(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、前記燃料電池本体が収容されるケースと、前記燃料電池本体の前記積層方向に沿った外周面のうち互いに向かい合う一対の外周面部分と前記一対の外周面部分に対向する前記ケースの内周面との間にそれぞれ配置され、変形されたとき元の寸法に戻ろうとする復元力を有する、ダイラタント特性を備える一対の介在層とを備える燃料電池スタックを製造するための燃料電池スタック製造装置であって、
前記燃料電池本体を前記積層方向の両端において圧縮状態で挟持する挟持具と、
前記挟持具により挟持された前記燃料電池本体の前記一対の外周面部分上に配置されている前記一対の介在層を、前記燃料電池本体が前記ケースに収容されたときの前記外周面と前記内周面との距離よりも大きい初期厚みから前記距離よりも小さい圧縮済み厚みまで圧縮する圧縮具と、
を備え、
前記圧縮具は、
一対の板状部材と、
前記燃料電池本体上の前記一対の介在層にそれぞれ対面配置された前記一対の板状部材を互いに近づくよう移動し、それにより前記一対の板状部材と前記燃料電池本体との間で前記一対の介在層を前記圧縮済み厚みまで圧縮し、次いで前記一対の板状部材を互いに離れるよう移動し、それにより前記一対の板状部材を前記一対の介在層から離脱させる、移動機構と、
を含み、
前記燃料電池本体上に配置され、前記圧縮済み厚みまで圧縮された前記一対の介在層の厚みが、前記燃料電池本体が前記ケースに収容されたときの前記外周面と前記内周面との距離に達する前に、前記燃料電池本体が前記ケースに収容される、
燃料電池スタック製造装置。
【請求項２】
前記圧縮具が、
前記一対の板状部材をそれぞれ支持する一対の支持部材と、
前記一対の支持部材を前記燃料電池本体の周囲において互いに連結し、それにより前記一対の支持部材同士間の距離を一定に保つ固定部材と、
を更に含み、
前記移動機構は、前記一対の板状部材のうち少なくとも一方を対応する前記支持部材に対し移動し、それにより前記一対の板状部材を互いに近づくよう又は互いに離れるよう移動する、
請求項１に記載の燃料電池スタック製造装置。
【請求項３】
前記移動機構が、
前記一対の板状部材をそれぞれ支持する一対の支持部材と、
前記燃料電池本体の周囲において前記一対の支持部材を分離可能に互いに連結する連結具と、
を含み、
前記連結具により前記一対の支持部材が互いに連結されると、前記一対の板状部材が互いに近づくよう移動され、
次いで前記連結具により前記一対の支持部材が互いに分離されると、前記一対の板状部材が互いに離れるよう移動される、
請求項１に記載の燃料電池スタック製造装置。
【請求項４】
前記移動機構が、
前記燃料電池本体上の前記一対の介在層の外面にそれぞれ対面配置された前記一対の板状部材を前記燃料電池本体と共に取り囲むバンドと、
前記バンドを巻き取り又は巻き戻す巻取り機構と、
を含み、
前記巻取り機構により前記バンドが巻き取られると、前記一対の板状部材が互いに近づくよう移動され、
前記巻取り機構により前記バンドが巻き戻されると、前記一対の板状部材が互いに離れるよう移動可能になる、
請求項１に記載の燃料電池スタック製造装置。
【請求項５】
前記移動機構が、前記積層方向に複数配置される
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池スタック製造装置。
【請求項６】
前記燃料電池スタックが、前記燃料電池本体の前記外周面のうち互いに向かい合う別の一対の外周面部分と前記別の一対の外周面部分に対向する前記ケースの内周面との間にそれぞれ配置された別の一対の介在層を更に備えており、
前記圧縮具が、
別の一対の板状部材と、
前記燃料電池本体上の前記別の一対の介在層にそれぞれ対面配置された前記別の一対の板状部材を互いに近づくよう移動し、それにより前記別の一対の板状部材と前記燃料電池本体との間で前記別の一対の介在層を前記圧縮済み厚みまで同時に圧縮し、次いで前記別の一対の板状部材を互いに離れるよう移動し、それにより前記別の一対の板状部材を前記別の一対の介在層から離脱させる、別の移動機構と、
を更に含む、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料電池スタック製造装置。
【請求項７】
前記板状部材は、前記介在層の外面の全体を覆うように形成されている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料電池スタック製造装置。
【請求項８】
複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、前記燃料電池本体が収容されるケースと、前記燃料電池本体の前記積層方向に沿った外周面のうち互いに向かい合う一対の外周面部分と前記一対の外周面部分に対向する前記ケースの内周面との間にそれぞれ配置され、変形されたとき元の寸法に戻ろうとする復元力を有する、ダイラタント特性を備える一対の介在層とを備える燃料電池スタックの製造方法であって、
挟持具により、前記燃料電池本体を前記積層方向の両端において圧縮状態で挟持する工程と、
前記挟持具により挟持された前記燃料電池本体の前記一対の外周面部分上に、前記燃料電池本体が前記ケースに収容されたときの前記外周面と前記内周面との距離よりも大きい初期厚みを有する前記一対の介在層をそれぞれ配置する工程と、
圧縮具により、前記燃料電池本体上に配置された前記一対の介在層を前記初期厚みから前記距離よりも小さい圧縮済み厚みまで同時に圧縮する工程と、
前記燃料電池本体上に配置され、前記圧縮済み厚みまで圧縮された前記一対の介在層の厚みが、前記燃料電池本体が前記ケースに収容されたときの前記外周面と前記内周面との距離に達する前に、前記燃料電池本体を前記ケースに収容する工程と、
を備え、
前記圧縮する工程は、
前記燃料電池本体上の前記一対の介在層に一対の板状部材をそれぞれ対面配置する工程と、
移動機構により、前記一対の板状部材を互いに近づくよう移動し、それにより前記一対の板状部材と前記燃料電池本体との間で前記一対の介在層を前記圧縮済み厚みまで同時に圧縮し、次いで前記一対の板状部材を互いに離れるよう移動し、それにより前記一対の板状部材を前記一対の介在層から離脱させる工程と、
を含む、
燃料電池スタックの製造方法。
【請求項９】
前記介在層は、ダイラタント特性を有する
請求項８に記載の燃料電池スタックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック製造装置及び燃料電池スタックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、積層方向に沿った燃料電池本体の外周面の外側に設けられたテンションプレートと、燃料電池本体の外周面とテンションプレートとの間に配置される、低摩擦特性、緩衝特性及び絶縁特性を有する介在層とを備える燃料電池スタックが開示されている（例えば、特許文献１参照）。介在層としては、例えば発泡性の樹脂やゴムが例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料電池スタックの製造方法としては、特許文献１には具体的に明示されていないが、積層方向に沿った燃料電池本体の外周面上に介在層を配置し、その介在層上にテンションプレートを配置する方法が考え得る。すなわち、燃料電池本体の外周面上にそれぞれ介在層を配置し、続いて、各介在層の上にテンションプレートを配置し、その後、各テンションプレート同士を接続する方法である。この場合、板状のテンションプレートで燃料電池本体を囲むため、水密性を確保するためにテンションプレート間に挿入するガスケットや、テンションプレート同士を接続するためのボルトのような部材が必要であり、製造コストが増加し生産性が低下する。それに対処すべく検討を行った結果、発明者らは、テンションプレートの代わりに箱型のケースを用意し、外周面に介在層を配置された燃料電池本体をケースに収めることで、水密性を確保しつつ、製造コストの低減や生産性の向上が可能であることを見出した。ここで、介在層の機能、特に緩衝特性を発揮させるためには、燃料電池本体の外周面とケースの内周面との間に圧縮状態で介在層を配置する必要がある。しかし、燃料電池本体をケースに収める形態の場合、燃料電池本体の外周面とケースの内周面との間に圧縮状態で介在層を配置することは極めて困難である。燃料電池本体の外周面とケースの内周面との間に適切に介在層を配置可能な技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一の観点によれば、複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、前記燃料電池本体が収容されるケースと、前記燃料電池本体の前記積層方向に沿った外周面のうち互いに向かい合う一対の外周面部分と前記一対の外周面部分に対向する前記ケースの内周面との間にそれぞれ配置され、変形されたとき元の寸法に戻ろうとする復元力を有する一対の介在層とを備える燃料電池スタックを製造するための燃料電池スタック製造装置であって、前記燃料電池本体を前記積層方向の両端において圧縮状態で挟持する挟持具と、前記挟持具により挟持された前記燃料電池本体の前記一対の外周面部分上に配置されている前記一対の介在層を、前記燃料電池本体が前記ケースに収容されたときの前記外周面と前記内周面との距離よりも大きい初期厚みから前記距離よりも小さい圧縮済み厚みまで圧縮する圧縮具と、を備え、前記圧縮具は、一対の板状部材と、前記燃料電池本体上の前記一対の介在層にそれぞれ対面配置された前記一対の板状部材を互いに近づくよう移動し、それにより前記一対の板状部材と前記燃料電池本体との間で前記一対の介在層を前記圧縮済み厚みまで圧縮し、次いで前記一対の板状部材を互いに離れるよう移動し、それにより前記一対の板状部材を前記一対の介在層から離脱させる、移動機構と、を含む、燃料電池スタック製造装置が提供される。
【０００６】
本発明の別の観点によれば、複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、前記燃料電池本体が収容されるケースと、前記燃料電池本体の前記積層方向に沿った外周面のうち互いに向かい合う一対の外周面部分と前記一対の外周面部分に対向する前記ケースの内周面との間にそれぞれ配置され、変形されたとき元の寸法に戻ろうとする復元力を有する一対の介在層とを備える燃料電池スタックの製造方法であって、挟持具により、前記燃料電池本体を前記積層方向の両端において圧縮状態で挟持する工程と、前記挟持具により挟持された前記燃料電池本体の前記一対の外周面部分上に、前記燃料電池本体が前記ケースに収容されたときの前記外周面と前記内周面との距離よりも大きい初期厚みを有する前記一対の介在層をそれぞれ配置する工程と、圧縮具により、前記燃料電池本体上に配置された前記一対の介在層を前記初期厚みから前記距離よりも小さい圧縮済み厚みまで同時に圧縮する工程と、を備え、前記圧縮する工程は、前記燃料電池本体上の前記一対の介在層に一対の板状部材をそれぞれ対面配置する工程と、移動機構により、前記一対の板状部材を互いに近づくよう移動し、それにより前記一対の板状部材と前記燃料電池本体との間で前記一対の介在層を前記圧縮済み厚みまで同時に圧縮し、次いで前記一対の板状部材を互いに離れるよう移動し、それにより前記一対の板状部材を前記一対の介在層から離脱させる工程と、を含む、燃料電池スタックの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
燃料電池本体の外周面とケースの内周面との間に適切に介在層を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料電池スタックの積層方向の断面図である。
【図２】燃料電池スタックの積層方向に垂直な断面図である。
【図３】圧縮層の厚みの定義を示す断面図である。
【図４】燃料電池スタック製造装置の挟持具の側面図である。
【図５】燃料電池スタック製造装置の圧縮具の正面図である。
【図６】燃料電池スタック製造装置の圧縮具の側面図である。
【図７】圧縮具の動作を説明する模式図である。
【図８】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向の断面図である。
【図９】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向の断面図である。
【図１０】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向に垂直な断面図である。
【図１１】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向の断面図である。
【図１２】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向に垂直な断面図である。
【図１３】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向の断面図である。
【図１４】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向に垂直な断面図である。
【図１５】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向の断面図である。
【図１６】燃料電池スタックの製造工程を示す積層方向の断面図である。
【図１７】別の実施例の燃料電池スタック製造装置の圧縮具の正面図である。
【図１８】更に別の実施例の燃料電池スタック製造装置の圧縮具の正面図である。
【図１９】更に別の実施例の燃料電池スタック製造装置の圧縮具の正面図である。
【図２０】更に別の実施例の燃料電池スタックの積層方向に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施例に係る燃料電池スタックＡについて説明する。図１及び図２は、燃料電池スタックＡの概略断面図である。ただし、図１は図２のＥ１−Ｅ１断面図であり、図２は図１のＥ２−Ｅ２断面図である。燃料電池スタックＡは、燃料電池本体１と、燃料電池本体１が収容されるケース２と、燃料電池本体１とケース２との間に配置される介在層３とを備える。
【００１０】
燃料電池本体１は、燃料ガスと酸化剤ガスとを供給され電気化学反応により電力を発生する。燃料電池本体１は、積層体１１と、一対のターミナルプレート１２と、一対のエンドプレート１４と、一対の絶縁プレート１３とを備える。積層体１１は、複数の燃料電池単セルを積層方向Ｓに沿って積層することにより形成される。ターミナルプレート１２は、積層体１１の積層方向Ｓの両端部に配置される。エンドプレート１４は、ターミナルプレート１２の積層方向Ｓの外側に配置される。絶縁プレート１３は、ターミナルプレート１２とエンドプレート１４との間に配置される。ターミナルプレート１２、エンドプレート１４及び絶縁プレート１３は、積層方向Ｓに垂直な断面でみると、それぞれ長方形状をなしている。そのとき、ターミナルプレート１２及び絶縁プレート１３は互いにほぼ同じ大きさである。一方、エンドプレート１４はターミナルプレート１２及び絶縁プレート１３とほぼ同じ大きさか又はこれらよりもわずかに大きい。ターミナルプレート１２及びエンドプレート１４は導電性材料から形成され、絶縁プレート１３は電気絶縁性材料から形成される。
【００１１】
ケース２は、燃料電池本体１を圧縮状態で収容し、燃料電池本体１を拘束する。ケース２は、ケース本体２２と、蓋プレート２１とを備える。ケース本体２２は、その内部に燃料電池本体１を収容可能である。ケース本体２２は、ほぼ直方体であり、積層方向Ｓに沿い燃料電池本体１を囲む四つの側壁２２ａと底壁２２ｂとを有し、底壁２２ｂに対向して開口２２ｃを有する。底壁２２ｂには配線や配管用の開口部（図示されず）が形成される。ケース本体２２の内部における底壁２２ｂの広さは、燃料電池本体１の積層方向Ｓに垂直な断面の広さよりもやや大きい。ケース本体２２の内部における積層方向Ｓの長さ、すなわち深さは、圧縮状態の燃料電池本体１の積層方向Ｓの長さと同じである。蓋プレート２１は、ケース本体２２の蓋であり、ケース本体２２に締結部材（図示せず）で締結され、開口２２ｃを封止する。ケース本体２２及び蓋プレート２１は、ステンレスやアルミニウムのような金属で形成される。なお、図１及び図２に示す実施例では側壁２２ａ及び底壁２２ｂは略平板状の側壁であるが、図示しない別の実施例では側壁２２ａ及び底壁２２ｂの少なくとも一方は一部又は全部に曲面を有する側壁である。
【００１２】
ケース本体２２内に燃料電池本体１が収容されて蓋プレート２１が開口２２ｃを閉じ、ケース本体２２と蓋プレート２１とが締結部材で締結されると、燃料電池本体１は蓋プレート２１とケース本体２２の底壁２２ｂとにより両側から積層方向Ｓ内向きに圧縮状態で拘束される。その結果、燃料電池本体１の両側のエンドプレート１４、１４が積層方向Ｓ内向きに互いに近づく。したがって、積層体１１、ターミナルプレート１２、絶縁プレート１３及びエンドプレート１４が積層方向Ｓに関し互いに密着される。このとき、積層方向Ｓに沿った燃料電池本体１の外周面１ａと外周面１ａに対向するケース２の側壁２２ａの内周面２ａとの間に距離Ｄの隙間が形成される。その隙間に介在層３が配置される。
【００１３】
なお、ケース本体２２の深さは圧縮状態の燃料電池本体１の積層方向Ｓの長さよりやや長くてもよい。その場合には、例えば、ケース本体２２の底壁２２ｂの外側からボルトが締め込まれることで、底壁２２ｂの内側から突き出したボルトが燃料電池本体１のエンドプレート１４を押して燃料電池本体１を拘束する。図示しない別の実施例では、燃料電池本体１がケース２に収容されると、蓋プレート２１とそれに接するエンドプレート１４とが締結部材で締結され、ケース本体２２の底壁２２ｂとそれに接するエンドプレート１４とが締結部材で締結されることで、ケース２と燃料電池本体１とが締結される。
【００１４】
燃料電池スタックＡの積層方向Ｓの一端に位置する蓋プレート２１、ターミナルプレート１２、絶縁プレート１３及びエンドプレート１４は、これら蓋プレート２１、ターミナルプレート１２、絶縁プレート１３及びエンドプレート１４を積層方向Ｓに貫通して燃料電池スタックＡの外部から積層体１１に到る複数の流通路（図示せず）を備える。これら流通路には、水素のような燃料ガスを積層体１１に供給する供給路、燃料ガスを積層体１１から排出する排出路、空気のような酸化剤ガスを積層体１１に供給する供給路、酸化剤ガスを積層体１１から排出する排出路、冷却水を積層体１１に供給する供給路、及び冷却水を積層体１１から排出する排出路が含まれる。
【００１５】
燃料電池単セルはそれぞれアノード極及びカソード極（図示せず）を有し、アノード極は一側に隣接する燃料電池単セルのカソード極に電気的に接続され、カソード極は他側に隣接する燃料電池単セルのアノード極に電気的に接続される。積層体１１の一端のアノード極は一方のターミナルプレート１２に電気的に接続され、他端のカソード極は他方のターミナルプレート１２に電気的に接続される。燃料電池単セルは、燃料電池単セルに供給された燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により電力を発生する。燃料電池単セルで発生した電力は、ターミナルプレート１２から燃料電池スタックＡの外部に到る複数の配線を介して燃料電池スタックＡの外部に取り出される。燃料電池スタックＡから取り出された電力は例えば車両の駆動用電気モータ又は蓄電器に供給される。エンドプレート１４及びケース２は接地されている。なお、これらの電気的な構成については、図示を省略している。
【００１６】
介在層３は、燃料電池本体１に加わる衝撃を吸収し、燃料電池本体１の位置ずれを抑制し、燃料電池本体１とケース２とを電気的に絶縁する部材である。介在層３は、燃料電池本体１とケース２との間、すなわち積層方向Ｓに沿った燃料電池本体１の外周面１ａと外周面１ａに対向するケース２の側壁２２ａの内周面２ａとの間に配置される。また、積層方向Ｓの断面（例えば図１）で見た場合、介在層３は、積層方向Ｓに沿って燃料電池本体１の一端から他端に亘って設けられる。一方、積層方向Ｓと垂直な断面（例えば図２）で見た場合、介在層３は、少なくとも燃料電池本体１の四つの角部Ｃｎの近傍に、すなわち少なくともケース２の四つの角部の近傍に設けられる。図示しない別の実施例では、燃料電池本体１とケース２との間に電気的絶縁部材が更に配置される。
【００１７】
図２に示す実施例では、燃料電池本体１の積層方向Ｓに沿った外周面１ａのうち互いに向かい合う一対の外周面部分１ａ−１及び１ａ−２とその一対の外周面部分１ａ−１及び１ａ−２に対向するケース２の内周面２ａ−１及び２ａ−２との間の距離Ｄの隙間に介在層３−１及び３−２がそれぞれ配置される。このとき、外周面部分１ａ−１には両側の角部Ｃｎの近傍にそれぞれ介在層３−１が配置され、外周面部分１ａ−２には両側の角部Ｃｎにそれぞれ介在層３−２が配置される。また、燃料電池本体１の積層方向Ｓに沿った外周面１ａのうち互いに向かい合う別の一対の外周面部分１ａ−３及び１ａ−４とその別の一対の外周面部分１ａ−３及び１ａ−４に対向するケース２の内周面２ａ−３及び２ａ−４との間の距離Ｄの隙間に介在層３−３及び３−４がそれぞれ配置される。このとき、外周面部分１ａ−３には両側の角部Ｃｎの近傍にそれぞれ介在層３−３が配置され、外周面部分１ａ−４には両側の角部Ｃｎにそれぞれ介在層３−４が配置される。図示しない別の実施例では、外周面１ａの一つの外周面部分につき、角部Ｃｎ近傍の二枚の介在層３ではなく、ほぼ全面を覆う一枚の介在層３が配置される。
【００１８】
介在層３を、積層方向Ｓの断面（図１）で見た場合、積層方向Ｓに沿って燃料電池本体１の一端から他端に亘って設けるのは、積層方向Ｓに垂直な方向の力が加わったとき、各燃料電池単セルが位置ずれするのを抑制するためであり、特に位置ずれし易い積層体１１の中央部を確実に保持するためである。また、介在層３を、積層方向Ｓと垂直な断面（図２）で見た場合、少なくともケース２の四つの角部に設けるのは、燃料電池単セルが位置ずれしようとするとき介在層３に掛かる力をケース２で支持する場合、少なくとも剛性の高いケース２の角部で支持することで介在層３に掛かる力を安定的に支持できるからである。また、介在層３を、外周面１ａのうちの向かい合う両側面に対になるようにそれぞれ配置するのは、介在層３を介して燃料電池本体１の両側から均等に燃料電池本体１を拘束する力や介在層３を押し潰す力を付与するためである。
【００１９】
介在層３は、電気的絶縁性及び復元力を有する。復元力とは、外力により寸法が変化したとき、元の寸法に戻ろうとする力である。介在層３の材料としては、電気的絶縁性及び復元力を有していれば特に限定されず、例えば、樹脂の弾性材に例示される。介在層３は、好ましくはダイラタント的特性を更に有する。ダイラタント的特性とは、ゆっくりとした入力荷重には流動性を示し、ゆっくり変形し、急激な入力荷重には固体のように振る舞い、ほとんど変形しない性質をいう。その場合、介在層３の材料としては、上記特性に加えてダイラタント的特性を更に有していれば特に限定されず、例えば、樹脂と固形物との混合物が挙げられる。具体的には、シリコーンオイルとホウ酸の混合物が例示される。また、ダウコーニング社のダウコーニング３１７９（ダウコーニングは登録商標）や、Ｗａｃｋｅｒ  ＧｍｂＨ社のＭ４８、Ｍ４９のような製品を用いることもできる。また、シリコーン樹脂（ゲルを含む）とシリカとの混合物を用いることもできる。図１及び図２及び以下に示す実施例では、介在層３が電気的絶縁性及び復元力に加えてダイラタント的特性を更に有する場合について説明する。
【００２０】
介在層３としては、荷重ゼロの状態では、燃料電池本体１の外周面１ａとケース２の側壁２２ａの内周面２ａとの距離Ｄよりも大きい厚み、すなわち初期厚みを有するものが用いられる。そして、外周面１ａに配置された介在層３が潰されてその厚みが距離Ｄよりも小さくなり、その厚みが距離Ｄにまで膨らむ前に燃料電池本体１がケース２に収容されることで、介在層３に影響されずに燃料電池本体１がケース２に収容される。この場合、介在層３は、その後にその復元力により距離Ｄと同じ厚みに回復するが、初期厚みが距離Ｄよりも大きいので、初期厚みを回復することなく圧縮状態で燃料電池本体１の外周面１ａとケース２の側壁２２ａの内周面２ａとの間に配置される。介在層３が圧縮状態で配置されることで、燃料電池本体１に加わる衝撃が吸収し易くなり、燃料電池本体１の位置ずれがより抑制される。
【００２１】
介在層３にダイラタント的特性を有する材料を用いることが好ましい理由は以下のとおりである。燃料電池スタックＡが車両に搭載される場合、燃料電池本体１が車両の衝突などで積層方向Ｓに垂直な方向に急激な衝撃を受けると、燃料電池本体１の各燃料電池単セルは元の位置から力の方向にずれようとする。このとき、介在層３がダイラタント的特性を有すると、介在層３は急激な変化を受けて固体のように振る舞う。そのため、各燃料電池単セルの位置ずれの発生を抑制し、位置ずれに起因する反応ガスや冷却媒体の漏れを抑制できる。一方、燃料電池単セルの熱膨張などに起因して各燃料電池単セルが積層方向Ｓに垂直な方向にゆっくりと変形することがある。このとき、介在層３がダイラタント的特性を有すると、介在層３はゆっくりとした変化を受けて流動的に変化し、燃料電池単セルの変形によって生じた燃料電池単セルと介在層３との隙間を埋めるように変形する。そのため、その後に車両の衝突が発生し、燃料電池単セルが急激にずれようとしても、介在層３によりずれの発生を抑制できる。
【００２２】
なお、積層体１１において、積層方向Ｓに垂直な方向での燃料電池単セル１１ａの端部は揃っていて外周面１ａを形成するが、詳細にみると図３に示すように隣り合う燃料電池単セル１１ａ同士では端部が少しずつずれている場合もある。その場合、介在層３の厚みは、介在層３の外面を基準として最小値ｄｍｉｎ以上、最大値ｄｍａｘ以下の値となり一定値ではない。本実施例では、厚みの平均値ｄａｖｅを介在層３の厚みとする。
【００２３】
次に、実施例に係る燃料電池スタックＡの製造に用いる燃料電池スタック製造装置について説明する。燃料電池スタック製造装置３０は、挟持具３１と、圧縮具３２とを備える。図４は、燃料電池スタック製造装置３０の挟持具３１の構成を示す側面図である。
【００２４】
挟持具３１は、燃料電池本体１を積層方向Ｓの両端において圧縮状態で挟持する。図４に示す実施例では、挟持具３１は、長方形の板状の基材４０を有する。基材４０の長手方向Ｌの一端には基材４０から略垂直に立設された板状の垂直部材４１が結合され、長手方向Ｌの他端には基材４０から略垂直に立設された板状の垂直部材４２が結合される。垂直部材４２には駆動機構４４が配置される。駆動機構４４は、長手方向Ｌに沿って垂直部材４１へ延びる加圧シャフト４３を長手方向Ｌに移動させる。燃料電池スタックＡの製造工程では、積層方向Ｓが長手方向Ｌに一致するように燃料電池本体１が蓋プレート２１と共に、挟持具３１に対し配置され、次いで加圧シャフト４３が長手方向Ｌに沿って垂直部材４１に向けて移動される。その結果、燃料電池本体１が垂直部材４１と加圧シャフト４３との間で積層方向Ｓに圧縮状態で挟持される。このとき、ケース本体２２の底壁２２ｂの上記の開口部及び開口２２ｃを加圧シャフト４３が通るように、すなわちケース本体２２を加圧シャフト４３が貫通するようにケース本体２２が加圧シャフト４３に予め配置されており、ケース本体２２が積層方向Ｓに移動されることで、ケース本体２２が圧縮状態の燃料電池本体１を収容する。
【００２５】
圧縮具３２は、挟持具３１により挟持された燃料電池本体１の外周面１ａ上に配置されている介在層３を圧縮する。図４に示す実施例では、圧縮具３２は挟持具３１とは別体として形成される。
【００２６】
図５及び図６は、燃料電池スタック製造装置３０の圧縮具３２の正面図及び側面図である。圧縮具３２は、挟持具３１により挟持された燃料電池本体１の一対の外周面部分１ａ−１及び１ａ−２上に配置されている一対の介在層３−１及び３−２を、燃料電池本体１がケース２に収容されたときの外周面１ａと内周面２ａとの距離Ｄよりも大きい初期厚みから距離Ｄよりも小さい厚み、すなわち圧縮済み厚みまで同時に圧縮する。図５に示す実施例では、更に、圧縮具３２は、挟持具３１により挟持された燃料電池本体１の別の一対の外周面部分１ａ−３及び１ａ−４上に配置されている別の一対の介在層３−３及び３−４を、初期厚みから圧縮済み厚みまで同時に圧縮する。
【００２７】
圧縮具３２は、一対の板状部材５１−１及び５１−２と、一対の支持部材５３−１及び５３−２と、固定部材５４ａと、一対の移動機構５２−１及び５２−２とを含んでいる。一対の支持部材５３−１及び５３−２は、それぞれ移動機構５２−１及び５２−２を介して、対応する板状部材５１−１及び５１−２を支持する。固定部材５４ａは、一対の支持部材５３−１及び５３−２を燃料電池本体１の周囲において互いに連結し、それにより一対の支持部材５３−１及び５３−２同士間の距離を一定に保つ。移動機構５２−１及び５２−２は、燃料電池本体１上の一対の介在層３−１及び３−２にそれぞれ対面配置された一対の板状部材５１−１及び５１−２を互いに近づくよう移動し、それにより一対の板状部材５１−１及び５１−２と燃料電池本体１との間で一対の介在層３−１及び３−２を圧縮済み厚みまで同時に圧縮し、次いで一対の板状部材５１−１及び５１−２を互いに離れるよう移動し、それにより一対の板状部材５１−１及び５１−２を一対の介在層３−１及び３−２から離脱させる。言い換えると、移動機構５２−１及び５２−２は、一対の板状部材５１−１及び５１−２のうち少なくとも一方を対応する支持部材５３−１及び５３−２に対し移動し、それにより一対の板状部材５１−１及び５１−２を互いに近づくよう又は互いに離れるよう移動する。移動機構５２−１及び５２−２としては電動シリンダや電動アクチュエータが挙げられる。ここで、図５に示す実施例では、外周面部分１ａ−１及び１ａ−２上に一対の介在層３−１及び３−２が二組あることに対応して、第１の圧縮具３２−１は二組設けられる。
【００２８】
図５に示す実施例では、更に、圧縮具３２は、別の一対の板状部材５１−３及び５１−４と、別の一対の支持部材５３−３及び５３−４と、別の固定部材５４ｂと、別の一対の移動機構５２−３及び５２−４とを含んでいる。一対の支持部材５３−３及び５３−４は、それぞれ移動機構５２−３及び５２−４を介して、対応する板状部材５１−３及び５１−４を支持する。固定部材５４ｂは、一対の支持部材５３−３及び５３−４を燃料電池本体１の周囲において互いに連結し、それにより一対の支持部材５３−３及び５３−４同士間の距離を一定に保つ。移動機構５２−３及び５２−４は、燃料電池本体１上の一対の介在層３−３及び３−４にそれぞれ対面配置された一対の板状部材５１−３及び５１−４を互いに近づくよう移動し、それにより一対の板状部材５１−３及び５１−４と燃料電池本体１との間で一対の介在層３−３及び３−４を圧縮済み厚みまで同時に圧縮し、次いで一対の板状部材５１−３及び５１−４を互いに離れるよう移動し、それにより一対の板状部材５１−３及び５１−４を一対の介在層３−１及び３−２から離脱させる。言い換えると、移動機構５２−３及び５２−４は、一対の板状部材５１−３及び５１−４のうち少なくとも一方を対応する支持部材５３−３及び５３−４に対し移動し、それにより一対の板状部材５１−３及び５１−４を互いに近づくよう又は互いに離れるよう移動する。ここで、図５に示す実施例では、外周面部分１ａ−３及び１ａ−４上に一対の介在層３−３及び３−４が二組あることに対応して、第２の圧縮具３２−２は二組設けられる。
【００２９】
板状部材５１−１及び５１−２は、外周面部分１ａ−１及び１ａ−２上を積層方向Ｓに延在する介在層３−１及び３−２の外面を覆うように形成されている。図５に示す実施例では、板状部材５１−１、５１−２は、介在層３−１及び３−２の外面の全面を覆うように、介在層３−１、３−２の幅よりも広い幅で、燃料電池本体１の積層方向Ｓの長さと同じ長さの板状に形成される。板状部材５１−３及び５１−４についても、板状部材５１−１、５１−２と同様に、介在層３−３及び３−４の外面の全面を覆うように形成される。
【００３０】
図６に示す実施例では、一対の板状部材５１−１及び５１−２に対して、一対の移動機構５２−１及び５２−２、一対の支持部材５３−１及び５３−２並びに固定部材５４ａが積層方向Ｓに複数個配置される。これらは、向かい合う一対の外周面部分１ａ−１及び１ａ−２上の一対の介在層３−１及び３−２を圧縮するので、以下では便宜上、第１の圧縮具３２−１と呼ぶこととする。同様に、一対の板状部材５１−３及び５１−４に対して、一対の移動機構５２−３及び５２−４、一対の支持部材５３−３及び５３−４並びに固定部材５４ｂが積層方向Ｓに複数個配置される。これらは、別の向かい合う一対の外周面部分１ａ−３及び１ａ−４上の一対の介在層３−３及び３−４を圧縮するので、以下では便宜上、第２の圧縮具３２−２と呼ぶこととする。
【００３１】
図７は圧縮具の動作の一例を説明する模式図である。第１の圧縮具３２−１で介在層３−１及び３−２を圧縮する動作と、第２の圧縮具３２−２で介在層３−３及び３−４を圧縮する動作は同じなので、以下では、第１の圧縮具３２−１で介在層３−１及び３−２を圧縮する動作について説明する。
【００３２】
図７の左側の図に示すように、第１の圧縮具３２−１で介在層３−１及び３−２が圧縮される前、介在層３−１及び３−２の厚みは初期厚みｄ１である。移動機構５２−１は、板状部材５１−１を、外周面部分１ａ−１から外側に初期厚みｄ１と同じ、又は、それより大きい距離だけ離れた外側位置ＰＳ１ａに保持する。一方、移動機構５２−２は、板状部材５１−２を、外周面部分１ａ−２から外側に初期厚みｄ１と同じ、又は、それより大きい距離だけ離れた外側位置ＰＳ２ａに保持する。このとき、板状部材５１−１及び５１−２は、それぞれ外周面部分１ａ−１及び１ａ−２に対向する面が介在層３−１及び３−２の外面に略平行になるように配置される。
【００３３】
続いて、図７の右側の図に示すように、第１の圧縮具３２−１で介在層３−１及び３−２が圧縮されるとき、移動機構５２−１は、板状部材５１−１を、外周面部分１ａ−１から外側に距離Ｄよりも小さい距離だけ離れた内側位置ＰＳ１ｂに移動する。すなわち、板状部材５１−１を介在層３−１に押し付けて介在層３−１を圧縮し、介在層３−１を圧縮済み厚みｄ２にする。それと同時に、移動機構５２−２は、板状部材５１−２を、外周面部分１ａ−２から外側に距離Ｄよりも小さい距離だけ離れた内側位置ＰＳ２ｂに移動する。すなわち、板状部材５１−２を介在層３−２に押し付けて介在層３−２を圧縮し、介在層３−２を圧縮済み厚みｄ２にする。
【００３４】
その後、移動機構５２−１は、板状部材５１−１を外側位置ＰＳ１ａに戻す。同様に、移動機構５２−２は、板状部材５１−２を外側位置ＰＳ２ａに戻す。すなわち、板状部材５１−１及び５１−２は、それぞれ介在層３−１及び３−２から離脱される。
【００３５】
図４に示す実施例では、圧縮具３２は挟持具３１とは別体として形成されるが、図示しない別の実施例では、圧縮具３２は挟持具３１に固定され、両者は一体に形成される。例えば、圧縮具３２の複数の固定部材５４ａ及び５４ｂが挟持具３１の基材４０に固定される。
【００３６】
図示しない別の実施例では、燃料電池スタック製造装置３０は、挟持具３１及び圧縮具３２に加えて、ケース本体２２が燃料電池本体１を収容するようにケース本体２２を燃料電池本体１へ移動する収容機構を更に備える。収容機構は、加圧シャフト４３が貫通するように加圧シャフト４３に配置されたケース本体２２をケース本体２２の底壁２２ｂにおいて保持する保持具と、ケース本体２２を保持した保持具を積層方向Ｓに沿って燃料電池本体１に向かって移動する保持治具移動機構とを含んでいる。
【００３７】
次に、実施例に係る燃料電池スタックＡの製造方法について説明する。図８〜図１６は、燃料電池スタックＡの各製造工程を示す概略断面図である。
【００３８】
まず、図４に示すような燃料電池スタック製造装置３０の挟持具３１により、燃料電池本体１を積層方向Ｓの両端において圧縮状態で挟持する。具体的には、図８に示すように、ケース２の蓋プレート２１を挟持具３１の垂直部材４１の一側面に当接させ、垂直部材４１の他側面から垂直部材４１を貫通し蓋プレート２１に達するボルトのような締結部材（図示せず）で蓋プレート２１を垂直部材４１に保持し、保持された蓋プレート２１に燃料電池本体１を加圧シャフト４３により荷重Ｐで押し付ける。それにより、燃料電池本体１は、積層方向Ｓの両端から荷重Ｐで圧縮される。なお、図８では燃料電池スタック製造装置３０のうち、挟持具３１の垂直部材４１及び加圧シャフト４３のみを図示している。本製造方法において、燃料電池本体１は、蓋プレート２１とケース本体２２とが締結されるまで挟持具３１により圧縮され続ける。以下では、垂直部材４１及び加圧シャフト４３の図示を省略する。
【００３９】
次に、初期厚みｄ１の介在層３−１〜３−４を用意し、図９及び図１０に示すように、燃料電池本体１の一対の外周面部分１ａ−１及び１ａ−２上に、一対の介在層３−１及び３−２をそれぞれ配置し、別の一対の外周面部分１ａ−３及び１ａ−４上に、別の一対の介在層３−３及び３−４をそれぞれ配置する。ただし、図９は図１０のＥ９−Ｅ９断面図であり、図１０は図９のＥ１０−Ｅ１０断面図である。
【００４０】
続いて、図１１及び図１２に示すように、燃料電池本体１の一対の外周面部分１ａ−３及び１ａ−４の外側にそれぞれ第１の圧縮具３２−１を配置し、燃料電池本体１上の一対の介在層３−１及び３−２に一対の板状部材５１−１及び５１−２をそれぞれ対面配置する。同様に、燃料電池本体１の別の一対の外周面部分１ａ−１及び１ａ−２の外側にそれぞれ第２の圧縮具３２−２を配置し、燃料電池本体１上の別の一対の介在層３−３及び３−４に別の一対の板状部材５１−３及び５１−４をそれぞれ対面配置する。ただし、図１２は図１１のＥ１２−Ｅ１２断面図であり、図１１は図１２のＥ１１−Ｅ１１断面図である。また、図１１及び図１２では燃料電池スタック製造装置３０のうち、圧縮具３２の板状部材５１（５１−１〜５１−４）のみを図示している（以下、図１３及び図１４において同じ。）。図１１に示す実施例では板状部材５１は介在層３に接しないが、図示しない別の実施例では板状部材５１は介在層３に接する。
【００４１】
続いて、図１３及び図１４に示すように、圧縮具３２の板状部材５１−１及び５１−２により、一対の介在層３−１及び３−２を初期厚みｄ１から圧縮済み厚みｄ２まで同時に圧縮する。このとき、積層方向Ｓに並んだ複数の移動機構５−１及び５−２は板状部材５１−１及び５１−２を同時に介在層３−１及び３−２へ移動する。すなわち、介在層３−１及び３−２は積層方向Ｓに一度に圧縮される。同様に、圧縮具３２の板状部材５１−３及び５１−４により、一対の介在層３−３及び３−４を初期厚みｄ１から圧縮済み厚みｄ２まで同時に圧縮する。このとき、積層方向Ｓに並んだ複数の移動機構５−３及び５−４は板状部材５１−３及び５１−４を同時に介在層３−３及び３−４へ移動する。すなわち、介在層３−３及び３−４は積層方向Ｓに一度に圧縮される。ただし、図１４は図１３のＥ１４−Ｅ１４断面図であり、図１３は図１４のＥ１３−Ｅ１３断面図である。図１３に示す実施例では、介在層３−１及び３−２と介在層３−３及び３−４とは同時に圧縮される。図示しない別の実施例では介在層３−１及び３−２と介在層３−３及び３−４とはタイミングをずらして圧縮される。
【００４２】
その後、圧縮具３２の板状部材５１−１及び５１−２を一対の介在層３−１及び３−２から離脱させる。同様に、圧縮具３２の板状部材５１−３及び５１−４を一対の介在層３−３及び３−４から離脱させる。このとき、板状部材５１−１及び５１−２を同時に離脱させると介在層３−１及び３−２の厚みが同じになるため、より好ましい。同様に、板状部材５１−３及び５１−４を同時に離脱させると介在層３−３及び３−４の厚みが同じになるので、より好ましい。そして、第１の圧縮具３２−１及び第２の圧縮具３２−２を燃料電池本体１から離脱させる。圧縮具３２が離脱されて、板状部材５１−１〜５１−４が介在層３−１〜３−４から離脱されると、介在層３−１〜３−４の厚みは、ゆっくりとした速度で元の厚みに戻っていく。
【００４３】
次に、図１５に示すように、介在層３の厚みが距離Ｄにまで膨らむ前に、ケース本体２２を燃料電池本体１に対して相対的に移動させながら、開口を介してケース本体２２に燃料電池本体１を収容する。このとき、図１５に示す実施例では、外周面部分１ａ−１と内周面２ａ−１との距離、外周面部分１ａ−２と内周面２ａ−２との距離、外周面部分１ａ−３と内周面２ａ−３との距離及び外周面部分１ａ−４と内周面２ａ−４との距離は、いずれも等しく距離Ｄである。で〜１ａ−４と内周面この例では４つの面で距離が等しくＤである、その後、ケース本体２２をボルトのような締結部材（図示せず）で蓋プレート２１に締結する。それにより、介在層３を配置された燃料電池本体１がケース２内に収容される。このとき、図１５に示すように、介在層３は厚みｄ２程度であるため、ケース本体２２にほとんど触れることはない。なお、荷重Ｐはケース２の底壁２２ｂに設けられた開口部を介して印加する。図示しない別の実施例では、ケース本体２２に底壁２２ｂを設けず開口したままで荷重Ｐを印加する。その場合、ケース本体２２に燃料電池本体１を収容した後、ケース本体２２をボルトのような締結部材（図示せず）で蓋プレート２１に締結すると共に、底壁２２ｂをボルトのような締結部材（図示せず）で側壁２２ａに締結する。
【００４４】
なお、図示しない別の実施例では、互いに向かい合う外周面部分１ａ−１及び１ａ−２において内周面２ａ−１及び２ａ−２との距離が異なるか、又は、互いに向かい合う外周面部分１ａ−３及び１ａ−４において内周面２ａ−３及び２ａ−４との距離が異なる。この場合、例えば、燃料電池スタックＡ内での介在層３−１の厚みと介在層３−２の厚みとは差があるが、いずれも初期厚みｄ１よりも小さい厚みになっていれば、介在層３−１及び介在層３−２はその機能を果たし得る。
【００４５】
その後、図１６に示すように、介在層３は、復元力により元の形状、すなわち初期厚みｄ１に戻ってゆく。しかし、外周面１ａと内周面２ａとの隙間が距離Ｄしかないため、介在層３は、厚みＤまで戻った後に圧縮された状態で外周面１ａと内周面２ａとの間に保持される。
【００４６】
以上により、燃料電池スタックＡが完成される。このとき、介在層３が膨らみながら厚みを回復しつつ、燃料電池本体１の各プレートや各燃料電池単セルの凹凸に合わせてケース２との隙間を埋め、燃料電池本体１の外周面１ａとケース２の内周面２ａとの間に圧縮状態で配置される。
【００４７】
上記の燃料電池スタックの製造方法では、燃料電池本体１の外周面１ａのうちの互いに向かい合う一対の外周面部分１ａ−１及び１ａ−２に配置された介在層３−１及び３−２を、一対の板状部材５１−１及び５−２で、燃料電池本体１の外側から内側へ同時に圧縮する。このとき、一対の板状部材５１−１及び５−２が介在層３−１及び３−２を押し潰す力は、その大きさが同じで、その方向が互いに逆である。そのため、一方の力が他方の力に比べて大きい場合、例えば、板状部材５１−２で介在層３−２を圧縮することなく板状部材５１−１のみで介在層３−１を圧縮する場合には、外周面部分１ａ−１側のみから積層体１１に力が加わるため、燃料電池単セルが圧縮状態で挟持されていた本来の位置から反対の外周面部分１ａ−２側へ押し出されることが起こり得るが、上記の製造方法ではそのような事態を回避できる。すなわち、燃料電池本体１での燃料電池単セルのずれを発生させずに介在層３−１及び３−２を押し潰すことができる。また、燃料電池本体１とケース２との距離（隙間）Ｄ未満に介在層３−１及び３−２を潰すことで、燃料電池本体１のケース２への挿入に要する外力を削減でき、燃料電池本体１のケース２への挿入し易さを向上できる。加えて、燃料電池本体１がケース２内に収まった後に介在層３−１及び３−２の厚みが復元することで、燃料電池本体１とケース２との間に圧縮状態で介在層３−１及び３−２を容易に配置できる。これらの効果は、板状部材５１−３及び５−４で介在層３−３及び３−４を圧縮する場合にも同様に奏される。また、ケース２が水密、締結、外部拘束の機能を有するため、それら機能を実現する構成が簡略化され、燃料電池スタックＡの大きさを小さくでき、コストを低減できる。
【００４８】
以上説明されたように、実施例の燃料電池スタックＡの製造方法は、燃料電池本体の外周面とケースの内周面との間に適切に介在層３を配置することができる。
【００４９】
次に、図１７を参照して、別の実施例について説明する。
【００５０】
図１７は、別の実施例の燃料電池スタック製造装置の圧縮具の正面図である。図５に示す実施例と図１７に示す実施例とは、板状部材５１−１〜５１−４を移動させる移動機構が相違する。以下、相違点について主に説明する。
【００５１】
図１７に示すように、第１の圧縮具３２−１では、移動機構として支持部材５３−１に設けられたネジ穴５２ｓにボルト５２ａが配置される。図１７の左下側拡大図に示すように、ボルト５２ａの先端は板状部材５１−１に、回転軸回りに回転可能に連結されている。したがって、板状部材５１−１はボルト５２ａを介して支持部材５３−1に支持されており、一方で、ボルト５２ａによって移動される。このとき、支持部材５３−１と支持部材５３−２との距離は固定部材５４ａにより一定に保たれるので、ボルト５２ａにより板状部材５１−１が介在層３−１方向に支持部材５３−１に対し移動することで、板状部材５１−１と板状部材５１−２との距離が小さくなり、外周面部分１ａ−１及び１ａ−２上の介在層３−１及び３−２が圧縮される。
【００５２】
同様に、第２の圧縮具３２−２では、移動機構として支持部材５３−４に設けられたネジ穴５２ｓにボルト５２ｂが配置される。図１７の右下側拡大図に示すように、ボルト５２ｂの先端は板状部材５１−４に、回転軸回りに回転可能に連結されている。したがって、板状部材５１−４はボルト５２ｂを介して支持部材５３−４に支持されており、一方で、ボルト５２ｂによって移動される。この場合にも、支持部材５３−３と支持部材５３−４との距離は固定部材５４ｂにより一定に保たれるので、ボルト５２ｂにより板状部材５１−４が介在層３−４方向に移動することで、板状部材５１−４と板状部材５１−３との距離が小さくなり、外周面部分１ａ−４及び１ａ−３上の介在層３−４及び３−３が圧縮される。
【００５３】
図１７に示す実施例では、移動機構であるボルト５２ａ及び５２ｂは、それぞれ支持部材５３−１及び支持部材５３−４に配置され、支持部材５３−２及び５３−３には配置されない。図示しない別の実施例では、ボルト５２ａ及び５２ｂは、それぞれ支持部材５３−１及び支持部材５３−４に配置されるだけでなく、支持部材５３−２及び５３−３にも配置される。
【００５４】
図１７に示される実施例でも図５の実施例と同様の効果を得ることができる。加えて、ボルト５２ａ及び５２ｂの締め付けトルクにより、介在層３−１〜３−４にかかる圧縮力を制御でき、圧縮力の制御を容易にすることができる。また、例えば、移動機構としてのボルト５２ａを配置するのが、支持部材５３−１及び５３−２のうちの片方だけでよいので、圧縮具３２の構造や操作を簡便にできる。
【００５５】
次に、図１８を参照して、更に別の実施例について説明する。
【００５６】
図１８は、更に別の実施例の燃料電池スタック製造装置の圧縮具の正面図である。図５に示す実施例と図１８に示す実施例とは、板状部材５１−１〜５１−４を移動させる移動機構が相違する。以下、相違点について主に説明する。
【００５７】
図１８に示すように、第１の圧縮具３２−１は、一対の板状部材５１−１及び５１−２をそれぞれ支持しかつ互いに分離された一対の支持部材５６−１及び５６−２と、燃料電池本体１の周囲において一対の支持部材５６−１及び５６−２を分離可能に互いに連結する連結具５５ａとを含んでいる。板状部材５１−１及び５１−２はそれぞれ支持部材５６−１及び５６−２に対し移動できないように支持部材に支持されている。一対の支持部材５６−１及び５６−２が、連結具５５ａにより互いに連結されると、一対の板状部材５１−１及び５１−２が互いに近づくよう移動される。次いで連結具５５ａにより一対の支持部材５６−１及び５６−２が互いに分離されると、一対の板状部材５１−１及び５１−２が互いに離れるよう移動される。図１８に示す実施例では、一対の支持部材５６−１及び５６−２は略Ｌ字形状を有し、支持部材５６−１及び５６−２における板状部材５１−１及び５１−２と反対側の端部は互いに接近して、連結具５５ａで連結される。連結具５５ａとしてはバックルが挙げられる。バックルは、例えば、図１８の下側の拡大図に示すように、支持部材５６−１の端部に一端を接続されたバンド６１と、支持部材５６−２の端部の窪み６４に設けられた金具６２と、支持部材５６−１の端部に設けられた係止具６３とを備える。
【００５８】
一対の板状部材５１−１及び５１−２がそれぞれ介在層３−１及び３−２に当接するように第１の圧縮具３２−１が燃料電池本体１の周囲に配置された後、連結具５５ａの支持部材５６−１側のバンド６１が支持部材５６−２側の金具６２に引っ掛けられ、支持部材５６−１側に引き戻されて、支持部材５６−１側の係止具６３に係止される。それにより、支持部材５６−１及び５６−２の端部は互いに接近して連結されると共に、板状部材５１−１と５１−２とが互いに接近して、介在層３−１及び３−２が圧縮される。その後、係止具６３がバンド６１を開放することで、一対の板状部材５１−１及び５１−２が介在層３−１及び３−２から離脱される。
【００５９】
更に、図１８に示す実施例では、第２の圧縮具３２−２は、一対の板状部材５１−３及び５１−４をそれぞれ支持する一対の支持部材５６−３及び５６−４と、燃料電池本体１の周囲において一対の支持部材５６−３及び５６−４を分離可能に互いに連結する連結具５５ｂとを含んでいる。これら一対の支持部材５６−３及び５６−４及び連結具５５ｂも、一対の支持部材５６−１及び５６−２及び連結具５５ａと同様な機能を有し、動作をする。
【００６０】
このように、一対の支持部材５６−１及び５６−２及び連結具５５ａは、一対の板状部材５１−１及び５１−２を互いに近づくよう移動し、及び、互いに離れるよう移動しているので、板状部材５１−１及び５１−２を移動させる移動機構と見ることができる。同様に、一対の支持部材５６−３及び５６−４及び連結具５５ｂは、一対の板状部材５１−３及び５１−４を互いに近づくよう移動し、及び、互いに離れるよう移動しているので、板状部材５１−３及び５１−４を移動させる移動機構と見ることができる。
【００６１】
図１８に示される実施例でも図５の実施例と同様の効果を得ることができる。加えて、バックルをワンタッチで外せるようにすることで、介在層３の圧縮後に素早く圧縮具３２を取り外すことができ、作業効率を上げることができる。
【００６２】
次に、図１９を参照して、更に別の実施例について説明する。
【００６３】
図１９は、更に別の実施例の燃料電池スタック製造装置の圧縮具の正面図である。図５に示す実施例と図１９に示す実施例とは、板状部材５１−１〜５１−４を移動させる移動機構が、図５の実施例の圧縮具３２と相違する。以下、相違点について主に説明する。
【００６４】
図１９に示すように、圧縮具３２は、燃料電池本体１上の一対の介在層３−１及び３−２の外面にそれぞれ対面配置された一対の板状部材５１−１及び５１−２を燃料電池本体１と共に取り囲むバンド５７と、バンド５７を巻き取り又は巻き戻す巻取り機構５８とを含んでいる。このとき、巻取り機構５８によりバンド５７が巻き取られると、一対の板状部材５１−１及び５１−２が互いに近づくよう移動される。次いで巻取り機構５８によりバンド５７が巻き戻されると、一対の板状部材５１−１及び５１−２が互いに離れるよう移動可能になる。
【００６５】
更に、図１９に示す実施例では、バンド５７は、更に燃料電池本体１上の一対の介在層３−３及び３−４の外面にそれぞれ対面配置された一対の板状部材５１−３及び５１−４を取り囲む。これら一対の板状部材５１−３及び５１−４も、一対の一対の板状部材５１−１及び５１−２と同様である。図１９に示す実施例では、板状部材５１−１と５１−３とが端部で結合し、板状部材５１−１と５１−４とが端部で結合し、板状部材５１−２と５１−３とが端部で結合し、及び、板状部材５１−２と５１−４とが端部で結合し、それぞれ略Ｌ字形状を有している。
【００６６】
略Ｌ字形状の板状部材５１−１と５１−３、板状部材５１−１と５１−４、板状部材５１−２と５１−３及び板状部材５１−２と５１−４が介在層３−１〜３−４に当接するように燃料電池本体１の周囲に配置された後、各板状部材が燃料電池本体１と共にバンド５７で取り囲まれ、その後に巻取り機構５８によりバンド５７が巻き取られ。それにより、各板状部材が燃料電池本体１を挟んで互いに接近して、介在層３−１〜３−４が圧縮され、上下方向の圧縮と、左右方向の圧縮が同時に行われる。その後、巻取り機構５８がバンド５７を巻き戻すと、各板状部材が介在層３−１〜３−４から離脱可能になり、作業者により取り外される。
【００６７】
このように、バンド５７及び巻取り機構５８は、一対の板状部材５１−１〜５１−４を互いに近づくよう移動し、及び、互いに離れるよう移動可能にしているので、板状部材５１−１〜５１−４を移動させる移動機構と見ることができる。
【００６８】
この更に別の実施例でも図５の実施例と同様の効果を得ることができる。加えて、この更に別の実施例では、一つの締め付け用のバンド５７で八か所すべての介在層３を圧縮できる。また、バンド５７を外して抜き取るという簡単な操作により、より効率的な作業ができる。
【００６９】
次に、図２０を参照して、更に別の実施例について説明する。
【００７０】
図２に示す実施例では、外周面１ａのうちの、二組の互いに向かい合う外周面部分１ａ−１、１ａ−２及び１ａ−３、１ａ−４に介在層３が配置される。図２０に示す実施例では、外周面１ａのうちの、一組の互いに向かい合う外周面部分１ａ−１、１ａ−２のみに介在層３、すなわち介在層３−１、３−２が配置される。介在層３の拘束力が大きい場合、例えば介在層３の圧縮の程度が大きい場合には、別の一組の互いに向かい合う外周面部分１ａ−３、１ａ−４に介在層３が無くても燃料電池単セルのずれを防止等、図２の実施例の場合と同等の効果を奏することができる。加えて、介在層３が削減されるので、生産性を向上でき、製造コストを低減できる。図示しない別の実施例では、外周面１ａの一つの面につき、角部近傍の二枚ではなく、ほぼ全面を覆う一枚の介在層３が配置される。
【符号の説明】
【００７１】
１    燃料電池本体
１ａ    外周面
２    ケース
２ａ    内周面
３    介在層
１１    積層体
３０    燃料電池スタック製造装置
３１    挟持具
３２    圧縮具
５１    板状部材
５２    移動機構
５３    支持部材
Ａ    燃料電池スタック
Ｄ    距離
ｄ１    初期厚み
ｄ２    圧縮済み厚み
Ｓ    積層方向
【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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