(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を構成する電池モジュールである積層体を、プレス装置によって押圧するプレス工程を有し、
前記積層体は、セパレータと、膜電極接着体と、前記セパレータと前記膜電極接着体とを接着するための接着剤と、を含んでおり、
前記セパレータおよび前記膜電極接着体の各々は、発電に寄与しない領域である非発電部分および発電に寄与する領域である発電部分を有し、
前記接着剤は、前記非発電部分に配置され、かつ、未硬化状態であり、
前記プレス工程においては、前記プレス装置の制御部によって、前記プレス装置の第１押圧部および第２押圧部が個別に制御され、前記積層体における前記非発電部分は、前記第１押圧部によって押圧され、前記積層体における前記発電部分は、前記第２押圧部によって押圧されることを特徴とする燃料電池の製造方法であって、
前記プレス工程は、前記第１押圧部および前記第２押圧部による押圧の完了時において、前記積層体の厚み形状を検出するための厚み形状検出工程を、さらに有し、
前記厚み形状検出工程においては、前記第１押圧部と前記第２押圧部との間における押圧方向に関する距離が、距離センサーによって測定されること、および、前記積層体の厚み形状は、前記距離の測定結果に基づき、少なくとも３つのグレードに分類され、
さらに、
前記燃料電池は、前記積層体が積層されているスタックを有し、
当該燃料電池の製造方法は、
前記プレス工程の後において、前記積層体に対する前記第１押圧部および前記第２押圧部による押圧を維持した状態で、接着剤硬化装置によって前記積層体に含まれる前記接着剤を硬化する接着剤硬化工程と、
前記接着剤硬化工程の後において、スタック形成装置によって、前記積層体が積層されているスタックを形成するスタック形成工程と、をさらに有し、
前記スタック形成工程においては、前記積層体は、前記グレードに基づき、前記積層体の積層方向に関する厚みが一定となるように、選択されることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記プレス工程においては、前記プレス装置の押込み距離調整機構によって、前記積層体の積層方向に関する前記非発電部分の厚みが目標厚みになるように、前記積層体の積層方向に関する前記第１押圧部の押込み距離が調整されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記目標厚みは、前記積層体の積層方向に関する、少なくとも前記セパレータおよび前記膜電極接着体の厚さの公差の積み上げ最大値に基づいて、設定されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記プレス工程においては、前記プレス装置の定圧押圧機構によって、前記発電部分が目標荷重で押圧されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項５】
前記プレス工程においては、前記目標荷重と、前記第２押圧部によって押圧される前記発電部分の反力とが、一致するように、前記定圧押圧機構が制御されることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項６】
前記グレードは、前記積層体の積層方向に関し、前記非発電部分に対して前記発電部分が窪んでいる凹状の厚み形状を含んでおり、
前記プレス工程において、前記積層体の厚み形状が凹状であると分類された場合、前記非発電部分は、前記第１押圧部によって再押圧されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項７】
前記スタック形成工程においては、シール部材を有するシールプレートが、前記積層体の間に取り外し可能に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の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】
燃料電池のスタックは、積層された複数の電池モジュールを有し、締結することにより荷重（締結荷重）を付与して圧縮し、接触抵抗を低減して発電性能を保証している。電池モジュールは、セパレータと膜電極接着体とを接着して形成されており、その際、締結荷重と同等以上の荷重が付与され、予備圧縮される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１８２０５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、接着剤は、電池モジュールの非発電部分に配置され、熱硬化することにより、セパレータと膜電極接着体とを接着する。電池モジュールの非発電部分は、接着剤の熱硬化により収縮するため、接着剤が配置されていない電池モジュールの発電部分は、膨出する。これにより、電池モジュールの形成に際に付与された荷重が、電池モジュールの発電部分から抜けるため、電池モジュールに締結荷重を付与して圧縮する際、接触抵抗を低減して発電性能を保証することが困難である問題を有する。
【０００５】
一方、電池モジュールの発電部分の膨出（荷重の抜け）を考慮し、電池モジュールの形成の際に付与される荷重を大きく設定することは可能である。しかし、電池モジュールの非発電部分に過度の応力が付与され、破損することにより、シール性が悪化する恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、発電性能およびシール性を両立させ得る燃料電池の製造装置および製造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ための本発明の一様相は、燃料電池を構成する電池モジュールである積層体を押圧するプレス装置を有する燃料電池の製造装置であり、前記積層体は、セパレータと、膜電極接着体と、前記セパレータと前記膜電極接着体とを接着するための接着剤と、を含んでおり、前記セパレータおよび前記膜電極接着体の各々は、発電に寄与しない領域である非発電部分および発電に寄与する領域である発電部分を有し、前記接着剤は、前記非発電部分に配置され、かつ、未硬化状態である。そして、前記プレス装置は、前記積層体における前記非発電部分を押圧する第１押圧部と、前記積層体における前記発電部分を押圧する第２押圧部と、前記第１押圧部および前記第２押圧部を個別に制御する制御部と、を有する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、燃料電池を構成する電池モジュールである積層体を、プレス装置によって押圧するプレス工程を有する燃料電池の製造方法であり、前記積層体は、セパレータと、膜電極接着体と、前記セパレータと前記膜電極接着体とを接着するための接着剤と、を含んでおり、前記セパレータおよび前記膜電極接着体の各々は、発電に寄与しない領域である非発電部分および発電に寄与する領域である発電部分を有し、前記接着剤は、前記非発電部分に配置され、かつ、未硬化状態である。そして、前記プレス工程においては、前記プレス装置の制御部によって、前記プレス装置の第１押圧部および第２押圧部が個別に制御され、前記積層体における前記非発電部分は、前記第１押圧部によって押圧され、前記積層体における前記発電部分は、前記第２押圧部によって押圧される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る燃料電池の製造装置および製造方法によれば、積層体における発電部分の押圧と非発電部分（シール部）の押圧とを個別に制御することが可能であるため、例えば、発電部分は、積層体（電池モジュール）を積層して形成されるスタックにおいて良好な発電性能を達成するための押圧条件を適用し、非発電部分（シール部）は、積層体（電池モジュール）を積層して形成されるスタックにおいて良好な発シール性を達成するための押圧条件を適用することにより、良好な発電性能および良好なシール性を有する燃料電池を製造することができる。つまり、発電性能およびシール性を両立させ得る燃料電池の製造装置および製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池を説明するための側面図である。
【図２】図１に示されるシールプレートを説明するための平面図である。
【図３】図１に示される電池モジュールを説明するための断面図である。
【図４】図３に示される膜電極接着体を説明するための平面図である。
【図５】図３に示されるカソードセパレータを説明するための平面図である。
【図６】図３に示されるアノードセパレータを説明するための平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る燃料電池の製造方法を説明するためブロック図である。
【図８】図７に示される接着剤塗布工程および接着剤塗布工程に適用される塗布装置を説明するための概略図である。
【図９】図７に示されるプレス工程およびプレス装置を説明するための概略図である。
【図１０】プレス装置によって形成される積層体の厚み形状と公差との関係を説明するための概略図である。
【図１１】図７に示される接着剤硬化工程および接着剤硬化工程に適用される接着剤硬化装置を説明するための概略図である。
【図１２】図７に示されるリークテスト工程およびリークテスト工程に適用されるリークテスト装置を説明するための概略図である。
【図１３】図７に示される分別工程および分別工程に適用される分別装置を説明するための概略図である。
【図１４】図７に示されるスタック形成工程およびスタック形成工程に適用されるスタック形成装置を説明するための概略図である。
【図１５】図１４に示されるスタック形成工程における選択を説明するための概略図である。
【図１６】図９に示されるプレス装置を説明するための概略図である。
【図１７】図１６に示される外側押圧機構を説明するための概略図である。
【図１８】図１６に示される内側押圧機構を説明するための概略図である。
【図１９】プレス装置によって形成される積層体の厚み形状の別の一例を説明するための概略図である。
【図２０】プレス装置によって形成される積層体の厚み形状のさらに別の一例を説明するための概略図である。
【図２１】図１６に示される制御部の記憶装置に記憶されているプログラムを説明するためのフローチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するためのフローチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するためのフローチャートである。
【図２４】本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図面の厚み比率は、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】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池を説明するための側面図、図２は、図１に示されるシールプレートを説明するための平面図である。
【００１３】
図１に示される燃料電池１０は、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）からなり、電源として利用される。電源の用途は、例えば、定置用、携帯電話などの民生用携帯機器用、非常用、レジャーや工事用電源などの屋外用、搭載スペースが限定される自動車などの移動体用である。固体高分子形燃料電池は、小型化、高密度化および高出力化が可能であり、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の適用が好ましく、特に、システムの起動および停止や出力変動が頻繁に発生する自動車用途が特に好ましい。この場合、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に搭載することが可能である。車内空間およびトランクルームを広く取る観点からは、座席下の搭載が好ましい。
【００１４】
燃料電池１０は、スタック１２、集電板８０，８１およびエンドプレート８５，８６を有する。スタック１２は、シールプレート１４および電池モジュール２０を有する。
【００１５】
シールプレート１４は、隣接する電池モジュール２０の間に配置され、図２に示されるように、マニホールド穴１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ、外周シール部１７および内部シール部１８Ａ，１８Ｃ，１９Ａ，１９Ｃを有している。シールプレート１４は、例えば、導電性の金属板から形成される。
【００１６】
マニホールド穴１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、隣接する電池モジュール２０の間で、燃料ガス、冷媒および酸化剤ガスを流通させるために使用される。例えば、マニホールド穴１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、燃料ガス導入用、冷媒導入用、酸化剤ガス導入用であり、マニホールド穴１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、燃料ガス排出用、冷媒排出用、酸化剤ガス排出用である。燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒は、例えば、水素ガス、酸素ガスおよび冷却水である。
【００１７】
外周シール部１７は、シールプレート１４の外周縁部に配置されるシール部材から構成され、当該外周縁部をシールしており、冷媒が外部に漏出することを防止している。内部シール部１８Ａ，１８Ｃ，１９Ａ，１９Ｃは、マニホールド穴１５Ａ，１５Ｃ，１６Ａ，１６Ｃの周縁部に配置されるシール部材から構成され、当該周縁部をシールしており、燃料ガスおよび酸化剤ガスが、外部に漏出することを防止している。
【００１８】
電池モジュール２０は、後述するように、膜電極接着体とセパレータとを有する単セルの積層体を有する。電池モジュール２０の積層数は、必要な容量などを考慮して適宜設定される。
【００１９】
集電板８０，８１は、スタック１２で生じた起電力を出力するための出力端子が設けられており、電池モジュール２０の積層方向Ｄに関するスタック１２の両側に配置される。集電板８０，８１は、例えば、緻密質カーボンや銅板等のガス不透過性を有する導電性部材から形成される。
【００２０】
エンドプレート８５，８６は、剛性を備えた材料、例えば鋼などの金属材料から形成され、集電板８０，８１の外側に配置される。
【００２１】
なお、集電板８０，８１およびエンドプレート８５，８６は、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を流通させるために、燃料ガス導入口、冷媒導入口、酸化剤ガス導入口、燃料ガス排出口、冷媒排出口および酸化剤ガス排出口を有する。
【００２２】
スタック１２、集電板８０，８１およびエンドプレート８５，８６は、シールプレート１４および電池モジュール２０を押し圧状態に保持するために、締結されている。締結機構は、特に限定されず、例えば、内部を延長するタイロッドや外部を延長するテンションロッドと、ナットとの螺合を適用することが可能である。
【００２３】
次に、電池モジュール２０を詳述する。
【００２４】
図３は、図１に示される電池モジュールを説明するための断面図、図４、図５および図６は、図３に示される膜電極接着体、カソードセパレータおよびアノードセパレータを説明するための平面図である。
【００２５】
電池モジュール２０は、図３に示されるように、単セル２２の積層体を有する。単セル２２は、膜電極接着体３０、カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０を有する。なお、膜電極接着体３０、カソードセパレータ５０、アノードセパレータ６０およびシールプレート１４は、略同一形状である。
【００２６】
膜電極接着体３０は、高分子電解質膜３２、アノード触媒層３４、カソード触媒層３５、およびガス拡散層３７，３８から構成され、かつ、図４に示されるように、発電部分４２および非発電部分４４を有する。
【００２７】
高分子電解質膜３２は、アノード触媒層３４で生成したプロトンをカソード触媒層３５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と、を有する。
【００２８】
アノード触媒層３４は、水素の酸化反応が進行する触媒層であり、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おり、高分子電解質膜３２の一方の側に配置される。カソード触媒層３５は、酸素の還元反応が進行する触媒層であり、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おり、高分子電解質膜３２の他方の側に配置される。なお、アノード触媒層３４およびカソード触媒層３５は、少なくとも発電部分４２に配置されている。
【００２９】
ガス拡散層３７は、アノードセパレータ６０とアノード触媒層３４との間に位置し、アノード側に供給される燃料ガスを分散し、アノード触媒層３４に供給するために利用される。ガス拡散層３８は、カソードセパレータ５０とカソード触媒層３５との間に配置され、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散し、カソード触媒層３５に供給するために利用される。
【００３０】
発電部分４２は、膜電極接着体３０の略中央に位置する発電に寄与する領域である。非発電部分４４は、発電部分４２の周囲を取り囲んでいる発電に寄与しない領域であり、マニホールド穴４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ、外周シール部４７および内部シール部４８Ｂ，４８Ｃ，４９Ｂ，４９Ｃを有する。
【００３１】
マニホールド穴４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃは、燃料ガス導入用、冷媒導入用、酸化剤ガス導入用であり、マニホールド穴４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃは、燃料ガス排出用、冷媒排出用、酸化剤ガス排出用である。
【００３２】
外周シール部４７および内部シール部４８Ｂ，４８Ｃ，４９Ｂ，４９Ｃは、隣接するアノードセパレータ６０を接着する接着剤から構成される。
【００３３】
外周シール部４７は、膜電極接着体３０の外周縁部に配置され、当該外周縁部をシールしており、燃料ガスが外部に漏出することを防止している。
【００３４】
内部シール部４８Ｂ，４８Ｃ，４９Ｂ，４９Ｃは、マニホールド穴４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｂ，４６Ｃの周縁部に配置され、当該周縁部をシールしており、冷媒および酸化剤ガスが、外部に漏出することを防止している。なお、図３に示される符号２４および２６は、燃料ガス導入用のマニホールド穴６５Ｂおよび燃料ガス排出用のマニホールド穴６６Ｂに連通している燃料ガスの流路、および、燃料ガスをアノード触媒層３４に供給するために利用される流路を、それぞれ示している。また、流路２６は、隣接するアノードセパレータ６０の溝部６３（後述）によって構成される。
【００３５】
カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０は、単セルを電気的に直列接続する機能と、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能と、を有する。カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０は、例えば、ステンレス鋼鈑にプレス加工を施すことで形成される。ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施しやすくかつ導電性が良好である点で好ましく、必要に応じて、耐食性の塗装を施すことも可能である。カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０は、ステンレス鋼鈑から構成される形態に限定されず、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を適用することも可能である。
【００３６】
カソードセパレータ５０は、膜電極接着体３０のカソード側に配置されるセパレータであり、カソード触媒層３５に相対して配置され、かつ、図５に示されるように、発電部分５２および非発電部分５４を有する。
【００３７】
発電部分５２は、膜電極接着体３０の発電部分４２の一方の面に接する領域であり、溝部５３を有する。溝部５３は、膜電極接着体３０とカソードセパレータ５０との間に位置する流路２４を構成するための凹凸部を構成している（図３参照）。流路２４は、酸化剤ガスをカソード触媒層３５に供給するために利用される。
【００３８】
非発電部分５４は、発電部分５２の周囲を取り囲んでいる領域であり、膜電極接着体３０の非発電部分４４に対応し、マニホールド穴５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ、外周シール部５７および内部シール部５８Ａ，５８Ｂ，５９Ａ，５９Ｂを有する。
【００３９】
マニホールド穴５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、燃料ガス導入用、冷媒導入用、酸化剤ガス導入用であり、マニホールド穴５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃは、燃料ガス排出用、冷媒排出用、酸化剤ガス導入用である。
【００４０】
外周シール部５７および内部シール部５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ，５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃは、隣接する膜電極接着体３０を接着する接着剤から構成される。
【００４１】
外周シール部５７は、カソードセパレータ５０の外周縁部に配置され、当該外周縁部をシールしており、酸化剤ガスが外部に漏出することを防止している。
【００４２】
内部シール部５８Ａ，５８Ｂ，５９Ａ，５９Ｂは、マニホールド穴５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂの周縁部に配置され、当該周縁部をシールしており、燃料ガスおよび冷媒が、外部に漏出することを防止している。なお、酸化剤ガス導入用のマニホールド穴５５Ｃおよび酸化剤ガス導入用のマニホールド穴５６Ｃは、流路２４に連通している。
【００４３】
アノードセパレータ６０は、膜電極接着体３０のアノード側に配置されるセパレータであり、アノード触媒層３４に相対して配置され、かつ、図５に示されるように、発電部分６２および非発電部分６４を有する。
【００４４】
発電部分６２は、膜電極接着体３０の発電部分４２の他方の面に接する領域であり、溝部６３を有する。溝部６３は、膜電極接着体３０とアノードセパレータ６０との間に位置する流路２６と、アノードセパレータ６０と隣接する別の単セル２２のカソードセパレータ５０との間に位置する流路２８と、を構成するための凹凸部を構成している（図３参照）。流路２８は、冷媒を流通させるために利用される。
【００４５】
非発電部分６４は、発電部分６２の周囲を取り囲んでいる領域であり、膜電極接着体３０の非発電部分４４に対応し、マニホールド穴６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ、外周シール部６７および内部シール部６８Ａ，６８Ｃ，６９Ａ，６９Ｃを有する。
【００４６】
マニホールド穴６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃは、燃料ガス導入用、冷媒導入用、酸化剤ガス導入用であり、マニホールド穴６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃは、燃料ガス排出用、冷媒排出用、酸化剤ガス排出用である。
【００４７】
外周シール部６７および内部シール部６８Ａ，６８Ｃ，６９Ａ，６９Ｃは、隣接する別の単セル２２のカソードセパレータ５０を接着する接着剤から構成される。
【００４８】
外周シール部６７は、アノードセパレータ６０の外周縁部に配置され、当該外周縁部をシールしており、冷媒が外部に漏出することを防止している。
【００４９】
内部シール部６８Ａ，６８Ｃ，６９Ａ，６９Ｃは、マニホールド穴６５Ａ，６５Ｃ，６６Ａ，６６Ｃの周縁部に配置され、当該周縁部をシールしており、燃料ガスおよび酸化剤ガスが、外部に漏出することを防止している。なお、冷媒導入用のマニホールド穴６５Ｂおよび冷媒排出用のマニホールド穴６６Ｂは、流路２８に連通している。
【００５０】
なお、シールプレート１４のマニホールド穴１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ、膜電極接着体３０のマニホールド穴４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ、カソードセパレータ５０のマニホールド穴５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃおよびアノードセパレータ６０のマニホールド穴６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃは、集電板８０，８１およびエンドプレート８５，８６の燃料ガス導入口、冷媒導入口、酸化剤ガス導入口、燃料ガス排出口、冷媒排出口および酸化剤ガス排出口に、それぞれ位置合せされており、連通している。
【００５１】
次に、高分子電解質膜３２、アノード触媒層３４およびカソード触媒層３５の材質等を説明する。
【００５２】
高分子電解質膜３２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。
【００５３】
高分子電解質膜３２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。
【００５４】
アノード触媒層３４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３５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。
【００５５】
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。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。
【００５６】
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おれば、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。
【００５７】
アノード触媒層３４およびカソード触媒層３５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。前記高分子電解質は、高分子電解質膜３２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３２に対するアノード触媒層３４およびカソード触媒層３５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。
【００５８】
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池の製造方法および製造装置を説明する。
【００５９】
図７は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の製造方法を説明するためブロック図、図８および図９は、図７に示される接着剤塗布工程および接着剤塗布工程に適用される塗布装置、プレス工程およびプレス工程に適用されるプレス装置、図１０は、プレス装置によって形成される積層体の厚み形状と公差との関係を説明するための概略図、図１１、図１２、図１３、および図１４は、図７に示される、接着剤硬化工程および接着剤硬化工程に適用される接着剤硬化装置、リークテスト工程およびリークテスト工程に適用されるリークテスト装置、分別工程および分別工程に適用される分別装置、およびスタック形成工程およびスタック形成工程に適用されるスタック形成装置を説明するための概略図、図１５は、図１４に示されるスタック形成工程における選択を説明するための概略図である。
【００６０】
本発明の実施の形態に係る燃料電池の製造方法は、図７に示されるように、接着剤塗布工程、プレス工程、接着剤硬化工程、リークテスト工程、分別工程およびスタック形成工程を有する。
【００６１】
接着剤塗布工程においては、図８に示されるように、膜電極接着体３０、カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０に、接着剤塗布装置１００、接着剤塗布装置１０２および接着剤塗布装置１０４によって接着剤が塗布される。接着剤は、例えば、加熱および加圧することにより硬化するエポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂から構成される。接着剤の塗布位置は、図４に示される外周シール部４７および内部シール部４８Ｂ，４８Ｃ，４９Ｂ，４９Ｃの配置位置、図５に示される外周シール部５７および内部シール部５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ，５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃの配置位置、および、図６に示される外周シール部６７および内部シール部６８Ａ，６８Ｃ，６９Ａ，６９Ｃの配置位置である。
【００６２】
接着剤塗布装置１００，１０２，１０４は、スプレー塗装装置から構成される。しかし、接着剤塗布装置１００，１０２，１０４は、特にこの形態に限定されず、例えば、スクリーン印刷装置を適用することも可能である。
【００６３】
膜電極接着体３０、カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０は、接着剤の塗布が完了すると積層され、電池モジュールが形成される。なお、この時点では、接着剤は硬化しておらず、かつ、燃料電池１０のスタック１２に組み込まれていないため、積層体２１で参照する。
【００６４】
プレス工程においては、図９に示されるように、接着剤が塗布された膜電極接着体３０、カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０の積層体２１が、プレス装置１１０によって押圧（予備圧縮）される。この際、後述するように、非発電部分４４，５４，６４に対する押圧は、非発電部分４４，５４，６４の厚みが目標厚みになるように制御され、かつ、発電部分４２，５２，６２に対する押圧は、発電部分４２，５２，６２が目標荷重で押圧されるようにされ、そして、押圧の完了時において、積層体２１の厚み形状が検出される。本実施の形態においては、厚み形状の検出結果に基づき、積層体２１は、３つのグレードＡ，Ｂ，Ｃに分類され、分類結果は、積層体２１自体にマークされる。
【００６５】
なお、グレードを規定する厚み形状は、図１０に示されるように、積層体２１における非発電部分４４，５４，６４の厚みＴ２と発電部分４２，５２，６２の厚みＴ１との差ΔＴに基づいている。
【００６６】
非発電部分４４，５４，６４は、目標厚みになるように押圧されるため、その厚みＴ２は、一定（定寸）である。一方、発電部分４２，５２，６２は、目標荷重（一定の荷重）で押込まれるため、その厚みＴ１は、概して積層体２１を構成する部品（カソードセパレータ、アノードセパレータおよび膜電極接着体）の厚さの公差に基づいて変化する（一定ではない）。したがって、差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）は、積層体２１を構成する部品の厚さの公差に依存することになる。
【００６７】
例えば、発電部分４２，５２，６２の厚みＴ１が大きい場合、発電部分４２，５２，６２を構成する部品の厚さの公差も大きい。発電部分４２，５２，６２と非発電部分４４，５４，６４とは同一の部品であるため、非発電部分４４，５４，６４を構成する部品の厚さの公差も大きい。しかし、非発電部分４４，５４，６４は、定寸であるため、未硬化である接着剤の厚みが小さくなる。
【００６８】
この場合、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒の漏れに対する接着剤（非発電部分４４，５４，６４）のシール性に問題を生じる虞がある。つまり、発電部分４２，５２，６２の厚みＴ１が大きい場合、差ΔＴも大きくなるため、差ΔＴ（グレード）を検出ことによって、接着剤（非発電部分４４，５４，６４）のシール性を把握することも可能である。
【００６９】
接着剤硬化工程においては、図１１に示されるように、積層体２１に対するプレス装置１１０による押圧を維持した状態で、接着剤硬化装置１６０のチャンバー１６２に投入され、接着剤硬化装置１６０の加熱装置１６４によって加熱され、積層体２１に含まれる接着剤が硬化される。加熱装置１６４は、赤外線ヒーターから構成される。しかし、加熱装置１６４は、特にこの形態に限定されず、例えば、温風ヒーターを適用することも可能である。
【００７０】
接着剤の硬化が完了すると、プレス装置１１０は、チャンバー１６２から搬出される。そして、積層体２１に対するプレス装置１１０による押圧が解除され、積層体２１が、プレス装置１１０から取り外される。
【００７１】
リークテスト工程においては、図１２に示されるように、リークテスト装置１７０によって、積層体２１のリークテストが実施される。具体的には、積層体２１は、リークテスト装置１７０のチャンバー１７２に投入され、配管１７４，１７６が連結される。配管１７４は、トレーサガスの供給用であり、配管１７６は、トレーサガスの排出用である。配管１７４，１７６は、例えば、積層体２１に存在するマニホールド穴４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃを利用し、積層体２１の内部に連通している。
【００７２】
トレーサガスは、配管１７４を経由して積層体２１の内部に導入され、積層体２１の内部を通過した後、配管１７６を経由して排出される。この際、積層体２１からトレーサガスが漏出した場合、リークテスト装置１７０のガスセンサー１７８によって検出される。トレーサガスの漏出が検出された積層体２１は、不良品であるため、除去される。
【００７３】
例えば、トレーサガスは、水素ガスであり、ガスセンサー１７８は、接触燃焼式水素センサー、半導体式水素センサーあるいは熱電式水素センサーである。なお、トレーサガスは、水素ガスに限定されず、必要に応じて、水素と窒素の混合ガスや、ヘリウムを適用することも可能である。
【００７４】
分別工程においては、図１３に示されるように、積層体２１は、分別装置１８０によって分別され、対応する搬送装置１８８Ａ、１８８Ｂ，１８８Ｃに投入され、搬送装置１８８Ａ、１８８Ｂ，１８８Ｃによってスタック形成工程に向かって搬送される。例えば、符号２１Ａ，２１Ｂ，２１は、グレードＡ，Ｂ，Ｃに分類された積層体２１をそれぞれ示している。
【００７５】
分別装置１８０は、例えば、グレード検出装置１８２、把持ロボット１８４および制御部１８６を有する。グレード検出装置１８２は、カメラを有し、積層体２１にマークされているグレードを光学的に検出可能に構成されている。把持ロボット１８４は、多軸のアームを有し、積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）を把持し、移動させることを可能に構成されている。制御部１８６は、プログラムにしたがって各部の制御や各種の演算処理を実行するマイクロプロセッサ等から構成される制御回路であるＣＰＵと、プログラム等を記憶する記憶装置とを有し、グレード検出装置１８２および把持ロボット１８４を制御するために使用される。記憶装置は、例えば、グレード検出装置１８２によるグレードの検出結果に基づいて、投入先の搬送装置１８８Ａ、１８８Ｂ，１８８Ｃを決定し、把持ロボット１８４を制御して、決定された搬送装置１８８Ａ、１８８Ｂ，１８８Ｃに向かって積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）を移動させるように構成されるプログラムが記憶されている。
【００７６】
スタック形成工程においては、図１４に示されるように、分別工程から搬送装置１８８Ａ、１８８Ｂ，１８８Ｃによって搬送される積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）と、搬送装置１９８によって別途搬送されるシールプレート１４とが、スタック形成装置１９０によって積層され、スタック１２が形成される。シールプレート１４は、積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）の間に取り外し可能に配置される。
【００７７】
スタック形成装置１９０は、例えば、把持ロボット１９２および制御部１９４を有する。把持ロボット１９２は、多軸のアームを有し、積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）やシールプレート１４を把持し、移動させ、集電板８０上に載置（積層）可能に構成されている。制御部１９４は、プログラムにしたがって各部の制御や各種の演算処理を実行するマイクロプロセッサ等から構成される制御回路であるＣＰＵと、プログラム等を記憶する記憶装置とを有し、把持ロボット１９２を制御するために使用される。
【００７８】
記憶装置は、グレードに基づき、積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）の積層方向Ｄに関する厚みが一定となるように、積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）を選択するプログラムが記憶されている。
【００７９】
例えば、プレス工程において形成された厚み形状が異なる３種類の積層体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを、スタック形成工程においてそのまま積層する場合、図１５に示されるように、小さな厚み形状の積層体２１Ｂを含むスタック１２Ｂや、大きな厚み形状の積層体２１Ａを含むスタック１２Ａが形成される。この場合、スタック１２Ａは厚みが小さくてスタック形状の規格値を満たさない虞があり、スタック１２Ｂは厚みが大きくてスタック形状の規格値を満たさない虞があり、また、積層体間のシール性にバラツキが生じる問題も有する。
【００８０】
しかし、本実施の形態においては、積層体２１（２１Ａ、２１Ｂ，２１Ｃ）は、グレードに基づき、形成されるスタック１２の積層方向Ｄに関する厚みが一定となるように、選択されている。したがって、形成されたスタック１２が規格値を満たさないことが抑制される。なお、図１５においては、グレードＡ、グレードＢおよびグレードＣの厚み形状の差を、便宜上、凸状のサイズの異（大、中、小）として示している。
【００８１】
積層体２１の積層数が所定の値に達すると、集電板８１およびエンドプレート８６がさらに積層され、その後、エンドプレート８５，８６を介して、締結荷重が付与されて圧縮され、シールプレート１４および積層体２１（電池モジュール２０）が、押し圧状態に保持される。
【００８２】
次に、プレス工程およびプレス工程に適用されるプレス装置を詳述する。
【００８３】
図１６は、図９に示されるプレス装置を説明するための概略図、図１７および図１８は、図１６に示される外側押圧機構および内側押圧機構を説明するための概略図、図１９および図２０は、プレス装置によって形成される積層体の厚み形状の別の一例およびさらに別の一例を説明するための概略図である。
【００８４】
プレス装置１１０は、図１６に示されるように、基部１１５、外側押圧機構１２０、内側押圧機構１３０、距離センサー１４０、レーザーマーカー１４５および制御部１５０を有する。
【００８５】
基部１１５は、プレス装置１１０の底面部であり、未硬化状態の接着剤を含んでいる積層体２１が配置される載置台を兼ねている。
【００８６】
外側押圧機構１２０は、支柱部１２２および第１押圧部１２４を有し、図１７に示されるように、内側押圧機構１３０から独立して個別に制御され、積層体２１における非発電部分４４，５４，６４を押圧するために使用される。
【００８７】
支柱部１２２は、基部１１５に固定されており、第１押圧部１２４が積層方向Ｄに移動自在に取り付けられている。第１押圧部１２４は、積層方向Ｄに関し、基部１１５に対して近接離間自在に構成され、かつ、押込み距離調整機構１２８が連結されている。第１押圧部１２４の押圧面１２６は、基部１１５に配置される積層体２１の非発電部分４４，５４，６４と位置合せされている（非発電部分４４，５４，６４のみを押圧するように構成されている）。押込み距離調整機構１２８は、例えば、リニアアクチュエーターを有し、積層方向Ｄに関する第１押圧部１２４の押込み距離を調整する駆動装置である。
【００８８】
内側押圧機構１３０は、支柱部１３２および第２押圧部１３４を有し、図１８に示されるように、外側押圧機構１２０から独立して個別に制御され、積層体２１における発電部分４２，５２，６２を押圧するために使用される。
【００８９】
支柱部１３２は、外側押圧機構１２０と干渉しない位置で、基部１１５に固定されており、第２押圧部１３４が積層方向Ｄに移動自在に取り付けられている。第２押圧部１３４は、凸部１３５を有し、積層方向Ｄに関し、基部１１５に対して近接離間自在に構成され、かつ、定圧押圧機構１３８が連結されている。凸部１３５の押圧面１３６は、基部１１５に配置される積層体２１の発電部分４２，５２，６２と位置合せされている（発電部分４２，５２，６２のみを押圧するように構成されている）。定圧押圧機構１３８は、例えば、油圧シリンダー装置を有し、積層方向Ｄに関し、第２押圧部１３４を目標荷重（一定の荷重）で押込む駆動装置である。
【００９０】
距離センサー１４０は、押圧部１２４による押圧および押圧部１３４による押圧の完了時において、距離Ｌを測定するために使用される。距離Ｌは、第１押圧部１２４と第２押圧部１３４との間における押圧方向（積層方向Ｄ）に関する距離（相対距離）である。距離センサー１４０の測定方式は、特に限定されず、例えば、距離変化による受光素子の結像位置を距離に換算する方式や、光が照射されてから受光されるまでの時間差を距離に換算する方式を適宜適用することが可能である。
【００９１】
なお、押圧部１２４による押圧および押圧部１３４による押圧の完了時において、第１押圧部１２４の押圧面１２６の位置は非発電部分４４，５４，６４の厚みに対応し、第２押圧部１３４の押圧面１３６の位置は発電部分４２，５２，６２の厚みに対応する。したがって、第１押圧部１２４と第２押圧部１３４との間における押圧方向（積層方向Ｄ）に関する距離Ｌに基づいて、積層体２１の厚み形状を検出することが可能である。
【００９２】
例えば、非発電部分４４，５４，６４の表面および発電部分４２，５２，６２の表面（第１押圧部１２４の押圧面１２６および第２押圧部１３４の押圧面１３６）が、同一平面上（あるいは略同一平面上）にあることが検出される場合（図１８参照）、積層体２１は、フラットである。図１９に示されるように、発電部分４２，５２，６２の表面が積層体２１から離間する方向に膨出している（積層体２１から離間する方向に関し、第２押圧部１３４の押圧面１３６が第１押圧部１２４の押圧面１２６より遠位である）ことが検出される場合、積層体２１は、凸状である。図２０に示されるように、発電部分４２，５２，６２の表面が積層体２１に近接する方向に窪んでいる（積層体２１に近接する方向に関し、第２押圧部１３４の押圧面１３６が第１押圧部１２４の押圧面１２６より近位である）ことが検出される場合、積層体は、凹状である。
【００９３】
厚み形状の検出結果は、積層体２１を３つのグレードＡ，ＢおよびＣに分類するために使用される。例えば、グレードＡは、凹状の積層体２１に対応し、グレードＢは、フラットの積層体２１に対応し、グレードＣは、凹状の積層体２１に対応する。凹状の積層体２１、フラットの積層体２１および凹状の積層体２１は、符号２１Ａ、２１Ｂおよび２１Ｃによって参照される。
【００９４】
レーザーマーカー１４５（図１６参照）は、検出されたグレードを積層体２１に、レーザーによってマークする（マークを形成する）ために使用される。マークは、例えば、Ａ、Ｂ、Ｃの文字である。レーザーによる物理的効果は、例えば、変色させることである。レーザーの媒体および発振方式は特に限定されない。
【００９５】
制御部１５０（図１６参照）は、ＣＰＵ１５２、記憶装置１５３および入力部１５４を有し、外側押圧機構１２０、内側押圧機構１３０、距離センサー１４０およびレーザーマーカー１４５を制御するために使用される。
【００９６】
ＣＰＵ１５２は、プログラムにしたがって各部の制御や各種の演算処理を実行するマイクロプロセッサ等から構成される制御回路であり、プレス装置１１０の各機能は、それに対応するプログラムをＣＰＵ１５２が実行することにより発揮される。記憶装置１５３は、各種プログラムおよび各種データを記憶するために使用され、ＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）、書き換え可能な不揮発性半導体メモリー（例えば、フラッシュメモリー）、ハードディスクドライブ装置等が適宜組み合わされて構成される。
【００９７】
入力部１５４は、文字を入力するためのキーボード等からなる複数のキーを有するキーボード部を有し、例えば、押込み距離調整機構１２８の目標厚みや、定圧押圧機構１３８の目標荷重を入力（設定）するために使用される。
【００９８】
目標厚みは、積層方向Ｄに関する、少なくとも膜電極接着体３０、カソードセパレータ５０およびアノードセパレータ６０の厚さの公差の積み上げ最大値に基づいて設定される。したがって、厚さの公差の積み上げ最大値を有する積層体２１がプレス工程に適用された場合であっても、非発電部分４４，５４，６４における積層方向Ｄの厚みの下限値（必要なシール性を発揮するための最低限の厚み）が確保され、かつ、非発電部分４４，５４，６４に過度の応力が付与されることが抑制され、破損することが避けられる。
【００９９】
次に、制御部１５０の記憶装置１５３に記憶されているプログラムを説明する。
【０１００】
図２１は、図１６に示される制御部の記憶装置に記憶されているプログラムを説明するためのフローチャートである。なお、図２１に示されるフローチャートにより示されるアルゴリズムは、制御部１５０の記憶装置１５３にプログラムとして記憶されており、ＣＰＵ１５２によって実行される。
【０１０１】
まず、外側押圧機構１２０が内側押圧機構１３０から独立して個別に制御され、第１押圧部１２４によって積層体２１の非発電部分４４，５４，６４が押圧される（ステップＳ１０）（図１７参照）。なお、第１押圧部１２４の押込み距離は、押込み距離調整機構１２８によって、積層方向Ｄに関する非発電部分４４，５４，６４の厚みが、目標厚みになるように、調整される。
【０１０２】
その後、内側押圧機構１３０が外側押圧機構１２０から独立して個別に制御され、第２押圧部１３４によって積層体２１における発電部分４２，５２，６２が押圧される（ステップＳ２０）（図１８参照）。なお、発電部分４２，５２，６２は、定圧押圧機構１３８によって、目標荷重で押圧される。
【０１０３】
そして、距離センサー１４０によって、押圧部１２４による押圧および押圧部１３４による押圧の完了時において、距離Ｌが測定される（ステップＳ３０）。距離Ｌは、外側押圧機構１２０の第１押圧部１２４と、内側押圧機構１３０の第２押圧部１３４との間における押圧方向（積層方向Ｄ）に関する距離（相対距離）であり、積層体２１の厚み形状と対応関係を有する。
【０１０４】
次に、距離Ｌが下限値ＶＣより大きくかつ上限値ＶＡより小さいか否かが判断される（ステップＳ４０）。
【０１０５】
下限値ＶＣは、発電部分４２，５２，６２の表面が積層体２１に近接する方向に窪んでいる（積層体２１に近接する方向に関し、第２押圧部１３４の押圧面１３６が第１押圧部１２４の押圧面１２６より近位である）状況に対応する距離に対応する。一方、上限値ＶＡは、発電部分４２，５２，６２の表面が積層体２１から離間する方向に膨出している（積層体２１から離間する方向に関し、第２押圧部１３４の押圧面１３６が第１押圧部１２４の押圧面１２６より遠位である）状況に対応する距離に対応する。
【０１０６】
つまり、下限値ＶＣは、積層体２１が凹状であるかフラットであるかを検出するための閾値であり、上限値ＶＡは、積層体２１が凸状であるかフラットであるかを検出するための閾値である。言い換えると、上限値ＶＡおよび下限値ＶＣは、積層体２１がフラットであると判断する範囲を定義している。
【０１０７】
距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にある（下限値ＶＣより大きくかつ上限値ＶＡより小さい）と判断される場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、積層体２１はフラットであると分類されるため、レーザーマーカー１４５によって積層体２１に対してグレードＢのマークが形成され（ステップＳ５０）、プロセスは終了する。
【０１０８】
距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にないと判断される場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、距離Ｌが上限値ＶＡ以上であるか否かが判断される（ステップＳ６０）。
【０１０９】
距離Ｌが上限値ＶＡ以上であると判断される場合（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、積層体２１は凸状であると分類されるため、レーザーマーカー１４５によって積層体２１に対してグレードＡのマークが形成され（ステップＳ７０）、プロセスは終了する。
【０１１０】
距離Ｌが上限値ＶＡ未満であると判断される場合（ステップＳ６０：ＮＯ）、距離Ｌは下限値ＶＣ以下であり、積層体２１は凹状であると分類されるため、レーザーマーカー１４５によって積層体２１に対してグレードＣのマークが形成され（ステップＳ８０）、プロセスは終了する。
【０１１１】
プレス工程（プレス装置１１０）においては、上記のように、積層体２１における発電部分４２，５２，６２の押圧と非発電部分（シール部）４４，５４，６４の押圧とを個別に制御することが可能であるため、例えば、発電部分４２，５２，６２は、積層体２１を積層して形成されるスタックにおいて良好な発電性能を達成するための押圧条件を適用し、非発電部分（シール部）４４，５４，６４は、積層体２１を積層して形成されるスタックにおいて良好な発シール性を達成するための押圧条件を適用することにより、発電性能およびシール性を両立させることが可能である。
【０１１２】
次に、本発明の実施の形態に係る変形例１〜３を順次説明する。
【０１１３】
図２２は、本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するためのフローチャートである。
【０１１４】
積層体２１の厚み形状は、３つのグレードに分類される形態に限定されず、例えば、図２２に示されるように、凸状の積層体２１の厚み形状を、凸状のサイズに応じて３つのグレードＡ１，Ａ２，Ａ３に細分化することも可能である。
【０１１５】
具体的なアルゴリズムとしては、まず、上述のように、ステップＳ１０〜Ｓ５０が実施され、ステップＳ６０において、距離Ｌが上限値ＶＡ以上であるか否かが判断される（ステップＳ６０）。
【０１１６】
そして、距離Ｌが上限値ＶＡ以上であると判断される場合（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、距離Ｌが第２上限値ＶＡ２以上であるか否かが判断される（ステップＳ７１）。距離Ｌが第２上限値ＶＡ２未満であると判断される場合（ステップＳ７１：ＮＯ）、レーザーマーカー１４５によって積層体２１に対してグレードＡ１のマークが形成され（ステップＳ７２）、プロセスは終了する。
【０１１７】
距離Ｌが第２上限値ＶＡ２以上であると判断される場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、距離Ｌが第３上限値ＶＡ３以上であるか否かが判断される（ステップＳ７３）。距離Ｌが第３上限値ＶＡ３未満であると判断される場合（ステップＳ７３：ＮＯ）、レーザーマーカー１４５によって積層体２１に対してグレードＡ２のマークが形成され（ステップＳ７４）、プロセスは終了する。
【０１１８】
距離Ｌが第３上限値ＶＡ３以上であると判断される場合（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、レーザーマーカー１４５によって積層体２１に対してグレードＡ３のマークが形成され（ステップＳ７５）、プロセスは終了する。
【０１１９】
一方、ステップＳ６０において、距離Ｌが上限値ＶＡ未満であると判断される場合（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、上述のように、積層体２１に対してグレードＣのマークが形成され（ステップＳ８０）、プロセスは終了する。
【０１２０】
なお、凹状の積層体２１の厚み形状を、凹状のサイズに応じて細分化することも可能である。
【０１２１】
図２３は、本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するためのフローチャートである。
【０１２２】
押圧部１２４による押圧および押圧部１３４による押圧が完了した後で、必要に応じて、再押圧を実行することも可能である。例えば、積層体２１の厚み形状に応じて、外側押圧機構１２０によって非発電部分４４，５４，６４を再押圧することも可能である。
【０１２３】
具体的なアルゴリズムとしては、まず、非発電部分４４，５４，６４の押圧（ステップＳ１００）、発電部分４２，５２，６２の押圧（ステップＳ１１０）、距離Ｌの測定（ステップＳ１２０）、距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にある（下限値ＶＣより大きくかつ上限値ＶＡより小さい）か否かが判断される（ステップＳ１３０）。
【０１２４】
そして、距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にある（下限値ＶＣより大きくかつ上限値ＶＡより小さい）と判断される場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、積層体２１はフラットであると分類されるため、積層体２１に対してグレードＢのマークが形成され（ステップＳ１４０）、プロセスは終了する。距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にないと判断される場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、距離Ｌが上限値ＶＡ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１５０）。
【０１２５】
距離Ｌが上限値ＶＡ以上であると判断される場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、積層体２１は凸状であると分類されるため、積層体２１に対してグレードＡのマークが形成され（ステップＳ１６０）、プロセスは終了する。
【０１２６】
距離Ｌが上限値ＶＡ未満であると判断される場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、外側押圧機構１２０が内側押圧機構１３０から独立して個別に制御され、第１押圧部１２４によって非発電部分４４，５４，６４が再押圧される（ステップＳ１７０）。なお、距離Ｌが上限値ＶＡ未満であると判断される場合、距離Ｌは下限値ＶＣ以下であり、積層体２１は凹状であると分類される。つまり、発電部分４２，５２，６２よりも大きな厚みを有する非発電部分４４，５４，６４が再押圧されることになる。また、再押圧によって第１押圧部１２４が過剰に押し込まれないように、再押圧は、公差範囲内で実施される。
【０１２７】
そして、距離Ｌが再測定され（ステップＳ１８０）、その後、距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にある（下限値ＶＣより大きくかつ上限値ＶＡより小さい）か否かが判断される（ステップＳ１９０）。
【０１２８】
距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にある（下限値ＶＣより大きくかつ上限値ＶＡより小さい）と判断される場合（ステップＳ１９０：ＹＥＳ）、積層体２１はフラットであると分類されるため、積層体２１に対してグレードＢのマークが形成され（ステップＳ２００）、プロセスは終了する。距離Ｌが下限値ＶＣと上限値ＶＡとの間の範囲にないと判断される場合（ステップＳ１９０：ＮＯ）、距離Ｌは下限値ＶＣ以下であり、積層体２１は凹状であると分類されるため、レーザーマーカー１４５によって積層体２１に対してグレードＣのマークが形成され（ステップＳ２１０）、プロセスは終了する。
【０１２９】
変形例２においては、上記のように、積層体の厚み形状が凹状であると分類された場合、発電部分よりも大きな厚みを有する非発電部分が、再押圧されるため、発電部分の厚みと非発電部分の厚みの差を減少させ、凹状の積層体の割合を低下（フラットの積層体の割合を増加）させることが可能である。
【０１３０】
図２４は、本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための概略図である。
【０１３１】
図２４に示されるプレス装置１１０Ａは、第２押圧部１３４によって押圧される発電部分４２，５２，６２の反力を検出するための反力検出装置１５６を、さらに有する。
【０１３２】
反力検出装置１５６は、装置本体１５７、リード線１５８Ａ，１５８Ｂおよびリード線１５９Ａ，１５９Ｂを有する。装置本体１５７は、例えば、抵抗測定器であり、リード線１５８Ａ，１５８Ｂおよびリード線１５９Ａ，１５９Ｂが接続される交流４端子（不図示）を有する。リード線１５８Ａ，１５８Ｂは、基部１１５に相対する積層体２１表面に位置するセパレータの発電部分５２に接続される。リード線１５９Ａ，１５９Ｂは、第２押圧部１３４の凸部１３５に相対する積層体２１表面に位置するセパレータの発電部分５２に接続される。リード線１５８Ａ，１５８，１５９Ａ，１５９Ｂとセパレータとの接続は、例えば、セパレータの発電部分５２に形成されるタブ挿入口を利用することにより実施される。
【０１３３】
積層体２１の発電部分４２，５２，６２の電気抵抗は、第２押圧部１３４によって付加される荷重によって変化し、その値は、発電部分４２，５２，６２の反力に対応している。したがって、反力検出装置１５６は、第２押圧部１３４によって押圧される発電部分４２，５２，６２の反力を検出することが可能である。
【０１３４】
プレス装置１１０Ａの制御部１５０は、積層体２１の発電部分４２，５２，６２に対する目標荷重と、第２押圧部１３４によって押圧されている発電部分４２，５２，６２の反力とが、一致するように、定圧押圧機構１３８を制御する。したがって、変形例３においては、設定された押圧の荷重を、積層体の発電部分に対して正確に付加することが可能である。
【０１３５】
以上のように本実施の形態に係る燃料電池の製造装置におけるプレス装置および製造方法におけるプレス工程においては、積層体における非発電部分を押圧する第１押圧部と、積層体における発電部分を押圧する第２押圧部とは、個別に制御される（発電部分の押圧と非発電部分（シール部）の押圧とが個別に制御される）。したがって、例えば、発電部分は、積層体（電池モジュール）を積層して形成されるスタックにおいて良好な発電性能を達成するための押圧条件を適用し、非発電部分（シール部）は、積層体（電池モジュール）を積層して形成されるスタックにおいて良好な発シール性を達成するための押圧条件を適用することにより、良好な発電性能および良好なシール性を有する燃料電池を製造することができる。つまり、発電性能およびシール性を両立させ得る燃料電池の製造装置および製造方法を提供することが可能である。
【０１３６】
非発電部分（シール部）の積層方向の厚みは、積層体（電池モジュール）を積層して形成されるスタックのシール性を左右する。したがって、プレス装置（プレス工程）において、非発電部分の厚みが目標厚みになるように、押込み距離調整機構を制御する場合、非発電部分の厚みが一定となるため、スタックのシール性を平均化することが可能である。
【０１３７】
目標厚みは、少なくともセパレータおよび膜電極接着体の厚さの公差の積み上げ最大値に基づいて、設定されることが好ましい。この場合、厚さの公差の積み上げ最大値を有する積層体がプレス工程に適用された場合であっても、非発電部分における積層方向の厚みの下限値（必要なシール性を発揮するための最低限の厚み）が確保され、かつ、非発電部分に過度の応力が付与されることが抑制され、破損することが避けられる。つまり、積層方向の厚みに依存する非発電部分の強度（シール部の剥がれに対する強度）を確保することが可能である。
【０１３８】
プレス装置（プレス工程）において、定圧押圧機構によって、発電部分を目標荷重で押圧することが好ましい。この場合、発電部分の押圧は、荷重に基づいて行われるため、発電部分に対して荷重を確実に付加すること（予備圧縮すること）が可能である。したがって、積層体（電池モジュール）を積層して形成されるスタックに締結荷重を付与して圧縮する際、隣接する積層体同士の接触抵抗を低減して発電性能を保証することが容易である。なお、発電部分に対して付加される荷重は、所望の接触抵抗を得るためのスタックの締結荷重と同等であることが好ましい。
【０１３９】
プレス装置（プレス工程）において、目標荷重と、第２押圧部によって押圧される発電部分の反力とが、一致するように、定圧押圧機構を制御する場合、発電部分に対して目標荷重を正確に付加することが可能である。
【０１４０】
プレス装置（プレス工程）において、第１押圧部と第２押圧部との間における押圧方向に関する距離を、距離センサーによって測定することが好ましい。この場合、第１押圧部の位置は非発電部分の厚みに対応し、第２押圧部の位置は発電部分の厚みに対応するため、第１押圧部と第２押圧部との間における押圧方向に関する距離（相対位置）に基づいて、積層体の厚み形状を検出することが可能である。また、積層体を押圧する際に積層体の厚み形状を検出することが可能であるため、別途設けられた測定装置（工程）によって積層体の厚み形状を検出する場合と比較し、工数を削減することが可能である。
【０１４１】
積層体の厚み形状は、前記距離の測定結果に基づき、少なくとも３つのグレードに分類することが好ましい。この場合、スタックを形成する際、グレードに基づき、積層方向に関するスタックの厚みが一定となるように、積層体を選択することが可能となる。
【０１４２】
燃料電池の製造装置は、接着剤を塗布するための接着剤塗布装置と、接着剤を硬化するための接着剤硬化装置と、をさらに有することが好ましい。この場合、セパレータおよび膜電極接着体に対する接着剤の塗布から接着剤の硬化までを連続的に実施することが可能である。
【０１４３】
燃料電池の製造方法において、プレス工程の後において積層体に含まれる接着剤を硬化し、その後において、積層体が積層されているスタックを形成する際、積層体を、グレードに基づき、積層方向に関するスタックの厚みが一定となるように、選択することが好ましい。この場合、スタック毎の積層方向に関する厚みが平均化されるため（厚みのばらつきが削減されるため）、積層体（電池モジュール）間に位置するシールプレートのシール潰し代が小さくなることが抑制され、シール潰し代が小さくなることに起因するシール性低下のリスクが低減される。
【０１４４】
プレス工程において、積層体の厚み形状が凹状であると分類された場合、非発電部分を、第１押圧部によって再押圧することが好ましい。この場合、発電部分よりも大きな厚みを有する非発電部分が、再押圧されるため、発電部分の厚みと非発電部分の厚みの差を減少させ、凹状の積層体の割合を低下（フラットの積層体の割合を増加）させることが可能である。したがって、スタックを形成する際、積層体（電池モジュール）の積層方向に関する厚みをさらに平均化する（厚みのばらつきをさらに削減する）ことが可能である。なお、再押圧は、公差範囲内で実施することが好ましい。
【０１４５】
スタック形成工程においては、シールプレートを、積層体の間に取り外し可能に配置することが好ましい。これにより、シールプレートのシール部材が劣化した場合（積層体（電池モジュール）間のシール性が悪化した場合）、シールプレートを交換することにより、シール性を維持することが可能である。
【０１４６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、反力検出装置は、抵抗測定器を利用する形態に限定されず、必要に応じ、例えば、ロードセル、歪みゲージなどを適宜利用することも可能である。
【符号の説明】
【０１４７】
１０  燃料電池、
１２，１２Ａ，１２Ｂ  スタック、
１４  シールプレート、
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ  マニホールド穴、
１７  外周シール部、
１８Ａ，１８Ｃ，１９Ａ，１９Ｃ  内部シール部、
２０  電池モジュール、
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  積層体、
２２  単セル、
２４，２６，２８  流路、
３０  膜電極接着体、
３２  高分子電解質膜、
３４，３５  触媒層、
３７，３８  ガス拡散層、
４２  発電部分、
４４  非発電部分、
４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ  マニホールド穴、
４７  外周シール部、
４８Ｂ，４８Ｃ，４９Ｂ，４９Ｃ  内部シール部、
５０  カソードセパレータ、
５２  発電部分、
５３  溝部、
５４  非発電部分、
５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ  マニホールド穴、
５７  外周シール部、
５８Ａ，５８Ｂ，５９Ａ，５９Ｂ  内部シール部、
６０  アノードセパレータ、
６２  発電部分、
６３  溝部、
６４  非発電部分、
６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ  マニホールド穴、
６７  外周シール部、
６８Ａ，６８Ｃ，６９Ａ，６９Ｃ  内部シール部、
８０，８１  集電板、
８５，８６  エンドプレート、
１００，１０２，１０４  接着剤塗布装置、
１１０  プレス装置、
１１５  基部、
１２０  外側押圧機構、
１２２  支柱部、
１２４  第１押圧部、
１２６  押圧面、
１２８  押込み距離調整機構、
１３０  内側押圧機構、
１３２  支柱部、
１３４  第２押圧部、
１３５  凸部、
１３６  押圧面、
１３８  定圧押圧機構、
１４０  距離センサー、
１４５  レーザーマーカー、
１５０  制御部、
１５２  ＣＰＵ、
１５３  記憶装置、
１５４  入力部、
１５６  反力検出装置、
１５７  装置本体、
１５８Ａ，１５８Ｂ，１５９Ａ，１５９Ｂ  リード線、
１５６…反力検出装置、
１６０  接着剤硬化装置、
１６２  チャンバー、
１６４  加熱装置、
１７０  リークテスト装置、
１７２  チャンバー、
１７４，１７６  配管、
１７８  ガスセンサー、
１８０  分別装置、
１８２  グレード検出装置、
１８４  把持ロボット、
１８６  制御部、
１８８Ａ，１８８Ｂ，１８８Ｃ  搬送装置、
１９０  スタック形成装置、
１９２  把持ロボット、
１９４  制御部、
１９８  搬送装置、
Ｄ  積層方向、
Ｌ  距離、
Ｔ１，Ｔ２  厚み、
ΔＴ  差、
ＶＡ  上限値（閾値）、
ＶＡ２  第２上限値（閾値）、
ＶＡ３  第３上限値（閾値）、
ＶＣ  下限値（閾値）。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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