专利名称：燃料电池的制造方法、燃料电池的制造装置以及燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备电池单元层叠体和在内侧收置电池单元层叠体的壳体的燃料电池，燃料电池的制造装置和燃料电池。
背景技术：
以往，作为燃料电池，已知有将层叠多个电池单元而成的电池单元层叠体在箱状的壳体的内侧收置的技术(例如，专利文献1、2)。具体地，在将电池单元层叠体在层叠方向上压缩了的状态下将电池单元层叠体收置在壳体内。电池单元具备将一对电极配置于电解 质的两侧而成的膜电极接合体和配置于膜电极接合体的两侧的一对隔板。现有技术文献专利文献I :特开2006-108009号公报；专利文献2 :特开平10-189025号公报；专利文献3 :特开2002-298901号公报；专利文献4 :特开2008-059875号公报；专利文献5 :特开2009-170169号公报；专利文献6 :特开2009-266760号公报；专利文献7 :特开2005-158615号公报。
发明内容
发明所要解决的问题这里，如果在壳体的内侧收置电池单元层叠体，且在层叠方向上对电池单元层叠体加压以进行压缩，则电池单元层叠体的全长与压缩前相比变短。由此，有可能在壳体的内侧产生未配置电池单元层叠体的较大空间。因此，本发明的目的是提供在具备电池单元层叠体和收置电池单元层叠体的壳体的燃料电池中可实现小型化的技术。用于解决问题的技术方案本发明是为解决上述问题的至少一部分而研制的，可以作为以下的方式或应用例来实现。(应用例I)一种燃料电池的制造方法，该燃料电池具备层叠了多个电池单元而成的电池单元层叠体和在层叠方向上压缩了所述电池单元层叠体的状态下将所述电池单元层叠体收置于内侧的壳体，所述壳体具有壳体主体，其具有形成有第一开口且与所述层叠方向交叉的第一壁面部和与所述第一壁面部相对的第二壁面部；和安装于所述第一壁面部以封闭所述第一开口的端部壁面部，所述燃料电池的制造方法包括(a)准备可在所述层叠方向上伸缩的层叠基准部的工序；(b)通过所述第一开口配置所述层叠基准部，使得在使所述层叠基准部伸长了的状态下，其一端位于所述壳体主体的内侧，另一端位于所述壳体主体的外侧的工序；(c)在所述工序(b)之后，从所述壳体主体的内侧到外侧将所述多个电池单元装载于所述层叠基准部的工序；(d)通过使所述层叠基准部收缩，并且将已装载的所述电池单元层叠体在所述层叠方向上压缩，从而将所述层叠基准部和所述电池单元层叠体在所述壳体主体的内侧收置的工序；和(e)在所述工序(d)之后，将所述端部壁面部安装于所述第一壁面部以封闭所述第一开口，维持施加于所述电池单元层叠体的所述层叠方向的载荷的工序。根据应用例I所记载的制造方法，可将在压缩前不能在壳体主体的内侧收置的电池装载于能够伸缩的层叠基准部。由此，不需要预先准备可将压缩前的电池单元层叠体在内侧收置的大小的壳体，因此可实现燃料电池的小型化。(应用例2)根据应用例I所述的燃料电池的制造方法，其中所述壳体主体还具有与所述第一和第二壁面部交叉的、形成有第二开口的第三壁面部，所述工序(b)包括将所述层叠基准部配置于所述第三壁面部侧的工序，所述燃料电池的制造方法还包括(f)在所述工序(d)之后，通过所述第二开口将 所述层叠基准部向所述壳体的外侧拆卸的工序。根据应用例2所记载的制造方法，即使在未从第一开口拆卸所述层叠基准部的情况下也可将层叠基准部从第二开口拆卸。由此，可实现燃料电池的轻量化。(应用例3)根据应用例I或2所述的燃料电池的制造方法，其中还包括(g)在所述工序(e)之后，将在从所述端部壁面部至所述第二壁面部的范围内延伸的棒状部件安装于所述端部壁面部和所述第二壁面部的工序。根据应用例3所记载的制造方法，通过将棒状部件安装于壳体可抑制壳体的强度下降。(应用例4)根据应用例3所述的燃料电池的制造方法，其中所述电池单元层叠体具有在被装载于所述层叠基准部的装载部分所形成的第一槽，所述工序(g)包括将所述棒状部件的一部分配置于所述第一槽的内侧的工序。根据应用例4所记载的制造方法，可有效利用在所述壳体的内侧所形成的空间来将棒状部件安装于壳体。(应用例5)根据应用例I或2所述的燃料电池的制造方法，其中所述壳体主体具有向所述壳体的内侧突出的、在所述层叠方向上延伸的突起部，所述电池单元层叠体具有在被装载于所述层叠基准部的装载部分所形成的第一槽，所述工序(C)包括将所述多个电池单元装载于所述层叠基准部、使得所述突起部被配置于所述第一槽的内侧的工序。根据应用例5所记载的制造方法，由于突起部被配置于第一槽的内侧，因此可抑制在制造后被收置于壳体的内侧的电池单元层叠体的各电池在与层叠方向垂直的方向上偏移。(应用例6)根据应用例I至5中任一项所述的燃料电池的制造方法，其中还包括(h)在所述工序(e)之后，使位于所述电池单元层叠体两端的电池中的至少一个在所述层叠方向上移动，从而调整所述电池单元层叠体的压缩程度的工序。根据应用例6所记载的制造方法，在将端部壁面部安装于所述第一壁面部之后，可调整作用于电池单元层叠体的层叠方向的载荷。由此，可制造具备被施加了所期望的载荷的电池单元层叠体的燃料电池。(应用例7)根据应用例I至6中任一项所述的燃料电池的制造方法，其中所述工序(d)通过由所述端部壁面部将所述层叠基准部和所述电池单元层叠体从位于所述壳体主体外侧一侧向所述第二壁面部加压来进行。根据应用例7所记载的制造方法，可利用作为壳体的构成部件的端部壁面部来进行工序(d)。由此，可高效地制造燃料电池。(应用例8)根据应用例2所述的燃料电池的制造方法，其中所述工序(b)包括(bl)通过所述第二开口将所述层叠基准部配置于所述壳体主体内侧的工序；和(b2)在所述工序(bl)之后，使所述层叠基准部伸长而使所述另一端位于所述壳体主体的外侧的工序。根据应用例8所记载的制造方法，可利用第二开口来将层叠基准部相对于壳体主体配置于预定的位置。(应用例9)根据应用例2或8所述的燃料电池的制造方法，其中所述工序(f)包 括在将所述层叠基准部拆卸之后，用液体不能透过但气体能透过的换气膜来覆盖所述第二开口的工序。根据应用例9所记载的制造方法，可防止雨水等液体从外部浸入，并可进行燃料气体等气体的换气。(应用例10)—种燃料电池的制造装置，该燃料电池具备层叠了多个电池单元而成的电池单元层叠体和在层叠方向上压缩了所述电池单元层叠体的状态下将所述电池单元层叠体收置于内侧的壳体，其中，具备装载所述电池单元层叠体的、能够在所述层叠方向上伸缩的层叠基准部。根据应用例10所记载的制造方法，可将在压缩前不能在壳体主体的内侧收置的电池装载于能够伸缩的层叠基准部。由此，不需要预先准备可将压缩前的电池单元层叠体收置于内侧的大小的壳体，因此可实现燃料电池的小型化。(应用例11)根据应用例10所述的燃料电池的制造装置，其中还具备调整机构，该调整机构用于通过使位于在所述壳体的内侧被收置的所述电池单元层叠体的两端的电池中的至少一个在所述层叠方向上移动，从而调整所述电池单元层叠体的压缩程度。根据应用例11所记载的制造装置，在壳体的内侧收置了电池单元层叠体之后，可调整施加于电池单元层叠体的层叠方向的载荷。由此，可将所期望的载荷作用于电池单元层置体。(应用例12)根据应用例10或11所述的燃料电池的制造装置，其中所述层叠基准部具备配置于所述壳体的内侧并在所述层叠方向上延伸的第一基准部；和可以通过相对于所述第一基准部在所述层叠方向上移动，从而能够使一部分位于所述壳体的外侧的第
二基准部。根据应用例12所记载的制造装置，通过使第二基准部相对于第一基准部移动，可容易地调整层叠基准部的长度。(应用例13)根据应用例10至12中任一项所述的燃料电池的制造装置，其中所述层叠基准部在收缩了的状态下比作为所述壳体的内侧的所述层叠方向的长度的层叠长度短，在伸长了的状态下比所述层叠长度长。根据应用例13所记载的制造装置，可将比壳体的层叠长度长的、压缩前的电池单元层叠体装载于层叠基准部。
(应用例14)根据应用例10至13中任一项所述的燃料电池的制造装置，其中所述层叠基准部中的装载所述电池单元层叠体的面位于同一平面上。根据应用例14所记载的燃料电池，在层叠基准部装载多个电池单元时可抑制各电池的错位。(应用例15)—种燃料电池，其中，具备层叠多个电池单元而成的电池单元层叠体；在层叠方向上压缩了的状态下将所述电池单元层叠体在内侧收置的壳体；和层叠基准部，其在收缩了的状态下被收置于所述壳体的内侧且能够在所述电池单元层叠体的层叠方向上伸缩，在伸长了的状态下一端位于所述壳体的内侧且另一端位于所述壳体的外侧，在将所述电池单元层叠体收置于所述壳体时装载所述电池单元层叠体。根据应用例15所记载的燃料电池，具备能够在层叠方向上伸缩的层叠基准部。因此，在燃料电池的制造时可将在压缩前不能在壳体主体的内侧收置的电池装载于能够伸缩的层叠基准部。由此，不需要预先准备可将压缩前的电池单元层叠体在内侧收置的大小的壳体，因此可实现燃料电池的小型化。 (应用例16)根据应用例15所述的燃料电池，其中所述层叠基准部在伸长了的状态下比所述壳体的内侧的所述层叠方向的长度长。根据应用例16所记载的燃料电池，即使在层叠方向上压缩前的电池单元层叠体的长度比壳体的内侧的长度长的情况下，通过使层叠基准部伸长也可以将压缩前的电池单元层叠体装载于层叠基准部。另外，本发明能够以各种方式来实现，除了上述记载的燃料电池的制造方法、燃料电池的制造装置或作为燃料电池的构成以外，可以以例如搭载有燃料电池的车辆(移动体)和/或具备燃料电池的设备等的方式来实现。
图I是用于说明第一实施例的燃料电池I的图。图2是电池单元26的分解概要立体图。图3是用于说明燃料电池I的制造装置的图。图4是用于说明燃料电池I的制造方法的步骤的图。图5是用于说明燃料电池I的制造方法的第一图。图6是用于说明燃料电池I的制造方法的第二图。图7是用于说明燃料电池I的制造方法的第三图。图8是用于说明燃料电池I的制造方法的第四图。图9是图I的X-X剖视图。图10是示意地表示第二实施例的壳体主体Ila的外观的图。图11是用于说明燃料电池Ia的制造方法的步骤的图。图12是与第二实施例中的燃料电池Ia的X_X剖面相当的图。图13是用于说明第三实施例的燃料电池Ib的图。图14是用于对第四实施例的燃料电池的制造装置150a进行说明的图。图15是用于说明第五实施例的燃料电池Id的图。
具体实施例方式下面，按以下的顺序来说明本发明的实施方式。A E各种实施例F变形例A第一实施例A-I燃料电池的构成图I是用于说明第一实施例的燃料电池I的图。图I是用与纸面平行的预定的面将燃料电池I剖切所见的剖视图。燃料电池I具备层叠多个电池单元26而成的电池单元层叠体28 ;配置于电池单元层叠体28的两侧的一对接线板(terminal plate) 23a、23b ;配 置于一对接线板23a、23b的外侧的一对绝缘体22a、22b ;配置于绝缘体22a的外侧的压力板20 ;和将电池单元层叠体28在压缩了的状态下保持于内侧的壳体6。在电池单元层叠体28的内部，在层叠方向YR上形成有用于使反应气体(燃料气体和/或氧化剂气体等)和/或冷却介质流通，且向各电池26供给反应气体和/或冷却介质的歧管(未图示)。燃料电池I是接收氢和氧的供给来发电的固体高分子型燃料电池。燃料电池I被搭载于例如车辆等移动体，作为移动体的动力源使用。此外，也作为固定型的电源使用。壳体6具备在第一壁面部14形成有作为第一开口的开口 17的长方体形状的壳体主体11 ;和通过螺栓30被安装于壳体主体11以封闭开口 17的矩形形状的端部壁面部16。壳体6由钢等金属形成。另外，壳体主体11的内壁面由未图示的绝缘性的部件(例如树脂)覆盖。第一壁面部14与层叠方向YR正交。壳体主体11还具有与第一壁面部14相对的第二壁面部12 ;与第一和第二壁面部14、12正交的第三壁面部15 ;与第三壁面部15相对的第四壁面部13 ;和与层叠方向YR平行的、与第三和第四壁面部15、13正交的第五和第六壁面部(未图示)。在第三壁面部15的整个区域，形成有一个作为第二开口的开口 18。在端部壁面部16，安装有辅机38。辅机38是例如用于将来自外部的反应气体向歧管供给的配管32、34和送出燃料气体(氢)的泵33等。燃料电池I还具备在层叠方向YR上延伸且以贯穿壳体6的内侧的方式配置的金属制的棒状部件39和通过螺栓30被安装于第三壁面部15以封闭开口 18的矩形状的盖部件10。棒状部件39通过螺母31被安装于第二壁面部12和端部壁面部16。电池单元层叠体28由压力板20和端部壁面部16夹持而在被施加预定的载荷的状态下被收置于壳体6的内侧。S卩，电池单元层叠体28以在层叠方向YR上被压缩的状态被收置于壳体6的内侧。压力板20由插通第二壁面部12的八个螺钉81 (图中仅表示出两个)向端部壁面部16按压。这里，压力板20和端部壁面部16也可称为具备电池单元层叠体28的燃料电池堆(stack)的构成部件(端板，end plate)。图2是电池单元26的分解概要立体图。电池单元26具备密封一体型膜电极接合体50 ;以及以夹持密封一体型膜电极接合体50的两侧的方式配置的第一和第二隔板60、80。密封一体型膜电极接合体50具备膜电极接合体51a和形成膜电极接合体51a的周缘部的密封衬垫51b。膜电极接合体51a具备具有质子传导性的固体高分子电解质膜；和配置在两侧以夹持固体高分子电解质膜的阳极和阴极。阳极和阴极分别具有由复写纸等形成的气体扩散层；和在固体高分子电解质膜面上涂敷有担载有钼等催化剂的碳微粒的催化剂层。密封衬垫51b通过将例如合成树脂等在膜电极接合体51a的周缘部注射模塑成形而形成。第一和第二隔板60、80是不透气的导电性部件，例如由将碳压缩而成为不透气的致密碳、烧结碳或者不锈钢等金属材料形成的板状部件。在密封体型膜电极接合体50以及第一和第二隔离体60、80的周缘部形成贯通孔，该贯通孔形成通过层叠各电池单元26而使反应气体(燃料气体和/或氧化剂气体)和/或冷却介质(例如水)在层叠方向上流通的歧管Ml M6。具体地，在歧管Ml中流通从外部供给的氧化剂气体，在歧管M2中流通通过了膜电极接合体51a的氧化剂气体(阴极排放气体)。此外，在歧管M3中流通从外部供给的燃料气体，在歧管M4中流通通过了膜电极接合体51a的燃料气体(阳极排放气体)。此外，在歧管M5中流通从外部供给的冷却介质，在歧管M6中流通已供于冷却后的冷却介质。在第一隔板60的面中的、与膜电极接合体51a相对的面形成有槽(未图示)，在该槽中流入在歧管M3中流通的燃料气体。此外，在第一隔板60的位于与膜电极接合体51a 相反一侧的面形成槽71，在该槽71中流入在歧管M5中流通的冷却介质。在第二隔板80的面中的、与膜电极接合体51a相对的面形成有槽91，在该槽91中流入在歧管Ml中流通的氧化剂气体。此外，在第二隔板80的面中的、位于与膜电极接合体51a相反一侧的面形成槽(未图示)，在该槽中流入在歧管M5中流通的冷却介质。构成电池单元26的各部件50、60、80为在矩形形状的四角形成有切口 59p、59s、69p、69s、89p、89s的平板形状。此外，在构成电池单元26的各部件50、60、80的周缘部中的、被装载于后述的层叠基准部的侧部分(以下也称为“装载部分P1”)的中央附近，形成有切口 58、68、88。在作为电池单元层叠体28层叠了电池单元26的情况下，由切口 58、68、88在电池单元层叠体28中形成在层叠方向YR上延伸的槽Hl。另外，在各部件50、60、80的周缘部中的、朝向装载部分Pl的相反侧部分SI的中央附近未形成切口。A-2燃料电池的制造装置和制造方法图3是用于说明燃料电池I的制造装置的图。图3㈧是示意性表示图I的壳体主体11的外观的图。图3(B)是表示燃料电池I的制造装置150所具备的部件的外观的图。如图3(A)所示，在内侧收置电池单元层叠体28之前，在壳体主体11安装用于监视电池单元层叠体28的电池电压的监视器底座94。如图3 (B)所示，制造装置150具备两个层叠基准部40和设置有层叠基准部40的底板部41。各层叠基准部40具有作为第一基准部的固定导引部44 ;作为第二基准部的移动导引部46 ;设置有固定导引部44和移动导引部46的基底部42 ;和用于使移动导引部顺畅地移动的滑动导引部47。移动导引部46可相对于固定导引部44在作为较长方向的箭头GR方向上移动。移动导引部46移动，使层叠基准部40伸缩。即，通过使移动导引部46移动，层叠基准部40的长度可自由设定。在本实施例中，在将层叠基准部40设定为最短的情况下(即，缩短了的情况下)的长度，比壳体主体11的第一和第二壁面部14、12相对的方向的内部尺寸的长度LI (层叠长度LI)短，在将层叠基准部40设定为最长的情况下(即，伸长了的情况下)的长度比长度LI长。此外，制造装置150在底板部41上具备在使层叠基准部40伸长了的情况下一边支撑移动导引部46 —边旋转的辊96。另外，固定导引部44和移动导引部46配置成上表面44u、46u位于同一平面上。A-2燃料电池的制造方法
其次，说明燃料电池I的制造方法。图4是用于说明燃料电池I的制造方法的步骤的图。燃料电池I通过进行从准备层叠基准部40的准备工序SlO到开口封闭工序S80的工序来制造。下面使用图5 图9来对各工序的详细情况进行说明。图5是用于说明燃料电池
I的制造方法的第一图。在安装有监视器底座94(图3(A))的壳体主体11设置准备好的层叠基准部40 (图5 (A))。具体地，设置层叠基准部40，使得层叠基准部40从开口 18通过，并使固定导引部44的一部分(装载电池单元26的部分)和移动导引部46位于壳体主体11的内侧。即，设置层叠基准部40，使得层叠基准部40中的装载电池单元26的上表面44u、46u位于壳体主体11的内侧。此时,配置成使层叠基准部40的一端40el位于第二壁面部12的附近。此外，层叠基准部40配置在壳体主体11中的、比收置电池单元层叠体28的部分更靠第三壁面部15侧的位置。其次，如图5(B)所示，通过经开口 17使移动导引部46移动，而将层叠基准部40 的另一端40e2配置于壳体主体11的外侧。即，经开口 7配置层叠基准部40，使得在层叠基准部40伸长了的状态下，一端40el位于壳体主体11的内侧，另一端40e2位于壳体主体11的外侧(配置工序S20)。在该情况下，基于电池单元26的层叠数和对电池单元层叠体28在层叠方向上施加了预定的载荷的情况下的压缩的程度，来设定层叠基准部40在伸长了的状态下的长度。其次，将压力板20装载于层叠基准部40上。具体地，如图5(B)和(C)所示，将多个电池单元26从壳体主体11的内侧到外侧重叠地(并排地)装载于层叠基准部40。此时，从在第二壁面部12形成的贯通孔(未图示)插入棒状的电池防止部件97，电池防止部件97支撑压力板20，从而可防止压力板20倾倒。在将压力板20装载于层叠基准部40后，再将绝缘体22a、接线板23a、多个电池单元26装载于层叠基准部40中的向壳体主体11的外侧伸出的部分(移动导引部46)。具体地，将电池单元26装载于层叠基准部40，使得在电池单元26的装载部分Pl所形成的切口 59p、69p、89p(图2)与层叠基准部40接触。此夕卜，如图5(C)所示，一边将已装载的电池单元26等向第二壁面部12侧推进一边将新的电池单元26装载于层叠基准部40 (电池单元装载工序S30)。如上所述，固定导引部44中的装载电池单元26的上表面44u和移动导引部46中的装载电池单元26的上表面46u位于同一平面上。即，固定导引部44的上表面44u和移动导引部46的上表面46u配置成不具有高度差。因此，在将已装载的电池单元26向第二壁面部12推进的情况下，可将已推进的电池单元26顺畅地从移动导引部46移动到固定导引部44上。由此，在电池装载工序S30中，可减小电池单元26的错位和/或电池单元26破损等的不良情况。再有，使用图6对燃料电池I的制造方法继续进行说明。图6是用于说明燃料电池I的制造方法的第二图。如图6(A)所示，在将预定数量的电池单元26装载于层叠基准部40后，将接线板23b、绝缘体22b装载于层叠基准部40。接着，如图6(B)所示，将由多个电池单元26构成的电池单元层叠体28在层叠方向YR上压缩，并且使层叠基准部40收缩，从而将层叠基准部40的移动导引部46在壳体主体11的内侧收置(电池单元压缩工序S40)。具体地，通过安装有辅机38的端部壁面部16，将层叠基准部40和电池单元层叠体28从位于壳体主体11外侧的一侧(图6(B)中为左侧)向第二壁面部12加压。加压使用作为燃料电池的制造装置150的构成部件的加压机构55来进行。这里，无需再支撑层叠基准部40的辊96被收置于形成于底板部41的凹部41h。如图6(c)所示，进行加压直到电池单元层叠体28被收置于壳体主体11的内侧，并且端部壁面部16抵接于第一壁面部14。在端部壁面部16抵接于第一壁面部14之后，通过螺栓30将端部壁面部16安装于第一壁面部14以维持施加于电池单元层叠体28的层叠方向YR的载荷(安装工序S50)。接着，经过开口 18向壳体主体11的外侧拆卸层叠基准部40。另外，向壳体主体11外侧拆卸层置基准部40的工序(拆卸工序)可在电池单兀压缩工序S40和安装工序S50之间进行。如上所述，即使在端部壁面部16和电池单元层叠体28成为障碍而不能从开口 17拆卸层叠基准部40的情况下，通过壳体主体11具有开口 18，而可将层叠基准部40向壳体主体11外侧拆卸。由此，即使在使用层叠基准部40来制造燃料电池I的情况下也可实现燃料电池I的轻量化。
再有，使用图7对燃料电池I的制造方法继续进行说明。图7是用于说明燃料电池I的制造方法的第三图，是用于说明增强工序S60的图。如图7(A)所示，相对于在第一壁面部14安装有端部壁面部16的制造前燃料电池200，经开口 18设置安装装置100。安装装置100具有多个辊102和设置有辊102的设置台101。接着，如图7(B)所示，从形成于第二壁面部12的贯通孔利用辊102将在长度方向上延伸的棒状部件39插入于壳体主体11的内侧。接着，如图7(C)所示，通过螺母31将棒状部件39的两端安装于第二壁面部12和端部壁面部16。这里，棒状部件39配置于电池单元层叠体28中的、通过使切口 58、68、88重叠而形成的槽Hl (图2)的内侧。如上所述，通过将棒状部件39在层叠方向范围内配置，可实现壳体6的强度提高。特别是，在壳体6具有开口 18的情况下，在通过端部壁面部16和压力板20从电池单元层叠体28两侧作用载荷时，壳体6有时会变形。但是，通过配置棒状部件39 (特别是，配置在开口 18附近)，可抑制壳体6的强度下降。再有，使用图8对燃料电池I的制造方法继续进行说明。图8是用于说明燃料电池I的制造方法的第四图。如图8(A)、(B)所示，对于安装了棒状部件39后的制造前燃料电池200，因为对电池单元层叠体28作用预定的载荷，所以调整电池单元层叠体28的层叠方向YR的压缩程度(压缩调整工序S70)。具体地，如图8(A)所示，从在第二壁面部12的大体中央所形成的贯通孔(未图示)插入作为制造装置150的一部分的调整机构120。接着，通过调整机构120将压力板20向第一壁面部14侧推进，调整电池单元层叠体28的压缩程度。如图8(B)所示，在施加了预定的紧固载荷的状态下，从在第二壁面部12所形成的八个螺钉用贯通孔嵌插螺钉81，从第二壁面部12侧限制压力板20的移动。S卩，压缩调整工序S70是通过使位于电池单元层叠体28两端的电池单元26中的至少一个在层叠方向YR上移动来调整电池单元层叠体28的压缩程度的工序。在本实施例的压缩调整工序S70中，通过使位于两端的电池单元26中的、位于第二壁面部12侧的电池单元26 (也称为“端电池26el”)向第一壁面部14侧移动而调整压缩程度。接着，如图8(C)所示，在经开口 18安装了连接监视器底座94和电池单元层叠体28的电缆后，通过螺栓30将盖部件10安装于第三壁面部15以封闭开口 18 (开口封闭工序S80)。这里，为了容易地进行盖部件10的安装作业，以使调整了压缩程度后的制造前燃料电池200旋转了 180度的姿势安装盖部件10。再有，安装棒状部件39的增强工序S60、调整压缩程度的压缩调整工序S70和安装盖部件10的开口封闭工序S80的前后关系并不限于本实施例。此外，用金属等板状部件封闭在第二壁面部12的大体中央形成且为了使用调整机构120而利用的贯通孔。图9是图I的X-X剖视图。经图5 图9的工序而制造出的燃料电池1，对电池单元层叠体28(在图中图示密封一体型膜电极接合体50)作用预定的载荷，在壳体6的内侧保持电池单元层叠体28。此外，监视器底座94和电池单元层叠体28由电缆CA电连接。如上所述，本实施例的燃料电池I使用可伸缩的层叠基准部40来制造(图3(B))。因此，可将在压缩前不能在壳体主体11内收置的电池单元26装载于层叠基准部40。由此，不需要准备具有可在内侧收置压缩前的电池单元层叠体28的大小的壳体。因此，可实现燃料电池I的小型化。这里，通过用端部壁面部16按压层叠基准部40和电池单元层叠体28，而将层叠基准部40和电池单元层叠体28收置于壳体主体11的内侧(图6(A)、(B))。因此，不需要另另行准备用于直接按压层叠基准部40和电池单元层叠体28的部件。由此，可 高效地制造燃料电池I。此外，经开口 18将层叠基准部40安装于壳体主体11或从壳体主体11拆卸(图5(A)、图6(C))。由此，可提高燃料电池I的作业效率。具体地，例如，与经过在第一壁面部14形成的开口 17(图I)相比，经过在第三壁面部15形成的开口 18能够更容易地将层叠基准部40安装于壳体主体11。此外，经开口 18将层叠基准部40向壳体主体11的外侧拆卸(图6(C))，因此与不拆卸层叠基准部40的情况相比，可实现燃料电池I的轻量化。再有，通过将棒状部件39安装于壳体6，即使在具有开口 18的情况下，也可抑制壳体6的强度下降。特别是，将棒状部件39配置于位于开口 18附近的槽Hl的内侧。由此，可有效利用壳体6内侧的空间来配置棒状部件39，可进一步实现燃料电池I的小型化。此夕卜，由于具备压缩调整工序S70 (图8 (A)、(B))，因此可在将端部壁面部16安装于第一壁面部14之后容易地调整作用于电池单元层叠体28的载荷。由此，即使在各电池单元26的特性(例如弹性模量)存在波动的情况下，也可对电池单元层叠体28作用所期望的载荷。B第二实施例接着，使用图10 图12来对第二实施例的燃料电池Ia进行说明。图10是示意地表示第二实施例的壳体主体Ila的外观的图。图11是用于说明燃料电池Ia的制造方法的步骤的图。图12是与第二实施例中的燃料电池Ia的X-X剖面相当的图。如图10所示，第二实施例的壳体主体Ila和第一实施例的壳体主体11的不同点是形成于第三壁面部15的开口 18a的形状。此外，如图12所示，第二实施例的电池单元层叠体28a没有形成槽H1。此外，第二实施例的燃料电池Ia不具备棒状部件39。对于其他构成，由于是与第一实施例相同的构成，因此对于同样的构成标以相同的附图标记并省略说明。再有，如图11所示，第二实施例的制造方法与第一实施例的制造方法不同，不具备增强工序S60(图4)。此外，开口封闭工序的具体内容不同。对于其他工序，由于是与第一实施例相同的工序，因此对于同样的工序标以相同的附图标记并省略说明。如图10所示，在壳体主体Ila的第三壁面部15形成有在层叠方向YR上细长的两个开口 18a。开口 18a的大小是层叠基准部40的固定导引部44和移动导引部46(图3(B))可插入的程度的大小。
接着，使用图12对图11所示的开口封闭工序SSOa来进行说明。开口封闭工序S80a是使用不透水但透气(氢气和空气)的换气膜220将开口 18a覆盖的工序。作为换气膜220，可由多孔质材料形成，可使用例如住友電工工7 7 4 'y V ^ 一社制的产品名
7* 7 口X，，。如上所述，根据第二实施例的燃料电池Ia的制造方法，通过用换气膜220覆盖开口 18a，可防止来自外部的雨水等液体的浸入，并且可进行燃料气体等在电池单元层叠体28a的内部等流通的气体的换气。此外，由于与第一实施例相比开口 18a占第三壁面部15的比例小，因此可抑制壳体6a的强度下降。由此，即使不进行增强工序S60也可抑制壳体6的强度下降。此外，与上述第一实施例同样，由于使用层叠基准部40来将电池单元层叠体28a收置于壳体6a的内侧，因此可实现燃料电池Ia的小型化。再有，也可取代使用换气膜220的开口封闭工序S80a，而采用使用盖部件10的第一实施例的开口封闭工序S80。C第三实施例 图13是用于说明第三实施例的燃料电池Ib的图。图13是与图I中X-X剖面相当的面。与第二实施例不同的是第三壁面部15具有突起部110和电池单元层叠体28具有槽Hl这两方面。对于其他构成，由于是与第二实施例同样的构成，因此对于同样的构成标以相同的附图标记并省略说明。此外，对于燃料电池Ib的制造方法，第二实施例和电池单元装载工序S30的具体内容不同。对于其他工序，与第二实施例的工序相同，因此对于同样的工序省略说明。突起部110具有向壳体6b的内侧突出并且在层叠方向YR上延伸的突起部110。在层叠基准部40装载电池单元26的电池装载工序中，将多个电池单元26装载于层叠基准部40使得突起部110插入于作为第一切口的槽Hl中。如上所述，根据第三实施例的燃料电池Ib的制造方法，可制造突起部110插入于槽Hl中的燃料电池lb。由此，可减低因车辆碰撞时等对燃料电池Ib施加冲击而使各电池单元26的位置偏移的可能性。此外，与上述第一实施例同样，使用层叠基准部40来将电池单元层叠体28a收置于壳体6b的内侧，因此可实现燃料电池Ib的小型化。D第四实施例图14是用于对第四实施例的燃料电池的制造装置150a进行说明的图。第四实施例的制造装置150a和第一实施例的制造装置150(图3(B))的不同在于具有转轴232这点，对于其他的制造装置150a(例如，层叠基准部40等)，由于是同样的构成，因此对于同样的构成标注相同的附图标记并省略说明。此外，对于燃料电池I的构成，由于是与第一实施例同样的构成，因此对于同样的构成标注相同的附图标记并省略说明。第四实施例的制造装置150a具备作为旋转机构的转轴232。在底板部41a设置有转轴232。通过转轴232，可进行层叠基准部40和/或壳体主体11的移位。具体地，层叠基准部40和壳体主体11以转轴232为轴旋转，使得层叠方向YR的方向改变。如上所述，根据第四实施例的燃料电池I的制造装置，通过具备转轴232，而能将电池单元层叠体28设置为不同的姿势等。由此，例如，可在姿势A中进行电池单元装载工序S30，在姿势B中进行电池单元压缩工序S40，在姿势C中进行安装工序S50。S卩，可充分地确保配置在各工序中使用的装置(例如，用于将电池单元26装载于层叠基准部40的装置和/或加压机构55)的空间。因此，可提高燃料电池I的制造效率。此外，与上述实施例同样，使用层叠基准部40来制造燃料电池1，因此可实现燃料电池I的小型化。E第五实施例图15是用于说明第五实施例的燃料电池Id的图。图15是用与纸面平行的预定的面剖切燃料电池Id所见的剖视图，相当于图I的图。与第一实施例的燃料电池I的不同在于将层叠基准部40收置于壳体5的内侧这点。对于其他构成，由于是与第一实施例同样的构成，因此对于同样的构成标注相同的附图标记并省略说明。此外，对于燃料电池Id的制造工序，除省略了在安装工序S50时进行了的拆卸层叠基准部40的工序这点之外，与第一实施例的制造工序同样。这里，优选，层叠基准部40以预先被安装于盖部件10的状态，设置于底板部41。这样一来，通过从底板部41拆卸层叠基准部40和盖部件10，并将盖部件10安装于第三壁面部15，可容易地制造燃料电池Id。如上所述，根据第五实施例的燃料电池ld，可将在燃料电池Id的制造时压缩前的 电池单元层叠体28中的不能收置于壳体6的内侧的电池单元26装载于可伸缩的层叠基准部40。由此，由于不需要准备具有能够将压缩前的电池单元层叠体28收置于内侧的大小的壳体6，因此可实现燃料电池Id的小型化。F变形例再有，上述实施例中的构成要素中的、独立的技术方案中所记载的要素以外的要素是附加要素，可适当地省略。此外，不限于本发明的上述实施例和/或实施方式，在不脱离其主旨的范围内能以各种方式实施，例如，也可进行以下的变形。F-1.第一变形例在上述实施例中，虽然使用两个层叠基准部40，但并不限于此，也可使用一个层叠基准部40或三个以上层叠基准部40来制造燃料电池I Id。即使这样，也可与上述实施例同样地实现燃料电池I Id的小型化。F-2.第二变形例在上述实施例中，压缩调整工序S70(图8)，从第二壁面部12侧使用调整机构120来进行，但是，也可从端部壁面部16侧进行压缩调整工序S70。例如，也可以在端部壁面部16形成贯通孔并从该贯通孔插入螺钉81以插入程度来调整压缩程度。即，也可以通过使位于两端的电池单元26中的、位于第一壁面部14侧的电池单元26向第二壁面部12侧移动来调整压缩程度。再有，也可以从第一和第二壁面部14、12的两侧插入螺钉81以调整压缩程度。此外，也可以仅使用螺钉81来作为调整机构120，以调整电池单元层叠体28的压缩程度。F-3.第三变形例在上述实施例中，虽然在燃料电池I Id中使用了固体高分子型燃料电池，但也可使用磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池等各种燃料电池。附图标记说明I Id...燃料电池；6. · ·壳体；6a. · ·壳体；6b. · ·壳体；10. · ·盖部件；11. · ·壳
体主体；Ila...壳体主体；12...第二壁面部；13...第四壁面部；14...第一壁面部；
15...第三壁面部；16...端部壁面部；17...开口 ；18...开口 ；18a...开口 ；20...压力板；22a. · ·绝缘体；22b. · ·绝缘体；23a. · ·接线板；23b. · ·接线板；26. · ·电池单元；28...电池单元层叠体；28a...电池单元层叠体；30...螺栓；31...螺母；32...配管；
33...泵；38...辅机；39...棒状部件；40...层叠基准部；41...底板部；41a...底板部；41h...凹部；42···基底部；44...固定导引部；44u...上表面；46...移动导引部;46u...上表面；47...滑动导引部；50...密封一体型膜电极接合体；51a...膜电极接合体；51b...密封衬垫；55...加压机构；60...第一隔板；71...槽；80...第二隔板；
91...槽；94...监视器底座；96...辊；100...安装装置；101...设置台；102..·辊； 110...突起部；120...调整机构；150...制造装置；150a...制造装置；200...制造前的燃料电池；232...转轴；220...换气膜；40el... 一端；40e2...另一端；P1...装载部分；Hl...槽；CA...电缆；YR...层叠方向。
权利要求
1.一种燃料电池的制造方法，该燃料电池具备层叠了多个电池单元而成的电池单元层叠体和在层叠方向上压缩了所述电池单元层叠体的状态下将所述电池单元层叠体收置于内侧的壳体， 所述壳体具有壳体主体，其具有形成有第一开口且与所述层叠方向交叉的第一壁面部和与所述第一壁面部相对的第二壁面部；和安装于所述第一壁面部以封闭所述第一开口的端部壁面部， 所述燃料电池的制造方法包括 (a)准备可在所述层叠方向上伸缩的层叠基准部的工序； (b)通过所述第一开口配置所述层叠基准部，使得在使所述层叠基准部伸长了的状态下，其一端位于所述壳体主体的内侧，另一端位于所述壳体主体的外侧的工序； (c)在所述工序(b)之后，将所述多个电池单元从所述壳体主体的内侧到外侧装载于所述层置基准部的工序； (d)通过使所述层叠基准部收缩，并且将已装载的所述电池单元层叠体在所述层叠方向上压缩，从而将所述层叠基准部和所述电池单元层叠体收置于所述壳体主体的内侧的工序；和 (e)在所述工序(d)之后，将所述端部壁面部安装于所述第一壁面部以封闭所述第一开口，维持作用于所述电池单元层叠体的所述层叠方向的载荷的工序。
2.根据权利要求I所述的燃料电池的制造方法，其中 所述壳体主体还具有与所述第一和第二壁面部交叉的、形成有第二开口的第三壁面部， 所述工序(b)包括将所述层叠基准部配置于所述第三壁面部侧的工序， 所述燃料电池的制造方法还包括 (f)在所述工序(d)之后，通过所述第二开口将所述层叠基准部向所述壳体的外侧拆卸的工序。
3.根据权利要求I或2所述的燃料电池的制造方法，其中 还包括(g)在所述工序(e)之后，将在从所述端部壁面部到所述第二壁面部的范围内延伸的棒状部件安装于所述端部壁面部和所述第二壁面部的工序。
4.根据权利要求3所述的燃料电池的制造方法，其中 所述电池单元层叠体具有在被装载于所述层叠基准部的装载部分所形成的第一槽， 所述工序(g)包括将所述棒状部件的一部分配置于所述第一槽的内侧的工序。
5.根据权利要求I或2所述的燃料电池的制造方法，其中 所述壳体主体具有向所述壳体的内侧突出的、在所述层叠方向上延伸的突起部， 所述电池单元层叠体具有在被装载于所述层叠基准部的装载部分所形成的第一槽， 所述工序(C)包括将所述多个电池单元装载于所述层叠基准部、使得所述突起部被配置于所述第一槽的内侧的工序。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的燃料电池的制造方法，其中 还包括(h)在所述工序(e)之后，使位于所述电池单元层叠体两端的电池单元中的至少一个在所述层叠方向上移动，从而调整所述电池单元层叠体的压缩程度的工序。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的燃料电池的制造方法，其中所述工序(d)通过由所述端部壁面部将所述层叠基准部和所述电池单元层叠体从位于所述壳体主体外侧的一侧向所述第二壁面部加压来进行。
8.根据权利要求2所述的燃料电池的制造方法，其中 所述工序(b)包括 (bl)通过所述第二开口将所述层叠基准部配置于所述壳体主体内侧的工序；和 (b2)在所述工序(bl)之后，使所述层叠基准部伸长而使所述另一端位于所述壳体主体的外侧的工序。
9.根据权利要求2或8所述的燃料电池的制造方法，其中 所述工序(f)包括在拆卸所述层叠基准部之后、用液体不能透过但气体能透过的换气膜来覆盖所述第二开口的工序。
10.一种燃料电池的制造装置，该燃料电池具备层叠了多个电池单元而成的电池单元层叠体和在层叠方向上压缩了所述电池单元层叠体的状态下将所述电池单元层叠体收置于内侧的壳体，该燃料电池的制造装置中 具备装载所述电池单元层叠体的、能够在所述层叠方向上伸缩的层叠基准部。
11.根据权利要求10所述的燃料电池的制造装置，其中 还具备用于通过使位于在所述壳体的内侧所收置的所述电池单元层叠体的两端的电池单元中的至少一个在所述层叠方向上移动，从而调整所述电池单元层叠体的压缩程度的调整机构。
12.根据权利要求10或11所述的燃料电池的制造装置，其中 所述层叠基准部具备 配置于所述壳体的内侧并在所述层叠方向上延伸的第一基准部；和 通过相对于所述第一基准部在所述层叠方向上移动，从而能够使一部分位于所述壳体的外侧的第二基准部。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的燃料电池的制造装置，其中 所述层叠基准部，在收缩了的状态下比所述壳体的内侧的所述层叠方向的长度即层叠长度短，在伸长了的状态下比所述层叠长度长。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的燃料电池的制造装置，其中 所述层叠基准部中的装载所述电池单元层叠体的面位于同一平面上。
15.—种燃料电池,其中，具备 层叠了多个电池单元而成的电池单元层叠体； 在层叠方向上压缩了所述电池单元层叠体的状态下将所述电池单元层叠体收置于内侧的壳体；和 层叠基准部，其在收缩了的状态下被收置于所述壳体的内侧且能够在所述电池单元层叠体的层叠方向上伸缩，在伸长了的状态下一端位于所述壳体的内侧且另一端位于所述壳体的外侧，在将所述电池单元层叠体收置于所述壳体时装载所述电池单元层叠体。
16.根据权利要求15所述的燃料电池，其中 所述层叠基准部在伸长了的状态下比所述壳体的内侧的所述层叠方向的长度长。
全文摘要
一种燃料电池的制造方法，具备(a)准备可在层叠方向上伸缩的层叠基准部的工序；(b)在使所述层叠基准部伸长了的状态下，通过第一开口来配置所述层叠基准部，使得其一端位于壳体主体的内侧，另一端位于壳体主体的外侧的工序；(c)在工序(b)之后，将多个电池单元从所述壳体主体的内侧到外侧装载于层叠基准部的工序；(d)通过使层叠基准部收缩，并且将已装载的电池单元层叠体在层叠方向上压缩，从而将层叠基准部和电池单元层叠体收置于所述燃料电池的壳体主体的内侧的工序；和(e)在工序(d)之后，将端部壁面部安装于第一壁面部以封闭第一开口，维持作用于电池单元层叠体的层叠方向的载荷的工序。
文档编号H01M8/24GK102782923SQ20108001577
公开日2012年11月14日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者渡边一裕, 长野拓士 申请人:丰田自动车株式会社