JP2009224153A - 燃料電池の製造方法、セパレータ、および燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】流路溝の外周を囲んで形成した溝部に設けられた位置決め部材によって、セパレータ同士の積層位置を容易に定めることができ、積層時におけるセパレータの積層位置の位置決め精度を高めるとともに作業効率を高め得る燃料電池の製造方法、セパレータ、および燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料電池の製造方法は、セパレータ３０（一のセパレータ、および他のセパレータ）が有する流体流路４６となる流路溝４５の外周を囲んで形成された外周溝４０（溝部）に設けられるとともにセパレータの押し付けによって圧縮変形する弾性部材６０（変形自在な位置決め部材）にセパレータの外周溝を押し付けつつ積層して面方向におけるセパレータの積層位置を定めてセパレータを積層している。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池の製造方法、セパレータ、および燃料電池に関するものである。

燃料電池を構成する単セル電池は、セパレータおよび膜電極接合体（ＭＥＡ：ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を交互に積層して形成される。

セパレータの積層位置がずれることにより、シールの加圧力にばらつきが生じる虞がある。そのため、燃料電池の性能を安定化させる上で、高精度に位置決めをしてセパレータを積層する必要がある。

積層治具に設けられたピン形状の積層部材に、セパレータに形成されたピン穴を挿通して積層することによって、セパレータの位置決めを行う積層方法が知られている。

セパレータの四隅および各端辺の中央部に設けたピン穴にピン形状の積層部材を挿通させて位置決め精度を高めている（特許文献１参照）。
特開２００５−７９０２４号公報

しかしながら、セパレータに形成されたピン穴に積層部材を挿通する際、または積層後に積層部材からピン穴を引き抜く際、積層部材とピン穴とが干渉することによってセパレータの変形や作業効率の低下が生じる虞がある。

そこで、本発明の目的は、セパレータの積層時における位置決め精度を高めるとともに作業効率を高め得る燃料電池の製造方法、セパレータ、および燃料電池を提供することにある。

本発明は、一のセパレータが有する流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成された溝部に設けられるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在な位置決め部材に前記他のセパレータにおける溝部を押し付けつつ積層して面方向における前記他のセパレータの積層位置を定めて積層する燃料電池の製造方法である。

また、本発明は、一のセパレータが有する流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成された溝部に設けられるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在な位置決め部材に膜電極接合体を構成する電解質膜と対をなす前記セパレータとの間をシールするシール材を当接しつつ積層して、対をなす前記セパレータの面方向における前記シール材の積層位置を定めて積層する燃料電池の製造方法である。

また、本発明は、燃料電池に用いられる一のセパレータであって、流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成されるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在であり、かつ、前記他のセパレータの面方向の積層位置を定める位置決め部材が設けられる溝部を有するセパレータである。

また、本発明は、一のセパレータが有する流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成された溝部に設けられるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在であり、かつ、前記他のセパレータの面方向における積層位置を定める変形自在な位置決め部材によって前記他のセパレータの積層位置が定められてなる燃料電池である。

本発明によれば、流路溝の外周を囲んで形成した溝部に設けられた位置決め部材を積層位置の基準にして、セパレータの溝部を位置決め部材に押し付けつつ積層している。そのため、位置決め部材を基準にしてセパレータの面方向における積層位置を容易に定めることができる。したがって、積層時におけるセパレータの位置決め精度を高めるとともに積層作業の作業効率を高めることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、燃料電池１の全体構造を示す斜視図、図２は、燃料電池スタック３を形成する単セル２の一部を示す要部断面図、図３は、流路溝４５の外周を囲んで形成された溝部４０（外周溝）が設けられたセパレータ３０の平面図、図４〜図９は、図３の３Ａ−３Ａ線に沿う断面図であり、本実施形態に係るセパレータ３０および位置決め部材６０（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。

本実施形態にあっては、本発明の燃料電池の製造方法を、燃料電池１を構成する単セル２および燃料電池スタック３の製造に適用している（図１〜３を参照）。

図１〜３を参照して、燃料電池１の製造方法は、概説すれば、セパレータ３０（一のセパレータ、および他のセパレータに相当する）が有する流体流路４６となる流路溝４５（以下、単に「流路溝４５」とも記す。）の外周を囲んで形成された外周溝４０（溝部に相当する）に設けられるとともにセパレータ３０の押し付けによって圧縮変形する弾性部材６０（変形自在な位置決め部材に相当する）にセパレータ３０における外周溝４０を押し付けつつ積層し、面方向におけるセパレータ３０の積層位置を定めて積層する。

明細書中の説明において、燃料極側セパレータ３２および空気極側セパレータ３３を総称して「セパレータ３０」とする。燃料極側の流路溝４２、空気極側の流路溝４３、および冷却水流路用の溝部４４（冷却水が流れる流体流路となる流路溝に相当する）を総称して「流路溝４５」とする。燃料ガス流路（Ｈ）、酸化剤ガス流路（Ｏ）、冷却水流路（Ｗ）を総称して「流体流路４６」とする。

セパレータ３０および膜電極接合体５０を積層する積層方向を単に「積層方向」と記し、積層方向と直角な方向を「面方向」と記す。以下詳述する。

図１〜３を参照して、燃料電池１の全体構成、単セル２および燃料電池セパレータ３０について説明する。

図１を参照して、燃料電池１は、燃料ガスと酸化剤ガスの反応によって起電力を生じる単位電池としての単セル２（図２を参照）を積層して形成される燃料電池スタック３を有している。燃料電池スタック３の両端には、集電板４、絶縁板５、およびエンドプレート６を設置している。燃料電池スタック３の内部を貫通した貫通孔（図示せず）にタイロッド７を挿通して、そのタイロッド７の端部を締結部材（図示せず）によって締結している。燃料電池スタック３は、締結による負荷荷重によって均一に面圧が加えられる。

燃料電池１には、流体としての燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水を流体流路４６に流通させるための燃料ガス導入口８、燃料ガス排出口９と、酸化剤ガス導入口１０、酸化剤ガス排出口１１と、冷却水導入口１２、冷却水排出口１３とを一方のエンドプレート６に形成している。

図２を参照して、単セル２は、膜電極接合体５０および膜電極接合体５０を挟持して配置されたセパレータ３０から構成されている。膜電極接合体５０は、電解質膜５１、燃料極５２および空気極５３を有している。膜電極接合体５０の燃料極５２に接して配置されるセパレータ３０を燃料極側セパレータ３２と称し、空気極５３に接して配置されるセパレータ３０を空気極側セパレータ３３と称する。

各セパレータ３０は、凹凸形状に形成された流路溝４５と、流路溝４５の外周を囲んで形成された外周溝４０と、各流体の導入口および排出口と連通するマニホールド３４〜３９とを有している。

水素が流通する燃料ガス流路（Ｈ）は、燃料極側セパレータ３２を燃料極５２に当接させて配置することによって、燃料極側の流路溝４２と燃料極５２との間に形成される。酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路（Ｏ）は、空気極側セパレータ３３を空気極５３に当接させて配置することによって、空気極側の流路溝４３と空気極５３との間に形成される。冷却水が流れる冷却水流路（Ｗ）は、燃料極側セパレータ３２および空気極側セパレータ３３に形成された冷却水流路用の溝部４４同士を向かい合わせて積層することによって形成される。

外周溝４０には、積層方向に伸びて形成された弾性部材６０が設けられている。弾性部材６０は、外周溝４０に密着して、外周溝４０とともにシール部５５を形成している。

冷却水流路（Ｗ）には、外周溝４０に設けられた弾性部材６０とは異なる他の弾性部材７０（他の位置決め部材に相当する）がさらに設けられている。他の弾性部材７０は、積層後に冷却水流路（Ｗ）から排出される。

図３を参照して、セパレータ３０は、酸化剤ガス導入口１０と連通する酸化剤ガス導入用のマニホールド３４と、酸化剤ガス排出口１１と連通する酸化剤ガス排出用のマニホールド３７とを有している。セパレータ３０は、さらに、燃料ガス導入口８と連通する燃料ガス導入用のマニホールド３６と、燃料ガス排出口９と連通する燃料ガス排出用のマニホールド３９とを有している。セパレータ３０は、さらに、冷却水導入口１２と連通する冷却水導入用のマニホールド３５と、冷却水排出口１３と連通する冷却水排出用のマニホールド３８とを有している。

図３に示されるセパレータ３０にあっては、外周溝４０に連続するとともに酸化剤ガス導入用、排出用のマニホールド３４、３７、および燃料ガス導入用、排出用のマニホールド３６、３９の周囲を囲んで形成された流体導流用の溝部４１が設けられている。流体導流用の溝部４１に、シール手段としての弾性部材６０を設けている。そのため、外周溝４０に沿ってセパレータ間のシールを行うとともに冷却水を冷却水導入用のマニホールド３５から冷却水排出用のマニホールド３８へと導流するシール部５５（図中矢印ｃに沿う方向への導流）を形成することができる。流体導流用の溝部４１、および弾性部材６０を用いることによって、酸化剤ガス、および燃料ガスを導流するシール部５５を形成することも可能となっている。

各種流体を導流するためのシール部５５は、例えば、ゴムシールや接着性のシール材を用いて形成することもできる。

次に、図４〜図９を参照して、弾性部材６０および他の弾性部材７０について説明する。

図４を参照して、弾性部材６０には、例えば、セパレータ３０を押し付けることによって圧縮変形する合成樹脂性のものが用いられる。弾性部材６０は、外周溝４０の外形形状よりも大きく、または同程度の大きさに形成されている。弾性部材６０は、例えば、外周溝４０に設置した際、面方向において外周溝４０との間に０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の隙間が形成される大きさものを用いる。上記の大きさの弾性部材６０を用いることにより、外周溝４０に弾性部材６０を締め込んで設置することができる。そのため、弾性部材６０に生じる位置ずれや、外周溝４０から弾性部材６０が脱落することを防止できる。

セパレータ３０を積層するときは、弾性部材６０を基準にしてセパレータ３０の外周溝４０を弾性部材６０に押し付けつつ、積層する。セパレータ３０の押し付けによって、弾性部材６０が圧縮変形する。弾性部材６０は、外周溝４０に密着してシール部５５を形成する。

図５を参照して、膜電極接合体５０を積層するときは、弾性部材６０に膜電極接合体５０を面方向（図中の矢印ａ）に突き当てて積層している。そのため、弾性部材６０の外周を基準にして膜電極接合体５０の積層位置を定めることができる。

一般に、燃料電池の製造にあっては、セパレータおよび膜電極接合体の積層位置を定める位置決め手段と、セパレータ間のシールを行うシール手段とは別々に設けられている。例えば、積層治具に設けられた積層部材およびセパレータに設けられた貫通穴によって積層位置を定める方法にあっては、貫通穴の内側にさらにシール部を形成する必要がある。そのため、セパレータ３０の発電可能面積の減少が生じ、燃料電池の単位体積当たりの発電量の減少が生じ得る。

一方、弾性部材６０および外周溝４０を用いた燃料電池１の製造方法にあっては、弾性部材６０にセパレータ３０および膜電極接合体５０の積層位置を定める位置決め手段としての機能を持たせ、さらにシール部５５を形成するシール手段としての機能を持たせている。そのため、位置決め手段を設けることによって生じ得るセパレータ３０の発電可能面積の減少を防止することができ、燃料電池１の単位体積当たりの発電量の減少を防止することができる。

図４および図６を参照して、弾性部材６０の積層方向に沿う寸法ｈ１、および外周溝４０を合わせて形成される空間部６３の積層方向に沿う寸法ｈ２は、例えば、セパレータ３０の積層後に弾性部材６０が外周溝４０に密着する寸法関係で形成される。本実施形態にあっては、弾性部材６０の積層方向に沿う寸法ｈ１は、空間部６３の積層方向に沿う寸法ｈ２よりも大きく形成されている。そのため、弾性部材６０が積層方向に圧縮変形する量を増加することができ、外周溝４０と弾性部材６０との密着性を高めることができる。さらに、セパレータ３０および膜電極接合体５０を積層するときには、積層位置を定める基準としての機能をより十分に発揮することができる。

弾性部材６０が外周溝４０と積層方向において接触する位置に小凸部６１を形成している。小凸部６１は、例えば、弾性部材６０とともに一体成形によって形成される。前述したように、弾性部材６０は、外周溝４０の外形形状よりも大きく、または同程度の大きさに形成されている。そのため、弾性部材の底面６２と外周溝の底面１０１とが重なり合わない状態で弾性部材６０が外周溝４０に設置されることが起こり得る。その場合、セパレータ３０の積層による押し付け力を、弾性部材の底面６２を介して弾性部材６０全体に十分に付与することができず、積層後に形成されるシール部５５のシール性の低下を招く虞がある。小凸部６１が形成された弾性部材６０にあっては、小凸部６１を介して、セパレータ３０による押し付け力が確実に付与される。そのため、外周溝４０と弾性部材６０との密着性が低下することを防止でき、シール部５５のシール性が低下することを防止できる。

弾性部材６０には、外周溝４０と積層方向において接触する位置に樹脂成形品からなるゴムシール部を形成することもできる。ゴムシール部は、外周溝４０において弾性部材６０が位置ずれすることを防止するとともに積層されたセパレータ３０の位置ずれを防止して、積層位置の位置決め精度を高めることができる。ゴムシール部は、例えば、弾性部材６０とともに一体成形によって形成される。前述した小凸部６１を硬質または軟質のゴム材料から形成することによってゴムシール部としての機能を持たせることもできる。図示例の小凸部６１は、ゴムシール部を形成するための材料から形成されており、ゴムシールとしての機能をも有している。

図７を参照して、他の弾性部材７０は、例えば、ロウ材やワセリン、パルプから形成されている。他の弾性部材７０は、外周溝４０に設けられた弾性部材６０と同様に、セパレータ３０間の位置決め手段として機能する。積層後は、ロウ材やワセリンから形成された他の弾性部材７０は、燃料電池スタック３を加熱プレスする際の加熱によって溶融されて冷却水流路（Ｗ）から排出される。また、パルプから形成された他の弾性部材７０は、冷却水と同質の洗浄水等によって溶融されて冷却水流路（Ｗ）から排出される。他の弾性部材７０に形成された中空部７１は、加熱および冷却水による溶融を促進する。

他の弾性部材７０は、弾性部材６０と同じ形状のものを用いることができる。

次に作用を説明する。

図４を参照して、まずセパレータ３０に形成された外周溝４０に弾性部材６０を締め込んで設置する。図中省略するが、同様にして流体導流用の溝部４１にも弾性部材６０を設置する。以下、冷却水を導流するためのシール部５５を形成する手順は省略する。

図５を参照して、弾性部材６０に膜電極接合体５０を面方向（図中の矢印ａ）に突き当てつつ、セパレータ３０上に積層する。膜電極接合体５０は、弾性部材６０の外周を基準にして面方向における積層位置を定めて積層される。

図６を参照して、次にセパレータ３０を積層する。セパレータ３０の外周溝４０を積層方向（図中の矢印ｂ）に沿って弾性部材６０に押し付けつつ、積層する。弾性部材６０を基準にしてセパレータ３０同士の面方向における積層位置を容易に定めることができる。セパレータ３０の積層によって押し付け力が付与された弾性部材６０は、セパレータの積層位置を定めつつ外周溝４０に密着してシール部５５を形成する。セパレータ３０の積層後、酸化剤ガス流路（Ｏ）および燃料ガス流路（Ｈ）が形成されるとともに単セル２が形成される。

図７を参照して、冷却水流路用の溝部４４に他の弾性部材７０を締め込んで設置する。他の弾性部材７０は積層時に位置決め部材として機能し、積層後、冷却水流路（Ｗ）より排出される。

図８を参照して、冷却水流路用の溝部４４を積層方向（図中の矢印ｂ）に沿って他の弾性部材７０に押し付けつつ、セパレータ３０の面方向における積層位置を定めて積層する。他の弾性部材７０を基準にしてセパレータ３０同士の積層位置を容易に定めることができる。外周溝４０の頂部１０２同士が接触する箇所は、例えば、接着性のあるシール材によってシールを行う。

図９を参照して、再び外周溝４０に弾性部材６０を設置する。以下、上記の手順を繰り返して複数の単セル２からなる燃料電池スタック３を形成する。他の弾性部材７０は、冷却水流路（Ｗ）内を流れる洗浄水、または燃料電池スタック３を形成する際の加熱プレスによって、溶融されて冷却水流路（Ｗ）内から排出される。中空部７１が、他の弾性部材７０の溶融を促進しているため、冷却水流路（Ｗ）内に他の弾性部材７０が残留することを防止できる。中空部７１は、さらに、冷却水流路（Ｗ）内に他の弾性部材７０を設けることによって、燃料電池スタック３の重量が増加することを防止するとともに冷却水流路（Ｗ）の流路を狭めることを防止している。

燃料電池スタック３を形成した後、図１に示されるように燃料電池１を構成することによって電気を外部に取り出すことが可能となる。

上述したように、本実施形態の燃料電池１の製造方法では、流路溝４５の外周を囲んで形成した外周溝４０に設けられた弾性部材６０を積層位置の基準にして外周溝４０を弾性部材６０に押し付けつつ積層し、セパレータ３０の面方向における積層位置を定めている。そのため、弾性部材６０を基準にしてセパレータ３０の積層位置を容易に定めることができる。したがって、積層時におけるセパレータ３０の位置決め精度を高めるとともに積層作業の作業効率を高めることができる。

外周溝４０に設けられた弾性部材６０にセパレータ３０を押し付けて積層することにより、弾性部材６０を圧縮変形させて外周溝４０に密着させている。弾性部材６０は、セパレータ３０間におけるシールとして機能する。弾性部材６０にセパレータ３０および膜電極接合体５０の積層位置を定める位置決め手段としての機能を持たせ、さらにシール部５５を形成するシール手段としての機能を持たせている。そのため、位置決め手段を設けることによって生じ得るセパレータ３０の発電可能面積の減少を防止することができるとともに積層に必要な部品点数を減少させて積層作業の作業効率を高めることができる。

弾性部材６０の積層方向に沿う寸法ｈ１は、セパレータの外周溝４０を合わせて形成される空間部６３の積層方向に沿う寸法ｈ２よりも大きく形成されている。そのため、セパレータ３０の押し付けによって弾性部材６０が積層方向に圧縮変形する量を増加することができる。したがって、外周溝４０と弾性部材６０との密着性を高めることができ、シール部５５におけるシール性を高めることができる。さらに、セパレータ３０および膜電極接合体５０を積層するとき、積層位置を定めるための基準としての機能をより十分に発揮することができる。

弾性部材６０に膜電極接合体５０を面方向に突き当てつつ、セパレータ３０上に積層するため、弾性部材６０の外周を基準にしてセパレータ３０上における膜電極接合体５０の面方向における積層位置を容易に定めることができる。したがって、膜電極接合体５０の積層位置の位置決め精度を高めることができるとともに積層作業の作業効率を高めることができる。

冷却水流路用の溝部４４にさらに設けられた他の弾性部材７０を基準にしてセパレータ３０の面方向における積層位置を定めてセパレータを積層している。そのため、他の弾性部材７０を基準にしてセパレータ３０同士の積層位置を容易に定めることができる。

他の弾性部材７０は、冷却水が流れる中空部７１によって溶融が促進されるため、冷却水流路（Ｗ）内に他の弾性部材７０が残留することを防止できる。

流路溝４５の外周を囲んで形成されるとともにセパレータ３０の押し付けによって変形自在であり、かつ、セパレータ３０の面方向の積層位置を定める弾性部材６０が設けられる外周溝４０を有するセパレータ３０によって燃料電池１を製造することができる。

外周溝４０に設けられるとともにセパレータ３０の押し付けによって変形自在であり、かつ、セパレータ３０の面方向における積層位置を定める弾性部材６０によってセパレータ３０の積層位置が定められた燃料電池１を製造することができる。

第１の実施形態にあっては、外周溝４０に弾性部材６０を設け、冷却水流路用の溝部４４にさらに他の弾性部材７０を設けている。積層位置を定める位置決め部材としての弾性部材は少なくとも、外周溝４０に設けられていればよいが、冷却水流路用の溝部４４にさらに他の弾性部材７０を設けることによって冷却水流路（Ｗ）を形成するセパレータ３０同士の位置決め精度を高めることが可能となっている。

他の弾性部材７０は、少なくとも１つ冷却水流路用の溝部４４に設けられていればよいが、例えば、複数の冷却水流路用の溝部４４に複数個の他の弾性部材７０を設けることによって、セパレータ３０の位置決め精度をより高めることができる。

中空部７１は、弾性部材６０に設けることもできる。弾性部材６０をたわみ易くすることによって弾性部材６０と外周溝４０との密着性を高めることができる。

（第２の実施形態）
図１０〜図１５は、図３の３Ａ−３Ａ線に沿う断面図であり、第２の実施形態に係るセパレータ３０、位置決め部材（弾性部材８０）、および電解質膜５１とセパレータ３０との間をシールするシール材（シール材９０）を示すとともに燃料電池１の製造方法を説明するための図である。なお、図１〜図９に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。

図１０〜図１５を参照して、第２の実施形態は、外周溝４０に設けられた弾性部材８０に、膜電極接合体５０を構成する電解質膜５１とセパレータ３０との間をシールするシール材（以下、「シール材９０」と記す）を当接しつつ積層してセパレータ３０の面方向におけるシール材９０の積層位置を定めて積層している。

図１１を参照して、弾性部材８０には、例えば、第１の実施形態に用いられる弾性部材６０を積層方向に２分割した形状のものを用いることができる。弾性部材８０が外周溝４０と積層方向において接触する箇所には、小凸部８１（ゴムシール部）が形成されている。

シール材９０には、シール材９０を弾性部材８０に嵌合させるための凹部９１が形成されている。シール材９０には、セパレータ３０と電解質膜５１とのシール材として一般的に用いられるゴムガスケット等を利用することができる。

以下、第２の実施形態に係る燃料電池１の製造方法を説明する。

図１０を参照して、弾性部材８０を外周溝４０に締め込んで設置する。

図１１を参照して、シール材９０の凹部９１を積層方向（図中の矢印ｂ）に沿って弾性部材８０に当接しつつ、積層する。弾性部材８０を基準にしてセパレータ３０の面方向におけるシール材９０の積層位置を容易に定めることができる。そのため、シール材９０の位置決めを容易に行うことができ、位置ずれによってシール性が低下することを防止できる。弾性部材８０は、凹部９１に嵌合して、シール材９０と一体化する。

図１２を参照して、セパレータ３０上に膜電極接合体５０を積層する。電解質膜５１の一部は、シール材９０上に配置される。

図１３を参照して、電解質膜５１上にシール材９０を積層する。

図１４を参照して、電解質膜５１上に積層されたシール材９０上にさらに弾性部材８０を積層する。弾性部材８０は、凹部９１に嵌合して、シール材９０と一体化する。

図１５を参照して、セパレータ３０の外周溝４０を積層方向（図中の矢印ｂ）に沿って弾性部材６０に押し付けつつ、積層する。弾性部材８０は、圧縮変形して溝部４０に密着する。弾性部材８０とともにシール材９０によって図中上下方向から電解質膜５１を挟持した状態でシール部５６が形成される。弾性部材８０およびシール材９０によってシール部５６を形成しているため、シール性を高めることができ、流体流路４６から外部空間へ流体が漏洩することをより防止することができる。

上述したように、第２の実施形態に係る燃料電池１の製造方法では、流路溝４５の外周を囲んで形成された外周溝４０に設けられた弾性部材８０に電解質膜５１とセパレータ３０との間をシールするシール材９０を当接しつつ積層している。そのため、弾性部材８０を基準にしてセパレータ３０の面方向におけるシール材９０の積層位置を容易に定めることができる。したがって、積層作業の作業効率を高めるとともに位置ずれによってシール性が低下することを防止できる。さらに、弾性部材８０とともにシール材９０によってシール部５６を形成しているため、シール性を高めることができ、流体流路４６から外部空間へ流体が漏洩することをより防止することができる。

本発明に係る外周溝４０、弾性部材６０、８０の形状や材質は、位置決め機能およびシール機能を発揮することが可能な範囲において、適宜変更できる。例えば、外周溝４０および弾性部材６０の積層方向に沿う断面が、円型や、楕円型の形状を有しているものを用いることができる。

セパレータ３０の材質および種類は特に限定されるものではなく、流路溝４５を囲む外周溝４０を設けることが可能であり燃料電池の分野において公知のものを採用することができる。

燃料電池の全体構造を示す斜視図である。 燃料電池スタックを形成する単セルの一部を示す要部断面図である。 流路溝の外周を囲んで形成された溝部（外周溝）が設けられたセパレータの平面図である。 第１の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るセパレータおよび位置決め部材（弾性部材）を示すとともに燃料電池の製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 燃料電池、
２ 単セル、
３ 燃料電池スタック、
４ 集電板、
５ 絶縁板、
６ エンドプレート、
７ タイロッド、
８ 燃料ガス導入口、
９ 燃料ガス排出口、
１０ 酸化剤ガス導入口、
１１ 酸化剤ガス排出口、
１２ 冷却水導入口、
１３ 冷却水排出口、
３０ セパレータ（一のセパレータ、他のセパレータ）、
３２ 燃料極側セパレータ（一のセパレータ、他のセパレータ）、
３３ 空気極側セパレータ（一のセパレータ、他のセパレータ）、
３４ 酸化剤ガス導入用のマニホールド、
３５ 冷却水導入用のマニホールド、
３６ 燃料ガス導入用のマニホールド、
３７ 酸化剤ガス排出用のマニホールド、
３８ 冷却水排出用のマニホールド、
３９ 燃料ガス排出用のマニホールド、
４０ 外周溝（流路溝の外周を囲んで形成された溝部）、
４１ 流体導流用の溝部、
４２ 燃料極側の流路溝、
４３ 空気極側の流路溝、
４４ 冷却水流路用の溝部（冷却水が流れる流体流路となる流路溝）、
４５ 流路溝、
４６ 流体流路、
５０ 膜電極接合体、
５１ 電解質膜、
５２ 燃料極、
５３ 空気極、
５５、５６ シール部、
６０、８０ 弾性部材（変形自在な位置決め部材）、
６１、８１ 小凸部、
６２ 弾性部材の底面、
６３ 空間部、
７０ 他の弾性部材（他の位置決め部材）、
７１ 中空部、
９０ シール材（電解質膜とセパレータとの間をシールするシール材）、
９１ 凹部、
１０１ 外周溝の底面、
１０２ 外周溝の頂部、
Ｈ 燃料ガス流路、
Ｏ 酸化剤ガス流路、
Ｗ 冷却水流路、
ｈ１ 弾性部材の積層方向に沿う寸法、
ｈ２ 空間部の積層方向に沿う寸法。

Claims (9)

1. 一のセパレータが有する流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成された溝部に設けられるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在な位置決め部材に前記他のセパレータにおける前記溝部を押し付けつつ積層して面方向における前記他のセパレータの積層位置を定めて積層する燃料電池の製造方法。
2. 前記位置決め部材は、対をなす前記セパレータが積層される積層方向に伸びて設けられるとともに対をなす前記セパレータの前記積層方向への押し付けによって前記溝部に密着してシール部を形成する請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
3. 前記位置決め部材は、前記積層方向に沿う寸法が、前記溝部同士を合わせて形成される空間部の前記積層方向に沿う寸法よりも大きい請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
4. 前記位置決め部材の外周を基準にして、面方向における膜電極接合体の積層位置を定めて対をなす前記セパレータ上に前記膜電極接合体を積層する請求項２または請求項３に記載の燃料電池の製造方法。
5. 流体としての冷却水が流れる流体流路となる流路溝にさらに設けた他の位置決め部材によって対をなす前記セパレータの面方向における積層位置を定めて積層した後、前記他の位置決め部材を前記流体流路から溶融して排出する請求項１〜４に記載の燃料電池の製造方法。
6. 前記他の位置決め部材は、溶融を促進する中空部を有する請求項５に記載の燃料電池の製造方法。
7. 一のセパレータが有する流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成された溝部に設けられるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在な位置決め部材に膜電極接合体を構成する電解質膜と対をなす前記セパレータとの間をシールするシール材を当接しつつ積層して、対をなす前記セパレータの面方向における前記シール材の積層位置を定めて積層する燃料電池の製造方法。
8. 燃料電池に用いられる一のセパレータであって、流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成されるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在であり、かつ、前記他のセパレータの面方向の積層位置を定める位置決め部材が設けられる溝部を有するセパレータ。
9. 一のセパレータが有する流体流路となる流路溝の外周を囲んで形成された溝部に設けられるとともに前記一のセパレータと対をなす他のセパレータの押し付けによって変形自在であり、かつ、前記他のセパレータの面方向における積層位置を定める変形自在な位置決め部材によって前記他のセパレータの積層位置が定められてなる燃料電池。

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