JP7062730B2 - 燃料電池セルユニットの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電解質膜・電極構造体の外周に樹脂枠部材が設けられた樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を、セパレータと接合して得られる燃料電池セルユニットの製造方法及び製造装置に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一面側にアノード電極が配設され、且つ該電解質膜の他面側にカソード電極が配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備える。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されて発電セル（単位セル）を構成する。燃料電池では、通常、数十～数百の発電セルが積層されて、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

燃料電池では、積層された各発電セルのアノード電極とカソード電極とに、それぞれ反応ガスである燃料ガスと酸化剤ガスとを供給するため、所謂、内部マニホールドを構成する場合がある。この場合、反応ガスのシール性等を確保するために、電解質膜・電極構造体とセパレータとを正確に位置決めして組み立てる必要がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池が知られている。この燃料電池の電解質膜・電極構造体では、一方の電極を構成するガス拡散層が、電解質膜全面を覆って設けられている。また、他方の電極を構成するガス拡散層が、電解質膜よりも小さな平面寸法を有している。セパレータには、シール部材が一体に設けられている。このシール部材には、一方の電極を構成するガス拡散層及び電解質膜の外周端部を、セパレータに対して位置決めするための複数の凸状部が互いに離間して設けられている。

特許第４５１６２７９号公報

ところで、比較的高価な電解質膜材料の使用量の低減等を目的として、電解質膜を薄膜状とすることが行われている。このような電解質膜では、薄膜化する分、強度が低くなり易い。そこで、電解質膜・電極構造体の外周に樹脂枠部材を設けた樹脂枠付き電解質膜・電極構造体が採用されている。樹脂枠付き電解質膜・電極構造体では、樹脂枠部材により、特に電解質膜の外周を保護することができるとともに、電解質膜の表面サイズを小さくすることができる。しかしながら、樹脂枠部材には反りが発生し易い。このため、上記のように、セパレータの位置決め用の凸状部に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を係合させる構成としても、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとの位置ずれが発生する懸念がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとを正確且つ容易に位置決めし、相互のずれの発生を可及的に抑制することが可能な燃料電池セルユニットの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に、該電解質膜・電極構造体の外周を周回する樹脂枠部材が設けられた樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を、セパレータと接合して得られる燃料電池セルユニットの製造方法であって、前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の前記樹脂枠部材と、前記セパレータの外周部との積層部を金属スペーサ上に形成して、前記積層部の接合対象箇所の前記樹脂枠部材側を、前記金属スペーサに設けられた窪みに対向させる積層工程と、前記窪みに前記樹脂枠部材側を対向させた状態の前記接合対象箇所に前記セパレータ側からレーザを照射して、前記樹脂枠部材と前記セパレータとを溶着する溶着部を形成するレーザ照射工程と、を有する。

本発明の別の一態様は、電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に、前記電解質膜・電極構造体の外周を周回する樹脂枠部材が設けられた樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を、セパレータと接合して得られる燃料電池セルユニットの製造装置であって、前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の前記樹脂枠部材と、前記セパレータの外周部とが積層された積層部の接合対象箇所に、前記樹脂枠部材側から対向する窪みが設けられた金属スペーサと、前記窪みに前記樹脂枠部材側を対向させた状態の前記接合対象箇所に前記セパレータ側からレーザを照射して、前記樹脂枠部材と前記セパレータとを溶着する溶着部を形成するレーザ照射部と、を備える。

本発明では、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の樹脂枠部材と、セパレータの外周部との積層部を金属スペーサ上に形成する。この際、積層部の接合対象箇所の樹脂枠部材側を、金属スペーサに設けられた窪みに対向させる。この状態で、積層部の接合対象箇所にセパレータ側からレーザを照射して加熱することで、樹脂枠部材の一部を溶融する。これにより、セパレータと樹脂枠部材とを溶着する溶着部を形成することができる。このように樹脂枠部材をセパレータに対して位置決めした状態で溶着部を形成することで、たとえ、樹脂枠部材に反りが発生していたとしても、セパレータと樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とを相互のずれが抑制された状態で固定することができる。

また、上記のように積層部の接合対象箇所にレーザを照射する際、該接合対象箇所の樹脂枠部材側は金属スペーサの窪みに臨む。すなわち、金属スペーサ上に配置された樹脂枠部材から離間する側に陥没して金属スペーサに設けられた窪みに、接合対象箇所の樹脂枠部材側が臨む。このため、接合対象箇所の樹脂枠部材がレーザの照射により加熱されて膨張しても、樹脂枠部材の膨張した部分は、窪みの内部に進入することが可能となっている。

これにより、レーザ照射時に樹脂枠部材と金属スペーサとの接触圧が部分的に増大することや、樹脂枠部材と金属スペーサとの間に過度に熱がこもる部分が発生することを抑制できる。つまり、樹脂枠部材の熱を金属スペーサに良好に伝導させて、積層部の接合対象箇所を略均等に溶着に適した温度にすることができる。その結果、例えば、気泡等の発生が抑制された所望の形状であり接合強度に優れた溶着部を接合対象箇所に形成することができる。これによっても、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体及びセパレータの相互のずれを効果的に抑制でき、しかも、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体及びセパレータを位置決めした状態で良好に維持することができる。

以上から、本発明によれば、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとを正確且つ容易に位置決めし、相互のずれの発生を可及的に抑制することが可能となる。

本実施形態に係る燃料電池セルユニットの製造方法を適用して得られる燃料電池セルユニットの斜視図である。 図１の燃料電池セルユニットを備える燃料電池スタックの斜視図である。 発電セルの分解斜視図である。 第１バイポーラプレートの酸化剤ガス流路側の正面図である。 製造時にセパレータと、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とを積層する方向を説明する斜視図である。 本実施形態に係る燃料電池セルユニットの製造装置の金属スペーサ上に積層部を形成した状態を説明する断面図である。 金属スペーサの窪みの照射方向視の形状を説明する斜視図である。 図６の積層部の接合対象箇所にレーザ照射部によりレーザを照射する工程を説明する断面図である。 図８の接合対象箇所に形成された溶着部を説明する断面図である。 変形例に係る金属スペーサの窪みを説明する断面図である。

本発明に係る燃料電池セルユニットの製造方法及び製造装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

本実施形態に係る燃料電池セルユニットの製造方法及び製造装置１０（図８）を適用して得られる燃料電池セルユニット１２（図１）は、複数積層されて図２及び図３の発電セル１４を構成することが可能である。発電セル１４は、水平方向（矢印Ａ方向）又は重力方向（矢印Ｃ方向）に複数積層されて図２の燃料電池スタック１６を構成する。燃料電池スタック１６は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される。

図２に示すように、複数の発電セル１４の積層方向（矢印Ａ方向）の一端側（矢印Ａ１側）には、ターミナルプレート１８ａ、インシュレータ２０ａ及びエンドプレート２２ａが外方に向かってこの順に配設されている。また、複数の発電セル１４の積層方向の他端側（矢印Ａ２側）には、ターミナルプレート１８ｂ、インシュレータ２０ｂ及びエンドプレート２２ｂが外方に向かってこの順に配設されている。

インシュレータ２０ａ、２０ｂは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等で形成される。なお、インシュレータ２０ａ、２０ｂは、積層方向に重ね合わされた複数枚（例えば、２枚）から構成されてもよい。

矩形状からなるエンドプレート２２ａ、２２ｂの各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端がエンドプレート２２ａ、２２ｂの内面にボルト（不図示）等を介して固定され、複数の積層された発電セル１４に積層方向（矢印Ａ方向）の締め付け荷重を付与する。なお、燃料電池スタック１６では、エンドプレート２２ａ、２２ｂを端板とする筐体を備え、該筐体内に積層体８４等を収容するように構成してもよい。

図３に示すように、発電セル１４は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６と、該樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６を挟持する一組のセパレータ２８とを有する。各セパレータ２８は、積層した第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２の外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合することで形成されている。第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２の各々は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。

なお、セパレータ２８は、上記の第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２を接合して構成されるものに限定されず、１枚の金属プレートや、１枚のカーボンプレート等から構成されてもよい。

図３に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３４と、樹脂枠部材３６とを備える。樹脂枠部材３６は、電解質膜・電極構造体３４の外周に接合されて、該電解質膜・電極構造体３４の外周を周回する。電解質膜・電極構造体３４は、電解質膜３８と、電解質膜３８の一方の面（矢印Ａ２側の面）に設けられたアノード電極４０と、電解質膜３８の他方の面（矢印Ａ１側の面）に設けられたカソード電極４２とを有する。

電解質膜３８は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜等の固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）であり、アノード電極４０及びカソード電極４２に挟持される。なお、電解質膜３８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することもできる。

何れも不図示ではあるが、アノード電極４０は、電解質膜３８の一方の面に接合されるアノード電極触媒層と、該アノード電極触媒層に積層されるアノードガス拡散層とを有する。カソード電極４２は、電解質膜３８の他方の面に接合されるカソード電極触媒層と、該カソード電極触媒層に積層されるカソードガス拡散層とを有する。

アノード電極触媒層は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにアノードガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される。カソード電極触媒層は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにカソードガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される。

カソードガス拡散層及びアノードガス拡散層は、カーボンペーパ又はカーボンクロス等の導電性多孔質シートから形成される。カソード電極触媒層とカソードガス拡散層との間、及びアノード電極触媒層とアノードガス拡散層との間の少なくとも一方に、多孔質層（不図示）を設けてもよい。

樹脂枠部材３６は、額縁状であり、例えば、その内周端縁部が、電解質膜・電極構造体３４の外周縁部に接合されている。樹脂枠部材３６と電解質膜・電極構造体３４との接合構造は特に限定されるものではないが、例えば、カソードガス拡散層の外周端縁部とアノードガス拡散層の外周端縁部との間に樹脂枠部材３６の内周端縁部が挟持されることとしてもよい。この場合、樹脂枠部材３６の内周端面は、電解質膜３８の外周端面に近接してもよいし、当接してもよいし、重なってもよい。

上記の接合構造に代えて、電解質膜３８の外周縁部をカソードガス拡散層及びアノードガス拡散層よりも外方に突出させ、該電解質膜３８の外周縁部の両側に枠形状のフィルムを設けることで樹脂枠部材３６を構成してもよい。すなわち、樹脂枠部材３６は、積層された複数枚の枠状のフィルムが接着剤等により接合されて構成されてもよい。

樹脂枠部材３６の材料としては、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ｍ－ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、変性ポリオレフィン等が挙げられる。

発電セル１４のうち、セパレータ２８及び樹脂枠部材３６の長辺方向の一端側（矢印Ｂ１側）の縁部には、積層方向（矢印Ａ方向）に互いに連通して、１つの酸化剤ガス入口連通孔４４ａと、２つの冷却媒体入口連通孔４６ａと、２つの燃料ガス出口連通孔４８ｂが設けられる。

発電セル１４のうち、セパレータ２８及び樹脂枠部材３６の長辺方向の他端側（矢印Ｂ２側）の縁部には、積層方向に互いに連通して、１つの燃料ガス入口連通孔４８ａと、２つの冷却媒体出口連通孔４６ｂと、２つの酸化剤ガス出口連通孔４４ｂが設けられる。

酸化剤ガス入口連通孔４４ａには、例えば、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。冷却媒体入口連通孔４６ａは、例えば、純水、エチレングリコール、オイル等の少なくとも何れかが冷却媒体として供給される。燃料ガス出口連通孔４８ｂからは、例えば、水素含有ガス等の燃料ガスが排出される。燃料ガス入口連通孔４８ａには、燃料ガスが供給される。冷却媒体出口連通孔４６ｂからは、冷却媒体が排出される。酸化剤ガス出口連通孔４４ｂからは、酸化剤ガスが排出される。

これらの酸化剤ガス入口連通孔４４ａ、冷却媒体入口連通孔４６ａ、燃料ガス出口連通孔４８ｂ、燃料ガス入口連通孔４８ａ、冷却媒体出口連通孔４６ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ（以下、これらを総称して「連通孔」ともいう）は、それぞれ、燃料電池スタック１６のターミナルプレート１８ａ、１８ｂ（図２）を除く構成を、積層方向に貫通している。

本実施形態では、連通孔は上下方向（矢印Ｃ方向）に配列して設けられる。具体的には、発電セル１４の長辺方向の一端側（矢印Ｂ１側）の縁部には、上下方向に互いに離間して配置された２つの燃料ガス出口連通孔４８ｂの間に、２つの冷却媒体入口連通孔４６ａが上下方向に互いに離間して配置される。これらの冷却媒体入口連通孔４６ａの間に酸化剤ガス入口連通孔４４ａが配置される。

発電セル１４の長辺方向の他端側（矢印Ｂ２側）の縁部には、上下方向に互いに離間して配置された２つの酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの間に、２つの冷却媒体出口連通孔４６ｂが上下方向に離間して配置される。これらの冷却媒体出口連通孔４６ｂの間に燃料ガス入口連通孔４８ａが配置される。

なお、連通孔は、上記の配置に限定されず、要求される仕様に応じた配置となるように、適宜設定可能である。本実施形態とは異なり、一対の冷却媒体入口連通孔４６ａが燃料ガス入口連通孔４８ａの上下方向（矢印Ｃ方向）の両側に設けられ、一対の冷却媒体出口連通孔４６ｂが酸化剤ガス入口連通孔４４ａの上下方向の両側に設けられてもよい。また、本実施形態では、燃料ガス出口連通孔４８ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ、冷却媒体入口連通孔４６ａ、冷却媒体出口連通孔４６ｂのそれぞれを２個ずつ設けたが、それぞれを１個ずつ設けてもよい。

本実施形態では、酸化剤ガス入口連通孔４４ａ及び燃料ガス入口連通孔４８ａのそれぞれは、例えば六角形状に形成されるが、これには限定されない。酸化剤ガス入口連通孔４４ａ及び燃料ガス入口連通孔４８ａのそれぞれは、六角形状以外の形状（例えば、四角形状等）に形成されてもよい。

また、各酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ、各燃料ガス出口連通孔４８ｂ、各冷却媒体入口連通孔４６ａ及び各冷却媒体出口連通孔４６ｂのそれぞれは、例えば三角形状に形成されるが、これには限定されない。各酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ、各燃料ガス出口連通孔４８ｂ、各冷却媒体入口連通孔４６ａ及び各冷却媒体出口連通孔４６ｂのそれぞれは、例えば、角部が丸く形成された三角形状、あるいは、角部が直線状に面取りされた三角形状（実質的に六角形状）であってもよい。

セパレータ２８として燃料電池スタック１６に組み込まれた第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２のそれぞれは、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に向かう面であるＭＥＡ側面５０ａ、５０ｂと、その裏面である冷媒側面５２ａ、５２ｂとを有する。

図４に示すように、第１バイポーラプレート３０のＭＥＡ側面５０ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部５４ａが設けられている。これらの突条部５４ａ同士の間の溝内に直線状の酸化剤ガス流路５６が設けられている。なお、突条部５４ａ及び酸化剤ガス流路５６は波状であってもよい。酸化剤ガス流路５６は、１つの酸化剤ガス入口連通孔４４ａ及び２つの酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに流体的に連通することで、セパレータ２８の面方向（矢印Ｂ方向、矢印Ｃ方向）に酸化剤ガスを流通させる。

酸化剤ガス入口連通孔４４ａと酸化剤ガス流路５６との間には、プレス成形により、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に向かって突出した複数個のエンボス部を有する入口バッファ部５８ａが設けられる。酸化剤ガス出口連通孔４４ｂと酸化剤ガス流路５６との間には、プレス成形により、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に向かって突出した複数個のエンボス部を有する出口バッファ部６０ａが設けられる。

第１バイポーラプレート３０のＭＥＡ側面５０ａには、例えば、プレス成形により、複数のメタルビードシール６２ａが樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６（図３）に向かって一体に膨出成形される。メタルビードシール６２ａに代えて、弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。

複数のメタルビードシール６２ａは、外側ビード部６４ａと、内側ビード部６６ａと、複数の連通孔ビード部６８ａとを有する。外側ビード部６４ａは、ＭＥＡ側面５０ａの外周縁部を周回する。内側ビード部６６ａは、酸化剤ガス流路５６、酸化剤ガス入口連通孔４４ａ及び２つの酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの外周を周回し且つこれらを連通させる。

複数の連通孔ビード部６８ａは、燃料ガス入口連通孔４８ａ、各燃料ガス出口連通孔４８ｂ、各冷却媒体入口連通孔４６ａ及び各冷却媒体出口連通孔４６ｂをそれぞれ周回する。なお、外側ビード部６４ａは、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。

図１に示すように、第２バイポーラプレート３２のＭＥＡ側面５０ｂには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部５４ｂが設けられている。これらの突条部５４ｂ同士の間の溝内に直線状の燃料ガス流路７０が設けられている。なお、突条部５４ｂ及び燃料ガス流路７０は波状であってもよい。燃料ガス流路７０は、１つの燃料ガス入口連通孔４８ａ及び２つの燃料ガス出口連通孔４８ｂに流体的に連通することで、セパレータ２８の面方向（矢印Ｂ方向、矢印Ｃ方向）に燃料ガスを流通させる。

燃料ガス入口連通孔４８ａと燃料ガス流路７０との間には、プレス成形により、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に向かって突出した複数個のエンボス部を有する入口バッファ部５８ｂが設けられる。燃料ガス出口連通孔４８ｂと燃料ガス流路７０との間には、プレス成形により、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に向かって突出した複数個のエンボス部を有する出口バッファ部６０ｂが設けられる。

第２バイポーラプレート３２のＭＥＡ側面５０ｂには、例えば、プレス成形により、複数のメタルビードシール６２ｂが、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６（図３）に向かって膨出成形される。当該メタルビードシール６２ｂに代えて、弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。複数のメタルビードシール６２ｂは、外側ビード部６４ｂと、内側ビード部６６ｂと、複数の連通孔ビード部６８ｂとを有する。外側ビード部６４ｂは、ＭＥＡ側面５０ｂの外周縁部を周回する。内側ビード部６６ｂは、外側ビード部６４ｂよりも内側で、燃料ガス流路７０、燃料ガス入口連通孔４８ａ及び２つの燃料ガス出口連通孔４８ｂの外周を周回し且つこれらを連通させる。

複数の連通孔ビード部６８ｂは、酸化剤ガス入口連通孔４４ａ、各酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ、各冷却媒体入口連通孔４６ａ及び各冷却媒体出口連通孔４６ｂをそれぞれ周回する。なお、外側ビード部６４ｂは、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。

図３に示すように、互いに接合される第１バイポーラプレート３０の冷媒側面５２ａと第２バイポーラプレート３２の冷媒側面５２ｂとの間には、冷却媒体をセパレータ２８の面方向（矢印Ｂ方向、矢印Ｃ方向）に流通させる冷却媒体流路７２が設けられる。冷却媒体流路７２は、２つの冷却媒体入口連通孔４６ａと２つの冷却媒体出口連通孔４６ｂとに流体的に連通する。

冷却媒体流路７２は、酸化剤ガス流路５６が形成された第１バイポーラプレート３０のＭＥＡ側面５０ａの裏面形状と、燃料ガス流路７０が形成された第２バイポーラプレート３２のＭＥＡ側面５０ｂの裏面形状とが重なり合って形成される。また、互いに対向する第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２の冷媒側面５２ａ、５２ｂにおいて、連通孔の周囲同士は、溶接、ろう付け等によって接合されている。

図２に示すように、燃料電池スタック１６には、樹脂枠部材３６及びセパレータ２８を積層方向（矢印Ａ方向）に貫通する第１ドレン７４及び第２ドレン７６が設けられている。第１ドレン７４は、下側の酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの底部よりも下方に配置されている。また、第１ドレン７４は、燃料電池スタック１６の矢印Ａ２端側（例えば、インシュレータ２０ｂ）に設けられた図示しない第１連結流路を介して、上側の酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに連通している。このため、発電時に燃料電池スタック１６内のカソード側で生じた生成水を、第１ドレン７４を介して燃料電池スタック１６の外部に排出することができる。

第２ドレン７６は、下側の燃料ガス出口連通孔４８ｂの底部よりも下方に配置されている。また、第２ドレン７６は、燃料電池スタック１６の矢印Ａ２端側（例えば、インシュレータ２０ｂ）に設けられた図示しない第２連結流路を介して、上側の燃料ガス出口連通孔４８ｂに連通している。このため、上記の生成水を、第２ドレン７６を介して燃料電池スタック１６内のアノード側から燃料電池スタック１６の外部に排出することができる。

図１、図３及び図４に示すように、各セパレータ２８において、第１ドレン７４及び第２ドレン７６のそれぞれの外周には、生成水の漏れを防止するためのリング状ビードシール７８が設けられている。リング状ビードシール７８は、隣接する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６（図３）側に向かって各セパレータ２８からそれぞれ突出して設けられる。

図１に示すように、本実施形態の燃料電池セルユニット１２は、１つのセパレータ２８と、１つの樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６とを有する。具体的には、燃料電池セルユニット１２は、セパレータ２８の第１バイポーラプレート３０と、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６の樹脂枠部材３６とが溶着部８０を介して接合されることで構成されている。本実施形態では、溶着部８０は、各燃料電池セルユニット１２の外周縁部に合計６個設けられている。なお、各燃料電池セルユニット１２に設けられる溶着部８０の個数は特に限定されるものではなく、１個でもよいし、６個以外の複数個であってもよい。

燃料電池セルユニット１２の矢印Ｂ１側の短辺には、上下に隣接する燃料ガス出口連通孔４８ｂ及び冷却媒体入口連通孔４６ａの間であって、燃料電池セルユニット１２の矢印Ｂ１側の縁部に近接する側に溶着部８０がそれぞれ設けられている。また、下側の燃料ガス出口連通孔４８ｂと、第２ドレン７６との間に溶着部８０が設けられている。つまり、燃料電池セルユニット１２の矢印Ｂ１側の短辺には、合計３個の溶着部８０が設けられている。

燃料電池ユニットの矢印Ｂ２側の短辺には、上下に隣接する酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ及び冷却媒体出口連通孔４６ｂの間であって、燃料電池セルユニット１２の矢印Ｂ２側の縁部に近接する側に溶着部８０がそれぞれ設けられている。また、下側の酸化剤ガス出口連通孔４４ｂと、第１ドレン７４との間に溶着部８０が設けられている。つまり、燃料電池セルユニット１２の矢印Ｂ２側の短辺には、合計３個の溶着部８０が設けられている。

これらの溶着部８０は何れもメタルビードシール６２ａ、６２ｂを避けて配置されている。なお、燃料電池セルユニット１２の溶着部８０が設けられる位置は、上記の６箇所に限定されるものではなく、例えば、セパレータ２８や、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６の形状等に応じて種々に設定することができる。

本実施形態では、各溶着部８０は、セパレータ２８と樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６との積層方向（矢印Ａ方向）視（後述するレーザＬＢの照射方向視）で略円形状となっている。また、第２バイポーラプレート３２には、積層方向で溶着部８０と重なる部分に貫通孔８２がそれぞれ設けられている。各貫通孔８２の積層方向視の寸法は、溶着部８０の寸法以上であることが好ましい。なお、各貫通孔８２の積層方向視の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、円形状としてもよい。

図６～図８を主に参照しつつ、本実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造装置１０（以下、単に、製造装置１０ともいう）について説明する。図８に示すように、製造装置１０は、積層部８６の接合対象箇所１００に対し、レーザＬＢを照射して溶着部８０を形成する。積層部８６は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６にセパレータ２８の第１バイポーラプレート３０側が積層された積層体８４の、樹脂枠部材３６とセパレータ２８の外周部との積層部分である。接合対象箇所１００は、積層部８６において、レーザＬＢ照射後に溶着部８０が設けられる部分である。

つまり、積層体８４は、その積層部８６の接合対象箇所１００に溶着部８０が形成される前の状態のものである。製造装置１０により、積層部８６の接合対象箇所１００に溶着部８０を形成することで、積層部８６の構成要素が溶着されて燃料電池セルユニット１２が形成される。

具体的には、図８に示すように、製造装置１０は、基台部８８と、金属スペーサ９０と、レーザ照射部９２と、押圧部９４とを備える。基台部８８には、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６と、セパレータ２８とがこの順に載置される。この際、セパレータ２８の第１バイポーラプレート３０側が樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に臨む。

基台部８８は、例えば、上方に突出する１対の第１位置決めピン及び１対の第２位置決めピン（何れも不図示）を有する。第１位置決めピンは、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に設けられた不図示の１対の第１位置決め孔に挿入される。これによって、基台部８８に、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６が位置決めされた状態で載置される。第２位置決めピンは、セパレータ２８に設けられた不図示の第２位置決め孔に挿入される。これによって、基台部８８及び樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に、セパレータ２８が位置決めされた状態で載置される。その結果、基台部８８上に積層体８４が形成される。

なお、基台部８８に対する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６及びセパレータ２８のそれぞれの位置決めは、互いに同じ位置決めピンを用いて行ってもよい。また、第１位置決め孔及び第２位置決め孔の少なくとも何れか一方として、第１ドレン７４及び第２ドレン７６の少なくとも何れか一方を用いてもよい、

また、基台部８８には、金属スペーサ９０を保持する凹形状の保持部９６が設けられている。保持部９６に保持された金属スペーサ９０は、上記のようにして基台部８８上に形成された積層体８４の接合対象箇所１００及びその外周辺部に樹脂枠部材３６側から対向する。本実施形態では、金属スペーサ９０は、積層体８４の貫通孔８２が設けられた部分及びその周辺部分に樹脂枠部材３６側から対向する。

金属スペーサ９０は、金属材料から形成される。なお、金属スペーサ９０の材料は、該金属スペーサ９０の熱伝導率を高める観点から、熱伝導性に優れた銅、アルミニウム又はそれらの合金であることが好ましい。図７に示すように、金属スペーサ９０は、例えば、上面が積層体８４に臨む略円柱形状である。なお、金属スペーサ９０の外形状は特に限定されるものではなく、例えば、直方体等の円柱以外の形状であってもよい。

本実施形態では、積層体８４の積層方向視で、金属スペーサ９０の上面の外径寸法は、貫通孔８２よりも大きくなっている。この金属スペーサ９０の上面には、積層体８４の積層方向視で、接合対象箇所１００と同程度の寸法であり、貫通孔８２の内径よりも外径寸法（又は外周）が小さい窪み９８が設けられている。窪み９８の積層方向視の形状は略円形状となっている。また、窪み９８の底面は平坦である。なお、窪み９８の寸法の一例としては、窪み９８の径を５．５～６．５ｍｍとし、窪み９８の深さを０．０７～０．２ｍｍとすることが挙げられる。

本実施形態では、金属スペーサ９０の上面は、基台部８８の上面よりも上方に突出していることとする。しかしながら、金属スペーサ９０の上面と基台部８８の上面とは面一に配置されてもよい。

図８に示すように、レーザ照射部９２は、金属スペーサ９０上に配置された積層部８６の接合対象箇所１００にセパレータ２８側からレーザＬＢを照射する。本実施形態では、レーザ照射部９２は、第２バイポーラプレート３２の貫通孔８２を通過させたレーザＬＢを第１バイポーラプレート３０側から接合対象箇所１００に照射する。この際、レーザＬＢが照射される接合対象箇所１００の樹脂枠部材３６側は、金属スペーサ９０の窪み９８に臨んでいる。

レーザ照射部９２によって照射されるレーザＬＢの照射強度等の条件は、樹脂枠部材３６の一部を溶融させて、該樹脂枠部材３６と第１バイポーラプレート３０とを溶着可能な溶着部８０（図１、図９）が形成されるように設定される。また、レーザ照射部９２は、接合対象箇所１００に、レーザＬＢの照射方向視（積層体８４の積層方向視）で円形状となる溶着部８０が形成されるように、レーザＬＢを照射する。

押圧部９４は、金属スペーサ９０上に配置された積層部８６の接合対象箇所１００の周囲を、金属スペーサ９０の窪み９８の周囲に向かって上方から押圧する。本実施形態では、押圧部９４の先端は、第２バイポーラプレート３２の貫通孔８２の内部に挿入されて、第１バイポーラプレート３０の冷媒側面５２ａに当接する。なお、押圧部９４は、貫通孔８２の外側で第２バイポーラプレート３２のＭＥＡ側面５０ｂに当接してもよい。

製造装置１０は、例えば、金属スペーサ９０、レーザ照射部９２、押圧部９４のそれぞれを１個ずつ備えてもよい。この場合、複数の接合対象箇所１００に順次レーザＬＢを照射して、複数の溶着部８０を１個ずつ形成することができる。また、製造装置１０は、例えば、金属スペーサ９０、レーザ照射部９２、押圧部９４のそれぞれを複数個ずつ備えてもよい。この場合、複数の接合対象箇所１００の所定の個数ずつに又は複数の接合対象箇所１００の全てにレーザＬＢを照射して、複数個の溶着部８０を同時に形成することができる。

製造装置１０は、基本的には上記のように構成される。以下、本実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造方法について、図８の製造装置１０を用いて、図１の燃料電池セルユニット１２を得る場合を例に挙げて説明する。

この燃料電池セルユニット１２の製造方法では、積層工程を行う。積層工程では、図６に示すように、基台部８８上に積層体８４を形成する。具体的には、先ず、基台部８８上に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６のみを配置する。この際、基台部８８の上記の第１位置決めピンを、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６の上記の第１位置決め孔に挿入する。本実施形態では、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６のアノード電極４０側を基台部８８に対向させる。

次に、基台部８８上に配置した樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に、第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２が一体に接合されてなるセパレータ２８を積層する。この際、基台部８８の上記の第２位置決めピンを、セパレータ２８の上記の第２位置決め孔に挿入する。本実施形態では、図５に示すように、セパレータ２８の第１バイポーラプレート３０側を、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６のカソード電極４２側に対向させる。

上記のようにして基台部８８上に形成された積層体８４の積層部８６では、接合対象箇所１００の樹脂枠部材３６側が金属スペーサ９０の窪み９８に対向する。また、積層部８６の貫通孔８２及びその周辺部の樹脂枠部材３６側が金属スペーサ９０の上面に対向する。なお、積層工程では、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６とセパレータ２８とを積層した後に、基台部８８上に配置するようにしてもよい。

積層工程の後に、レーザ照射部９２により、接合対象箇所１００にレーザＬＢを照射するレーザ照射工程を行う。本実施形態では、図８に示すように、押圧部９４により、金属スペーサ９０の窪み９８の周囲に向かって、積層部８６の接合対象箇所１００の周囲を押圧した状態で、接合対象箇所１００にレーザＬＢを照射する。具体的には、押圧部９４の先端を第２バイポーラプレート３２の貫通孔８２に挿通して、第１バイポーラプレート３０の接合対象箇所１００の周囲に当接させる。これによって、押圧部９４を介して、接合対象箇所１００の周囲の第１バイポーラプレート３０及び樹脂枠部材３６が、金属スペーサ９０の窪み９８の周囲の上面に向かって上方から押圧される。

この状態で、レーザ照射部９２により接合対象箇所１００にレーザＬＢを照射する。このレーザＬＢは、第２バイポーラプレート３２の貫通孔８２を通過して、第１バイポーラプレート３０側から積層部８６の接合対象箇所１００に照射される。これにより積層部８６の接合対象箇所１００が加熱される。この加熱により生じる樹脂枠部材３６の膨張した部分は、金属スペーサ９０の窪み９８の内部に進入する。

レーザＬＢの照射により溶融した樹脂枠部材３６の一部が凝固することで、図９に示すように、接合対象箇所１００に、第１バイポーラプレート３０と樹脂枠部材３６とを溶着する溶着部８０が形成される。図１に示すように、溶着部８０は、レーザＬＢの照射方向視で貫通孔８２の内部に円形状となるように形成される。

上記のようにして、複数の溶着部８０を順次又は同時に形成することで、セパレータ２８と樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６とを接合して、燃料電池セルユニット１２を得ることができる。

燃料電池セルユニット１２を複数積層して得られる燃料電池スタック１６の動作について、以下簡単に説明する。図２及び図３に示すように、燃料電池スタック１６で発電を行う場合、燃料ガス入口連通孔４８ａに燃料ガスが供給され、酸化剤ガス入口連通孔４４ａに酸化剤ガスが供給され、冷却媒体入口連通孔４６ａに冷却媒体が供給される。

図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔４４ａから酸化剤ガス流路５６に導入され、該酸化剤ガス流路５６に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６のカソード電極４２に供給される。一方、燃料ガスは、図５に示すように、燃料ガス入口連通孔４８ａから燃料ガス流路７０に導入され、該燃料ガス流路７０に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６のアノード電極４０に供給される。

従って、図３に示すように、各樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６では、カソード電極４２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４０に供給される燃料ガスとが、カソード電極触媒層及びアノード電極触媒層内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。

電気化学反応で消費されなかった酸化剤ガス（酸化剤排ガス）は、酸化剤ガス流路５６から酸化剤ガス出口連通孔４４ｂへと流入し、該酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。同様に、電気化学反応で消費されなかった燃料ガス（燃料排ガス）は、燃料ガス流路７０から燃料ガス出口連通孔４８ｂへと流入し、燃料ガス出口連通孔４８ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。

冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔４６ａから冷却媒体流路７２に導入され、該冷却媒体流路７２に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６と熱交換する。熱交換後の冷却媒体は、冷却媒体出口連通孔４６ｂに流入し、冷却媒体出口連通孔４６ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。

以上から、本実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造方法及び製造装置１０では、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６の樹脂枠部材３６と、セパレータ２８の外周部との積層部８６を金属スペーサ９０上に形成する。この際、積層部８６の接合対象箇所１００の樹脂枠部材３６側を、金属スペーサ９０に設けられた窪み９８に対向させる。この状態で、積層部８６の接合対象箇所１００にセパレータ２８側からレーザＬＢを照射して加熱することで、樹脂枠部材３６の一部を溶融する。これにより、セパレータ２８と樹脂枠部材３６とを溶着する溶着部８０を形成することができる。このように樹脂枠部材３６をセパレータ２８に対して位置決めした状態で溶着部８０を形成することで、たとえ、樹脂枠部材３６に反りが発生していたとしても、セパレータ２８と樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６とを相互のずれを抑制した状態で固定することができる。

また、上記のように積層部８６の接合対象箇所１００にレーザＬＢを照射する際、該接合対象箇所１００の樹脂枠部材３６側は金属スペーサ９０の窪み９８に臨む。すなわち、金属スペーサ９０上に配置された樹脂枠部材３６から離間する側に陥没して金属スペーサ９０に設けられた窪み９８に、接合対象箇所１００の樹脂枠部材３６側が臨む。このため、接合対象箇所１００の樹脂枠部材３６がレーザＬＢの照射により加熱されて膨張しても、樹脂枠部材３６の膨張した部分は、窪み９８の内部に進入することが可能となっている。

これにより、レーザＬＢ照射時に樹脂枠部材３６と金属スペーサ９０との接触圧が部分的に増大することや、樹脂枠部材３６と金属スペーサ９０との間に過度に熱がこもる部分が発生することを抑制できる。つまり、樹脂枠部材３６の熱を金属スペーサ９０に良好に伝導させて、積層部８６の接合対象箇所１００を略均等に溶着に適した温度にすることができる。その結果、例えば、気泡等の発生が抑制された所望の形状であり接合強度に優れた溶着部８０を接合対象箇所１００に形成することができる。これによっても、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６及びセパレータ２８の相互のずれを効果的に抑制でき、しかも、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６及びセパレータ２８を位置決めした状態で良好に維持することができる。

従って、本実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造方法及び製造装置１０によれば、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６とセパレータ２８とを正確且つ容易に位置決めし、相互のずれの発生を可及的に抑制することが可能となる。

上記の実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造方法では、セパレータ２８は、互いに積層されて接合された第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２を備え、積層工程では、セパレータ２８の第１バイポーラプレート３０側を樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６に対向させ、レーザ照射工程では、第２バイポーラプレート３２に設けられた貫通孔８２を通過させたレーザＬＢを第１バイポーラプレート３０側から接合対象箇所１００に照射することとした。

また、上記の実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造装置１０では、セパレータ２８は、互いに積層されて接合された第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２を備え、レーザ照射部９２は、第２バイポーラプレート３２に設けられた貫通孔８２を通過させたレーザＬＢを第１バイポーラプレート３０側から接合対象箇所１００に照射することとした。

これらの場合、第１バイポーラプレート３０及び第２バイポーラプレート３２を接合して形成されるセパレータ２８であっても、貫通孔８２を介して第１バイポーラプレート３０側から積層部８６にレーザＬＢを照射することができる。これにより、接合対象箇所１００の樹脂枠部材３６を良好に加熱することができるため、第１バイポーラプレート３０と樹脂枠部材３６との間に良好に溶着部８０を形成することができる。なお、第２バイポーラプレート３２に貫通孔８２を設けず、接合対象箇所１００に第２バイポーラプレート３２側からレーザＬＢを照射することとしてもよい。

上記の実施形態では、第１バイポーラプレート３０のＭＥＡ側面５０ａに酸化剤ガス流路５６が形成され、第２バイポーラプレート３２のＭＥＡ側面５０ｂに燃料ガス流路７０が形成されることとした。しかしながら、第１バイポーラプレート３０のＭＥＡ側面５０ａに燃料ガス流路７０が形成され、第２バイポーラプレート３２のＭＥＡ側面５０ｂに酸化剤ガス流路５６が形成されることとしてもよい。この場合、セパレータ２８の第１バイポーラプレート３０側と、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６のアノード電極４０側とを積層して積層体８４を形成する。

上記の実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造方法では、レーザ照射工程でのレーザＬＢの照射方向視で、溶着部８０及び窪み９８は円形状であることとした。また、上記の実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造装置１０では、レーザ照射部９２によるレーザＬＢの照射方向視で、窪み９８は円形状であり、レーザ照射部９２は、照射方向視で円形状の溶着部８０を形成することとした。

これらの場合、積層部８６の接合対象箇所１００に容易に溶着部８０を形成することができるとともに、溶着部８０による樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６とセパレータ２８との接合強度を良好に維持することが可能になる。なお、レーザＬＢの照射方向視における溶着部８０及び窪み９８は、円形状以外の形状であってもよい。

また、上記の実施形態では、図６～図８に示すように、窪み９８の底面が平坦であることとしたが、特にこれには限定されず、例えば、図１０に示すように、窪み９８の底面は、下方に向かい湾曲して陥没する凹形状であってもよい。このように底面が凹形状である窪み９８を有する金属スペーサ９０を用いた場合も、上記の実施形態と同様にして良好に溶着部８０を形成することが可能である。

さらに、上記の実施形態では、積層体８４の積層方向視で、金属スペーサ９０の上面の寸法は、貫通孔８２よりも大きくなっていることとしたが、特にこれに限定されるものではない。上記の実施形態では、積層体８４の積層方向視で、窪み９８の寸法は、接合対象箇所１００の寸法と同程度であることとした。しかしながら、窪み９８の寸法は、接合対象箇所１００より小さくてもよいし、接合対象箇所１００より僅かに大きくてもよい。上記の実施形態では、積層体８４の積層方向視で、窪み９８の寸法は、貫通孔８２の寸法よりも小さいこととしたが、特にこれには限定されない。

上記の実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造方法のレーザ照射工程では、金属スペーサ９０の窪み９８の周囲に向かって、積層部８６の接合対象箇所１００の周囲を押圧することとした。また、上記の実施形態に係る燃料電池セルユニット１２の製造装置１０では、金属スペーサ９０の窪み９８の周囲に向かって、積層部８６の接合対象箇所１００の周囲を押圧する押圧部９４を備えることとした。

これらの場合、金属スペーサ９０に向かって積層部８６を押圧する押圧部９４のような簡単な構成によって、セパレータ２８と樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６との間に一層良好に接合強度に優れた溶着部８０を形成することが可能になる。なお、製造装置１０は、押圧部９４を備えていなくてもよい。つまり、レーザ照射工程では、金属スペーサ９０の窪み９８の周囲に向かって積層部８６の接合対象箇所１００の周囲を押圧することなく接合対象箇所１００にレーザＬＢを照射してもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

上記の実施形態では、隣接する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６の間ごとに冷却媒体流路７２が介在する、所謂、各セル冷却構造を採用したが、これに代えて、所謂、間引き冷却構造を採用してもよい。燃料電池スタック１６を間引き冷却構造とする場合であっても、隣接して配置されるセパレータ２８と樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２６とを溶着部８０により同様に接合して燃料電池ユニット（不図示）を得ることができる。

１０…製造装置 １２…燃料電池セルユニット
１４…発電セル １６…燃料電池スタック
２６…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 ２８…セパレータ
３０…第１バイポーラプレート ３２…第２バイポーラプレート
３４…電解質膜・電極構造体 ３６…樹脂枠部材
３８…電解質膜 ４０…アノード電極
４２…カソード電極 ８０…溶着部
８２…貫通孔 ８４…積層体
８６…積層部 ８８…基台部
９０…金属スペーサ ９２…レーザ照射部
９４…押圧部 ９６…保持部
９８…窪み １００…接合対象箇所
ＬＢ…レーザ

Claims (8)

1. 電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に、該電解質膜・電極構造体の外周を周回する樹脂枠部材が設けられた樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を、セパレータと接合して得られる燃料電池セルユニットの製造方法であって、
   前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の前記樹脂枠部材と、前記セパレータの外周部との積層部を金属スペーサ上に形成して、前記積層部の接合対象箇所の前記樹脂枠部材側を、前記金属スペーサに設けられた窪みに対向させる積層工程と、
   前記窪みに前記樹脂枠部材側を対向させた状態の前記接合対象箇所に前記セパレータ側からレーザを照射して、前記樹脂枠部材と前記セパレータとを溶着する溶着部を形成するレーザ照射工程と、
   を有する、燃料電池セルユニットの製造方法。
2. 請求項１記載の燃料電池セルユニットの製造方法において、
   前記セパレータは、互いに積層されて接合された第１バイポーラプレート及び第２バイポーラプレートを備え、
   前記積層工程では、前記セパレータの前記第１バイポーラプレート側を前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体に対向させ、
   前記レーザ照射工程では、前記第２バイポーラプレートに設けられた貫通孔を通過させたレーザを前記第１バイポーラプレート側から前記接合対象箇所に照射する、燃料電池セルユニットの製造方法。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池セルユニットの製造方法において、
   前記レーザ照射工程でのレーザの照射方向視で、前記溶着部及び前記窪みは円形状である、燃料電池セルユニットの製造方法。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の燃料電池セルユニットの製造方法において、
   前記レーザ照射工程では、前記金属スペーサの前記窪みの周囲に向かって、前記積層部の前記接合対象箇所の周囲を押圧する、燃料電池セルユニットの製造方法。
5. 電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に、前記電解質膜・電極構造体の外周を周回する樹脂枠部材が設けられた樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を、セパレータと接合して得られる燃料電池セルユニットの製造装置であって、
   前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の前記樹脂枠部材と、前記セパレータの外周部とが積層された積層部の接合対象箇所に、前記樹脂枠部材側から対向する窪みが設けられた金属スペーサと、
   前記窪みに前記樹脂枠部材側を対向させた状態の前記接合対象箇所に前記セパレータ側からレーザを照射して、前記樹脂枠部材と前記セパレータとを溶着する溶着部を形成するレーザ照射部と、
   を備える、燃料電池セルユニットの製造装置。
6. 請求項５記載の燃料電池セルユニットの製造装置において、
   前記セパレータは、互いに積層されて接合された第１バイポーラプレート及び第２バイポーラプレートを備え、
   前記レーザ照射部は、前記第２バイポーラプレートに設けられた貫通孔を通過させたレーザを前記第１バイポーラプレート側から前記接合対象箇所に照射する、燃料電池セルユニットの製造装置。
7. 請求項５又は６記載の燃料電池セルユニットの製造装置において、
   前記レーザ照射部によるレーザの照射方向視で、前記窪みは円形状であり、
   前記レーザ照射部は、前記照射方向視で円形状の前記溶着部を形成する、燃料電池セルユニットの製造装置。
8. 請求項５～７の何れか１項に記載の燃料電池セルユニットの製造装置において、
   前記金属スペーサの前記窪みの周囲に向かって、前記積層部の前記接合対象箇所の周囲を押圧する押圧部を備える、燃料電池セルユニットの製造装置。

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