(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータおよび電極集成体を有する燃料電池の製造方法であって、
前記セパレータに形成される複数の開口部に挿通される位置決めバーによって、垂直方向に並置して積層した状態にある複数層の前記セパレータにテンションを付与しつつ位置決めする位置決め工程を有しており、
前記位置決め工程において、撓みが発生する前記位置決めバーを前記テンションの付与によって直線状に矯正する
ことを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記位置決めバーは、無負荷状態で直線状であり、
前記位置決め工程において、前記テンションの付与によって撓みが発生する前記位置決めバーに対し、前記撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを更に付与することにより直線状に矯正する
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】
前記位置決めバーは、無負荷状態で、前記テンションの付与による撓みの発生方向に対して逆方向に撓んだ湾曲形状を有しており、
前記位置決め工程において、前記テンションの付与によって前記位置決めバーの湾曲形状が直線状に矯正される
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４】
垂直方向に延長する前記位置決めバーに、前記セパレータおよび前記電極集成体を、水平状態で順次挿通する挿通工程、および、
前記位置決め工程の前において、前記セパレータおよび前記電極集成体が挿通された前記位置決めバーを、水平方向に延長するように反転させる反転工程を有しており、
前記位置決め工程において、
前記セパレータは、垂直方向に並置して積層した状態で位置決めされる
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】
前記位置決めバーの一端を片持ち支持する固定ブラケット部に向かって、可動ブラケット部を近接させることによって、前記位置決めバーの他端を、前記可動ブラケット部が有する嵌合穴に挿通し、前記可動ブラケット部によって支持する近接工程、および、
前記固定ブラケット部から前記可動ブラケット部を離間させることによって、前記位置決めバーの他端を前記嵌合穴から引抜き、前記位置決めバーの他端と前記可動ブラケット部の連結を解除する離間工程
を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項６】
セパレータおよび電極集成体を有する燃料電池の製造装置であって、
前記セパレータに形成される複数の開口部に挿通される位置決めバーによって、垂直方向に並置して積層した状態にある複数層の前記セパレータにテンションを付与しつつ位置決めする位置決め手段を有しており、
前記位置決め手段は、撓みが発生する前記位置決めバーを前記テンションの付与によって直線状に矯正するように設定されている
ことを特徴とする燃料電池の製造装置。
【請求項７】
前記位置決めバーは、無負荷状態で直線状であり、
前記位置決め手段は、前記テンションの付与によって撓みが発生する前記位置決めバーに対し、前記撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを更に付与することにより直線状に矯正する撓み矯正機構を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項８】
前記撓み矯正機構は、前記撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを調整するテンション調整手段を有することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項９】
前記位置決めバーは、無負荷状態で、前記テンションの付与による撓みの発生方向に対して逆方向に撓んだ湾曲形状を有しており、
前記位置決め手段による前記テンションの付与によって、前記位置決めバーの湾曲形状が直線状に矯正される
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項１０】
前記位置決め手段を反転させ、前記位置決めバーを第１位置と第２位置との間で移動させるための反転機構を有しており、
前記第１位置は、前記位置決めバーが垂直方向に延長し、前記セパレータおよび前記電極集成体を、水平状態で順次挿通し得る位置であり、
前記第２位置は、前記位置決めバーが水平方向に延長し、前記セパレータを垂直方向に並置して積層した状態で位置決めし得る位置である
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項１１】
前記位置決めバーの一端を片持ち支持する固定ブラケット部、および、
前記位置決めバーの他端が挿通自在の嵌合穴を有し、かつ、前記固定ブラケット部に近接自在である可動ブラケット部を有しており、
前記可動ブラケット部は、
固定ブラケット部に近接することによって、前記嵌合穴に前記位置決めバーの他端が挿通され、前記位置決めバーの他端を支持し、
前記固定ブラケット部から離間することによって、前記嵌合穴から前記位置決めバーの他端が引抜かれ、前記位置決めバーの他端と前記可動ブラケット部の連結が解除される
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池の製造装置。
【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および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、セルを形成するセパレータおよび電極集成体を順次積層することで製造されており、積層の際、セパレータに形成される開口部に位置決めバーを挿通し、テンションを付与することで、セパレータの反りを伸ばし、位置決めバーに倣わせることで、セパレータの位置決めを実施している（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−７９０２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、積層は、数十枚〜数百枚単位であるため、セパレータの位置決めのために付与されるテンションは大きく、当該テンションによって位置決めバー自体が撓んでしまい、位置決めバーの両端部から中央部付近に向かうに従って、各セパレータから受ける反力が累積されて撓みも大きくなるので、位置決め精度を確保することが困難である。そのため、ズレを生じても製品（燃料電池）に不具合が生じないように、余裕を持たせたサイズに設定する場合、その分、発電に利用される面積が相対的に小さくなるため、良好な電池出力を得ることが難しい。
【０００４】
一方、位置決めバーの断面積を増加させることで剛性を確保し、撓みを抑制する場合、位置決めバーが挿通される開口部のサイズも増加させる必要がある。しかし、開口部が形成される部位は、電池出力に寄与しないが、サイズの増加は、セパレータの大型化を引き起こすため、発電に利用される面積が相対的に小さくなるため、良好な電池出力を得ることが困難である。
【０００５】
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、電池出力を向上させ得る燃料電池の製造方法および製造装置を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一様相は、セパレータおよび電極集成体を有する燃料電池の製造方法であって、前記セパレータに形成される複数の開口部に挿通される位置決めバーによって、垂直方向に並置して積層した状態にある複数層の前記セパレータにテンションを付与しつつ位置決めする位置決め工程を有している。前記位置決め工程において、撓みが発生する前記位置決めバーを前記テンションの付与によって直線状に矯正するようにした。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、セパレータおよび電極集成体を有する燃料電池の製造装置であって、前記セパレータに形成される複数の開口部に挿通される位置決めバーによって、垂直方向に並置して積層した状態にある複数層の前記セパレータにテンションを付与しつつ位置決めする位置決め手段を有している。前記位置決めバーは、撓みが発生する前記位置決めバーを前記テンションの付与によって直線状に矯正するように設定されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一様相に係る燃料電池の製造方法によれば、位置決めバーは、前記テンションの付与によって撓みが発生するが、前記位置決めバーは直線状に矯正される。したがって、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【０００９】
本発明の別の一様相に係る燃料電池の製造装置によれば、位置決めバーは、前記テンションの付与によって撓みが発生するが、前記位置決めバーは直線状に矯正されるように設定されている。したがって、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、実施の形態１に係る燃料電池を説明するための斜視図である。
【００１１】
燃料電池１０は、複数のセルが積層されたスタック部２０を有しており、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。特に、移動体用電源は、比較的長時間の運転停止後に高い出力電圧が要求されるため、適用が好ましい。
【００１２】
スタック部２０の両側には、集電板３０，４０、絶縁板５０，６０およびエンドプレート７０，８０が配置される。集電板３０，４０は、緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材から形成され、また、スタック部２０で生じた起電力を出力するための出力端子３５，４５が設けられている。絶縁板５０，６０は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材から形成される。
【００１３】
エンドプレート７０，８０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る。エンドプレート７０は、燃料ガス（例えば、水素）、酸化剤ガス（例えば、酸素）および冷媒（例えば、冷却水）を流通させるために、燃料ガス導入口７１、燃料ガス排出口７２、酸化剤ガス導入口７４、酸化剤ガス排出口７５、冷媒導入口７７、および冷媒排出口７８を有する。
【００１４】
スタック部２０、集電板３０，４０、絶縁板５０，６０およびエンドプレート７０，８０の四隅には、タイロッド９０が挿通される貫通孔が配置される。タイロッド９０は、その端部に形成される雄ねじ部に、ナットが螺合され、燃料電池１０を締結する。スタック形成のための荷重は、セルの積層方向に作用し、セルを押し圧状態に保持する。
【００１５】
タイロッド９０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、また、セル同士の電気的短絡を防止するため、絶縁処理された表面部を有する。タイロッド９０の設置本数は、４本（四隅）に限定されない。タイロッド９０の締結機構は、螺合に限定されず、他の手段を適用することも可能である。また、燃料電池１０の締結機構は、内部を延長するタイロッド９０を利用する形態に限定されず、外部を延長するテンションロッドを利用することも可能である。
【００１６】
図２は、図１に示されるスタック部を説明するための断面図、図３は、図２に示される電極集成体を説明するための平面図、図４は、図２に示されるセパレータを説明するための平面図である。
【００１７】
スタック部２０は、セルを形成する電極集成体１００、セパレータ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）が、順次積重ねられて構成される。電極集成体１００、セパレータ１３０Ａとセパレータ１３０Ｂとの間における外周縁部には、シール材が配置される。
【００１８】
電極集成体１００は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１１０、ガス拡散層１２０，１２５およびガスケットが一体化された略矩形のユニット組立体（アセンブリ）であり、セパレータ１３０と略同一形状である。
【００１９】
電極集成体１００は、開口部１０２およびマニホールド部１０４Ａ〜１０６Ａ，１０４Ｂ〜１０６Ｂを有する。開口部１０２の内側領域は、発電に利用される部位である。マニホールド部１０４Ａ，１０４Ｂ、マニホールド部１０５Ａ，１０５Ｂおよびマニホールド部１０６Ａ，１０６Ｂは、燃料ガス用、酸化剤ガス用および冷媒用に適用される。
【００２０】
膜電極接合体１１０は、電解質膜と、電解質膜を挟んで配置されるカソード触媒層およびアノード触媒層とを有する。電解質膜は、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を呈する。
【００２１】
カソード触媒層は、ガス拡散層１２０に隣接している。アノード触媒層は、ガス拡散層１２５に隣接している。カソード触媒層およびアノード触媒層は、導電性担体に触媒成分が担持されてなる電極触媒と、高分子電解質とを含んでいる。電極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。
【００２２】
カソード触媒層に適用される触媒成分は、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。アノード触媒層に適用される触媒成分は、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。
【００２３】
触媒成分は、例えば、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などから選択される。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。
【００２４】
電極触媒の高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する部材であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部又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。
【００２５】
ガス拡散層１２０，１２５は、充分なガス拡散性および導電性を有する部材、例えば、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスや、カーボンペーパ、あるいはカーボンフェルトから形成される。
【００２６】
次に、セパレータ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）を説明する。
【００２７】
セパレータ１３０は、略矩形状であり、凹凸部１３２およびマニホールド部１３４Ａ〜１３６Ａ，１３４Ｂ〜１３６Ｂを有する。マニホールド部１３４Ａ，１３４Ｂ、マニホールド部１３５Ａ，１３５Ｂおよびマニホールド部１３６Ａ，１３６Ｂは、燃料ガス用、酸化剤ガス用および冷媒用に適用される。
【００２８】
なお、セパレータ１３０Ａは、別のセルのセパレータ１３０Ｂに隣接しており、その凹凸部１３２とカソード側のガス拡散層１２０の表面により形成される空間Ｓ１は、酸化剤ガスを流通させるための流路を構成し、マニホールド部１３５Ａ，１３５Ｂを経由し、エンドプレート７０に配置される酸化剤ガス導入口７４および酸化剤ガス排出口７５に、接続されている。
【００２９】
セパレータ１３０Ｂは、別のセルのセパレータ１３０Ａに隣接しており、その凹凸部１３２と、アノード側のガス拡散層１２５の表面により形成される空間Ｓ２は、燃料ガスを流通させるための流路を構成し、マニホールド部１３４Ａ，１３４Ｂを経由し、エンドプレート７０に配置される燃料ガス導入口７１および燃料ガス排出口７２に、接続されている。
【００３０】
セパレータ１３０Ｂの凹凸部１３２の外面と、隣接する別のセルのセパレータ１３０Ａの外面により形成される空間Ｓ３は、冷媒を流通させるための流路を構成し、マニホールド部１３６Ａ，１３６Ｂを経由し、エンドプレート７０に配置される冷媒導入口７７および冷媒排出口７８に、接続されている。つまり、セパレータ１３０Ｂの凹凸部１３２の外面は、冷媒を流通させるための流路溝を構成する。なお、凹凸部１３２の形状および配置は、ガスの拡散性、圧力損失、生成水の排出性、冷却性能等を考慮し、適宜設定される。
【００３１】
セパレータ１３０は、適当な導電性、強度および耐食性を有し、粉末状のカーボン材を有する成形材料や、金属材料から形成される。
【００３２】
成形材料は、カーボン材（例えば、７０〜９０ＷＴ％）およびバインダー樹脂（例えば、１０〜３０ＷＴ％）を有する粉末状の混合物である。カーボン材は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛である。バインダー樹脂は、例えば、フェノール樹脂やメラミン樹脂やポリアミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリプロピレン等などの熱可塑性樹脂である。フェノール樹脂は、経済性、作業性、成形性、物性（耐酸性、耐熱性、流体不透過性）などに優れており、好ましい。成形材料は、粉末状の形態で直接利用することに限定されず、シート状の予備成形体の形態やビレット状の予備成形体の集成体の形態で、適用することも可能である。
【００３３】
金属材料は、例えば、ステンレス鋼鈑である。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い。ステンレス鋼板は、必要に応じて、耐食性のコーティングを施すことも可能である。また、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。
【００３４】
次に、実施の形態１に係る製造装置を説明する。
【００３５】
図５は、実施の形態１に係る製造装置を説明するための側面図、図６は、図２に示される位置決めバーを説明するための断面図である。
【００３６】
実施の形態１に係る製造装置は、セパレータ１３０および電極集成体１００を順次積層し、一括して位置決めするための位置決め装置（位置決め手段）１４０を有する。
【００３７】
位置決め装置１４０は、本体基部１５０、固定ユニット（固定ブラケット部）１６０、可動ユニット（可動ブラケット部）１８０および位置決めバー１５２を有しており、セパレータ１３０に形成されるマニホールド部（開口部）に挿通される位置決めバー１５２によって、縦積み状態（垂直方向に並置して積層した状態）にある複数層のセパレータ１３０にテンションを付与しつつ位置決めするために使用される。また、位置決め装置１４０は、テンションの付与によって撓みが発生する位置決めバー１５２を前記テンションの付与によって直線状に矯正するように設定されている。したがって、位置決めバー１５２の断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【００３８】
詳述すると、本体基部１５０は、固定ユニット１６０と一体化されており、かつ、可動ユニット１８０のためのガイドレール１５２を有する。
【００３９】
固定ユニット１６０は、本体基部１５０から上方に延長する立柱部１６１、および、立柱部１６１の上部から可動ユニット１８０に向かって水平方向に延長する水平突出部１７０を有する。立柱部１６１は、下方に配置されて固定されるブラケット部１６２および上方に配置されるガイドレール１６３を有する。ブラケット部１６２は、位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂの一端が固定され、片持ち支持されている。ガイドレール１６３には、垂直方向に延長しており、スライダ１６４を介してブラケット部１６５がスライド自在に連結されている。ブラケット部１６５には、位置決めバー１５２Ｃ，１５２Ｄが固定される。
【００４０】
水平突出部１７０は、往復動駆動手段１７１を有する。往復動駆動手段１７１は、例えば、油圧シリンダあるいはアクチュエータを有しており、水平突出部１７０の下方に配置され、ブラケット部１６５に連結されている。したがって、ブラケット部１６５は、往復動駆動手段１７１によって駆動されることによって、ガイドレール１６３に沿って上下方向に移動自在であり、下方に配置されて固定されるブラケット部１６２との間の距離を調整することが可能である。
【００４１】
可動ユニット１８０は、ユニット基部１８１、ユニット基部１８１から上方に延長する立柱部１８３、および、立柱部１８３の上部から固定ユニット１６０に向かって水平方向に延長する水平突出部１９０を有する。
【００４２】
ユニット基部１８１は、本体基部１５０のガイドレール１５２にスライダ１８２を介してスライド自在に連結されている。ガイドレール１５２は、固定ユニット１６０に向かって延長しており、可動ユニット基部１８１は、固定ユニット１６０に対して近接離間自在である。
【００４３】
立柱部１８３は、下方に配置されて固定されるブラケット部１８４および上方に配置されるガイドレール１８５を有する。ブラケット部１８４は、固定ユニット１６０のブラケット部１６２と位置合せされており、かつ、位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂの他端（自由端）が挿通自在の嵌合穴を有する。ガイドレール１８５は、垂直方向に延長しており、スライダ１８６を介してブラケット部１８７がスライド自在に連結されている。ブラケット部１８７は、固定ユニット１６０のブラケット部１６５と位置合せされており、かつ、位置決めバー１５２Ｃ，１５２Ｄが挿通自在の嵌合穴を有する。
【００４４】
水平突出部１９０は、往復動駆動手段１９１を有する。往復動駆動手段１９１は、例えば、油圧シリンダあるいはアクチュエータを有しており、水平突出部１９０の下方に配置され、ブラケット部１８７に連結されている。したがって、ブラケット部１８７は、往復動駆動手段１９１によって駆動されることによって、ガイドレール１８５に沿って上下方向に移動自在であり、下方に配置されるブラケット部１８４との間の距離を調整することが可能である。
【００４５】
可動ユニット１８０は、固定ユニット１６０に近接することによって、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄの他端が嵌合穴に挿通され、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄの他端を支持することになる。一方、可動ユニット１８０は、固定ユニット１６０から離間することによって、嵌合穴から位置決めバーの他端が引抜かれ、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄの他端と可動ユニット１８０の連結が解除される。つまり、可動ユニット１８０の離間動作の１アクションで、セパレータ１３０の挿通あるいは取外しが可能となり、可動ユニット１８０の近接動作の１アクションで、セパレータ１３０の位置決めが可能な状態になる。したがって、作業コストを削減し、作業性を向上させることができる。
【００４６】
また、固定ユニット１６０および可動ユニット１８０によって位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄを支持した状態で、固定ユニット１６０の往復動駆動手段１７１および可動ユニット１８０往復動駆動手段１９１を駆動すると、位置決めバー１５２Ｃ，１５２Ｄが上昇する。これにより、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄは、セパレータ１３０のマニホールド部の内面に当接し、セパレータ１３０にテンションを付与することで、セパレータ１３０の位置決めを実行する。
【００４７】
なお、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄは、無負荷状態で、前記テンションの付与による撓みの発生方向に対して逆方向に撓んだ湾曲形状を有するように、例えば、機械加工によって成形されている。位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄの湾曲形状は、構造解析に基づき、前記テンションの付与によって直線状に矯正されるように設定されている。
【００４８】
つまり、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄは、予め所定の湾曲形状を有しているため、位置決め装置１４０によるテンションの付与によって、湾曲形状が矯正され直線形状となり、セパレータ１３０と位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄとの間に隙間が発生することが抑制される。したがって、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【００４９】
次に、実施の形態１に係る製造方法を説明する。
【００５０】
図７は、セパレータの挿通を説明するための斜視図、図８は、図７に続く、セパレータの位置決めを説明するための側面図、図９は、図８に続く、セパレータの位置決めを説明するための斜視図である。
【００５１】
本製造方法は、セパレータ１３０のマニホールド部に挿通される位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄによって、縦積み状態にある複数層のセパレータ１３０にテンションを付与しつつ位置決めする位置決め工程を有し、当該位置決め工程において、撓みが発生する位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄを、前記テンションの付与によって直線状に矯正する。したがって、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【００５２】
詳述すると、位置決め装置１４０の可動ユニット１８０は、図５に示される退避位置に配置される。当該退避位置においては、位置決めバー１５２Ａ〜１５２Ｄは、可動ユニット１８０のブラケット部１８４，１８７に挿通されておらず、固定ユニット１６０のブラケット部１６２，１６５によって片持ちされた状態にある。
【００５３】
その後、セパレータ１３０および電極集成体１００を、可動ユニット側から位置決めバー１５２に順次挿通する。この際、セパレータ１３０のマニホールド部１３４Ａ，１３６Ａ，１３４Ｂ，１３６Ｂおよび電極集成体１００のマニホールド部１０４Ａ，１０６Ａ，１０４Ｂ，１０６Ｂには、位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ，１５２Ｄがそれぞれ挿通される（図７参照）。
【００５４】
そして、所定枚数（例えば、数十枚〜数百枚）の配置が完了すると、可動ユニット１８０は、固定ユニット１６０に向かって移動する。これは、ユニット基部１８１が、スライダ１８２を介して、本体基部１５０のガイドレール１５２に沿って移動することで実施される。
【００５５】
可動ユニット１８０のブラケット部１８４，１８７は、固定ユニット１６０のブラケット部１６２，１６５と位置合せされている。また、ブラケット部１６２，１６５には、可動ユニット１８０に向かって水平方向に延長している位置決めバー１５２が固定されている。したがって、可動ユニット１８０が固定ユニット１６０に近接することによって、位置決めバー１５２の自由端が、可動ユニット１８０のブラケット部１８４，１８７の嵌合穴に挿通される。つまり、可動ユニット１８０の近接動作の１アクションで、セパレータ１３０の位置決めが可能な状態になる。作業コストを削減し、作業性を向上させることができる。
【００５６】
次に、固定ユニット１６０の水平突出部１７０に配置される往復動駆動手段１７１および可動ユニット１８０の水平突出部１９０に配置される往復動駆動手段１９１が、同期されて駆動される。往復動駆動手段１７１，１９１は、ガイドレール１６３，１８５に沿ってブラケット部１６５，１８７を上方向に移動させる。これにより、ブラケット部１６５，１８７に連結される位置決めバー１５２Ｃ，１５２Ｄは、ブラケット部１６２，１８４に連結される位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂから離間する。
【００５７】
位置決めバー１５２Ｃ，１５２Ｄは、セパレータ１３０のマニホールド部１３４Ｂ，１３６Ｂに挿通され、位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂは、セパレータ１３０のマニホールド部１３４Ａ，１３６Ａに挿通されている。そのため、位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ，１５２Ｄとセパレータ１３０のマニホールド部１３４Ａ，１３６Ａ，１３４Ｂ，１３６Ｂの内面とが当接すると、位置決めバー１５２とセパレータ１３０との間には、テンションが発生する。
【００５８】
一方、位置決めバー１５２の形状は、無負荷状態で、テンションの付与による撓みの発生方向に対して逆方向に撓んだ湾曲形状を有しており、テンションの付与によって直線状に矯正されるように設定されている。つまり、位置決めバー１５２は、テンションの発生に伴って直線状となるため、セパレータ１３０の位置決め精度を確保するが可能である（図８および図９参照）。
【００５９】
その後、セパレータ１３０の位置決め後の積層体２０Ａは、例えば、プレスを利用して、所定形状とされる。そして、加圧状態を保持した状態で、例えば、バンドなどの締結手段が取り付けられ、アッセンブリ工程などを含んでいる後工程に搬送され、最終的に、燃料電池に組立てられる。
【００６０】
なお、積層体２０Ａを位置決めバー１５２から取外す場合は、固定ユニット１６０から可動ユニット１８０を離間させる。これによって、位置決めバー１５２が可動ユニット１８０の嵌合穴から引抜かれるため、位置決めバー１５２端と可動ユニット１８０の連結が解除される。つまり、可動ユニット１８０の離間動作の１アクションで、セパレータ１３０の挿通あるいは取外しが可能となる。したがって、作業コストを削減し、作業性を向上させることができる。
【００６１】
また、電極集成体１００およびセパレータ１３０の積層体２０Ａの最外層に、セパレータ１３０と略一致する形状を有する支持板および押え板を配置することも好ましい。この場合、例えば、最初のセパレータ１３０の挿通前に、支持板を、位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ，１５２Ｄに予め挿通し、最後のセパレータ１３０の挿通後に、押え板を位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ，１５２Ｄに挿通する。
【００６２】
また、位置決めバー１５２は、セパレータ１３０の四隅に位置するマニホールド部を利用する形態に限定されず、少なくとも２箇所であれば、良好な位置決めを達成することが可能である。
【００６３】
図１０および図１１は、実施の形態１に係る変形例１を説明するための側面図および背面図、図１２は、実施の形態１に係る変形例１におけるセパレータの積層工程を説明するための側面図、図１３は、実施の形態１に係る変形例１におけるセパレータの位置決めを説明するための側面図である。
【００６４】
変形例１に係る製造装置は、位置決め装置１４０を反転（姿勢を９０度変更）するための反転機構１４２をさらに有する。反転機構１４２は、位置決め装置１４０が固定される載置台１４３、軸支部１４５を介して載置台１４３を回転自在に支持する機構基部１４４、および、載置台１４３を回転駆動するためのモータ（駆動手段）１４５を有する。なお、符号１４６は、位置決め装置１４０の反転を９０度に制限するためのストッパを示している。
【００６５】
変形例１においては、セパレータ１３０および電極集成体１００を順次挿通する際、位置決め装置１４０の姿勢が調整され、位置決めバー１５２が第１位置に配置される（図１２参照）。第１位置は、位置決めバー１５２が垂直方向に延長し、セパレータ１３０および電極集成体１００を、水平状態で順次挿通し得る位置である。したがって、セパレータ１３０および電極集成体１００は、自重によって位置決めバー１５２に挿通され、平積みされるため、良好な作業性を有する。
【００６６】
一方、得られた積層体２０Ａは、平積み状態（水平方向に並置された状態）であり、セパレータ１３０を位置決めする際、セパレータ１３０と電極集成体１００との間には、自重によって大きな摩擦力が発生する。したがって、位置決めバー１５２によってテンションをセパレータ１３０に付与しても、十分な位置決めが困難である。
【００６７】
そのため、変形例１においては、セパレータ１３０を位置決めする前に、位置決め装置１４０の姿勢が調整され、位置決めバー１５２が第２位置に配置される（図１３参照）。第２位置は、位置決めバー１５２が水平方向に延長し、セパレータ１３０を縦積み状態（垂直方向に並置して積層した状態）で位置決めし得る位置である。この場合、セパレータ１３０と電極集成体１００との間に生じる摩擦が抑制するため、位置決め精度を確保することが可能である。
【００６８】
図１４は、実施の形態１に係る変形例２を説明するための平面図である。
【００６９】
位置決めバー１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ，１５２Ｄは、セパレータ１３０のマニホールド部１３４Ａ，１３６Ａ，１３４Ｂ，１３６Ｂおよび電極集成体１００のマニホールド部１０４Ａ，１０６Ａ，１０４Ｂ，１０６Ｂに挿通される形態に限定されず、専用の貫通孔（開口部）１３８Ａ，１３９Ａ，１３８Ｂ，１３９Ｂを利用することも可能である。
【００７０】
この場合においても、撓みを抑制するために、位置決めバーの断面積を増加させて剛性を確保する必要がないため、貫通孔（開口部）１３８Ａ，１３９Ａ，１３８Ｂ，１３９Ｂが形成される部位によるセパレータ１３０のサイズの増加を抑制することが可能である。
【００７１】
以上のように、実施の形態１に係る燃料電池の製造装置は、セパレータに形成される複数のマニホールド部に挿通される位置決めバーによって、縦積み状態にある複数層のセパレータにテンションを付与しつつ位置決めする位置決め装置を有する。そして、位置決め装置は、撓みが発生する位置決めバーを、前記テンションの付与によって直線状に矯正するように設定されている。特に実施の形態１においては、位置決めバーは、無負荷状態で、テンションの付与による撓みの発生方向に対して逆方向に撓んだ湾曲形状を有しており、位置決め装置によるテンションの付与によって、位置決めバーの湾曲形状が直線状に矯正される。したがって、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【００７２】
実施の形態１に係る燃料電池の製造方法は、セパレータに形成される複数のマニホールド部に挿通される位置決めバーによって、縦積み状態にある複数層のセパレータにテンションを付与しつつ位置決めする位置決め工程を有する。そして、位置決め工程において、撓みが発生する位置決めバーを、前記テンションの付与によって直線状に矯正する。したがって、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【００７３】
また、可動ユニットの離間動作の１アクションで、セパレータの挿通あるいは取外しが可能となり、可動ユニットの近接動作の１アクションで、セパレータの位置決めが可能になる。したがって、作業コストを削減し、作業性を向上させることができる。
【００７４】
なお、位置決め装置を反転自在とする場合、セパレータおよび電極集成体を、自重によって位置決めバーに挿通し、平積みすることが可能であり、良好な作業性を有する。一方、位置決めの際において、セパレータを縦積み状態とすることが可能であり、セパレータと電極集成体との間に生じる摩擦が抑制されるため、位置決め精度を確保することが可能である。
【００７５】
次に、実施の形態２を説明する。
【００７６】
図１５は、実施の形態２に係る製造装置を説明するための側面図、図１６は、図１５に示される上方に位置するブラケット部を説明するための側面図、図１７は、図１５に示される下方に位置するブラケット部を説明するための側面図である。
【００７７】
実施の形態２に係る位置決め装置２００は、位置決めバーの形状および撓み矯正機構が設けられている点に関し、実施の形態１に係る位置決め装置１４０と概して異なっている。位置決めバー２５２は、無負荷状態で直線状であり、撓み矯正機構は、テンションの付与によって撓みが発生する位置決めバーに対し、撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを更に付与することにより直線状に矯正する（位置決めバーの形状を維持する）。したがって、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【００７８】
位置決め装置２００は、詳述すると、本体基部２１０、固定ユニット２２０、可動ユニット２６０および位置決めバー２５２（２５２Ａ〜２５２Ｄ）を有する。本体基部２５０は、固定ユニット２２０と一体化されており、かつ、可動ユニット２６０のためのガイドレール２１２を有する。位置決めバー２５２は、無負荷状態で直線状であり、実施の形態１に比較し、その形状が単純であるため、位置決めバーの調達コストおよび調達期間の短縮を図ることが可能である。
【００７９】
固定ユニット２２０は、本体基部２１０から上方に延長する立柱部２２１、および、立柱部２２１の上部から可動ユニット２６０に向かって水平方向に延長する水平突出部２３０を有する。立柱部２２１は、垂直方向に延長するガイドレール２２３を有する。ガイドレール２２３には、スライダ２２４，２２８を介してブラケット部２２５，２２２が連結されている。
【００８０】
上方に位置するブラケット部２２５は、位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄにテンションを付与するために使用され、撓み矯正機構を有する。撓み矯正機構は、実施の形態２おいては、リンクバー２３１、側方支持部２３２、上方支持部２３３、往復動駆動手段２３４および連結バー２３５から構成される。
【００８１】
リンクバー２３１は、略コ字状であり、縦方向に延長する基部と、基部の両端から可動ユニット２６０に向かって延長する突出部を有する。リンクバー２３１の下方の突出部には、位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄが固定されている。リンクバー２３１の基部の下方側には、貫通孔が形成されている。リンクバー２３１の上方の突出部には、水平方向に延長する長円状貫通孔２３１Ａが形成されている。
【００８２】
側方支持部２３２は、スライダ２２４を介して、立柱部２２１のガイドレール２２３にスライド自在に連結されており、また、リンクバー２３１の基部の下方側の貫通孔に挿通されるピボット部２３２Ａを有する。上方支持部２３３は、水平突出部２３０の下面に固定されており、水平方向に延長する長円状貫通孔２３３Ａが形成されている。
【００８３】
往復動駆動手段２３４は、上方支持部２３３の長円状貫通孔２３３Ａに挿通される調整式ピボット部２３４Ａが配置される上部および連結バー２３５に連結される下部を有する。連結バー２３５は、リンクバー２３１の長円状貫通孔２３１Ａに挿通される調整式ピボット部２３５Ａが配置される下部を有する。
【００８４】
したがって、往復動駆動手段２３４によって連結バー２３５が上方に引っ張ると、リンクバー２３１および側方支持部２３２を経由して、スライダ２２４が駆動される。スライダ２２４は、スライド自在であるため、上方に向かって移動する。つまり、往復動駆動手段２３４によって、位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄが固定されているリンクバー２３１を上方に移動させることが可能である。
【００８５】
また、リンクバー２３１の基部の下方側は、側方支持部２３２のピボット部２３２Ａによって旋回自在である。そのため、往復動駆動手段２３４によってリンクバー２３１を駆動する際、回転モーメントを付与することが可能である。
【００８６】
また、往復動駆動手段２３４の上部の調整式ピボット部２３４Ａは、上方支持部２３３の長円状貫通孔２３３Ａに沿って移動自在である。往復動駆動手段２３４の下部が連結される連結バー２３５の下部の調整式ピボット部２３５Ａは、リンクバー２３１の長円状貫通孔２３１Ａに沿って移動自在である。したがって、調整式ピボット部２３４Ａ，２３５Ａの位置を適宜設定することで、回転モーメント値を調整することが可能である。
【００８７】
下方に位置するブラケット部２２２は、位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂにテンションを付与するために使用され、リンクバー２４１、側方支持部２４２、下方支持部２４３および連結バー２４５を有する。
【００８８】
リンクバー２４１は、略コ字状であり、縦方向に延長する基部と、基部の両端から可動ユニット２６０に向かって延長する突出部を有する。リンクバー２４１の上方の突出部には、位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂが固定されている。リンクバー２４１の基部の上方側には、貫通孔が形成されている。リンクバー２４１の下方の突出部には、水平方向に延長する長円状貫通孔２４１Ａが形成されている。
【００８９】
側方支持部２４２は、スライダ２２８を介して、立柱部２２１のガイドレール２２３にスライド自在に連結されており、また、リンクバー２３１の基部の上方側の貫通孔に挿通されるピボット部２３４Ａを有する。下方支持部２４３は、本体基部２１０に固定されており、水平方向に延長する長円状貫通孔２４３Ａが形成されている。連結バー２４５は、リンクバー２４１と下方支持部２４３とを連結するために使用され、リンクバー２４１の長円状貫通孔２４１Ａに挿通される調整式ピボット部２４５Ａが配置される上部、および、下方支持部２４３の長円状貫通孔２４３Ａに挿通される調整式ピボット部２４５Ｂが配置される下部を有する。
【００９０】
セパレータのマニホールド部に位置決めバー２５２（２５２Ａ〜２５２Ｄ）が挿通された状態で、往復動駆動手段２３４によって連結バー２３５が上方に引っ張られると、リンクバー２３１が上方に移動し、リンクバー２３１に固定された位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄが、セパレータの上方のマニホールド部の内面に当接することによってセパレータに対してテンションが付与される。セパレータの下方のマニホールド部には、リンクバー２４１に固定された位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂが挿通されているため、リンクバー２４１は、テンションが付与される。
【００９１】
一方、リンクバー２４１の基部の上方側は、側方支持部２４２のピボット部２４２Ａによって旋回自在である。そのため、付与されたテンションによって、リンクバー２４１は、回転モーメントが発生する。つまり、ブラケット部２２２は、上記のように、往復動駆動手段２３４を有しない点を除けば、上方に位置するブラケット部２２５と対応する構成を有しており、ブラケット部２２５の往復動駆動手段２３４が駆動される際、追従する。
【００９２】
また、連結バー２４５の上部の調整式ピボット部２４５Ａは、リンクバー２４１の長円状貫通孔２４１Ａに沿って移動自在である。連結バー２４５の下部の調整式ピボット部２４５Ｂは、下方支持部２４３の長円状貫通孔２４３Ａに沿って移動自在である。したがって、調整式ピボット部２４５Ａ，２４５Ｂの位置を適宜設定することで、回転モーメント値を調整することが可能である。
【００９３】
次に、可動ユニット２６０を説明する。
【００９４】
可動ユニット２６０は、ユニット基部２６１、ユニット基部２６１から上方に延長する立柱部２６３、および、立柱部２６３の上部から固定ユニット２２０に向かって水平方向に延長する水平突出部２７０を有する。
【００９５】
ユニット基部２６１は、本体基部２１０のガイドレール２１２にスライダ２６２を介してスライド自在に連結されている。ガイドレール２１２は、固定ユニット２２０に向かって延長しており、ユニット基部２６１は、固定ユニット２２０に対して近接離間自在である。立柱部２６３は、垂直方向に延長するガイドレール２６５を有する。ガイドレール２６５には、スライダ２６６，２６８を介してブラケット部２６７，２６４が連結されている。
【００９６】
上方に位置するブラケット部２６７は、固定ユニット２２０のブラケット部２２５と連携し、位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄにテンションを付与するために使用され、リンクバー２７１、側方支持部２７２、上方支持部２７３、往復動駆動手段２７４および連結バー２７５を有する。
【００９７】
リンクバー２７１は、略コ字状であり、縦方向に延長する基部と、基部の両端から固定ユニット２２０に向かって延長する突出部を有する。リンクバー２７１の下方の突出部は、固定ユニット２２０のブラケット部２２５のリンクバー２３１の下方の突出部と位置合せされており、位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄが挿通自在の嵌合穴を有する。リンクバー２７１の基部の下方側には、貫通孔が形成されている。リンクバー２７１の上方の突出部には、水平方向に延長する長円状貫通孔２７１Ａが形成されている。
【００９８】
側方支持部２７２は、スライダ２６６を介して、立柱部２６３のガイドレール２６５にスライド自在に連結されており、また、リンクバー２７１の基部の下方側の貫通孔に挿通されるピボット部２７２Ａを有する。上方支持部２７３は、水平突出部２７０の下面に固定されており、水平方向に延長する長円状貫通孔２７３Ａが形成されている。
【００９９】
往復動駆動手段２７４は、上方支持部２７３の長円状貫通孔２７３Ａに挿通される調整式ピボット部２７４Ａが配置される上部および連結バー２７５に連結される下部を有する。連結バー２７５は、リンクバー２７１の長円状貫通孔２７１Ａに挿通される調整式ピボット部２７５Ａが配置される下部を有する。
【０１００】
したがって、往復動駆動手段２７４によって連結バー２７５が上方に引っ張ると、リンクバー２７１および側方支持部２７２を経由して、スライダ２６６が駆動される。スライダ２６６は、スライド自在であるため、上方に向かって移動する。つまり、往復動駆動手段２７４によって、位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄが嵌合穴に挿通されているリンクバー２７１を上方に移動させることが可能である。
【０１０１】
また、リンクバー２７１の基部の下方側は、側方支持部２７２のピボット部２７２Ａによって旋回自在である。そのため、往復動駆動手段２７４によってリンクバー２７１を駆動する際、回転モーメントを付与することが可能である。
【０１０２】
また、往復動駆動手段２７４の上部の調整式ピボット部２７４Ａは、上方支持部２７３の長円状貫通孔２７３Ａに沿って移動自在である。往復動駆動手段２７４の下部が連結される連結バー２７５の下部の調整式ピボット部２７５Ａは、リンクバー２７１の長円状貫通孔２７１Ａに沿って移動自在である。したがって、調整式ピボット部２７４Ａ，２７５Ａの位置を適宜設定することで、回転モーメント値を調整することが可能である。
【０１０３】
下方に位置するブラケット部２６４は、固定ユニット２２０のブラケット部２２２と連携し、位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂにテンションを付与するために使用され、リンクバー２８１、側方支持部２８２、下方支持部２８３および連結バー２８５を有する。
【０１０４】
リンクバー２８１は、略コ字状であり、縦方向に延長する基部と、基部の両端から固定ユニット２２０に向かって延長する突出部を有する。リンクバー２８１の上方の突出部は、固定ユニット２２０のブラケット部２２２のリンクバー２４１の下方の突出部と位置合せされており、位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂが挿通自在の嵌合穴を有する。リンクバー２８１の基部の上方側には、貫通孔が形成されている。リンクバー２８１の下方の突出部には、水平方向に延長する長円状貫通孔２８１Ａが形成されている。
【０１０５】
側方支持部２８２は、スライダ２６８を介して、立柱部２６３のガイドレール２６５にスライド自在に連結されており、また、リンクバー２８１の基部の上方側の貫通孔に挿通されるピボット部２８２Ａを有する。下方支持部２８３は、ユニット基部２６１に固定されており、水平方向に延長する長円状貫通孔２８３Ａが形成されている。連結バー２８５は、リンクバー２８１と下方支持部２８３とを連結するために使用され、リンクバー２８１の長円状貫通孔２８１Ａに挿通される調整式ピボット部２８５Ａが配置される上部、および、下方支持部２８３の長円状貫通孔２８３Ａに挿通される調整式ピボット部２８５Ｂが配置される下部を有する。
【０１０６】
セパレータのマニホールド部に位置決めバー２５２（２５２Ａ〜２５２Ｄ）が挿通された状態で、往復動駆動手段２７４によって連結バー２７５が上方に引っ張られると、リンクバー２７１が上方に移動し、リンクバー２７１に連結された位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄが、セパレータの上方のマニホールド部の内面に当接すると、セパレータに対してテンションが付与される。セパレータの下方のマニホールド部には、リンクバー２８１に連結された位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂが挿通されているため、セパレータの下方のマニホールド部の内面に位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂが当接することで、リンクバー２８１に対して、テンションが付与される。
【０１０７】
一方、リンクバー２８１の基部の上方側は、側方支持部２８２のピボット部２８２Ａによって旋回自在である。そのため、付与されたテンションによって、リンクバー２８１に、回転モーメントが発生する。つまり、ブラケット部２６４は、上記のように、往復動駆動手段２７４を有しない点を除けば、上方に位置するブラケット部２６７と対応する構成を有しており、ブラケット部２６７の往復動駆動手段２２７４が駆動される際、追従する。
【０１０８】
また、連結バー２８５の上部の調整式ピボット部２８５Ａは、リンクバー２８１の長円状貫通孔２８１Ａに沿って移動自在である。連結バー２８５の下部の調整式ピボット部２８５Ｂは、下方支持部２８３の長円状貫通孔２８３Ａに沿って移動自在である。したがって、調整式ピボット部２８５Ａ，２８５Ｂの位置を適宜設定することで、発生する回転モーメント値を調整することが可能である。
【０１０９】
なお、固定ユニット２２０においても、上記のように、調整式ピボット部２４５Ａ，２４５Ｂの位置を適宜設定することで、発生する回転モーメント値を調整することが可能である。つまり、撓み矯正機構は、撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを調整するためのテンション調整手段を有する。
【０１１０】
したがって、セパレータの位置決めによる撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを、調整することができる。そのため、セパレータの材質や厚みが変更され、撓みの発生量が変化した場合であって、位置決めバーを変更することなく、対処することが可能である。したがって、位置決めバーの汎用性が向上し、共有化が容易となるため、位置決めバーの調達コストの低減をさらに図ることが可能である。
【０１１１】
次に、調整式ピボット部の位置の設定による回転モーメント（撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンション）の調整を説明する。
【０１１２】
図１８および図１９は、実施の形態２に係るレバー比の最小設定および最大設定を説明するための側面図である。
【０１１３】
両端支持された棒材に加重Ｗ１を均一分布で掛けた時の最大撓み量Ｘは、下記の式（１）で表される。
【０１１４】
【数１】
0005256779.tif 000002
【０１１５】
上記棒材において、両端から回転モーメントＮを掛けた時の中央部での合力ＷＮは、下記の式（２）で表される。
【０１１６】
【数２】
0005256779.tif 000003
【０１１７】
上記棒材の中央に加重ＷＮを１点で掛けたと近似した場合における最大撓み量Ｙは、下記の式（３）で表される。
【０１１８】
【数３】
0005256779.tif 000004
【０１１９】
式（３）のＷＮに、式（２）を適用すると、下記の式（４）で表される。
【０１２０】
【数４】
0005256779.tif 000005
【０１２１】
セパレータによる撓み量Ｘと、撓み矯正機構による撓み量Ｙとが同一（Ｘ＝Ｙ）になる回転モーメントＮは、ＸおよびＹに、式（１）および式（４）を適用することによって、下記の式（５）から求められる。
【０１２２】
【数５】
0005256779.tif 000006
【０１２３】
両端支持された棒材は、位置決めバーに対応し、両端支持のピッチは、ピボット部間距離に対応し、加重Ｗ１は、位置決めバーに挿通されているセパレータ１３０および電極集成体１００の全体の重量に対応する。したがって、位置決めバーに掛かる加重Ｗ１に対して、式（５）の回転モーメントを発生するように、リンクバーのレバー比（Ｌ１／Ｌ２）を設定し、セパレータの位置決めによる撓み量と、撓み矯正機構による逆方向の撓み量の一致させることで、セパレータに発生する撓みを抑制することが可能である。
【０１２４】
例えば、セパレータの位置決めによる撓み量が小さい場合、撓み矯正機構による逆方向の撓み量を減少させるために、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を小さくする。図１８は、撓み矯正機構による逆方向の撓み量を最小設定にするためのレバー比（Ｌ１／Ｌ２）を示している。この場合、固定ユニット２２０のブラケット部２２５おいては、往復動駆動手段２３４の上部の調整式ピボット部２３４Ａを、上方支持部２３３の長円状貫通孔２３３Ａにおける固定ユニット立柱部側の端面に位置決めし、かつ、連結バー２３５の下部の調整式ピボット部２３５Ａを、リンクバー２３１の長円状貫通孔２３１Ａにおける固定ユニット立柱部側の端面に位置決めする。そして、固定ユニット２２０のブラケット部２２２および可動ユニット２６０のブラケット部２６４，２６７も同様に設定する。
【０１２５】
一方、セパレータの位置決めによる撓み量が大きい場合、撓み矯正機構による逆方向の撓み量を増加させるために、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を大きくする。図１９は、撓み矯正機構による逆方向の撓み量を最大設定にするためのレバー比（Ｌ１／Ｌ２）を示している。この場合、固定ユニット２２０のブラケット部２２５おいては、往復動駆動手段２３４の上部の調整式ピボット部２３４Ａを、上方支持部２３３の長円状貫通孔２３３Ａにおける可動ユニット側の端面に位置決めし、かつ、連結バー２３５の下部の調整式ピボット部２３５Ａを、リンクバー２３１の長円状貫通孔２３１Ａにおける可動ユニット側の端面に位置決めする。そして、固定ユニット２２０のブラケット部２２２および可動ユニット２６０のブラケット部２６４，２６７も同様に設定する。
【０１２６】
次に、実施の形態２に係る製造方法を説明する。
図２０は、位置決めバーの移動を説明するための側面図、図２１は、セパレータの位置決めによる位置決めバーの撓みを説明するための側面図、図２２は、撓み矯正機構による位置決めバーの撓みを説明するための側面図、図２３は、撓み矯正機構による矯正結果を説明するための側面図である。
【０１２７】
実施の形態２に係る製造方法は、位置決め工程において、テンションの付与によって撓みが発生する位置決めバー（無負荷状態で直線状）に対し、撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを更に付与することにより直線状に矯正する。したがって、本製造方法においても、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能であるため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【０１２８】
本製造方法を詳述すると、位置決めバーに挿通されるセパレータ１３０および電極集成体１００の全体の重量に基づき、セパレータの位置決めによる撓み量と、撓み矯正機構による逆方向の撓み量が一致するように、固定ユニット２２０のブラケット部２２５，２２２および可動ユニット２６０のブラケット部２６７，２６４におけるリンクバーのレバー比（Ｌ１／Ｌ２）を設定する。
【０１２９】
また、可動ユニット２６０は、図１５に示される退避位置に配置される。当該退避位置においては、位置決めバー２５２Ａ〜２５２Ｄは、可動ユニット２６０のブラケット部２６７，２６４に連結されておらず、固定ユニット２２０のブラケット部２２５，２２２によって片持ちされた状態にある。
【０１３０】
その後、セパレータ１３０および電極集成体１００を、可動ユニット側から位置決めバー２５２Ａ〜２５２Ｄに順次挿通する。
【０１３１】
そして、所定枚数（例えば、数十枚〜数百枚）の配置が完了すると、可動ユニット２６０は、固定ユニット２２０に向かって移動する。これは、ユニット基部２６１が、スライダ２６２を介して、本体基部２１０のガイドレール２１２に沿って移動することで実施される。
【０１３２】
可動ユニット２６０のブラケット部２６４，２６７は、固定ユニット２２０のブラケット部２２２，２２５と位置合せされている。また、ブラケット部１６２，１６５のリンクバー２３１，２４１には、可動ユニット２６０に向かって水平方向に延長している位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂ，２５２Ｃ，２５２Ｄが固定されている。したがって、可動ユニット２６０が固定ユニット２２０に近接することによって、位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂ，２５２Ｃ，２５２Ｄの自由端が、可動ユニット２６０のブラケット部２６４，２６７のリンクバー２７１，２８１の嵌合穴に挿通される（図２０参照）。
【０１３３】
次に、固定ユニット２２０のブラケット部２２５の往復動駆動手段２３４および可動ユニット２６０のブラケット部２６７の往復動駆動手段２７４が、同期されて駆動される。往復動駆動手段２３４，２７４は、連結バー２３５，２７５を上方に引っ張ることで、リンクバー２３１，２７１を上方に移動させる。リンクバー２３１，２７１に連結された位置決めバー２５２Ｃ，２５２Ｄが、セパレータ１３０の上方のマニホールド部の内面に当接すると、セパレータ１３０に対してテンションが付与される。
【０１３４】
セパレータの下方のマニホールド部には、リンクバー２４１，２８１に連結された位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂが挿通されているため、セパレータ１３０の下方のマニホールド部の内面に位置決めバー２５２Ａ，２５２Ｂが当接することで、リンクバー２８１に対して、テンションが付与される。
【０１３５】
これにより、セパレータ１３０の位置決めがなされるが、位置決めバー２５２Ａ〜２５２Ｄの両端部から中央部付近に向かうに従って、各セパレータ１３０から受ける反力が累積されて撓みも大きくなる（図２１参照）。
【０１３６】
しかし、固定ユニット２２０のブラケット部２２２，２２５および可動ユニット２６０のブラケット部２６４，２６７は、撓み矯正機構を有している。撓み矯正機構は、リンクバーのレバー比（Ｌ１／Ｌ２）に基づいて、セパレータの位置決めによる撓み量に対応する逆方向の撓みを、位置決めバー２５２Ａ〜２５２Ｄに発生させる（図２２参照）。
【０１３７】
その結果、セパレータの位置決めによる撓みは矯正され、位置決めバー２５２Ａ〜２５２Ｄの形状は、直線状となるため、セパレータ１３０の位置決め精度を確保するが可能である（図２３参照）。
【０１３８】
以上のように、実施の形態２に係る燃料電池の製造装置は、テンションの付与によって撓みが発生する位置決めバー（無負荷状態で直線状）に対し、撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを更に付与することにより直線状に矯正する撓み矯正機構を有する。したがって、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能である。そのため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【０１３９】
実施の形態２に係る燃料電池の製造方法は、位置決め工程において、テンションの付与によって撓みが発生する位置決めバー（無負荷状態で直線状）に対し、撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを更に付与することにより直線状に矯正する。したがって、本製造方法においても、位置決めバーの断面積を増加させることなく、撓みを実質的に抑制し、位置決め精度を確保することが可能であるため、発電に利用される面積を十分に確保し、良好な電池出力を得ることができる。
【０１４０】
また、撓み矯正機構は、撓みの発生方向に対して逆方向に撓ませるテンションを調整するためのテンション調整手段を有するため、セパレータの材質や厚みが変更され、撓みの発生量が変化した場合であっても、位置決めバーを変更することなく対処することが可能である。そのため、位置決めバーの汎用性が向上し、共有化が容易となるため、位置決めバーの調達コストを低減すことが可能である。
【０１４１】
なお、実施の形態１に比較し、位置決めバーの形状が単純であり、かつ、位置決めバーを共有することができるため、位置決めバーの調達コストの低減および調達期間の短縮を図ることが可能である。
【０１４２】
なお、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、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、実施の形態１に係る変形例１および２を、実施の形態２に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示されるスタック部を説明するための断面図である。
【図３】図２に示される電極集成体を説明するための平面図である。
【図４】図２に示されるセパレータを説明するための平面図である。
【図５】実施の形態１に係る製造装置を説明するための側面図である。
【図６】図２に示される位置決めバーを説明するための断面図である。
【図７】実施の形態１に係る製造方法を説明するための斜視図であり、セパレータの挿通を示している。
【図８】図７に続く、セパレータの位置決めを説明するための側面図である。
【図９】図８に続く、セパレータの位置決めを説明するための斜視図である。
【図１０】実施の形態１に係る変形例１を説明するための側面図である。
【図１１】実施の形態１に係る変形例１を説明するための背面図である。
【図１２】実施の形態１に係る変形例１におけるセパレータの積層工程を説明するための側面図である。
【図１３】実施の形態１に係る変形例１におけるセパレータの位置決めを説明するための側面図である。
【図１４】実施の形態１に係る変形例２を説明するための平面図である。専用穴
【図１５】実施の形態２に係る製造装置を説明するための側面図である。
【図１６】図１５に示される上方に位置するブラケット部を説明するための側面図である。
【図１７】図１５に示される下方に位置するブラケット部を説明するための側面図である。
【図１８】実施の形態２に係るレバー比の最小設定を説明するための側面図である。
【図１９】実施の形態２に係るレバー比の最大設定を説明するための側面図である。
【図２０】実施の形態２に係る製造方法を説明するための側面図であり、位置決めバーの移動を示している。
【図２１】実施の形態２に係る製造方法を説明するための側面図であり、セパレータの位置決めによる位置決めバーの撓みを示している。
【図２２】実施の形態２に係る製造方法を説明するための側面図であり、撓み矯正機構による位置決めバーの撓みを示している。
【図２３】実施の形態２に係る製造方法を説明するための側面図であり、撓み矯正機構による矯正結果を示している。
【符号の説明】
【０１４４】
１０  燃料電池、
２０  スタック部、
２０Ａ  積層体、
３０，４０  集電板、
３５，４５  出力端子、
５０，６０  絶縁板、
７０，８０  エンドプレート、
７１  燃料ガス導入口、
７２  燃料ガス排出口、
７４  酸化剤ガス導入口、
７５  酸化剤ガス排出口、
７７  冷媒導入口、
７８  冷媒排出口、
９０  タイロッド、
１００  電極集成体、
１０２  開口部、
１０４Ａ，１０４Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０６Ａ，１０６Ｂ  マニホールド部、
１１０  膜電極接合体、
１２０，１２５  ガス拡散層、
１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）  セパレータ、
１３２  凹凸部、
１３４Ａ，１３４Ｂ，１３５Ａ，１３５Ｂ，１３６Ａ，１３６Ｂ  マニホールド部（開口部）、
１３８Ａ，１３８Ｂ，１３９Ａ，１３９Ｂ  貫通孔（開口部）、
１４０  位置決め装置（位置決め手段）、
１４２  反転機構、
１４３  載置台、
１４４  機構基部、
１４５  軸支部、
１４６  ストッパ、
１５０  本体基部、
１５２  ガイドレール、
１５２（１５２Ａ〜１５２Ｄ）  位置決めバー、
１６０  固定ユニット（固定ブラケット部）、
１６１  立柱部、
１６２，１６５  ブラケット部、
１６３  ガイドレール、
１６４  スライダ、
１７０  水平突出部、
１７１  往復動駆動手段、
１８０  可動ユニット（可動ブラケット部）、
１８１  ユニット基部、
１８１  可動ユニット基部、
１８２  スライダ、
１８３  立柱部、
１８４，１８７  ブラケット部、
１８５  ガイドレール、
１８６  スライダ、
１９０  水平突出部、
１９１  往復動駆動手段、
２００  位置決め装置（位置決め手段）、
２１０  本体基部、
２１２  ガイドレール、
２２０  固定ユニット（固定ブラケット部）、
２２１  立柱部、
２２２  ブラケット部、
２２３  ガイドレール、
２２４  スライダ、
２２５  ブラケット部、
２２８  スライダ、
２３０  水平突出部、
２３１  リンクバー、
２３１Ａ  長円状貫通孔、
２３２Ａ  ピボット部、
２３２  側方支持部、
２３３  上方支持部、
２３３Ａ  長円状貫通孔、
２３４  往復動駆動手段、
２３４Ａ  調整式ピボット部、
２３５  連結バー、
２３５Ａ  調整式ピボット部、
２３５  連結バー、
２４１  リンクバー、
２４１Ａ  長円状貫通孔、
２４２Ａ  ピボット部、
２４２  側方支持部、
２４３  下方支持部、
２４３Ａ  長円状貫通孔、
２４５  連結バー、
２４５Ａ，２４５Ｂ  調整式ピボット部、
２５０  本体基部、
２５２（２５２Ａ〜２５２Ｄ）  位置決めバー、
２６０  可動ユニット（可動ブラケット部）、
２６１  ユニット基部、
２６２  スライダ、
２６３  立柱部、
２６４  ブラケット部、
２６５  ガイドレール、
２６６  スライダ、
２６７  ブラケット部、
２６８  スライダ、
２７０  水平突出部、
２７１  リンクバー、
２７１Ａ  長円状貫通孔、
２７２Ａ  ピボット部、
２７２  側方支持部、
２７３  上方支持部、
２７３Ａ  長円状貫通孔、
２７４  往復動駆動手段、
２７４Ａ  調整式ピボット部、
２７５  連結バー、
２７５Ａ  調整式ピボット部、
２８１  リンクバー、
２８１Ａ  長円状貫通孔、
２８２Ａ  ピボット部、
２８２  側方支持部、
２８３  下方支持部、
２８３Ａ  長円状貫通孔、
２８５  連結バー、
２８５Ａ，２８５Ｂ  調整式ピボット部、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  空間。
【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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