燃料电池的制造方法和制造装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种燃料电池的制造方法和制造装置。
【背景技术】
[0002] 燃料电池通过如下方式获得：将层叠了规定数量的燃料电池单元而成的燃料电池 模块进一步层叠多个而形成层叠体，利用框体覆盖该层叠体的侧面，在层叠方向的两端配 置板件并利用螺栓等进行紧固。构成燃料电池模块的燃料电池单元和燃料电池单元之间以 及燃料电池模块彼此之间被密封，以使得在层叠体的内部流动的燃料、氧化剂以及冷却水 不泄露。俯视观察燃料电池模块时，燃料电池模块的中央部是燃料气体、氧化剂流动以进行 发电的部位，因为无法在该部位设置密封构件，所以将密封构件设置在燃料电池模块的外 周部。
[0003] 这样一来，因为密封构件只设置在燃料电池模块的外周部，所以设置有密封构件 的外周部和未设置密封构件的中央部在模块的层叠方向上的厚度有时不均匀。如果模块的 中央部的厚度和外周部的厚度存在差值，那么由于密封构件未被充分压缩而可能无法获得 良好的密封性。因此，期望模块的厚度在中央部和外周部均匀。作为保持模块的厚度均匀 的技术，存在这样的技术：例如在被分隔件夹持的膜电极接合体的外周且在膜电极接合体 和分隔件之间配置间隔保持结构（所谓的间隔件）（参照专利文献1)。
[0004] 专利文献1 :日本特开2010-272474号公报
【发明内容】
[0005] 发明要解决的问题
[0006] 当欲像专利文献1那样利用间隔件来限制燃料电池模块的厚度时，在间隔件由于 尺寸偏差而形成得比假定尺寸薄的情况下，模块的外周部为了与间隔件配合而与假定尺寸 相比过度压扁。当对模块的外周部进行过度压扁并利用密封构件形成密封部位时，存在如 下情况：即使对燃料电池模块只进行燃料电池所需那样的层叠，并且在层叠方向上的两端 配置板件来进行夹压，中央部也无法被挤压到外周部的厚度，从而无法使燃料电池模块的 厚度均匀。在这样的情况下，存在这样的问题：无法利用中央部的膨胀来充分压缩密封构 件，无法获得良好的密封性。
[0007] 因此，本发明为了解决上述课题而做成，其目的在于提供一种能够确保配置于燃 料电池模块的密封构件的压缩量的燃料电池的制造方法和制造装置。
[0008] 用于解决问题的方案
[0009] 为了实现上述目的，本发明是一种燃料电池的制造方法，该燃料电池具有由多个 燃料电池单元层叠而成的燃料电池模块，该燃料电池单元是利用一对分隔件夹持膜电极接 合体而成的。本发明的燃料电池的制造方法具有：密封构件配置工序，在该密封构件配置工 序中，在至少一个燃料电池单元和与该一个燃料电池单元邻接的其他燃料电池单元的两者 之间相对的端面的外周部配置密封构件，并层叠燃料电池单元而形成燃料电池模块；按压 工序，在该按压工序中，在燃料电池单元的层叠方向上按压燃料电池模块，并利用密封构件 形成密封部位。本发明的燃料电池的制造方法的特征在于，通过对按压燃料电池模块的载 荷进行控制，来控制燃料电池模块的层叠方向上的厚度。
[0010]另外，本发明的燃料电池的制造装置具有：密封构件配置部，其用于在至少一个燃 料电池单元和与该一个燃料电池单元邻接的其他燃料电池单元的两者之间相对的端面的 外周部配置密封构件；层叠部，其用于将配置有密封构件的燃料电池单元层叠而形成燃料 电池模块；按压部，其用于在燃料电池单元的层叠方向上按压燃料电池模块；控制部，其用 于至少控制按压部的动作。本发明的燃料电池的制造装置的特征在于，控制部通过控制按 压部按压燃料电池模块的载荷，来控制燃料电池模块的层叠方向上的厚度。
【附图说明】
[0011] 图1的（A)是表示本发明的实施方式1的燃料电池的制造方法的流程图，图1的 (B)是表示燃料电池的制造方法的流程图，图1的（C)是详细表示该制造方法中的模块制造 工序的流程图。
[0012] 图2是表示该实施方式1的层叠体的组装工序中的密封构件配置工序的说明图。
[0013] 图3是表示该实施方式1的层叠体的组装工序中的密封构件配置工序的说明图。
[0014] 图4是表不该层置体的按压工序的说明图。
[0015] 图5是表示形成该层叠体（堆叠）时的说明图。
[0016] 图6是表示形成该层叠体（堆叠）时的说明图。
[0017] 图7是表示该实施方式1的燃料电池的立体图。
[0018] 图8是表示该燃料电池的结构的分解立体图。
[0019] 图9的（A)是沿着表示该燃料电池的单元构造的图8的9-9线的剖视图，图9的 (B)是表示图9的㈧的变形例的剖视图。
[0020] 图10是表示该燃料电池模块的俯视图。
[0021] 图11是表示构成该燃料电池的层叠体的组装装置的概略立体图。
[0022] 图12是表示利用夹具夹持住构成该层叠电池的层叠体的状态的立体图。
[0023] 图13是表示利用按压部按压该燃料电池模块的情况和未按压的情况的说明图。
[0024] 图14是说明通过对燃料电池模块进行按压而形成密封部位的说明图。
[0025] 图15是说明通过对燃料电池模块进行按压而形成密封部位的说明图。
[0026] 图16表示施加于该层叠体的载荷与层叠体的厚度之间的关系的图表。
[0027] 图17是表示该层叠体的组装装置中的夹具构造的变形例的说明图。
[0028] 图18是表示本发明的实施方式2的燃料电池模块的组装装置中的夹具构造的说 明图。
[0029] 图19是表示本发明的实施方式3的层叠体的组装装置中的夹具构造的说明图。
[0030] 图20是表示实施方式3的该层叠体的组装装置中的夹具构造的变形例的说明图。
[0031] 图21是表示实施方式3的该层叠体的组装装置中的夹具构造的变形例的说明图。
【具体实施方式】
[0032] 以下，一边参照添付的附图，一边说明本发明的实施方式。另外，以下的记载并不 对在权利要求书所记载的保护范围、用语的意思进行限定。另外，为了便于说明，将附图的 尺寸比例放大，有时与实际的比例不同。
[0033] (实施方式1)
[0034] 图1的（A)、图1的（B)是表示本发明的实施方式1的燃料电池的制造方法的时间 图和流程图、图1的（C)是详细表示该制造方法中的模块制造工序的流程图。图2、图3是 表示该实施方式1的层叠体的组装工序中的密封构件配置工序的说明图，图4是表示该层 叠体的按压工序的说明图，图5和图6是表示形成该层叠体（堆叠）时的说明图。
[0035] 概括地讲，本发明的燃料电池的制造方法具有：包含密封构件配置工序（参照图1 的（A)、图2、图3)和按压工序（参照图1的（A)、图4)的模块的制造工序（参照图、图1的 (B)的ST10);组装工序（参照图1的（B)的ST30、图5以及图6)，在该组装工序中，层叠模 块并进行紧固以形成堆。详细情况在后文描述。
[0036] 图7是表示该实施方式的燃料电池的说明图，图8是表示该燃料电池的结构的分 解立体图，图9的（A)是沿着表示该燃料电池的单体构造的图8的9-9线的剖视图，图9的 (B)是表示图9的㈧的变形例的剖视图，图10是表示该燃料电池模块的俯视图。
[0037] 参照图7~图10,实施方式1的燃料电池100具有燃料电池单元30,该燃料电池 单元30是利用一对分隔件32a、32b夹持已在电解质膜31a的两侧接合有阳极31b和阴极 31c而成的膜电极接合体（Membrane Electrode Assembly以下称为MEA)31而成的。燃料 电池单元30例如层叠8个单元左右而构成燃料电池模块40。燃料电池模块40层叠两块 以上而构成层叠体50。实施方式1涉及如下工序：在燃料电池100的制造中，分别在MEA31 和分隔件32a之间、MEA31和分隔件32b之间以及邻接的分隔件32a和分隔件32b之间配 置密封构件70并施加按压载荷，从而形成密封部位。另外，在燃料电池模块40彼此之间， 以密封构件80粘贴在板构件81的状态来配置密封构件80。在实施方式1中，在对配置有 密封构件70、80的层叠体50进行按压而形成密封部位时，通过对按压层叠体50的载荷进 行控制，来控制层叠体50的层叠方向上的厚度。以下进行详细描述。
[0038] 首先，说明本实施方式的燃料电池100。如图8和图9的（A)所示，燃料电池100 将利用氢气等阳极气体和氧气等阴极气体的反应来产生电动势的单位电池单元（燃料电 池单元）30层叠规定数量而形成燃料电池模块40，再将燃料电池模块40层叠规定数量而形 成层叠体50。但是，层叠体50并非必要的结构，能够由一个燃料电池模块构成。在层叠体 50的两端配置有集电板34、绝缘板35以及端板36。
[0039] 如图9的（A)所示，燃料电池单元30具有：MEA31、分别配置在MEA31的两面的分 隔件32a、32b以及框体33。以下，将配置在MEA