燃料電池的制造方法和制造裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種燃料電池的制造方法和制造裝置。
【背景技術】
[0002] 燃料電池通過如下方式獲得：將層疊了規(guī)定數(shù)量的燃料電池單元而成的燃料電池 模塊進一步層疊多個而形成層疊體，利用框體覆蓋該層疊體的側(cè)面，在層疊方向的兩端配 置板件并利用螺栓等進行緊固。構(gòu)成燃料電池模塊的燃料電池單元和燃料電池單元之間以 及燃料電池模塊彼此之間被密封，以使得在層疊體的內(nèi)部流動的燃料、氧化劑以及冷卻水 不泄露。俯視觀察燃料電池模塊時，燃料電池模塊的中央部是燃料氣體、氧化劑流動以進行 發(fā)電的部位，因為無法在該部位設置密封構(gòu)件，所以將密封構(gòu)件設置在燃料電池模塊的外 周部。
[0003] 這樣一來，因為密封構(gòu)件只設置在燃料電池模塊的外周部，所以設置有密封構(gòu)件 的外周部和未設置密封構(gòu)件的中央部在模塊的層疊方向上的厚度有時不均勻。如果模塊的 中央部的厚度和外周部的厚度存在差值，那么由于密封構(gòu)件未被充分壓縮而可能無法獲得 良好的密封性。因此，期望模塊的厚度在中央部和外周部均勻。作為保持模塊的厚度均勻 的技術，存在這樣的技術：例如在被分隔件夾持的膜電極接合體的外周且在膜電極接合體 和分隔件之間配置間隔保持結(jié)構(gòu)（所謂的間隔件）（參照專利文獻1)。
[0004] 專利文獻1 :日本特開2010-272474號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明要解決的問題
[0006] 當欲像專利文獻1那樣利用間隔件來限制燃料電池模塊的厚度時，在間隔件由于 尺寸偏差而形成得比假定尺寸薄的情況下，模塊的外周部為了與間隔件配合而與假定尺寸 相比過度壓扁。當對模塊的外周部進行過度壓扁并利用密封構(gòu)件形成密封部位時，存在如 下情況：即使對燃料電池模塊只進行燃料電池所需那樣的層疊，并且在層疊方向上的兩端 配置板件來進行夾壓，中央部也無法被擠壓到外周部的厚度，從而無法使燃料電池模塊的 厚度均勻。在這樣的情況下，存在這樣的問題：無法利用中央部的膨脹來充分壓縮密封構(gòu) 件，無法獲得良好的密封性。
[0007] 因此，本發(fā)明為了解決上述課題而做成，其目的在于提供一種能夠確保配置于燃 料電池模塊的密封構(gòu)件的壓縮量的燃料電池的制造方法和制造裝置。
[0008] 用于解決問題的方案
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是一種燃料電池的制造方法，該燃料電池具有由多個 燃料電池單元層疊而成的燃料電池模塊，該燃料電池單元是利用一對分隔件夾持膜電極接 合體而成的。本發(fā)明的燃料電池的制造方法具有：密封構(gòu)件配置工序，在該密封構(gòu)件配置工 序中，在至少一個燃料電池單元和與該一個燃料電池單元鄰接的其他燃料電池單元的兩者 之間相對的端面的外周部配置密封構(gòu)件，并層疊燃料電池單元而形成燃料電池模塊；按壓 工序，在該按壓工序中，在燃料電池單元的層疊方向上按壓燃料電池模塊，并利用密封構(gòu)件 形成密封部位。本發(fā)明的燃料電池的制造方法的特征在于，通過對按壓燃料電池模塊的載 荷進行控制，來控制燃料電池模塊的層疊方向上的厚度。
[0010]另外，本發(fā)明的燃料電池的制造裝置具有：密封構(gòu)件配置部，其用于在至少一個燃 料電池單元和與該一個燃料電池單元鄰接的其他燃料電池單元的兩者之間相對的端面的 外周部配置密封構(gòu)件；層疊部，其用于將配置有密封構(gòu)件的燃料電池單元層疊而形成燃料 電池模塊；按壓部，其用于在燃料電池單元的層疊方向上按壓燃料電池模塊；控制部，其用 于至少控制按壓部的動作。本發(fā)明的燃料電池的制造裝置的特征在于，控制部通過控制按 壓部按壓燃料電池模塊的載荷，來控制燃料電池模塊的層疊方向上的厚度。
【附圖說明】
[0011] 圖1的（A)是表示本發(fā)明的實施方式1的燃料電池的制造方法的流程圖，圖1的 (B)是表示燃料電池的制造方法的流程圖，圖1的（C)是詳細表示該制造方法中的模塊制造 工序的流程圖。
[0012] 圖2是表示該實施方式1的層疊體的組裝工序中的密封構(gòu)件配置工序的說明圖。
[0013] 圖3是表示該實施方式1的層疊體的組裝工序中的密封構(gòu)件配置工序的說明圖。
[0014] 圖4是表不該層置體的按壓工序的說明圖。
[0015] 圖5是表示形成該層疊體（堆疊）時的說明圖。
[0016] 圖6是表示形成該層疊體（堆疊）時的說明圖。
[0017] 圖7是表示該實施方式1的燃料電池的立體圖。
[0018] 圖8是表示該燃料電池的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0019] 圖9的（A)是沿著表示該燃料電池的單元構(gòu)造的圖8的9-9線的剖視圖，圖9的 (B)是表示圖9的㈧的變形例的剖視圖。
[0020] 圖10是表示該燃料電池模塊的俯視圖。
[0021] 圖11是表示構(gòu)成該燃料電池的層疊體的組裝裝置的概略立體圖。
[0022] 圖12是表示利用夾具夾持住構(gòu)成該層疊電池的層疊體的狀態(tài)的立體圖。
[0023] 圖13是表示利用按壓部按壓該燃料電池模塊的情況和未按壓的情況的說明圖。
[0024] 圖14是說明通過對燃料電池模塊進行按壓而形成密封部位的說明圖。
[0025] 圖15是說明通過對燃料電池模塊進行按壓而形成密封部位的說明圖。
[0026] 圖16表示施加于該層疊體的載荷與層疊體的厚度之間的關系的圖表。
[0027] 圖17是表示該層疊體的組裝裝置中的夾具構(gòu)造的變形例的說明圖。
[0028] 圖18是表示本發(fā)明的實施方式2的燃料電池模塊的組裝裝置中的夾具構(gòu)造的說 明圖。
[0029] 圖19是表示本發(fā)明的實施方式3的層疊體的組裝裝置中的夾具構(gòu)造的說明圖。
[0030] 圖20是表示實施方式3的該層疊體的組裝裝置中的夾具構(gòu)造的變形例的說明圖。
[0031] 圖21是表示實施方式3的該層疊體的組裝裝置中的夾具構(gòu)造的變形例的說明圖。
【具體實施方式】
[0032] 以下，一邊參照添付的附圖，一邊說明本發(fā)明的實施方式。另外，以下的記載并不 對在權利要求書所記載的保護范圍、用語的意思進行限定。另外，為了便于說明，將附圖的 尺寸比例放大，有時與實際的比例不同。
[0033] (實施方式1)
[0034] 圖1的（A)、圖1的（B)是表示本發(fā)明的實施方式1的燃料電池的制造方法的時間 圖和流程圖、圖1的（C)是詳細表示該制造方法中的模塊制造工序的流程圖。圖2、圖3是 表示該實施方式1的層疊體的組裝工序中的密封構(gòu)件配置工序的說明圖，圖4是表示該層 疊體的按壓工序的說明圖，圖5和圖6是表示形成該層疊體（堆疊）時的說明圖。
[0035] 概括地講，本發(fā)明的燃料電池的制造方法具有：包含密封構(gòu)件配置工序（參照圖1 的（A)、圖2、圖3)和按壓工序（參照圖1的（A)、圖4)的模塊的制造工序（參照圖、圖1的 (B)的ST10);組裝工序（參照圖1的（B)的ST30、圖5以及圖6)，在該組裝工序中，層疊模 塊并進行緊固以形成堆。詳細情況在后文描述。
[0036] 圖7是表示該實施方式的燃料電池的說明圖，圖8是表示該燃料電池的結(jié)構(gòu)的分 解立體圖，圖9的（A)是沿著表示該燃料電池的單體構(gòu)造的圖8的9-9線的剖視圖，圖9的 (B)是表示圖9的㈧的變形例的剖視圖，圖10是表示該燃料電池模塊的俯視圖。
[0037] 參照圖7~圖10,實施方式1的燃料電池100具有燃料電池單元30,該燃料電池 單元30是利用一對分隔件32a、32b夾持已在電解質(zhì)膜31a的兩側(cè)接合有陽極31b和陰極 31c而成的膜電極接合體（Membrane Electrode Assembly以下稱為MEA)31而成的。燃料 電池單元30例如層疊8個單元左右而構(gòu)成燃料電池模塊40。燃料電池模塊40層疊兩塊 以上而構(gòu)成層疊體50。實施方式1涉及如下工序：在燃料電池100的制造中，分別在MEA31 和分隔件32a之間、MEA31和分隔件32b之間以及鄰接的分隔件32a和分隔件32b之間配 置密封構(gòu)件70并施加按壓載荷，從而形成密封部位。另外，在燃料電池模塊40彼此之間， 以密封構(gòu)件80粘貼在板構(gòu)件81的狀態(tài)來配置密封構(gòu)件80。在實施方式1中，在對配置有 密封構(gòu)件70、80的層疊體50進行按壓而形成密封部位時，通過對按壓層疊體50的載荷進 行控制，來控制層疊體50的層疊方向上的厚度。以下進行詳細描述。
[0038] 首先，說明本實施方式的燃料電池100。如圖8和圖9的（A)所示，燃料電池100 將利用氫氣等陽極氣體和氧氣等陰極氣體的反應來產(chǎn)生電動勢的單位電池單元（燃料電 池單元）30層疊規(guī)定數(shù)量而形成燃料電池模塊40，再將燃料電池模塊40層疊規(guī)定數(shù)量而形 成層疊體50。但是，層疊體50并非必要的結(jié)構(gòu)，能夠由一個燃料電池模塊構(gòu)成。在層疊體 50的兩端配置有集電板34、絕緣板35以及端板36。
[0039] 如圖9的（A)所示，燃料電池單元30具有：MEA31、分別配置在MEA31的兩面的分 隔件32a、32b以及框體33。以下，將配置在MEA