋めるように積層方向（ｘ方向）に沿う４つの角部に配置された４つのスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄによって、ケース２０内に収容された燃料電池積層体１０が固定され、耐振動性や耐衝撃性の向上が図られている。
【００２２】
Ｂ．燃料電池の製造方法：
図５は、燃料電池１００の製造方法を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０では、ケース２０と、燃料電池積層体１０と、液状樹脂部材５０が注入されていない状態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄと、を準備する。ステップＳ１０は「準備工程」に相当する。
【００２３】
燃料電池積層体１０（図１）は、上述したように、エンドプレート１４、絶縁板１３、集電板１２、複数の単電池１１、集電板１２、絶縁板１３、及び、エンドプレート１４を、積層方向（＋ｘ方向）に沿ってこの順で積層配置することによって準備される。
【００２４】
液状樹脂部材５０が注入されていないスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄ（図１〜図４）は、押出成形装置を用いて、例えば、以下のように作製することができる。切り込みを有する筒状の口金から液状の原料を押し出し成形することにより、切り込み部４８を有する筒状に成形された袋体を作製する。また、作製された袋体の第１部分４２に対応する側の開口する端部を延伸することにより、樹脂注入口４１を作製する。また、作製した袋体の第２部分４４に対応する側の開口する端部を延伸することにより、樹脂排出口４５を作製する。また、作製した袋体の第１部分４２および第２部分４４の間の第３部分４３の折り曲げ部分に対応する部分に蛇腹加工を施す。このようにして、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄを作製することができる。原料としては、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）が用いられる。但し、これに限定されるものではなく、ＰＥ（ポリエチレン）等のその他のプラスチック原料であって、筒状に成形可能な種々の原料を用いてもよい。
【００２５】
図６は、準備した第１スペーサ形成部材４０Ａを拡大して示す説明図である。図６は、第１部分４２及び第２部分４４を断面で示している。上述したように、第１スペーサ形成部材４０Ａの第１部分４２、第２部分４４、及び第３部分４３は筒状に成形された袋体であり、外周面の両側の対称部分に切り込み部４８を有している。第１スペーサ形成部材４０Ａは、図６の下段に示すように、両側の切り込み部４８の部分を結ぶ面に垂直な方向から押し潰すことにより、偏平して潰れた状態の形状に容易にすることが可能である。但し、切り込み部４８以外は筒状に成形されていることによって、偏平して潰れた状態においても湾曲した形状を維持するので、袋体の内部に圧力をかけることにより、偏平した状態から図６の上段に示した元の筒状の状態に容易に拡げることが可能である。また、第３部分４３は、上述したように折れ曲がり部分が潰れ難い蛇腹形状となっているので、第１部分４２から第２部分４４への液状樹脂部材５０の注入スペースを容易に確保することができる。なお、他のスペーサ形成部材４０Ｂ〜４０Ｄも同様である。
【００２６】
ここで、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄの袋体の直径φＬは、ケース本体部２１と燃料電池積層体１０との間隔に応じて設定され、例えば、１０ｍｍ〜１４ｍｍの範囲に設定される。本例では、１２．５ｍｍとされる。また、袋体の厚さは、後述する液状樹脂部材５０を注入する圧力以上の耐圧が得られるように設定される。例えば、注入圧力が０．４ＭＰａ〜０．５ＭＰａ〜０．６ＭＰａの範囲で設定される場合、耐圧は注入圧力に応じて０．４ＭＰａ〜０．５ＭＰａ〜０．６ＭＰａ以上に設定されることが要求される。例えば、注入圧力が０．５ＭＰａの場合、耐圧は０．５ＭＰａ以上となるように設定され、例えば、０．５ＭＰａ〜０．５５ＭＰａの範囲に設定される。そして、切り込み部４８の袋体の厚さＤｋは、設定耐圧を確保可能な厚さであることが要求される。例えば、上述したようにＰＰを原料としＤｋ≧０．１ｍｍとされる。また、切り込み部４８以外の袋体の厚さＤｔは、極力薄く、筒状の成形状態を維持できることが要求され、例えば、厚さＤｔは０．２ｍｍ〜１ｍｍの範囲とされる。また、切り込み有りの部分で折り曲げ可能であることが要求されるので、切り込み部４８の部分の厚さＤｋは切り込み部４８以外の厚さＤｔの４／１０〜５／１０〜６／１０の範囲とされることが要求される。本例では、Ｄｔ＝０．１ｍｍ、Ｄｋ＝０．２３ｍｍとされる。
【００２７】
次に、図５のステップＳ２０において、偏平して潰れた状態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄをケース２０のケース本体部２１の内部に配置する。なお、ステップＳ２０は「スペーサ形成部材配置工程」に相当する。
【００２８】
図７は、第１スペーサ形成部材４０Ａがケース本体部２１の内部に配置された状態を拡大して示す説明図である。図７は、第１部分４２及び第２部分４４を断面で示している。第１スペーサ形成部材４０Ａは、図７に示すように、燃料電池積層体１０がケース本体部２１に挿入されて収容されたときに、燃料電池積層体１０の第１側面１０Ａに対向するケース本体部２１のケース内面２１Ａ上に第１部分４２が位置し、第２側面１０Ｂに対向するケース本体部２１のケース内面２１Ｂ上に第２部分４４が位置するように、配置される。また、第１スペーサ形成部材４０Ａは、第１部分４２の切り込み部４８がケース内面２１Ａに沿った方向（ｚ方向）に平行となる向きに配置され、第２部分４４がケース内面２１Ｂに沿った方向（ｙ方向）に平行となる向きに配置される。さらにまた、第１スペーサ形成部材４０Ａは、偏平して潰れた状態の形状で配置されている。なお、ケース内面２１Ａは「第１積層体面に対向する第１ケース内面」に相当し、ケース内面２１Ｂは「第２積層体面に対向する第２ケース内面」に相当する。
【００２９】
他のスペーサ形成部材４０Ｂ〜４０Ｄも、図示は省略するが、第１スペーサ形成部材４０Ａと同様に、それぞれ、対応する第１積層体面に対向する第１ケース内面上に第１部分４２が位置し、対応する第２積層体面に対向する第２ケース内面上に第２部分４４が位置するように配置される。
【００３０】
なお、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄは、ケース内面上に設けられた不図示の仮止めピンによって仮止め配置される。但し、仮止めピンによる仮止め配置に限定されるものではなく、接着剤等により仮止め配置してもよく、ケース内面上にスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄを仮止め配置可能であればその方法は任意である。
【００３１】
次に、図５のステップＳ３０において、ケース本体部２１のケース開口部２３（図１）から燃料電池積層体１０を積層方向（ｘ方向）に沿ってケース本体部２１の内部に挿入する。この際、燃料電池積層体１０は、ケース開口部２３と反対側のケース後側側面部２２の不図示の開口部を介して配置される不図示のプレッシャー機構によって、ケース前側側面部２５に押し付けられた状態を維持しつつ、ケース開口部２３からケース本体部２１の内部に積層方向（ｘ方向）に沿って挿入される。これにより、４つのスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄについて、それぞれ、燃料電池積層体１０の第１積層体面と第１積層体面に対向する第１ケース内面との間に第１部分４２が配置されるとともに、第２積層体面と第２積層体面に対向する第２ケース内面との間に第２部分４４が配置される。そして、ケース前側側面部２５は、不図示の締結部材によってケース本体部２１に固定される。また、燃料電池積層体１０は、ケース本体部２１の内部に挿入後、ケース前側側面部２５側に押圧された状態を維持するように、ケース後側側面部２２の不図示の孔に取り付けられた不図示の締結部材によってケース２０の内部に固定される。なお、ステップＳ３０は「燃料電池積層体挿入工程」に相当する。
【００３２】
図８は、燃料電池積層体１０がケース本体部２１の内部に挿入された状態の第１スペーサ形成部材４０Ａに対応する部分を拡大して示す説明図である。図８は、第１スペーサ形成部材４０Ａの第１部分４２及び第２部分４４と、燃料電池積層体１０の単電池１１及び絶縁部材３０Ａと、を断面で示している。
【００３３】
第１スペーサ形成部材４０Ａは、ステップＳ２０（図７）で説明したように、偏平して潰れた状態でケース本体部２１のケース内面２１Ａ，２１Ｂ上に配置されているので、図８に示すように、第１部分４２及び第３部分４３と第１積層体面である第１側面１０Ａとの間、及び、第２部分４４及び第３部分４３と第２積層体面である第２側面１０Ｂとの間に隙間が発生している。また、他のスペーサ形成部材４０Ｂ〜４０Ｄも、図示は省略するが、それぞれ、燃料電池積層体１０の対応する第１積層体面との間に隙間が発生し、対応する第２積層体面との間に隙間が発生している。これにより、燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入する際に、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄが燃料電池積層体１０に接触しないので、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄが燃料電池積層体１０の挿入の抵抗とならず、大きな挿入圧力を要することなく容易に燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入することができる。
【００３４】
次に、図５のステップＳ４０において、ケース本体部２１と燃料電池積層体１０との間の隙間を埋めるように、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄに未硬化の液状樹脂部材５０を注入し、樹脂注入口４１及び樹脂排出口４５（図１，図２）を封止部４６及び封止部４７で封止し、未硬化の液状樹脂部材５０を硬化させる。注入される未硬化の液状樹脂部材は、例えば、エポキシ樹脂に硬化剤が混合されたものが用いられる。但し、これに限定されるものではなく、吸湿硬化性の液状樹脂部材等の種々の硬化性樹脂部材を用いることができる。注入は、上述したように、０．５ＭＰａの圧力で実行される。なお、ステップＳ４０は「スペーサ形成工程」に相当する。
【００３５】
図９は、液状樹脂部材５０が注入された状態の第１スペーサ形成部材４０Ａと燃料電池積層体１０の部分を拡大して示す説明図である。図９は、図８と同様に、第１スペーサ形成部材４０Ａの第１部分４２及び第２部分４４と、燃料電池積層体１０の単電池１１及び絶縁部材３０Ａと、を断面で示している。
【００３６】
図６で説明したように、第１スペーサ形成部材４０Ａは、袋体の内部に加わる圧力によって偏平して潰れた状態から容易に拡がって元の筒状の状態に戻ることができるので、液状樹脂部材５０の注入圧力を抑制することができる。また、第３部分４３は、上述したように折れ曲がり部分が潰れ難い蛇腹形状となっているので、第１部分４２から第２部分４４への液状樹脂部材５０の注入スペースを容易に確保することができ、液状樹脂部材５０の注入圧力を抑制することができる。これにより、液状樹脂部材５０の注入圧力を抑制することができ、図９に示すように、ケース本体部２１と燃料電池積層体１０との間の隙間を容易に埋めることができる。また、図示は省略するが、他のスペーサ形成部材４０Ｂ〜４０Ｄも、第１スペーサ形成部材４０Ａと同様である。
【００３７】
スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄの内部に液状樹脂部材５０が注入され、封止された未硬化の液状樹脂部材５０が硬化することにより、燃料電池積層体１０をケース２０内に固定することができる。
【００３８】
以上説明した燃料電池の製造方法では、以下の効果を得ることができる。すなわち、図６で説明したように、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄの筒状に成形された袋体は、切り込み部４８で折り曲げられて偏平しやすい構造となっている。このため、図８で説明したように、予め、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄを偏平して潰れた状態でケース本体部２１の内部に配置しておくことにより、燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入する際に、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄと燃料電池積層体１０との間に隙間を設けることができる。これにより、大きな挿入圧力を要することなく容易に燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入することができる。また、図６で説明したように、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄは、袋体の内部に加わる圧力によって、偏平して潰れた状態から容易に拡がって元の筒状の状態に戻る構造となっている。このため、袋体の内部に液状樹脂部材５０を注入するために要する圧力を低減することができ、袋体に掛かる圧力を低減することができ、また、図９に示したように、ケース本体部２１と燃料電池積層体１０との間の隙間を容易に埋めることができる。さらに、第３部分４３は、上述したように折れ曲がり部分が蛇腹形状により潰れ難い構造となっており、第１部分４２から第２部分４４への液状樹脂部材５０の注入スペースを容易に確保することができるので、袋体の内部に液状樹脂部材５０を注入するために要する圧力を低減することができ、袋体に掛かる圧力を低減することができ、ケース本体部２１と燃料電池積層体１０との間の隙間を容易に埋めることができる。
【００３９】
Ｃ．スペーサ形成部材の他の構造：
上記実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄは、筒状に成形され、両端に開口部が設けられ袋体であって、圧力を掛けて潰れた状態としない場合には、筒状の状態を維持する袋体を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、以下に示すように、スペーサ形成部材は、両端に開口部が設けられた袋体を有する種々のものを用いることができる。
【００４０】
図１０は、他のスペーサ形成部材４０Ｍ１の第１部分４２Ｍ１を拡大して示す断面図である。なお、図示は省略するが、第２部分及び第３部分並びに樹脂注入口及び樹脂排出口の断面形状も第１部分４２Ｍ１の断面形状と同様である。スペーサ形成部材４０Ｍ１は、第１部分、第２部分、第３部分、樹脂注入口、及び樹脂排出口（図１）を平面視した状態に対応する形状の２枚のシート状部材を重ね合わせて溶着することにより形成される。切り込み部及び蛇腹形状は設けられていない。シート状部材は、ＰＰやＰＥ等の種々のプラスチック原料を用いて作製することができる。
【００４１】
このスペーサ形成部材４０Ｍ１では、袋体の内部に圧力が加わった場合には、図１０の上段に示すように袋体は筒状の形状となるが、袋体の内部に圧力が加わっていない通常状態の場合には、図１０の下段に示すように袋体は潰れた状態となりやすい。このため、このスペーサ形成部材４０Ｍ１を用いた場合においても、予め、スペーサ形成部材４０Ｍ１を潰れた状態でケース本体部２１の内部に配置しておくことができ（図７）、燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入する際に、スペーサ形成部材４０Ｍ１と燃料電池積層体１０との間に隙間を設けることができ（図８）、挿入抵抗を低減することができる。これにより、大きな挿入圧力を要することなく容易に燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入することができる。
【００４２】
但し、袋体の内部に圧力が加わっていない通常状態で、袋体は潰れた状態となりやすい（図１０の下段）ので、スペーサ形成部材４０Ｍ１への液状樹脂部材５０の注入圧力は、実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄへの液状樹脂部材５０の注入圧力に比べて高い圧力が要求される可能性が高い。また、第３部分の折り曲げ部は折れ曲がって潰れた状態となるので、内部の空間が拡がり難く、この部分に液状樹脂部材５０を注入するためにはさら高い注入圧力が要求される可能性が高い。また、注入圧力が高くなると、これに応じて要求される耐圧も高くなるので、袋体の厚さ及び溶着部の厚さを耐圧に応じて大きくすることが要求される。このため、液状樹脂部材５０の注入圧力及び袋体の耐圧の抑制に関する点では、実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄの方が好ましい。
【００４３】
図１１は、別のスペーサ形成部材４０Ｍ２の第１部分４２Ｍ２を拡大して示す断面図である。なお、図示は省略するが、第２部分及び第３部分並びに樹脂注入口及び樹脂排出口の断面形状も第１部分４２Ｍ１の断面形状と同様である。このスペーサ形成部材４０Ｍ２は、実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄと同様に、液状の原料を押し出し成形し、両側の端部を延伸することにより樹脂注入口および樹脂排出口を形成することにより形成される。切り込み部及び蛇腹形状は設けられていない。
【００４４】
このスペーサ形成部材４０Ｍ２では、実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄとは異なり、袋体の内部に圧力が加わった場合には、図１１の上段に示すように袋体は筒状の形状となるが、袋体の内部に圧力が加わっていない通常状態の場合には、図１１の下段に示すように袋体は潰れた状態となりやすい。この状態は、袋体の厚さを薄くすることや、ＰＥ等の柔らかい樹脂材料を原料として用いることで可能である。このため、このスペーサ形成部材４０Ｍ２を用いた場合においても、予め、スペーサ形成部材４０Ｍ２を潰れた状態でケース２０のケース本体部２１の内部に配置しておくことができ（図７）、燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入する際に、スペーサ形成部材４０Ｍ２と燃料電池積層体１０との間に隙間を設けることができ（図８）、挿入抵抗を低減することができる。これにより、大きな挿入圧力を要することなく容易に燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入することができる。
【００４５】
但し、袋体の内部に圧力が加わっていない通常状態で、袋体は潰れ状態となりやすい（図１１の下段）ので、スペーサ形成部材４０Ｍ１と同様に、スペーサ形成部材４０Ｍ２への液状樹脂部材５０の注入圧力は、実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄへの液状樹脂部材５０の注入圧力に比べて高い圧力が要求される可能性が高い。また、第３部分の折り曲げ部は折れ曲がって潰れた状態となるので、内部の空間が拡がり難く、この部分に液状樹脂部材５０を注入するためにはさら高い注入圧力が要求される可能性が高い。また、注入圧力が高くなると、これに応じて要求される耐圧も高くなるので、袋体の厚さを耐圧に応じて大きくすることが要求される。このため、液状樹脂部材５０の注入圧力及び袋体の耐圧の抑制に関する点では、実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄの方が好ましい。
【００４６】
以上のように、スペーサ形成部材は、筒状に成形され、両端に開口部が設けられた袋体を有するものだけでなく、袋体の内部に液状樹脂部材５０が注入された状態では筒状となるが、液状樹脂部材５０が未注入の状態では筒状の状態を維持せず、潰れた状態等となりやすく、両端に開口部が設けられた袋体を有するものであってもよい。また、スペーサ形成部材は、液状樹脂部材５０が未注入の状態において、内部に残留する気体の圧力によって筒状の状態が維持され、両端に開口部が設けられた袋体を有するものであってもよい。すなわち、スペーサ形成部材は、両端に開口部が設けられた袋体を有するものであればよい。
【００４７】
Ｄ．変形例：
なお、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形態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。
【００４８】
（１）上記実施形態や他の構造で説明したスペーサ形成部材を、ケース本体部２１内に配置する際に、潰れた状態として配置するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、潰れていない状態で配置するようにしてもよい。この場合においては、燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入する際に、スペーサ形成部材に燃料電池積層体１０が接触する可能性がある。しかしながら、挿入圧力によって袋体の内部に残留する気体が移動あるいは開口部から抜けだして容易に変形することにより、挿入抵抗が低減される。これにより、大きな挿入圧力を要することなく容易に燃料電池積層体１０をケース本体部２１の内部に挿入することができる。
【００４９】
（２）上記実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄ（図１，２）は、第１部分４２の端部に樹脂注入口４１が設けられ、第２部分４４の端部に樹脂排出口４５が設けられているが、逆であってもよい。また、燃料電池積層体１０の上側（図２の＋ｙ方向側）の角部に配置されたスペーサ形成部材４０Ａ，４０Ｄはそのままで、燃料電池積層体１０の下側（図２の−ｙ方向側）の角部に配置されたスペーサ形成部材４０Ｂ，４０Ｃは、第１部分４２の端部に樹脂排出口４５が設けられ、第２部分４４の端部に樹脂注入口４１が設けられる構成としてもよい。
【００５０】
（３）上記実施形態のスペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄ（図１，図２）の第１部分４２と第２部分４４を別体とし、第１部分４２の両端に樹脂注入口４１及び樹脂排出口４５が設けられた袋体を有するスペーサ形成部材と、第２部分４４の両端に樹脂注入口４１及び樹脂排出口４５が設けられた袋体を有するスペーサ形成部材に分割してもよい。
【００５１】
（４）上記実施形態では、燃料電池積層体１０の４つの角部にそれぞれスペーサ形成部材を配置した構成を例に説明したが、対角線上の２つの角部にそれぞれスペーサ形成部材を配置した構成としてもよく、３つの角部にそれぞれスペーサ形成部材を配置した構成としてもよい。また、いずれか１つの角部にスペーサ形成部材を配置した構成としてもよい。この場合、スペーサ形成部材を配置した角部に対して対角線上に位置する角部に、少なくとも、シリコンゴム等で構成されたスペーサを配置した構成とすればよい。
【００５２】
（５）上記実施形態では、１つの角部を構成する２つの面に跨って１つのスペーサ形成部材を配置する構成を例に説明したが、１つの角部を構成する２つの面のそれぞれにスペーサ形成部材を配置する構成としてもよい。
【００５３】
（６）上記実施形態では、絶縁部材３０Ａ〜３０Ｄが燃料電池積層体１０の側面を覆った状態でケース本体部２１の内部に挿入される場合を例に説明したが、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄと同様に、ケース本体部２１に予め配置される構成とし、スペーサ形成部材４０Ａ〜４０Ｄへの液状樹脂部材５０の注入によって、燃料電池積層体１０の側面を覆う構造としてもよい。
【００５４】
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、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又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。
【符号の説明】
【００５５】
１０…燃料電池積層体
１０Ａ〜１０Ｄ…側面
１１…単電池
１２…集電板
１３…絶縁板
１４…エンドプレート
２０…ケース
２１…ケース本体部
２１Ａ，２１Ｂ…ケース内面
２２…ケース後側側面部
２３…ケース開口部
２５…ケース前側側面部
２６，２７…連通孔
３０Ａ〜３０Ｄ…絶縁部材
４０Ａ〜４０Ｄ…スペーサ形成部材
４０Ｍ１…スペーサ形成部材
４０Ｍ２…スペーサ形成部材
４１…樹脂注入口
４２…第１部分
４２Ｍ１…第１部分
４２Ｍ２…第１部分
４３…第３部分
４４…第２部分
４５…樹脂排出口
４６，４７…封止部
４８…切り込み部
５０…液状樹脂部材
１００…燃料電池
【図１】
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【図２】
2018037156.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018037156.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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