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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】発電セル積層体の製造方法及び製造装置
(51)【国際特許分類】
H01M 8/2404 20160101AFI20241113BHJP
H01M 8/2465 20160101ALI20241113BHJP
H01M 8/10 20160101ALI20241113BHJP
【ＦＩ】
H01M8/2404
H01M8/2465
H01M8/10 101
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021007936
(22)【出願日】2021-01-21
(65)【公開番号】P2022112213
(43)【公開日】2022-08-02
【審査請求日】2023-11-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100077665
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏
(74)【代理人】
【識別番号】100116676
【弁理士】
【氏名又は名称】宮寺 利幸
(74)【代理人】
【識別番号】100191134
【弁理士】
【氏名又は名称】千馬 隆之
(74)【代理人】
【識別番号】100136548
【弁理士】
【氏名又は名称】仲宗根 康晴
(74)【代理人】
【識別番号】100136641
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 志郎
(74)【代理人】
【識別番号】100180448
【弁理士】
【氏名又は名称】関口 亨祐
(72)【発明者】
【氏名】大久保 雄貴
【審査官】山本 雄一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０１６７７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４００６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－０４８８５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２０５９１９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／００－ ８／０２９７
Ｈ０１Ｍ ８／０８－ ８／２４９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層して発電セル積層体を得る発電セル積層体の製造方法であって、載置台から前記積層方向に突出し、且つ前記載置台に対して前記積層方向に相対移動可能に支持されるガイドバーに、前記積層単位に設けられた位置決め部を沿わせることで、複数の前記積層単位を積層位置にガイドしつつ前記載置台に積層する積層工程と、
複数の前記積層単位が積層された前記載置台に加圧部を接近させて、前記載置台と前記加圧部との間で複数の前記積層単位を圧縮する圧縮工程と、
を有し、
前記圧縮工程では、前記位置決め部に沿わせた状態の前記ガイドバーの全体を、前記加圧部の移動方向と同方向に移動させながら、複数の前記積層単位を圧縮する、発電セル積層体の製造方法。
【請求項2】
請求項１記載の発電セル積層体の製造方法において、前記圧縮工程では、前記ガイドバーと前記加圧部とを一体に同速度で移動させる発電セル積層体の製造方法。
【請求項3】
電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層して発電セル積層体を得る発電セル積層体の製造方法であって、
載置台から前記積層方向に突出するガイドバーに、前記積層単位に設けられた位置決め部を沿わせることで、複数の前記積層単位を積層位置にガイドしつつ前記載置台に積層する積層工程と、
複数の前記積層単位が積層された前記載置台に加圧部を接近させて、前記載置台と前記加圧部との間で複数の前記積層単位を圧縮する圧縮工程と、
を有し、
前記圧縮工程では、前記位置決め部に沿わせた状態の前記ガイドバーを、前記加圧部の移動方向と同方向に移動させながら、複数の前記積層単位を圧縮し、且つ前記ガイドバーを、前記加圧部が移動する速度とは異なる速度で移動させる発電セル積層体の製造方法。
【請求項4】
請求項１又は２記載の発電セル積層体の製造方法において、前記ガイドバーは、前記積層方向に移動可能に支持機構に支持されることで、前記ガイドバーの延在方向が前記積層方向に沿った状態で維持される発電セル積層体の製造方法。
【請求項5】
請求項４記載の発電セル積層体の製造方法において、前記支持機構は、前記加圧部及び前記載置台の少なくとも一方に前記積層方向に沿って形成され、且つ前記ガイドバーが前記積層方向に移動可能に挿入される支持穴を有する発電セル積層体の製造方法。
【請求項6】
電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層して発電セル積層体を得る発電セル積層体の製造方法であって、
載置台から前記積層方向に突出するガイドバーに、前記積層単位に設けられた位置決め部を沿わせることで、複数の前記積層単位を積層位置にガイドしつつ前記載置台に積層する積層工程と、
複数の前記積層単位が積層された前記載置台に加圧部を接近させて、前記載置台と前記加圧部との間で複数の前記積層単位を圧縮する圧縮工程と、
を有し、
前記圧縮工程では、前記位置決め部に沿わせた状態の前記ガイドバーを、前記加圧部の移動方向と同方向に移動させながら、複数の前記積層単位を圧縮し、
前記ガイドバーは、前記積層方向に移動可能に支持機構に支持されることで、前記ガイドバーの延在方向が前記積層方向に沿った状態で維持され、
前記支持機構は、前記載置台から前記積層方向に突出し、且つ前記ガイドバーの一部が前記積層方向に摺動可能に収容される凹部が形成された支持バーを有する発電セル積層体の製造方法。
【請求項7】
電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層して発電セル積層体を得る発電セル積層体の製造方法であって、
載置台から前記積層方向に突出するガイドバーに、前記積層単位に設けられた位置決め部を沿わせることで、複数の前記積層単位を積層位置にガイドしつつ前記載置台に積層する積層工程と、
複数の前記積層単位が積層された前記載置台に加圧部を接近させて、前記載置台と前記加圧部との間で複数の前記積層単位を圧縮する圧縮工程と、
を有し、
前記圧縮工程では、前記位置決め部に沿わせた状態の前記ガイドバーを、前記加圧部の移動方向と同方向に移動させながら、複数の前記積層単位を圧縮し、
前記ガイドバーは、前記積層方向に移動可能に支持機構に支持されることで、前記ガイドバーの延在方向が前記積層方向に沿った状態で維持され、
前記支持機構は、前記ガイドバーの延在方向に直交する軸線回りに回転可能に前記ガイドバーに接触する回転部材を有する発電セル積層体の製造方法。
【請求項8】
請求項１～７の何れか１項に記載の発電セル積層体の製造方法において、前記セパレータは、互いに対向する一組の長辺と、互いに対向する一組の短辺と、を有する矩形状であり、
前記位置決め部は、前記セパレータの前記一組の短辺の一方に設けられた第１位置決め部と、前記一組の短辺の他方に設けられた第２位置決め部と、前記一組の長辺の何れか一方に設けられた第３位置決め部と、を有する発電セル積層体の製造方法。
【請求項9】
請求項８記載の発電セル積層体の製造方法において、前記第１位置決め部と前記第２位置決め部とは、前記セパレータの対角位置に配置され、
前記第３位置決め部は、前記長辺の中央に配置される発電セル積層体の製造方法。
【請求項10】
電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層して発電セル積層体を得る発電セル積層体の製造装置であって、前記積層単位が複数積層される載置台と、
前記載置台に対して前記積層方向に沿って接近又は離間することが可能な加圧部と、
前記載置台から前記積層方向に突出し、前記積層単位に設けられた位置決め部に沿うことで、前記載置台に載置される前記積層単位を積層位置にガイドするガイドバーと、
を備え、
前記ガイドバーは、前記載置台に対して前記積層方向に相対移動可能に支持され、
複数の前記積層単位が積層された前記載置台に前記加圧部が接近して、前記載置台と前記加圧部との間で複数の前記積層単位を圧縮するとき、前記ガイドバーは、前記位置決め部に沿うとともに、前記ガイドバーの全体が、前記加圧部の移動方向と同方向に移動する、発電セル積層体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を複数積層して得られる発電セル積層体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、燃料電池は、発電セル（単位燃料電池）を複数積層した発電セル積層体と、該発電セル積層体の積層方向の両端側に配設したエンドプレート等とを備える燃料電池スタックの形態で用いられる。発電セルは、電解質膜・電極構造体を一組のセパレータで挟んで構成される。また、発電セルには、エンドプレート等を介して積層方向に圧縮荷重（締付荷重）が付加される。
【0003】
この種の燃料電池スタックでは、発電セル積層体の各電解質膜・電極構造体に反応ガス等の流体を供給するべく、所謂、内部マニホールドを構成することがある。この場合、流体のシール性を良好に確保するべく、発電セル積層体の積層単位が高精度に位置決めされた状態で積層されている必要がある。
【0004】
そこで、例えば、特許文献１に開示される組立装置を用いて発電セル積層体を組み立てることが考えられる。この組立装置は、台座プレートと、台座プレートに接近又は離間する可動プレートと、台座プレートに突設されたノックピンとを有する。積層単位には、ノックピンが挿通される位置決め孔が予め設けられている。位置決め孔にノックピンを挿通して、位置決め孔の内周面をノックピンの外周面に沿わせながら、台座プレート上に複数の積層単位をそれぞれ積層する。これにより、台座プレート上には、複数の積層単位が互いに位置決めされた状態で積層される。この台座プレートに対して可動プレートを接近させ、台座プレートと可動プレートとの間で複数の積層単位を積層方向に圧縮すること等により、発電セル積層体が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１３－１９６８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のようにして積層した複数の積層単位の相対位置を維持するためには、位置決め孔にノックピンを沿わせた状態で、複数の積層単位に圧縮力を加える必要がある。しかしながら、この場合、位置決め孔の内周面とノックピンの外周面との間に生じる摩擦等によって、積層単位に曲げ応力が生じることで、積層単位が変形し易くなる懸念がある。発電セル積層体では、隣接するセパレータとの間の所定の間隔を保って電気的に絶縁した状態で維持する必要があるため、積層単位において特にセパレータの変形を抑制することが求められる。
【0007】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、積層単位同士の位置ずれ及びセパレータの変形が抑制された発電セル積層体を得ることが可能な発電セル積層体の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層して発電セル積層体を得る発電セル積層体の製造方法であって、載置台から前記積層方向に突出するガイドバーに、前記積層単位に設けられた位置決め部を沿わることで、複数の前記積層単位を積層位置にガイドしつつ前記載置台に積層する積層工程と、複数の前記積層単位が積層された前記載置台に加圧部を接近させて、前記載置台と前記加圧部との間で複数の前記積層単位を圧縮する圧縮工程と、を有し、前記圧縮工程では、前記位置決め部に沿わせた状態の前記ガイドバーを、前記加圧部の移動方向と同方向に移動させながら、複数の前記積層単位を圧縮する。
【0009】
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・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層して発電セル積層体を得る発電セル積層体の製造装置であって、前記積層単位が複数積層される載置台と、前記載置台に対して前記積層方向に沿って接近又は離間することが可能な加圧部と、前記載置台から前記積層方向に突出し、前記積層単位に設けられた位置決め部に沿うことで、前記載置台に載置される前記積層単位を積層位置にガイドするガイドバーと、を備え、複数の前記積層単位が積層された前記載置台に前記加圧部が接近して、前記載置台と前記加圧部との間で複数の前記積層単位を圧縮するとき、前記ガイドバーは、前記位置決め部に沿うとともに、前記加圧部の移動方向と同方向に移動する。
【発明の効果】
【0010】
本発明では、複数の積層単位を載置台に積層する際、積層単位の位置決め部をガイドバーに沿わせることで、複数の積層単位を積層位置にガイドすることができる。これにより、複数の積層単位を互いの位置ずれが抑制された状態で積層することができる。
【0011】
また、上記のようにして積層した複数の積層単位を載置台と加圧部との間で圧縮する際、位置決め部に沿わせた状態のガイドバーを加圧部の移動方向（圧縮方向）と同方向に移動させる。載置台上の複数の積層単位の積層方向の長さは、加圧部を介して押圧される分、短くなる。すなわち、載置台上の各積層単位は、加圧部を介して押圧されることで、載置台側に向かって、加圧部の移動方向と同方向に移動する。このため、位置決め部に沿わせた状態のガイドバーを上記の移動方向に移動させることで、位置決め部とガイドバーとの間に生じる摩擦力を低減できる。
【0012】
その結果、複数の積層単位を圧縮する際、位置決め部にガイドバーを沿わせて、積層単位の相対位置を維持しても、積層単位に曲げ応力が生じることを抑制できる。ひいては、積層単位のセパレータが変形することを抑制できる。
【0013】
以上から、本発明によれば、積層単位同士のずれ及びセパレータの変形が抑制された発電セル積層体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態に係る発電セル積層体の製造方法を適用して得られる発電セル積層体を備える燃料電池スタックの斜視図である。
【図2】発電セルの分解斜視図である。
【図3】セパレータ（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。
【図4】本実施形態に係る発電セル積層体の製造装置の概略平面図である。
【図8】変形例に係る製造装置の部分断面図である。
【図9】積層単位の積層位置と移動速度との関係図である。
【図10】別の変形例に係る製造装置の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明に係る発電セル積層体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。
【0016】
本実施形態に係る発電セル積層体の製造方法及び製造装置１０（図４～図７）を適用して得られる図１の発電セル積層体１２は、積層方向（矢印Ａ方向）に積層された複数の発電セル１４を有する。また、発電セル積層体１２は、例えば、不図示の燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される燃料電池スタック１６を構成する。
【0017】
図１に示すように、燃料電池スタック１６は、発電セル積層体１２の積層方向の一端側（矢印Ａ１側）に、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、発電セル積層体１２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。
【0018】
インシュレータ２０ａ、２０ｂは、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等の絶縁性材料から形成される。なお、インシュレータ２０ａ、２０ｂのそれぞれは、積層方向に重ね合わされた複数枚（例えば、２枚）から構成してもよい。また、不図示ではあるが、インシュレータ２０ａ、２０ｂの各々の発電セル積層体１２に臨む面に、発電セル積層体１２から離間する側に陥没する凹部が形成され、該凹部内にターミナルプレート１８ａ、１８ｂがそれぞれ配設されてもよい。
【0019】
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の内面にボルト等を介して固定され、発電セル積層体１２に積層方向の圧縮荷重（締付荷重）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、該筐体内に発電セル積層体１２等を収容するように構成してもよい。
【0020】
図２に示すように、発電セル１４は、樹脂枠付きＭＥＡ２６と、該樹脂枠付きＭＥＡ２６を挟持する一組のセパレータ２８とを有する。樹脂枠付きＭＥＡ２６は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３０の外周を樹脂枠部材３２によって囲むことで構成されている。電解質膜・電極構造体３０は、電解質膜３４と、該電解質膜３４の一方（矢印Ａ２側）の面に設けられたアノード電極３６と、電解質膜３４の他方（矢印Ａ１側）の面に設けられたカソード電極３８とを有する。
【0021】
電解質膜３４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３６及びカソード電極３８に挟持される。なお、電解質膜３４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。
【0022】
アノード電極３６は、何れも不図示のアノード電極触媒層及びアノードガス拡散層を有する。アノード電極触媒層は、電解質膜３４の一方（矢印Ａ２側）の面に接合される。アノードガス拡散層は、アノード電極触媒層に積層される。カソード電極３８は、何れも不図示のカソード電極触媒層及びカソードガス拡散層を有する。カソード電極触媒層は、電解質膜３４の他方（矢印Ａ１側）の面に接合される。カソードガス拡散層は、カソード電極触媒層に積層される。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
樹脂枠部材３２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３０の外周縁部に接合されている。このように電解質膜・電極構造体３０の外周に樹脂枠部材３２を設けることで、比較的高額な電解質膜３４について、１枚の発電セル１４を構成するために必要とされる分の面積を小さくすること等が可能になる。
【0026】
樹脂枠部材３２と電解質膜・電極構造体３０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３２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３２の内周端面は、電解質膜３４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。
【0027】
上記の接合構造に代えて、電解質膜３４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３４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３２を構成してもよい。すなわち、樹脂枠部材３２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ることで構成されてもよい。
【0028】
図１及び図２に示すように、発電セル１４、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂの長辺方向の一端側（矢印Ｂ１側）の縁部には、酸化剤ガス入口連通孔４０ａと、冷却媒体入口連通孔４２ａと、燃料ガス出口連通孔４４ｂとが矢印Ｃ方向に配列して設けられる。発電セル１４、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂの長辺方向の他端側（矢印Ｂ２側）の縁部には、燃料ガス入口連通孔４４ａと、冷却媒体出口連通孔４２ｂと、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂとが矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【0029】
酸化剤ガス入口連通孔４０ａ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４２ａ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４４ｂ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４４ａには、燃料ガスが供給される。冷却媒体出口連通孔４２ｂからは、冷却媒体が排出される。酸化剤ガス出口連通孔４０ｂからは、酸化剤ガスが排出される。
【0030】
発電セル積層体１２における各発電セル１４、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂのそれぞれに設けられた酸化剤ガス入口連通孔４０ａは、積層方向に互いに連通する。つまり、酸化剤ガス入口連通孔４０ａは、エンドプレート２２ａ、インシュレータ２０ａ、２０ｂ、発電セル積層体１２を積層方向に貫通する。同様に、冷却媒体入口連通孔４２ａ、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、燃料ガス入口連通孔４４ａ、冷却媒体出口連通孔４２ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂのそれぞれも、エンドプレート２２ａ、インシュレータ２０ａ、２０ｂ、発電セル積層体１２を積層方向に貫通する。
【0031】
本実施形態では、各発電セル１４に対して、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ、冷却媒体入口連通孔４２ａ、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、燃料ガス入口連通孔４４ａ、冷却媒体出口連通孔４２ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ（以下、これらを総称して単に「連通孔」ともいう）がそれぞれ１個ずつ設けられている例を示す。しかしながら、各発電セル１４に設けられる各連通孔の個数は特に限定されず、単数であってもよく、複数であってもよい。また、各連通孔の形状及び配置も、図１及び図２に記載の本実施形態のものには限定されず、要求される仕様に応じて適宜設定することができる。
【0032】
図２に示すように、セパレータ２８は、矢印Ｃ方向に互いに対向する一組の長辺と、矢印Ｂ方向に互いに対向する一組の短辺とを有する矩形状である。セパレータ２８は、積層した第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８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４６及び第２バイポーラプレート４８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、チタン板、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。
【0033】
また、セパレータ２８は、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８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（バイポーラプレート）から構成されてもよい。また、セパレータ２８の外縁には、絶縁性樹脂材料が設けられていてもよい。
【0034】
セパレータ２８として発電セル積層体１２に組み込まれた第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８のそれぞれは、樹脂枠付きＭＥＡ２６に向かう面であるＭＥＡ側面４６ａ、４８ａと、その裏面である冷媒側面４６ｂ、４８ｂとを有する。
【0035】
図３に示すように、第１バイポーラプレート４６のＭＥＡ側面４６ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられている。これらの突条部同士の間の溝内に直線状の酸化剤ガス流路５０が設けられている。なお、突条部及び酸化剤ガス流路５０は波状であってもよい。酸化剤ガス流路５０は、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ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、Ｃ方向）に酸化剤ガスを流通させる。
【0036】
また、第１バイポーラプレート４６のＭＥＡ側面４６ａには、樹脂枠付きＭＥＡ２６（図２）に向かって突出するメタルビードシール５２ａが例えば、プレス成形により一体に設けられている。ＭＥＡ側面４６ａにはメタルビードシール５２ａに代えて、ゴム等の弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。
【0037】
第１バイポーラプレート４６のメタルビードシール５２ａは、酸化剤ガス流路５０、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔４０ｂのそれぞれを互いに連通させるように、これらの外周を一体に周回する。また、メタルビードシール５２ａは、燃料ガス入口連通孔４４ａ、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び冷却媒体出口連通孔４２ｂのそれぞれを個別に周回して、酸化剤ガス流路５０に対する燃料ガスや冷却媒体の流入を防止する。
【0038】
図２に示すように、第２バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられている。これらの突条部同士の間の溝内に直線状の燃料ガス流路５４が設けられている。なお、突条部及び燃料ガス流路５４は波状であってもよい。燃料ガス流路５４は、燃料ガス入口連通孔４４ａ及び燃料ガス出口連通孔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、Ｃ方向）に燃料ガスを流通させる。
【0039】
また、第２バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａには、樹脂枠付きＭＥＡ２６に向かって突出するメタルビードシール５２ｂが例えば、プレス成形により一体に設けられている。ＭＥＡ側面４８ａには、メタルビードシール５２ｂに代えて、ゴム等の弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。
【0040】
第２バイポーラプレート４８のメタルビードシール５２ｂは、燃料ガス流路５４、燃料ガス入口連通孔４４ａ及び燃料ガス出口連通孔４４ｂのそれぞれを互いに連通させるように、これらの外周を一体に周回する。また、メタルビードシール５２ｂは、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び各冷却媒体出口連通孔４２ｂのそれぞれを個別に周回して、燃料ガス流路５４に対する酸化剤ガスや冷却媒体の流入を防止する。
【0041】
互いに接合される第１バイポーラプレート４６の冷媒側面４６ｂと第２バイポーラプレート４８の冷媒側面４８ｂとの間には、冷却媒体流路５６が設けられる。冷却媒体流路５６は、冷却媒体をセパレータ２８の面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に流通させるべく、冷却媒体入口連通孔４２ａと冷却媒体出口連通孔４２ｂとに流体的に連通する。
【0042】
冷却媒体流路５６は、酸化剤ガス流路５０が形成された第１バイポーラプレート４６のＭＥＡ側面４６ａの裏面形状と、燃料ガス流路５４が形成された第２バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａ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４６及び第２バイポーラプレート４８の冷媒側面４６ｂ、４８ｂ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。
【0043】
発電セル積層体１２は、例えば、１枚のセパレータ２８（第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８）と、１枚の樹脂枠付きＭＥＡ２６（電解質膜・電極構造体３０）とを重ね合わせて接合した積層単位Ｅ（図２）を複数積層することで形成される。積層単位Ｅでは、樹脂枠部材３２の外縁部が、溶着や接着によりセパレータ２８の外縁部に予め接合されている。なお、積層単位Ｅは、１枚のセパレータ２８と、１枚の樹脂枠付きＭＥＡ２６とを重ね合わせて接合したものには限定されない。積層単位Ｅは、複数積層することで、最終的に発電セル積層体１２を形成可能な単位であればよい。また、樹脂枠部材３２とセパレータ２８とが接合されていない状態で積層単位Ｅが構成されてもよい。
【0044】
積層単位Ｅのセパレータ２８には、位置決め部５８が設けられている。複数の積層単位Ｅを積層する際、各積層単位Ｅの位置決め部５８が積層方向に重ね合わせられることで、積層単位Ｅ同士が正確に位置決めされる。本実施形態では、位置決め部５８は、セパレータ２８の縁部を外側から内側に向かって切り欠いた形状の溝（凹部）である。また、位置決め部５８の積層方向視の形状は矩形状であることとする。
【0045】
以下では、位置決め部５８について、セパレータ２８の縁部の外側から内側に向かう方向の長さを深さともいい、セパレータ２８の縁部に沿う方向の長さを幅ともいう。なお、位置決め部５８の積層方向視の形状は、特に上記に限定されるものではなく、例えば円弧状であってもよいし、矩形状以外の多角形でもよい。また、位置決め部５８の積層方向視の形状が多角形である場合、角丸であってもよい。さらに位置決め部５８は、セパレータ２８の外周に設けた貫通孔でもよい。
【0046】
また、図３に示すように、本実施形態では、位置決め部５８は、第１位置決め部５８ａと、第２位置決め部５８ｂと、第３位置決め部５８ｃとを有している。すなわち、１枚のセパレータ２８に、合計３個の位置決め部５８が設けられている。第１位置決め部５８ａは、セパレータ２８の矢印Ｂ１側の短辺における矢印Ｃ１側端部の近傍に設けられている。
【0047】
第２位置決め部５８ｂは、セパレータ２８の矢印Ｂ２側の短辺における矢印Ｃ２側端部の近傍に設けられている。すなわち、第１位置決め部５８ａと、第２位置決め部５８ｂとは、セパレータ２８の対角位置に配置されている。なお、第１位置決め部５８ａと、第２位置決め部５８ｂとは、矢印Ｃ方向に逆の位置関係であってもよい。
【0048】
第３位置決め部５８ｃは、セパレータ２８の矢印Ｃ２側の長辺の略中央に設けられている。以下では、第１位置決め部５８ａ、第２位置決め部５８ｂ、第３位置決め部５８ｃを互いに区別しない場合等には、これらを総称して単に位置決め部５８ともいう。
【0049】
なお、積層単位Ｅに対して位置決め部５８が設けられる配置や個数は、上記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ＭＥＡ２６の形状等に応じて種々に設定することができる。また、本実施形態では、図２に示すように、発電セル１４において、樹脂枠部材３２の外縁部は、セパレータ２８の外縁部に重ねられる。この樹脂枠部材３２の外縁部には、セパレータ２８の位置決め部５８に対向する部分に、溝部３２ａが設けられている。積層方向視において、溝部３２ａの大きさは、位置決め部５８の大きさよりも大きい。
【0050】
以下、図１～図３を参照しつつ、発電セル積層体１２を備える燃料電池スタック１６の動作について、簡単に説明する。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４４ａに燃料ガスが供給され、酸化剤ガス入口連通孔４０ａに酸化剤ガスが供給され、冷却媒体入口連通孔４２ａに冷却媒体が供給される。
【0051】
図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔４０ａから酸化剤ガス流路５０に導入され、該酸化剤ガス流路５０に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３０のカソード電極３８に供給される。一方、燃料ガスは、図２に示すように、燃料ガス入口連通孔４４ａから燃料ガス流路５４に導入され、該燃料ガス流路５４に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３０のアノード電極３６に供給される。
【0052】
従って、各電解質膜・電極構造体３０では、カソード電極３８に供給される酸化剤ガスと、アノード電極３６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。
【0053】
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５０から酸化剤ガス出口連通孔４０ｂへと流入し、該酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ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５４から燃料ガス出口連通孔４４ｂへと流入し、燃料ガス出口連通孔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。
【0054】
冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔４２ａから冷却媒体流路５６に導入され、該冷却媒体流路５６に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３０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４２ｂに流入し、冷却媒体出口連通孔４２ｂ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。
【0055】
以下、図４～図７を主に参照しつつ、本実施形態に係る発電セル積層体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。製造装置１０は、例えば、矢印Ｘで示す積層方向に積層単位Ｅを複数積層して、図１の発電セル積層体１２を得る場合に適用することができる。本実施形態では、複数の積層単位Ｅを下側（矢印Ｘ２側）から上側（矢印Ｘ１側）に向かって積層していくこととする。すなわち、製造装置１０に関する積層単位Ｅの積層方向は上下方向（重力方向）に沿う。
【0056】
製造装置１０は、載置台６０と、加圧部６２と、駆動機構６４と、ガイドバー６６と、支持機構６８とを備える。なお、図４の製造装置１０では、加圧部６２及び駆動機構６４の図示を省略している。また、図４の積層単位Ｅでは、位置決め部５８を除く構成の図示を省略している。載置台６０は、積層単位Ｅが積層方向（矢印Ｘ方向）に積層される載置面７０を有する。加圧部６２は、駆動機構６４により駆動されることで、載置台６０に対して積層方向に沿って接近又は離間することが可能である。
【0057】
載置台６０の載置面７０より外側には、積層方向に延在するガイドポスト７２が突設されている。また、加圧部６２には、図６及び図７に示すように、加圧部６２が載置台６０に所定の距離まで接近すると、ガイドポスト７２と係合する係合部７４が設けられている。本実施形態では、係合部７４は、加圧部６２に設けられた貫通孔であり、ガイドポスト７２が摺動可能に挿通されることで、ガイドポスト７２と係合する。係合部７４がガイドポスト７２に係合した状態で、加圧部６２が載置台６０に対して接近又は離間することにより加圧部６２の移動方向が積層方向に沿うようにガイドされる。
【0058】
また、加圧部６２には、加圧面７６と、当接部７８とが設けられている。図６及び図７に示すように、加圧面７６は、加圧部６２が載置台６０に接近した際に、載置面７０上に積層された積層単位Ｅに当接する。当接部７８は、加圧部６２が載置台６０に接近した際に、ガイドバー６６の上面に当接する。
【0059】
ガイドバー６６は、載置台６０の載置面７０から積層方向に突出し、且つ載置面７０に対して積層方向に移動可能となっている。このため、加圧部６２の当接部７８をガイドバー６６の上面に当接させた状態で、加圧部６２をさらに載置台６０に接近させることで、ガイドバー６６を加圧部６２と一体に同速度で移動させることが可能になっている。
【0060】
本実施形態では、ガイドバー６６は、積層方向に沿って延在する角棒状である。以下では、ガイドバー６６の延在方向の載置台６０側を基端側（矢印Ｘ２側）ともいい、載置台６０と反対側を先端側（矢印Ｘ１側）ともいう。ガイドバー６６は、載置面７０に積層される積層単位Ｅに設けられた位置決め部５８の個数や配置に対応して設けられる。このため、本実施形態では、図４に示すように、積層単位Ｅの第１位置決め部５８ａ、第２位置決め部５８ｂ、第３位置決め部５８ｃのそれぞれに対応する３本のガイドバー６６が載置台６０に設けられている。これらの３本のガイドバー６６は、載置面７０に対する配置を除いて、互いに同様に構成することができる。
【0061】
図５～図７に示すように、具体的には、ガイドバー６６は、本体部８０と、狭小部８２と、ストッパ部８４とを有している。本体部８０と、狭小部８２と、ストッパ部８４とは、ガイドバー６６の延在方向の先端側から基端側に向かってこの順に配置されている。図示を省略するが、狭小部８２とストッパ部８４とは分離可能に一体化されている。本体部８０の延在方向において、該本体部８０の先端側の大部分は、載置面７０から積層方向に突出する。本体部８０が載置面７０から突出する長さは、発電セル積層体１２を構成する所定の個数の積層単位Ｅを載置面７０上に積層したときの、複数の積層単位Ｅの積層方向の長さよりも長くなっている。
【0062】
また、本体部８０は、挿通部８６と露出部８８とを有している。挿通部８６は、載置面７０に積層単位Ｅが積層される際、該積層単位Ｅの位置決め部５８に挿通される。露出部８８は、挿通部８６が位置決め部５８に挿通された際、積層方向視で位置決め部５８の外側に配置される。つまり、本体部８０の積層方向視の形状は、位置決め部５８の積層方向視の形状に対応する。本実施形態では、ガイドバー６６の積層方向視の形状は矩形状であり、位置決め部５８の幅方向に沿う辺の長さは、位置決め部５８の幅よりも僅かに短い。また、位置決め部５８の深さ方向に沿う辺の長さは、位置決め部５８の深さよりも長い。
【0063】
上記のように挿通部８６を位置決め部５８に挿通した状態で、該位置決め部５８をガイドバー６６に沿わせつつ、載置面７０に積層単位Ｅを積層することで、積層単位Ｅを載置面７０上の所定の積層位置にガイドすることができる。このようにして載置面７０上に積層された複数の積層単位Ｅは、各々の位置決め部５８がガイドバー６６を介して積層方向に重ね合わされる。これによって、複数の積層単位Ｅを互いに位置決めした状態で積層することが可能になる。
【0064】
不図示ではあるが、狭小部８２の延在方向に直交する断面の外形寸法は、本体部８０及びストッパ部８４の上記の外形寸法よりも小さい。このため、本体部８０と狭小部８２との間には、第１段差部９０が形成される。また、狭小部８２とストッパ部８４との間には第２段差部９２が形成される。本実施形態では、本体部８０及びストッパ部８４の各々の上記の外形寸法は互いに同じであることとするが、互いに異なっていてもよい。
【0065】
本体部８０の基端側と、狭小部８２と、ストッパ部８４とは、載置台６０に積層方向に沿って形成された支持穴９４に挿入され、且つ該支持穴９４内を積層方向に沿って移動可能となっている。不図示ではあるが、支持穴９４の延在方向に直交する断面の寸法は、本体部８０及びストッパ部８４の上記の外形寸法と同じが僅かに大きくなっている。このため、本体部８０及びストッパ部８４は、支持穴９４内を積層方向に沿って摺動可能であり、これによって、ガイドバー６６の延在方向が積層方向に沿った状態で維持される。
【0066】
支持穴９４には、該支持穴９４に挿入されたガイドバー６６の第１段差部９０と第２段差部９２との間に、絞り部９６が設けられている。絞り部９６は、支持穴９４の延在方向視において、支持穴９４の内壁面から、該支持穴９４の中心に向かって突出し、且つ中心に狭小部８２が挿通される貫通孔９６ａが形成されている。不図示ではあるが、支持穴９４の延在方向に直交する方向の貫通孔９６ａの断面の寸法は、本体部８０及びストッパ部８４の上記の外形寸法よりも小さく、狭小部８２の上記の外形寸法より僅かに大きくなっている。
【0067】
絞り部９６の先端側の端面９６ｂは、第１段差部９０と間隔を置いて対向する。これらの絞り部９６の先端側の端面９６ｂと、第１段差部９０との間には、弾性部材９８が配置されている。本実施形態では、弾性部材９８は、コイルばねであり、その伸縮方向が積層方向に沿う。また、弾性部材９８の内径側に、狭小部８２が挿通されている。この弾性部材９８により、ガイドバー６６は、載置面７０から突出する方向に弾発付勢される。
【0068】
絞り部９６の基端側の端面９６ｃは、第２段差部９２に当接可能に対向する。上記のように、弾性部材９８により弾発付勢されるガイドバー６６は、絞り部９６の基端側の端面９６ｃと第２段差部９２とが当接することで、載置面７０から突出する方向へのそれ以上の移動が規制される（図５）。また、図６及び図７に示すように、絞り部９６の先端側の端面９６ｂと第１段差部９０との間で弾性部材９８が圧縮される方向に弾性変形することで、ガイドバー６６は、載置面７０に進入する方向に移動可能となっている。この際、第２段差部９２は、絞り部９６の基端側の端面９６ｃから離間する。
【0069】
載置台６０のガイドバー６６の近傍には、該ガイドバー６６に沿って積層方向に突出する支持バー１００が設けられている。支持バー１００は、載置台６０に固定され、且つガイドバー６６の露出部８８が積層方向に摺動可能に収容される凹部１０２（図４）が形成されている。支持バー１００の載置面７０からの突出長さは、後述するように載置面７０上で圧縮された複数の積層単位Ｅの積層方向の長さ（図７）よりも短くなっている。支持バー１００及び載置台６０の支持穴９４は、ガイドバー６６を積層方向に移動可能に支持することで、該ガイドバー６６の延在方向を積層方向に沿った状態で維持することが可能な支持機構６８を構成する。
【0070】
製造装置１０は、基本的には上記のように構成される。以下、本実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法について、図５～図７の製造装置１０を用いて、積層単位Ｅを複数積層することで、図１の発電セル積層体１２を得る場合を例に挙げて説明する。
【0071】
この発電セル積層体１２の製造方法では、先ず、積層工程を行う。積層工程では、図５に示すように、駆動機構６４により加圧部６２を載置台６０から離間する位置に移動させる。これにより、加圧部６２の当接部７８も、ガイドバー６６から離間する。このため、ガイドバー６６は、弾性部材９８の弾発力により、載置台６０の支持穴９４に対して、第２段差部９２が、絞り部９６の基端側の端面９６ｃに当接する位置に配置される。すなわち、載置面７０からの本体部８０の突出長さが最大となる。
【0072】
この状態において、載置面７０に、発電セル積層体１２を構成する所定の個数の積層単位Ｅを積層していく。具体的には、積層単位Ｅの位置決め部５８のそれぞれに、ガイドバー６６の挿通部８６を積層方向に挿通する。そして、挿通部８６に位置決め部５８を沿わせながら、上方から下方に向かって積層単位Ｅを移動させる。この移動は、位置決め部５８に挿通部８６を挿通した状態で、載置面７０上に積層単位Ｅを落下させることによって行ってもよい。
【0073】
上記のように挿通部８６に位置決め部５８を沿わせることで、積層単位Ｅは、積層位置にガイドされる。このようにして、複数の積層単位Ｅのそれぞれを積層位置にガイドしつつ積層することで、各積層単位Ｅの位置決め部５８は、ガイドバー６６を介して積層方向に重ね合わせられた状態で位置決めされる。すなわち、載置面７０上に所定の個数の積層単位Ｅを、互いの位置ずれが抑制された状態で積層することができる。
【0074】
次に、圧縮工程を行う。圧縮工程では、積層工程において複数の積層単位Ｅが積層された載置台６０に対して、駆動機構６４により加圧部６２を接近させる。これにより、図６に示すように、加圧部６２の加圧面７６が積層単位Ｅに当接する。また、加圧部６２の当接部７８がガイドバー６６の先端側に当接する。この状態から、図７に示すように、さらに加圧部６２を載置台６０に接近させることで、載置台６０の載置面７０と加圧部６２の加圧面７６との間で複数の積層単位Ｅを圧縮する。
【0075】
この際、当接部７８を介してガイドバー６６も加圧部６２に押圧される。このため、ガイドバー６６は、弾性部材９８の弾発力に抗して、載置台６０の支持穴９４の内部に進入する方向に移動する。つまり、圧縮工程では、位置決め部５８に挿通部８６を沿わせた状態のガイドバー６６を、加圧部６２の移動方向と同方向に移動させながら、複数の積層単位Ｅを圧縮する。
【0076】
なお、圧縮工程において、加圧面７６と積層単位Ｅとが当接するタイミングは、当接部７８とガイドバー６６の先端側とが当接するタイミングと同じであってもよいし、これよりも早くてもよい。例えば、加圧面７６及び当接部７８の積層方向における相対位置を調整することや、ガイドバー６６の本体部８０の載置面７０からの突出長さを調整すること等によって、加圧面７６が積層単位Ｅに当接するタイミングと、当接部７８がガイドバー６６に当接するタイミングとを調整することが可能である。このため、圧縮工程では、積層単位Ｅが圧縮されて移動を開始するタイミングと、ガイドバー６６が移動を開始するタイミングとの関係を調整することが可能である。
【0077】
次に、例えば、不図示の固定機構により、複数の積層単位Ｅを圧縮工程で圧縮された状態に維持する。これによって、積層単位Ｅ同士が位置決めされた状態で圧縮荷重が付与された発電セル積層体１２を得ることができる。
【0078】
なお、圧縮工程で複数の積層単位Ｅに加えられる圧縮荷重の大きさは、必要に応じて種々に設定することが可能である。また、圧縮工程は、解放工程を挟んで複数回行われてもよい。解放工程では、駆動機構６４により加圧部６２を載置台６０から離間する方向に移動させて圧縮荷重を低減又はゼロにする。これにより、複数の積層単位Ｅに対して、例えば、初期クリープを進行させるためのエージング処理等を施すことも可能である。
【0079】
以上から、本実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法及び製造装置１０では、複数の積層単位Ｅを載置台６０に積層する際、積層単位Ｅの位置決め部５８をガイドバー６６に沿わせることで、複数の積層単位Ｅを積層位置にガイドすることができる。これにより、複数の積層単位Ｅを互いの位置ずれが抑制された状態で積層することができる。
【0080】
また、上記のようにして積層した複数の積層単位Ｅを載置台６０と加圧部６２との間で圧縮する際、位置決め部５８に沿わせた状態のガイドバー６６を加圧部６２の移動方向（圧縮方向）と同方向に移動させる。載置台６０上の複数の積層単位Ｅの積層方向の長さは、加圧部６２を介して押圧される分、短くなる。すなわち、載置台６０上の各積層単位Ｅは、加圧部６２を介して押圧されることで、載置台６０側に向かって、加圧部６２の移動方向と同方向に移動する。このため、位置決め部５８に沿わせた状態のガイドバー６６を上記の移動方向に移動させることで、位置決め部５８とガイドバー６６との間に生じる摩擦力を低減できる。特に、積層方向の上側（矢印Ｘ１側）に配置された積層単位Ｅに生じる摩擦力を効果的に低減できる。
【0081】
その結果、複数の積層単位Ｅを圧縮する際、位置決め部５８にガイドバー６６を沿わせて、積層単位Ｅの相対位置を維持しても、積層単位Ｅに曲げ応力が生じることを抑制できる。ひいては、積層単位Ｅのセパレータ２８が変形することを抑制できる。従って、本実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法及び製造装置１０によれば、積層単位Ｅ同士のずれ及びセパレータ２８の変形が抑制された発電セル積層体１２を得ることができる。
【0082】
上記の実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法の圧縮工程では、ガイドバー６６と加圧部６２とを一体に同速度で移動させることとした。この場合、加圧部６２を駆動する駆動機構６４により、ガイドバー６６を加圧部６２とともに容易に移動させることができるため、発電セル積層体１２の製造工程や、製造装置１０の構成を簡素化することが可能になる。
【0083】
しかしながら、圧縮工程では、例えば、図８に示す、変形例に係る製造装置１０４を用いて、ガイドバー６６を、加圧部６２が移動する速度とは異なる速度で移動させてもよい。図８の製造装置１０４は、載置面７０から突出する本体部８０の突出長さが、図５の製造装置１０の本体部８０の突出長さに比べて延長されていること、加圧部６２にガイドバー６６が挿通される支持穴１０６が形成されていること、ガイドバー６６をそれぞれ駆動するガイドバー駆動機構１０８が、加圧部６２を駆動する駆動機構６４とは別に設けられていることを除いて、図４～図７に示す製造装置１０と同様に構成されている。複数のガイドバー駆動機構１０８は、共通の駆動装置（不図示）により、ガイドバー６６のそれぞれを同時に駆動してもよい。
【0084】
図８に示すように、加圧部６２の支持穴１０６は、積層方向に沿って加圧部６２に貫通形成された貫通孔である。加圧部６２の支持穴１０６には、ガイドバー６６の先端側が積層方向に移動可能に挿入される。支持穴１０６の延在方向に直交する断面の寸法は、本体部８０の上記の外形寸法と同じが僅かに大きくなっている。このため、ガイドバー６６は、支持穴１０６内を積層方向に沿って摺動可能であり、これによって、ガイドバー６６の延在方向が積層方向に沿った状態で維持される。つまり、加圧部６２の支持穴１０６は、載置台６０の支持穴９４及びガイドバー６６と同様に支持機構６８を構成する。
【0085】
加圧部６２が載置台６０に所定の距離まで接近すると、ガイドバー６６の先端側は、加圧部６２の支持穴１０６を貫通して、加圧部６２よりも上方に突出する。ガイドバー駆動機構１０８は、例えば、加圧部６２の上方に設けられ、加圧部６２から突出した本体部８０の先端を介してガイドバー６６を駆動する。
【0086】
ここで、上記の通り、圧縮工程において、複数の積層単位Ｅを圧縮する際、載置台６０上の各積層単位Ｅは、載置台６０側に向かって、加圧部６２の移動方向と同方向に移動する。これら各々の積層単位Ｅが移動する移動速度は、例えば、図９に例示するように、載置面７０からの積層方向の距離が大きいほど、すなわち、積層方向の位置が上にあるほど大きくなる。これは、積層方向の下側にある積層単位Ｅは上側にある積層単位Ｅと比べ自重により圧縮され、積層方向の厚さが小さくなっているのと、積層方向の上側にある積層単位Ｅの単位時間内の移動距離は、積層方向の下側にある積層単位Ｅの単位時間内の移動距離が累積されたものとなるからである。
【0087】
圧縮工程では、位置決め部５８に沿わせたガイドバー６６を上記の移動方向に移動させる移動速度を、積層単位Ｅが移動する移動速度に近づけることで、位置決め部５８とガイドバー６６との間に生じる摩擦力を効果的に低減できる。
【0088】
図８の製造装置１０４では、ガイドバー駆動機構１０８によって、加圧部６２とは個別にガイドバー６６の移動速度を調整することができる。このため、例えば、圧縮工程において、複数の積層単位Ｅを圧縮する際、載置面７０上で積層方向の中間に配置される積層単位Ｅの移動速度に合わせてガイドバー６６を移動させることができる。すなわち、加圧部６２の移動速度よりも小さい移動速度でガイドバー６６を移動させることができる。
【0089】
これによって、発電セル積層体１２を構成する積層単位Ｅの全体において、位置決め部５８とガイドバー６６との間に生じる摩擦力を効果的に低減できる。ひいては、セパレータ２８が変形することを効果的に抑制できる。
【0090】
なお、ガイドバー駆動機構１０８は、載置面７０上で圧縮される複数の積層単位Ｅの各々の移動速度を平均した平均移動速度に合わせてガイドバー６６を移動させてもよい。また、ガイドバー駆動機構１０８は、加圧部６２の移動速度の４０％～６０％の速度、好ましくは、加圧部６２の移動速度の半分（５０％）の速度でガイドバー６６を移動させてもよい。
【0091】
上記の実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法では、ガイドバー６６は、積層方向に移動可能に支持機構６８に支持されることで、ガイドバー６６の延在方向が積層方向に沿った状態で維持されることとした。この場合、位置決め部５８をガイドバー６６の挿通部８６に沿わせつつ載置面７０に積層単位Ｅを積層する際や、ガイドバー６６を位置決め部５８に沿わせた状態で加圧部６２の移動方向に移動させる際等に、ガイドバー６６が積層方向に対して傾斜することや、変形することを抑制できる。その結果、積層単位Ｅ同士の位置ずれが効果的に抑制された発電セル積層体１２を得ることが可能になる。
【0092】
上記の実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法では、支持機構６８は、加圧部６２及び載置台６０の少なくとも一方に積層方向に沿って形成され、且つガイドバー６６が積層方向に移動可能に挿入される支持穴９４、１０６を有することとした。この場合、支持穴９４、１０６内でガイドバー６６を移動させる簡単な構成により、ガイドバー６６を積層方向に移動可能に支持することが可能になる。
【0093】
上記の実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法では、支持機構６８は、載置台６０から積層方向に突出し、且つガイドバー６６の一部が積層方向に摺動可能に収容される凹部１０２が形成された支持バー１００を有することとした。この場合、支持バー１００の凹部１０２内でガイドバー６６を移動させる簡単な構成により、ガイドバー６６を積層方向に移動可能に支持することが可能になる。
【0094】
なお、図４～図７の製造装置１０では、載置台６０に設けられた支持穴９４と、支持バー１００とから支持機構６８が構成されることとした。また、図８の製造装置１０４では、載置台６０に設けられた支持穴９４と、支持バー１００と、加圧部６２に設けられた支持穴１０６とから支持機構６８が構成されることとした。しかしながら、支持機構６８の構成は、特にこれらに限定されるものではない。
【0095】
例えば、図１０に示す製造装置１１０のように、支持機構６８は、ガイドバー６６の延在方向に直交する軸線回りに回転可能にガイドバー６６に接触する回転部材１１２を有していてもよい。なお、図１０の製造装置１１０は、支持バー１００に代えて、回転部材１１２等を備えることを除いて、図４～図７の製造装置１０と同様に構成されている。
【0096】
回転部材１１２は、例えば、ボールベアリングやローラベアリング等の転がり軸受や、すべり軸受等のように、軸線回りに回転可能な部材から構成される。回転部材１１２の軸線を形成する回転軸１１６は、載置台６０に突設された軸固定部１１４に固定されている。回転軸１１６は、ガイドバー６６の露出部８８に間隔を置いて対向し、且つガイドバー６６の延在方向に直交する方向に延在している。
【0097】
回転部材１１２は、上記のように配置された回転軸１１６に支持されることで、ガイドバー６６の露出部８８に回転可能に接触する。この場合、回転部材１１２とガイドバー６６との間に生じる摩擦を低減できるため、ガイドバー６６を積層方向に良好に移動可能としつつ、ガイドバー６６の延在方向を積層方向に沿った状態で維持することが可能になる。
【0098】
上記の実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法では、セパレータ２８は、互いに対向する一組の長辺と、互いに対向する一組の短辺と、を有する矩形状であり、位置決め部５８は、セパレータ２８の一組の短辺の一方に設けられた第１位置決め部５８ａと、一組の短辺の他方に設けられた第２位置決め部５８ｂと、一組の長辺の何れか一方に設けられた第３位置決め部５８ｃと、を有することとした。
【0099】
また、上記の実施形態に係る発電セル積層体１２の製造方法では、第１位置決め部５８ａと第２位置決め部５８ｂとは、セパレータ２８の対角位置に配置され、第３位置決め部５８ｃは、長辺の中央に配置されることとした。
【0100】
上記のように位置決め部５８を設けることで、積層工程において、積層単位Ｅ同士の位置ずれを効果的に抑制できるとともに、圧縮工程において、セパレータ２８に変形が生じることを効果的に抑制できる。
【0101】
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。
【0102】
例えば、上記の実施形態では、位置決め部５８は、セパレータ２８の縁部を外側から内側に向かって切り欠いた形状の溝（凹部）であることとした。また、ガイドバー６６は、位置決め部５８に挿通される挿通部８６を有する角棒状であることとした。しかしながら、位置決め部５８及びガイドバー６６の形状は、上記に限定されるものではない。位置決め部５８及びガイドバー６６は、位置決め部５８をガイドバー６６に沿わせつつ、積層単位Ｅを載置面７０上に積層することで、積層単位Ｅを積層位置にガイドすることが可能な形状であればよい。
【0103】
不図示ではあるが、例えば、位置決め部５８は、セパレータ２８の外縁部からセパレータ面方向の外側に突出する突部であってもよい。この場合、ガイドバー６６には、積層方向に沿って延在する溝が形成される。この溝に位置決め部５８を挿通した状態で、積層単位Ｅを載置面７０上に積層することで、積層単位Ｅを積層位置にガイドすることが可能である。また、不図示ではあるが、位置決め部５８は、セパレータ２８を厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。また、ガイドバー６６は、丸棒状であってもよい。
【0104】
また、図８の製造装置１０４では、加圧部６２の上方にガイドバー駆動機構１０８が設けられ、載置台６０の支持穴９４内に弾性部材９８が設けられることとしたが、特にこれには限定されない。例えば、図８の製造装置１０４は、ガイドバー駆動機構１０８や、弾性部材９８に代えて、ガイドバー６６を下方から駆動する不図示のシリンダ等をガイドバー駆動機構として備えてもよい。
【符号の説明】
【0105】
１０、１０４、１１０…製造装置 １２…発電セル積層体
２８…セパレータ ３０…電解質膜・電極構造体
３４…電解質膜 ３６…アノード電極
３８…カソード電極 ５８…位置決め部
５８ａ…第１位置決め部 ５８ｂ…第２位置決め部
５８ｃ…第３位置決め部 ６０…載置台
６２…加圧部 ６６…ガイドバー
６８…支持機構 ９４、１０６…支持穴
１００…支持バー １０２…凹部
１１２…回転部材 Ｅ…積層単位
２８…セパレータ ３０…電解質膜・電極構造体
３４…電解質膜 ３６…アノード電極
３８…カソード電極 ５８…位置決め部
５８ａ…第１位置決め部 ５８ｂ…第２位置決め部
５８ｃ…第３位置決め部 ６０…載置台
６２…加圧部 ６６…ガイドバー
６８…支持機構 ９４、１０６…支持穴
１００…支持バー １０２…凹部
１１２…回転部材 Ｅ…積層単位
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】