燃料电池的制造方法及用于燃料电池的气体分离器

摘要

本发明涉及燃料电池的制造方法及用于燃料电池的气体分离器。燃料电池制造装置中的引导部有第一、第二引导构件。气体分离器具有第一、第二接合元件，其设置在与第一、第二引导构件对应的位置处以具有沿其外周形成的凹/凸形状。燃料电池的制造方法包括如下层叠步骤：借助于将第一接合元件与第一引导构件接合并且将第二接合元件与第二引导构件接合来层叠包括气体分离器的多个构件。通过层叠步骤层叠的气体分离器满足如下构造：第一接合元件的第一支撑位置和第二接合元件的第二支撑位置隔着气体分离器的重心布置在彼此离开的位置处，并且重心在气体分离器的层叠表面上位于重力方向上、在连接第一支撑位置与第二支撑位置的直线下方的下部区域中。

权利要求

1.一种燃料电池的制造方法，所述制造方法通过在使气体分离器与被设置在燃料电池制造装置中的引导部顺次接合的同时层叠包括所述气体分离器的多个构件来实施，其中所述引导部包括第一引导构件和第二引导构件，所述第一引导构件和所述第二引导构件布置成彼此平行并且在水平方向上彼此离开，并且在包括所述气体分离器的所述多个构件的层叠方向上延伸，所述层叠方向垂直于所述水平方向和重力方向，所述气体分离器具有第一接合元件和第二接合元件，所述第一接合元件和所述第二接合元件被设置在与所述第一引导构件和所述第二引导构件相对应的位置处，每个接合元件均具有沿着所述气体分离器的外周形成的凹形和/或凸形，所述制造方法包括：

层叠步骤：通过使所述第一接合元件与所述第一引导构件接合并且使所述第二接合元件与所述第二引导构件接合，通过所述气体分离器与所述燃料电池制造装置的接合，层叠包括所述气体分离器的所述多个构件，其中通过所述层叠步骤层叠的所述多个构件满足如下构造：由所述第一引导构件和所述第二引导构件分别支撑的所述第一接合元件的第一支撑位置和所述第二接合元件的第二支撑位置被布置在隔着所述气体分离器的重心彼此离开的位置处，并且所述重心在所述气体分离器的层叠表面上位于在所述重力方向上在连接所述第一支撑位置和所述第二支撑位置的直线的下方的下部区域中。

2.根据权利要求1所述的燃料电池的制造方法，

其中，所述第一支撑位置和所述第二支撑位置在所述重力方向上布置在所述气体分离器的重心的上方。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料电池的制造方法，

其中，当所述第一接合元件和所述第二接合元件分别与所述第一引导构件和所述第二引导构件接合时，所述第一支撑位置和所述第二支撑位置具有在所述重力方向上距所述重心不同的距离。

4.根据权利要求1所述的燃料电池的制造方法，

其中，所述层叠步骤包括：

将所述第一支撑位置在所述重力方向上布置在所述第二支撑位置的上方；以及使所述第一接合元件与所述第一引导构件接合并且使所述第二接合元件与所述第二引导构件接合，使得至少所述第一接合元件的第一支撑区域和所述第二接合元件的第二支撑区域或者所述第一引导构件的第一接触区域和所述第二引导构件的第二接触区域形成斜面，所述第一接合元件的所述第一支撑区域和所述第二接合元件的所述第二支撑区域是能够由所述第一引导构件和所述第二引导构件支撑的区域，所述第一引导构件的所述第一接触区域和所述第二引导构件的所述第二接触区域是被允许与所述第一接合元件和所述第二接合元件接触的区域，所述斜面在所述重力方向上从第一接合元件侧朝向第二接合元件侧向下倾斜。

5.根据权利要求4所述的燃料电池的制造方法，

其中，所述层叠步骤包括：

使所述第一接合元件与所述第一引导构件接合并且使所述第二接合元件与所述第二引导构件接合，使得所述气体分离器在所述第一接合元件处相对于所述第一引导构件定位。

6.根据权利要求1-2和4-5中的任一项所述的燃料电池的制造方法，

其中，所述引导部包括振动发生器，所述振动发生器被构造成在所述第一引导构件和所述第二引导构件中产生振动，以便抑制所述第一接合元件和所述第一引导构件紧密接触并且抑制所述第二接合元件和所述第二引导构件紧密接触，并且在通过所述振动发生器在所述引导构件中产生振动的同时，执行所述层叠步骤。

7.根据权利要求3所述的燃料电池的制造方法，

其中，所述引导部包括振动发生器，所述振动发生器被构造成在所述第一引导构件和所述第二引导构件中产生振动，以便抑制所述第一接合元件和所述第一引导构件紧密接触并且抑制所述第二接合元件和所述第二引导构件紧密接触，并且在通过所述振动发生器在所述引导构件中产生振动的同时，执行所述层叠步骤。

说明书

燃料电池的制造方法及用于燃料电池的气体分离器

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求在2014年2月5日提交的日本专利申请P2014-20053的优先权，其全部公开内容在此通过引用并入本申请。

技术领域

[0003] 本发明涉及燃料电池的制造方法以及用于燃料电池的气体分离器。

背景技术

[0004] 燃料电池通常通过层叠多个单体电池形成，每个单体电池包括电解质层、横跨电解质层放置的一对电极以及放置在相应电极外侧的一对气体分离器。在燃料电池的组装中，这些相应构件在定位的同时顺次层叠。层叠操作可以首先将具有低刚度的电解质层和电极与具有相对高刚度的气体分离器定位并且集成，并且随后定位气体分离器。

[0005] 例如，定位和层叠气体分离器的一种建议的方法设置在大致矩形的每个气体分离器的上侧和下侧两者的中心处的接合元件并且设置两个平行定位框架，两个平行定位框架在燃料电池制造装置中的气体分离器的层叠方向上延伸，以布置成在重力方向上彼此离开两个接合元件之间的距离(例如，JP 2008-123760A)。在该构造中，在气体分离器的上侧处和下侧处的接合元件与两个定位框架接合。气体分离器通过在其相应的上侧处的接合元件被悬挂并且在气体分离器的相应下侧处的接合元件与定位框架接触的状态下层叠。

[0006] 另一个建议的层叠方法设置在每个气体分离器的周边的邻域中的特定位置处的多个定位孔并且设置多个平行定位轴，多个平行定位轴在燃料电池制造装置中于竖直方向上延伸，以布置在与多个定位孔位置对应的位置处(例如，JP 2007-242487A)。在该构造中，通过将定位轴穿过对应的定位孔在竖直方向上层叠气体分离器。

发明内容

[0007] 然而，在气体分离器被悬挂在气体分离器的相应上侧处的构造中，由于不可避免的形成在接合元件和定位框架之间用于气体分离器的配合操作的间隙，所以气体分离器可能相对容易地围绕接合元件摆动。在通过将定位轴穿过气体分离器对应的定位孔来层叠气体分离器的构造中，由于不可避免的形成在定位孔和定位轴之间用于气体分离器的配合操作的间隙，所以在气体分离器的平面方向上，气体分离器可能相对容易地移位。因此在层叠的过程中存在进一步改善定位精度的需要。

[0008] 在通过将定位轴穿过对应的定位孔来层叠气体分离器的构造中，一种提高定位精度的可能措施增加了定位孔的数量和定位轴的数量。然而，该方法需要进一步增加定位孔和定位轴的成型精度并且可能使用于层叠的操作复杂。因此，在某些情形中采用该方法会是不合适的。

[0009] 可以通过任何随后的内容实现本发明，以便解决至少部分的以上问题。

[0010] (1)根据一方面，提供一种燃料电池的制造方法，所述制造方法通过将气体分离器与设置燃料电池制造装置中的引导部顺次接合的同时层叠包括气体分离器的多个构件来实施。引导部包括第一引导构件和第二引导构件，第一引导构件和第二引导构件布置成彼此平行、在水平方向上彼此离开并且在包括气体分离器的多个构件的层叠方向上延伸，层叠方向垂直于水平方向和重力方向。气体分离器具有第一接合元件和第二接合元件，第一接合元件和第二接合元件设置在与第一引导构件和第二引导构件对应的位置处，每个接合元件均具有沿气体分离器的外周形成的凹形和/或凸形。制造方法包括层叠步骤：借助于将第一接合元件与第一引导构件接合并且将第二接合元件与第二引导构件接合，经由气体分离器与燃料电池制造装置的接合，层叠包括气体分离器的多个构件。通过层叠步骤层叠的多个构件满足这样的构造：通过第一引导构件和第二引导构件支撑的第一接合元件的第一支撑位置和第二接合元件的第二支撑位置隔着气体分离器的重心布置在彼此离开的位置处，并且重心在气体分离器的层叠表面上位于重力方向上的连接第一支撑位置和第二支撑位置的直线下方的下部区域中。

[0011] 在根据本方面的燃料电池的制造方法中，在通过将气体分离器的第一接合元件与在层叠方向上延伸的第一引导构件接合、将第二接合元件与在层叠方向上延伸的第二引导构件接合而悬挂气体分离器的同时，层叠气体分离器。该构造利用重力保持各个气体分离器平行于重力方向并且有助于以高精度定位和层叠各个气体分离器。更具体地，当气体分离器布置在层叠的取向上时，第一支撑位置和第二支撑位置在重力方向上布置在气体分离器的重心上方，以在水平方向上隔着重心彼此离开。这抑制气体分离器围绕接合元件的摆动并且由此抑制气体分离器在层叠期间在旋转方向上移位。另外，在悬挂状态下层叠气体分离器不会导致重力在层叠方向上作用，并且因此不会由于重力而增加在各个气体分离器中的接触压力。因此，该构造相对地有助于抵消先前层叠的气体分离器的层未对准的操作。

[0012] (2)在以上方面的燃料电池的制造方法中，第一支撑位置和第二支撑位置在重力方向上可以布置在气体分离器的重心上方。该方面的燃料电池的制造方法使得在层叠气体分离器时能够更稳定地悬挂气体分离器。

[0013] (3)在以上方面的燃料电池的制造方法中，当第一接合元件和第二接合元件分别与第一引导构件和第二引导构件接合时，第一支撑位置和第二支撑位置在重力方向上可以具有距重心不同距离。本方面的燃料电池的制造方法增强了在层叠气体分离器的过程中气体分离器的取向区别(前表面或后表面)，并且由此改善在层叠气体分离器方面的工作性。

[0014] (4)在以上方面的燃料电池的制造方法中，层叠步骤可以包括：在重力方向上将第一支撑位置布置在第二支撑位置上方；以及将第一接合元件与第一引导构件接合并且将第二接合元件与第二引导构件接合，使得至少第一接合元件的第一支撑区域和第二接合元件的第二支撑区域或者第一引导构件的第一接触区域和第二引导构件的第二接触区域形成斜面，第一接合元件的第一支撑区域和第二接合元件的第二支撑区域由是由第一引导构件和第二引导构件支撑的区域，第一引导构件的第一接触区域和第二引导构件的第二接触区域是允许与第一接合元件和第二接合元件接触的区域，斜面在重力方向上从第一接合元件侧朝向第二接合元件侧向下倾斜。

[0015] 该方面的燃料电池的制造方法在层叠气体分离器时提高在水平方向上定位的精度。

[0016] (5)在以上方面的燃料电池的制造方法中，层叠步骤可以包括:将第一接合元件与第一引导构件接合并且将第二接合元件与第二引导构件接合，使得气体分离器在第一接合元件处相对于第一引导构件定位。该方面的燃料电池的制造方法在层叠气体分离器时提高了保持分离器的层叠表面彼此平行的效果。

[0017] (6)在以上方面的燃料电池的制造方法中，引导部可以包括振动发生器，其构造成在第一引导构件和第二引导构件之间产生振动，以便抑制第一接合元件紧密接触第一引导构件并且抑制第二接合元件紧密接触第二引导构件，并且可以在通过振动发生器在引导构件中产生振动的同时，执行层叠步骤。该构造抑制气体分离器由于在气体分离器与第一、第二引导构件之间的摩擦导致的损坏。

[0018] (7)根据本发明的另一方面，提供用于燃料电池的气体分离器。用于燃料电池的气体分离器包括第一接合元件和第二接合元件，第一接合元件和第二接合元件每个均具有沿着气体分离器的外周形成的凹形和/或凸形。第一接合元件和第二接合元件在气体分离器的层叠表面平行于重力方向的第一状态下设置在悬挂气体分离器的位置处。在第一状态下，在气体分离器的层叠表面上，气体分离器的重心位于重力方向上在如下直线的下部区域中，上述直线是连接被允许与用于悬挂的另一个构件接触的所述第一接合元件的第一支撑区域上的第一任意点和被允许与用于悬挂的另一个构件接触的所述第二接合元件的第二支撑区域上的第二任意点的直线。在第一状态下，第一支撑区域和第二支撑区域隔着重心布置成在水平方向上彼此离开。

[0019] 在根据本方面用于燃料电池的气体分离器中，第一接合元件和第二接合元件与特定引导构件分别接合，所述特定引导构件在层叠方向上延伸并且以与第一接合元件和第二接合元件之间的位置关系对应的位置关系布置。气体分离器随后被悬挂使得气体分离器的层叠表面平行于重力方向。这有助于以高精度定位和层叠气体分离器。层叠包括这样的气体分离器的多个构件相对地有助于抵消先前层叠的气体分离器的层未对准的操作。

[0020] 本发明可以以除上述那些之外的任意不同方面实施，例如，通过燃料电池的制造方法、用于燃料电池的气体分离器的层叠方法、用于燃料电池的气体分离器的输送方法、单体电池的层叠方法以及单体电池的输送方法制造的燃料电池。

附图说明

[0021] 图1是图示单体电池的整体构造的分解透视图；

[0022] 图2是图示燃料电池组的外观的透视图；

[0023] 图3是图示组装燃料电池组的示意图(前视图)；

[0024] 图4是图示组装燃料电池组的示意图(侧视图)；

[0025] 图5是图示组装燃料电池组的示意图(顶视图)；

[0026] 图6是图示在重力方向上层叠单体电池的示意图；

[0027] 图7A和7B是图示在倾斜取向上层叠单体电池的示意图：

[0028] 图8是图示具有设置在单体电池的上侧和下侧的中心处的接合元件的结构的示意图；

[0029] 图9是图示具有设置销孔而非接合元件的单体电池的结构的示意图；

[0030] 图10A和10B是图示层叠单体电池的示意图：

[0031] 图11是图示接合元件的邻域的放大图；

[0032] 图12是图示具有不同形状的接合元件的变型的示意图；

[0033] 图13是图示具有不同形状的接合元件的另一个变型的示意图；

[0034] 图14是图示具有不同形状的接合元件的另一个变型的示意图；

[0035] 图15是图示具有不同形状的接合元件的另一个变型的示意图；

[0036] 图16是图示具有不同形状的引导构件的变型的示意图；

[0037] 图17是图示具有不同形状的接合元件的另一个变型的示意图；

[0038] 图18是图示通过与引导构件的接合来层叠单体电池的透视图；

[0039] 图19是图示具有不同形状的接合元件的另一个变型的示意图；

[0040] 图20是图示与接合元件和引导构件的布置有关的变型的示意图；

[0041] 图21是图示与接合元件、引导构件的形状以及层叠操作有关的变型的示意图；

[0042] 图22是图示第一接合元件与第一引导构件接合的状态的示意图；

[0043] 图23是图示用于沿水平方向定位在第二接合元件侧的修改构造的示意图；

[0044] 图24A和24B是图示根据不同定位方位施加到待层叠的单体电池的力之间的差异的示意图；

[0045] 图25是图示其中引导构件与接合元件点接触的另一个修改构造的示意图；

[0046] 图26是图示与用于在水平方向上定位的结构有关的变型的示意图。

具体实施方式

[0047] A.燃料电池的整体构造

[0048] 图1是图示根据本发明的一个优选实施例构成燃料电池的单体电池10的整体构造的分解透视图。图2是图示通过层叠单体电池10生产的燃料电池组11的外观的透视图。

[0049] 单体电池10包括：发电组件12；一组树脂框架13和14，树脂框架13和14布置成围绕发电组件12的外周并且将发电组件12放置于其间；以及一组气体分离器15和16，一组气体分离器15和16布置成将由树脂框架13和14支撑的发电组件12放置在其间。

[0050] 发电组件12包括电解质膜和形成在电解质膜上的电极。本实施例的燃料电池是聚合物电解质燃料电池，并且电解质膜是质子传导离子交换膜，所述质子传导离子交换膜由固体聚合物材料例如氟树脂制成。电极即阴极和阳极含有例如铂或铂合金作为催化剂，并且通过支撑催化剂在具有导电性的载体上而形成。更具体地，通过将电极墨水应用到电解质膜上形成阳极和阴极，所述电极墨水包含例如碳颗粒以及与电解质膜的聚合物电解质相似的电解质，所述碳颗粒具有支撑在其上的上述催化剂。本实施例的发电组件12还具有气体扩散层，其放置在各个电极上并且由具有导电性的多孔材料诸如碳纸制成。

[0051] 气体分离器15和16是呈大致矩形的金属薄板构件，并且具有通过冲压形成在其各个表面上的凹凸形状以及设置在预定位置处的孔。这样的凹凸形状在气体分离器15和发电组件12之间并且在气体分离器16和发电组件12之间形成内部电池气体流动路径，以分别完成反应气体(含氢燃料气体或含氧氧化气体)的流动。通过包括在一个单体电池中的气体分离器15的凹凸形状和包括在另一个相邻单体电池中的气体分离器16的凹凸形状形成用作冷却介质的流动路径的电池间冷却剂流动路径。

[0052] 树脂框架13和14由绝缘树脂制成，并且具有呈大致矩形的开口29，所述开口29形成为使得与具有设置成形成内部电池气体流动路径的凹凸形状的气体分离器15和16的特定区域重叠。树脂框架13和14放置在发电组件12与具有特定高度的凹部和凸部的气体分离器15、16之间并且用作间隔件，以确保用于产生气体流动路径的空间。

[0053] 气体分离器15、16和树脂框架13、14在沿着其外周的对应位置处分别具有六个孔22至27。这些孔22至27布置成使得对应孔在层叠方向上彼此重叠以通过层叠气体分离器
15、16和树脂框架13、14形成流体流动路径，所述流体流动路径在燃料电池的组件中在层叠方向上穿过燃料电池的内侧。更具体地，这些孔22至27形成反应气体集管和冷却剂集管，所述反应气体集管布置成将相应反应气体供应至各个内部电池气体流动路径并且从各个内部电池气体流动路径排出，所述冷却剂集管布置成将冷却介质供应至各个电池间冷却剂流动路径并且从各个电池间冷却剂流动路径排出。另外，气体分离器15、16和树脂框架13、14中的每个均具有沿其外周设置在用于在层叠方向上彼此重叠的位置处的呈凹/凸形状(凹和/或凸形状)的两个接合元件28。接合元件28是用于层叠包括气体分离器15、16的单体电池10的结构性元件并且稍后将详细描述。

[0054] 如图2所示，本实施例的燃料电池具有通过层叠多个单体电池10形成的层叠结构，并且是通过在单体电池10的层叠体的相应端部上顺次放置一对集电器31、一对绝缘板35、和端板36和37完成的，一对集电器31每个均具有输出端子32或33。集电器31、绝缘板35以及端板36和37中的每个均具有一对接合元件28，如同气体分离器15、16和树脂框架13、14。然而，与气体分离器15、16不同，在其表面上不具有凹凸形状而是具有扁平表面的集电器31、绝缘板35以及端板36和37使得即使在层未对准的情况下也基本不会在层叠表面上导致接触压力方面的不均匀性并且因此与气体分离器15、16相比，接合元件28的成形可以有较低的精度。

[0055] 分别位于图2的示意图中的前侧上的集电器31、绝缘板35以及端板36具有孔41至46，孔41至46形成如下位置处：使得在层叠方向上与形成在气体分离器中的孔22至27重叠。
反应气体或冷却介质经由这些孔41至46中的对应一个孔供应至对应的集管或从对应的集管排出。尽管根据图2的图解省略了燃料电池组11的紧固结构，但是在单体电池10的层叠方向上施加预定压力后，燃料电池组11实际保持在紧固的状态下。

[0056] B.燃料电池组11的组装过程

[0057] 制造燃料电池的过程将气体分离器15与树脂框架13定位和彼此结合，同时将气体分离器16与树脂框架14定位和彼此结合。所述过程将树脂框架13、14顺次结合到发电组件12以生产单体电池10。所述过程提供多个单体电池10并顺次层叠多个单体电池，以便组装燃料电池组11。

[0058] 图3至5是图示组装燃料电池组11的示意图。图3是前视图；图4是侧视图；图5是俯视图。根据本实施例，在组装的过程中，各个单体电池10的层叠表面布置成与重力的方向平行并且在层叠方向上层叠。在图3至5中，平行于气体分离器15、16(单体电池10)的纵向方向的方向是X方向，并且与X方向垂直的层叠方向是Y方向。在重力的方向上向上是Z方向。X方向垂直于Z方向。Y方向垂直于Z方向。在此，层叠表面指示每个单体电池10与相邻单体电池10接触的特定表面，并且指示在燃料电池组11的每个构件中与该特定表面平行的表面。

[0059] 如图3至5所示，制造装置50用于组装燃料电池。制造装置50具有引导部58。引导部58具有由薄板组成的两个引导构件52，所述两个引导构件52布置成彼此平行、在层叠方向上即Y方向上延伸，并且位于重力方向(Z方向)上的投影的不同位置处。在燃料电池的组装中，设置在每个单体电池10上(设置在气体分离器15、16和树脂框架13、14上)的两个接合元件28与两个引导构件52接合。换言之，设置在每个单体电池10上的两个接合元件28布置成与图3的前视图中(在单体电池10的层叠表面上)的两个引导构件52的位置关系对应。

[0060] 在图3中，点C表示在单体电池10的层叠表面上的重心(在气体分离器15、16中的重心)。本实施例的单体电池10(分离器15、16)呈大致矩形，从而使得重心C是对角线的交点。如图3所示，设置在每个单体电池10上的两个接合元件28分别布置在彼此相反的两侧处并且在层叠过程中与重力方向平行。换言之，设置在单体电池10上的两个接合元件28布置在水平方向上隔着重心C彼此离开的位置处。另外，以上两个接合元件28都在重力方向上位于重心C的上方。更具体地，根据本实施例，两个接合元件28构造成在单体电池10布置在层叠的取向上时，在重力方向上具有距重心C的不同距离。在图3中，由对应的一个引导构件52支撑的一个接合元件28的支撑位置在重力方向上具有距重心C的距离b1，同时由对应的另一个引导构件52支撑的另一个接合元件28的支撑位置在重力方向上具有距重心C的距离b2，其中，b2

[0061] 呈凹/凸形状的接合元件28沿着单体电池10的外周设置并且构造成凹形，该凹形呈大致矩形并且在单体电池10平行于重力方向的每侧处开口。在层叠单体电池10的过程中，每个单体电池10均设在制造装置50中使得引导构件52配合在呈凹形的两个接合元件28中。该配合导致由薄板组成的各个引导构件52的上表面与接合元件28的内周接触并且在重力方向上向上支撑单体电池10，以便悬挂单体电池10。

[0062] 如图3所示，当单体电池10设定在制造装置50中时，在X方向上在接合元件28和引导构件52的内周之间存在具有大小a1和a2的间隙。这些间隙大小的和(a1+a2)设定成不大于容许值，该容许值作为在燃料电池组11中X方向上层未对准的公差。以上间隙的大小的和(a1+a2)设定成确保接合元件28与两个引导构件52接合的顺利操作。接合元件28与两个引导构件52接合的平稳操作的余量还通过接合元件28在重力方向(Z方向)上的长度来提供。在燃料电池组11中Z方向上层对准的精度通过两个引导构件52的上表面的位置精度以及与引导构件52的上表面接触的接合元件28的内周的形状精度确定。

[0063] 如图4和图5所示，端板36具有端部36a和在层叠方向上从端部36a突出的基部36b。基部36b具有呈与每个单体电池10的层叠表面基本相同形状的层叠表面，并且具有特定形状的切口38以正好在层叠方向上与接合元件28重叠。端部36a的层叠表面的形状呈在圆周方向上延伸成稍大于基部36b的层叠表面的大致矩形。在组装燃料电池组11的过程中，两个引导构件52中每一个的一端配合在设置于端板36的基部36b中的切口38中。为了更好理解相应操作，图4图示顺次层叠多个单体电池10的操作，连同将引导构件52配合在切口38中的第一操作。

[0064] 在两个引导构件52中的每个的一端配合在切口38中后，绝缘板35及集电器31顺次与引导构件52接合以压靠并且层叠在端板36的基部36b上。单体电池10随后与引导构件52顺次接合并层叠。在层叠包括单体电池10的各个构件的过程中，密封材料适当地放置在各个相邻构件之间。在层叠期望数量的单体电池10后，集电器31、绝缘板35、端板37顺序与引导构件52接合以被层叠。因此获得的整个层叠本体在层叠方向上在施加的压力下紧固，从而完成燃料电池组11。参考图4和图5上述内容描述了从具有孔41至46的端板36顺次层叠的层叠操作。然而，该层叠次序并不受限，而是可以相反。在后面的情形中，过程可以首先放置端板37并且从端板37侧到端板36侧顺次层叠相应的构件以制造燃料电池组11。

[0065] 如图3所示，制造装置50的引导部58可以设有振动发生器53以在引导构件52中产生振动，以便抑制各个引导构件52与接合元件28紧密接触(即，以便减少在相应的引导构件52和接合元件28之间的摩擦)。振动发生器53可以是例如超声换能器。超声换能器在整个引导构件52中产生超声波以将各个单体电池10保持在轻微浮动的状态下并且允许各个单体电池10的线性输送。这使得各个单体电池10由于以上摩擦导致的潜在损坏得到抑制。用于单体电池10的线性输送的力是通过振动发生器53在整个引导构件52中产生的。因此用于在箭头α的方向上移动单体电池10的力即使在单体电池10层叠后起作用，即，作用在通过箭头α示出的范围内的单体电池10中。然而，通过超声换能器产生的输送功率通常不那么大，从而在朝着端板36移动的每个单体电池10与在端板36侧的相邻单体电池10接触之后，不会发生由于挤压之前层叠的单体电池10的力导致的明显问题。

[0066] 振动发生器53可以是除超声换能器之外的任何元件，只要其能够在引导构件52中产生振动以抑制每个引导构件52与接合元件28的紧密接触。在层叠单体电池10的过程中，与层未对准的公差相比，通过振动发生器53产生的振动需要具有充分小的振幅。

[0067] 在上述层叠过程中，在接合元件28与引导构件52接合后，朝向端板36移动单体电池10的操作(在通过图5中的箭头β示出的范围内移动的操作)可以手动地执行或者可以使用输送装置机械地执行。如上所述，在引导部58设有用于线性输送单体电池10的超声换能器以便改善制造效率的构造中，期望的是单独增加移动单体电池10的力。图4和5图示制造装置50具有输送装置55的构造。在层叠本体的上方和下方在重力方向上都设置输送装置55。每个输送装置55均具有带57，带57通过两个旋转轴56在固定的方向上驱动和旋转。这些带57与相应的单体电池10的上侧和下侧接触，以便朝向端板36移动相应的单体电池10。将在上输送装置55和下输送装置55中的带57的驱动速度调整到恒定速度使得能够在保持各个单体电池10的层叠表面平行于重力方向的同时，平移各个单体电池10。在输送装置55中，随着层叠单体电池10的进行，带57和旋转轴56在层叠方向(即Y方向和远离端板36的方向)上以与带57的驱动速度对应的固定速度平移。因此，与层叠的单体电池10数量方面的增加无关，在层叠本体距端板36的最远端和带57之间的位置关系保持不变。因此，使用输送装置
55移动和层叠单体电池10的操作能够持续，而与层叠的单体电池10数量方面的增加无关。

[0068] 如图5所示，输送装置55优选地设有临时保持器54，以在制造过程中抑制单体电池10在先前层叠的单体电池10中发生反转移动或倾斜。对于临时保持器54，可以大致采用已知的抗反转机构用于阻止待通过输送装置输送的工件的反转移动。临时保持器54具有杠杆(爪)，其允许工件在一个方向上移动(即单体电池10朝向端板36移动)而不允许工件的反转移动。图5仅图示杆作为临时保持器54。

[0069] 图5中示出的临时保持器54固定在输送装置55中、在远离旋转轴56和带57的特定位置处，并且使得能够在制造过程中将离端板36的最远的单体电池10临时保持在层叠的单体电池10中，同时保持与旋转轴56和带57的相对位置不变。换言之，临时保持器54紧固到输送装置55，以随着层叠单体电池10操作的进行在层叠方向上(即，Y方向和远离端板36的方向)与旋转轴56和带57平移。不管在制造过程中所层叠的单体电池10数量如何增加，这样的布置能够将离开端板36最远的单体电池10临时保持所层叠单体电池10中。

[0070] 在优选的构造中，至少在位于在重力方向(Z方向侧)上的上侧上的输送装置55中，一对临时保持器54设置在临时保持单体电池10的X方向上相邻两端的邻域的位置处。在制造过程中，该构造能够易于保持其中各个单体电池10在层叠本体中布置成平行于X方向的状态。将临时保持器54的上述杠杆(爪)形成为在重力方向上向下更长有助于在制造过程中保持各个单体电池10在层叠本体中平行于重力的方向(Z方向)。在位于重力方向上的下侧上的输送装置55中类似地设置一对临时保持器54进一步有助于保持各个单体电池10平行于重力的方向

[0071] 在上述本实施例的构造中，单体电池10在悬挂状态下层叠，同时与在垂直于重力方向的层叠方向上延伸的引导构件接合。该构造通过利用重力保持单体电池10平行于重力方向并且有助于以高精度定位和层叠单体电池10。换言之，该构造抑制各个单体电池10在层叠单体电池10的过程中的倾斜在整个层叠本体中累加。即使在倾斜力作用在待层叠的单体电池10上时，重力也在抵消倾斜的方向上作用，从而使得能够稳定地保持单体电池10彼此平行。在悬挂状态下层叠单体电池10不会导致重力在所层叠的单体电池10中的层叠方向上起作用并且因此不会由于重力而增加在各个单体电池10中的接触压力。因此，该构造相对地有助于抵消先前层叠的单体电池10的层未对准的操作。“在层叠方向上延伸的引导构件52”的状态不仅包括引导构件52在与重力方向完全垂直的方向上延伸的状态，而且包括引导构件52相对于与重力方向垂直的方向以不大于5度的角度延伸的状态。

[0072] 另外，在本实施例的构造中，当单体电池10布置在层叠的取向上时，用于悬挂单体电池10的接合元件在重力方向上布置在单体电池10的重心C上方以在水平方向上隔着重心C彼此离开。因此，当单体电池10被悬挂时，在重力方向上没有向上的力施加到单体电池10。该构造抑制所悬挂的单体电池10绕接合元件摆动并且由此抑制单体电池10在层叠的过程中在旋转的方向上移位。在以上参考图3的描述中，为了简明说明，假设的是重心C在具有呈大致矩形的层叠表面的单体电池10的对角线的交点处。可以根据单体电池10(气体分离器
15、16)的层叠表面的外周形状确定重心C。更具体地，可以根据单体电池10的如下外周形状确定重心C，所述外周形状包括设置在单体电池10的外周上的凹-凸形状(例如，第一和第二接合元件28)以及在单体电池10的层叠表面上的孔(例如，布置成形成燃料电池中的流体流动路径的孔22至27)。

[0073] 图6是图示在沿着(抵靠)引导构件52a定位单体电池10的外周的同时在重力方向上层叠单体电池10的示意图，不同于上述实施例，引导构件52a平行于重力方向延伸。在该构造中，摩擦力在重力方向(Z方向)上向上作用在每个单体电池10上。因此，在制造过程中的层叠本体中，每个单体电池10的与单体电池10抵靠引导构件52a的一侧相反的相反侧更被压缩，从而使得层叠本体容易朝向远离引导构件52a的一侧倾斜。通过引导构件52a进一步在水平方向(Y方向)上施加反作用力，从而使得层叠本体更容易地以上述方式倾斜。在如图6所示的单体电池10在重力方向上层叠的构造中，通过重力压碎放置在各个单体电池10之间的密封材料以增强在各个单体电池10之间的粘合强度。这使得在层叠之后难以移动单体电池10，并且由此与抵消在层叠之后的层叠本体中的倾斜的操作相干涉。

[0074] 图7A和7B是图示如下构造的示意图：在所述构造中，各个单体电池10的层叠表面由于重力的作用倾倒成使各个单体电池10与引导构件发生接触，并且层叠本体在层叠方向上进一步倾倒以防止各个所层叠的单体电池10掉落。图7A是层叠本体的前视图，并且图7B是层叠本体的侧视图。在该构造中，在沿着引导构件52b定位单体电池10的外周的同时层叠单体电池10。引导构件52b布置成以以上方式使得层叠本体倾倒。与图6所示的在重力方向上层叠的构造相比，具有层叠本体的倾倒的层叠的构造可以减少每个单体电池10的潜在掉落。然而，各个单体电池10的微小下降可以累加成倾斜整个层叠本体。另外，重力的分力在层叠方向上作用，以便压缩在各个单体电池10之间的密封材料并且增强粘合强度。这也在层叠之后与抵消在层叠本体中的单体电池10的倾斜的操作相干涉。

[0075] 在其中各个单体电池10在平行于重力方向悬挂的同时层叠的本实施例的构造中，另一方面，各个单体电池10的层叠表面平行于重力方向布置，从而使得各个单体电池10容易保持彼此平行。这不会由于重力的作用而导致在相邻单体电池10之间的过大粘合强度，并且因此抑制在上述图6和图7的构造中发生的问题。

[0076] 图8是以前视图方式图示如下构造的示意图：在所述构造中，接合元件28设置在每个单体电池10的上侧和下侧的中心处，并且用于燃料电池的制造装置设有引导构件52c，引导构件52c布置成彼此平行、在重力方向上彼此离开以上两个接合元件之间的距离并且在与重力方向垂直的层叠方向上延伸。因为重力不在层叠方向上作用，所以该构造还抑制气体分离器在类似本实施例的层叠过程中的倾斜。然而，在气体分离器上侧的中心处悬挂气体分离器的构造中，由于在引导构件52c与下侧上的接合元件28之间对于配合操作不可避免地需要的间隙，所以单体电池10容易围绕在上侧上的引导构件52c摆动。更具体地，在重力方向上向上的力通过在下侧上的引导构件52c作用到单体电池10，从而使得单体电池10容易通过相对小的力在旋转方向上移动。各个单体电池10在旋转方向上的移位降低层叠的精度。

[0077] 根据本实施例，每个单体电池10通过接合元件28悬挂，接合元件28布置成在水平方向上隔着单体电池10的重心C彼此离开。该布置抑制在旋转方向上的移位以及在水平方向上的移位。需要具有在重力方向上向上的分力的力以旋转单体电池10。如同本实施例，在两个相反位置处悬挂单体电池10的构造中，需要大的转矩用于单体电池10的旋转运动。然而，实施例的单体电池10通过重力悬挂，而无需以重力支撑在其下侧上。因此该构造不容易导致这样的大转矩并且由此抑制潜在的旋转移位。

[0078] 图9是图示设置销孔128代替实施例的接合元件28的单体电池110的示意性构造的示意图。图10A和10B是图示层叠单体电池110的示意图。图10A是透视图，并且图10B是示意性侧视图。

[0079] 如图9所示，销孔128是形成在单体电池110的外周的邻域中并且远离外周的孔。设置在制造装置中的引导销152插入贯穿用于层叠的销孔128。该构造需要的是，从每个引导销152的一端顺次设定单体电池110。另外，当在层叠后要从引导销152移除确定的单体电池110时，应该在确定的单体电池110从每个引导销152的一端移除之前，将在确定的单体电池
110后层叠的所有单体电池110移除。引导销152并未支撑在层叠方向上的中间。因此引导销
152可以通过所层叠的单体电池110的重量逐渐弯曲，如图10B所示，并且引导销152这样的弯曲会导致单体电池110的层未对准。为了抑制引导销152的弯曲，引导销152应加厚成具有较高的刚度。这使得有必要扩展销孔128，并且由此不必要地增加单体电池110的面积。另外，在使用销孔128悬挂单体电池110的构造中，整个销孔128的成型精度应被增强以抑制层未对准。这会不合意地使制造过程复杂。

[0080] 在本实施例的构造中，另一方面，接合元件28沿着单体电池10的外周设置并且构造成呈在单体电池10平行于重力方向的每侧处开口的凹形。该构造使得单体电池10能够在任何期望位置处稳定地附接到制造装置50的引导构件52，以及在任何期望位置处从制造装置50的引导构件52稳定地脱离。在呈轨道状的引导构件52的中间的位置处，单体电池10的接合元件28与引导构件52接合。在不干涉用于接合单体电池10的操作的情况下，用于支撑引导构件52的结构因此能够在引导构件52延伸的层叠方向上沿着整个长度设置在制造装置50中。与通过将销状引导构件插入贯通如图9和图10所示的孔来悬挂各个单体电池的构造相比，该构造增大引导构件的长度。因此，即使在大量的层叠单体电池10通过引导构件52支撑时，该构造也减少引导构件52的弯曲并且由此在不增加引导构件52的横截面积的情况下抑制层未对准。本实施例的构造不需要整个凹形的高精度而只需要如图3所示的和(a1+a2)的精度以及与引导构件52的上表面接触的接合元件28的内周形状的精度。因此，这抑制用于高精度形成接合元件28的制造过程的复杂性。

[0081] 根据本实施例，一对接合元件28构造成在单体电池10布置在层叠的取向上时，在重力方向上具有距重心C的不同的距离。这有助于关于单体电池10的取向(前侧和后侧)的视觉识别，并且由此改善在用于层叠单体电池10的组装期间的工作性。可替换地，一对接合元件28可以构造成在单体电池10布置在层叠的取向上时，在重力方向上具有距重心C的相同的距离。

[0082] 图11是图示根据实施例的接合元件28的邻域的放大图。在具有接合元件28的相应构件诸如气体分离器15、16中，优选地是对接合元件28的凹凸形状的外周的角部进行倒角和圆化，以便提高处理方面的安全性。在图11中，R代表圆化角。

[0083] 接合元件28允许与引导构件52接触的有效扁平部分的长度可以是，例如，3到4mm。有效扁平部分表示沿着接合元件28的内周、允许与引导构件52的上表面接触的水平部分，并且具有除了在接合元件28的角部被圆化时的圆化部以外的一定长度。在图11中，长度L表示有效扁平部分的长度。有效扁平部分的长度可以是确保用于悬挂单体电池10的足够支撑力的任意值。

[0084] 在图11中，深度D表示接合元件28在水平方向上的深度。优选地是，设置在每个单体电池10上的一对接合元件28具有不同的深度D。在接合元件28具有不同的深度D的构造中，在将单体电池10与引导构件52接合的过程中，具有较大深度D的接合元件28首先经受与引导构件52接合的操作。这更促进将单体电池10附接到制造装置50的操作。

[0085] 根据本实施例，在层叠单体电池10的过程中，接合元件28用于单体电池10与制造装置50的引导构件52的接合。接合元件28可以另外地用于不同目的，诸如线间输送。例如，接合元件28用于在制造各个单体电池10后将单体电池10输送到制造装置50。更具体地，在层叠方向上如同引导构件52延伸的输送轨道从制造单体电池10的场所设置到制造装置50的邻域。接合元件28可以与这些输送轨道接合，并且单体电池10可以输送到制造装置50。在本申请中，在待输送的相邻单体电池10之间的间隔应该以形成每个燃料电池组11所需的每个数量的单体电池10增加。这有助于组装燃料电池组11的操作。在以以上方式输送单体电池10的应用中，任何具有故障的单体电池10都能够被稳定地拉出和替换。类似地，气体分离器15、16的接合元件28可以与输送轨道接合，并且可以从制造气体分离器15、16的场所将气体分离器15、16输送到组装单体电池10的场所。

[0086] C.变型

[0087] *变型1(与接合元件和引导构件的形状有关的变型)

[0088] 图12至图15是图示具有不同形状的接合元件的变型的示意图。接合元件28构造成呈如下凹形：所述凹形是大致矩形的并且在上述实施例中的单体电池10平行于重力方向的每侧处开口，但可以具有不同的构造。

[0089] 图12是图示具有接合元件228的单体电池210(气体分离器)的形状的示意图，接合元件228构造成呈大致三角形的凹形并且在单体电池10平行于重力方向的每侧处开口。该构造的单体电池210在其接合元件228于水平方向上延伸的内周部分229处与引导构件52接合。

[0090] 图13是图示具有构造成呈凸形的接合元件328的单体电池310(气体分离器)的形状的平面图，所述凸形是大致三角形的并且从单体电池10平行于重力方向的每侧突出。具有该构造的单体电池310在于水平方向上延伸的接合元件328的外周部分329处与引导构件52接合。

[0091] 图14是图示具有接合元件428的单体电池420(气体分离器)的形状的平面图，接合元件428构造成在单体电池10平行于重力方向的侧部处呈大致矩形的凹形。该构造的单体电池410在其于水平方向上延伸的接合元件428的内周部分429处与引导构件52接合。在由于其它原因具有沿着单体电池10的外周形成的凹-凸形状的构造中，这样的凹-凸形状可以用作接合元件而无需沿着单体电池10的外周单独设置呈特定凹/凸形状的接合元件。

[0092] 图15是图示具有接合元件528的单体电池520(气体分离器)的形状的平面图，接合元件528构造成呈凹形和凸形的组合，凹形是大致三角形的并且在单体电池10平行于重力方向的每侧处开口，凸形是大致三角形的并且从单体电池10平行于重力方向的每侧突出。该构造的单体电池510在其于水平方向上延伸的接合元件228的外周部分529处与引导构件
52接合。在此，在图12至15中示出的每个接合元件中任意凹形、凸形及组合与在本申请的发明内容中描述的“凹形和/或凸形”对应。

[0093] 图16是图示具有不同形状的引导构件的变型。除了每个引导构件52在其端部处具有弯曲部分51以在层叠方向方向上具有大致圆形的横截面外，在图16中示出的构造与以上实施例的构造类似。以这种方式减小在引导构件52和接合元件28之间的接触面积减少了在引导构件52和单体电池10(气体分离器15、16)之间产生的摩擦力，并且抑制由于这种摩擦力导致的单体电池10的损坏。

[0094] 图17是图示具有呈另外的不同形状的接合元件628的单体电池610(气体分离器)的形状的平面图。图18是图示通过与引导构件652的接合来层叠单体电池610的透视图。如图17所示，接合元件628设置在单体电池610的外周的邻域中并且构造成呈大致圆形的孔，以在单体电池610最靠近这些孔的外周的相应部分处开口并且连续。更具体地，接合元件628构造成呈大致圆形的孔，以在单体电池610最靠近所述孔并且平行于重力方向的一侧处开口，并且与其直接连续。用于层叠该构造的单体电池610的每个引导构件652均具有弯曲部分651，弯曲部分651形成为呈大致圆柱形状并且在层叠方向上延伸成具有与呈大致圆形的孔对应的横截面形状。弯曲部分651在层叠方向上被沿着整个长度支撑。图18仅图示用于支撑弯曲部分651的结构的局部。该结构有效地抑制引导构件652在引导构件652在其中延伸的层叠方向上沿着整个长度的弯曲，而不会过度地增加用于支撑引导构件652的引导构件652的横截面的直径。因此，除了必须从每个引导构件652一端设定单体电池610外，该构造具有与以上实施例类似的有利效果。

[0095] 图19是图示具有呈另外不同形状的接合元件的单体电池710(气体分离器)的形状的平面图。与设置在单体电池710中的一对接合元件有关，一个接合元件形成为呈与上述实施例的接合元件28的形状大致类似的形状，而另一个接合元件形成为呈与在图17中示出的接合元件628的形状大致类似的形状。该构造具有与单体电池610类似的有利效果。单体电池710通过具有大致圆形横截面的接合元件628定位在X-Z方向上，所述大致圆形横截面在单体电池710的外周处部分开口。另一方面，接合元件28用于将单体电池710定位在旋转的方向上。与具有都以如图17所示的接合元件628的形状形成的接合元件的构造相比，具有以如图19所示的接合元件28的形状形成的一个接合元件的构造允许在确保定位精度的同时，以较低精度形成接合元件和引导构件并且有助于层叠操作。

[0096] 在实施例中，单体电池10(气体分离器15、16)构造成具有两个接合元件28，并且制造装置50构造成具有两个引导构件52。然而，可以设置三套或者更多套的接合元件和引导构件。在具有三套或者更多套的接合元件和引导构件的构造中，需要的是，通过特定的两套接合元件和引导构件悬挂单体电池10，特定的两套接合元件和引导构件在重力方向上布置在气体分离器的重心上方以在水平方向上隔着重心彼此离开。在该构造中，除了上述主要贡献于悬挂单体电池10的两套接合元件和引导构件外的接合元件和引导构件次要地贡献于抑制各个单体电池10在层叠单体电池10过程中在重力方向上倾斜并且防止层未对准。在一个优选的构造中，完成次要贡献的接合元件和引导构件在重力方向上设置在气体分离器的重心下方。

[0097] *变型2(与接合元件和引导构件的布置有关的变型)

[0098] 图20是图示与接合元件和引导构件的布置有关的变型的示意图。在上述实施例和变型1中，当单体电池悬挂在制造装置50中时，设置在单体电池上的一对接合元件(第一接合元件和第二接合元件)整体放置在重心方向上在单体电池的层叠表面中的重心(气体分离器的重心)上方。然而，该布置不限于此，而是可以采用不同的布置。图20是图示通过制造装置50的引导构件52接合的单体电池1010的前视图，制造装置50与图3中示出的制造装置50类似。图20的与图3那些部件相同的部件以相同参考符号表示并且在此不再详细描述。

[0099] 在图20的变型中，第一支撑位置A1和第二支撑位置A2指示最靠近设置在单体电池1010上的第一和第二接合元件28的相应支撑区域中的重心C的方位，单体电池1010通过对应的引导构件52在重力方向上向上支撑。如先前描述的，在一对接合元件28中，在重力方向上的上部位置处具有第一支撑位置A1的接合元件28称为第一接合元件28，并且在重力方向上的下部位置处具有第二支撑位置A2的接合元件28称为第二接合元件28。与第一接合元件
28接合的引导构件52称作第一引导构件52，并且与第二接合元件28接合的引导构件52称作第二引导构件52。

[0100] 在图20的单体电池1010中，在一对接合元件28中，第二接合元件28形成为在重力方向上部分延伸到重心C下方。然而，在单体电池1010中，重心C位于重力方向上的连接第一支撑位置A1与第二支撑位置A2的直线L1下方的下部区域中。第一支撑位置A1和第二支撑位置A2布置成在水平方向上隔着重心C彼此离开。与以上实施例的构造相同，该变型的构造有助于在层叠期间抑制层未对准的同时以高精度定位和层叠单体电池的操作。

[0101] 如上所述，即使在至少一个接合元件28形成为在重力方向上至少部分地放置在重心下方时，在重力方向上使重心C位于连接第一支撑位置A1与第二支撑位置A2的直线L1下方的布置确保了与上述那些实施例相同的有利效果。在第一支撑位置A1和第二支撑位置A2中、在重力方向上的下部位置处的第二支撑位置A2可以在重力方向上放置在重心C下方。然而，就更稳定地悬挂单体电池而言，优选的是在重力方向上将第一支撑位置A1和第二支撑位置A2两者放置在重心上方的布置。

[0102] 第一和第二接合元件28形成在单体电池中，使得第一支撑位置A1和第二支撑位置A2满足以上位置关系。当在层叠方向上设定单体电池时，第一支撑位置和第二支撑位置在重力方向上具有距重心C的不同距离。这有助于单体电池的表面和后面之间的区别。因此，这提高在层叠单体电池10的组装方面的工作性。

[0103] 然而，当在层叠方向上设定单体电池时，第一支撑位置A1和第二支撑位置A2在重力方向上可以具有距重心C相同的距离。使重心C在连接单体电池的层叠表面上位于在重力方向上在连接第一支撑位置A1与第二支撑位置A2的直线L1下方的下部区域中的布置确保了相同的有利效果。

[0104] 在以上说明书中，接合元件28与引导构件52面接触。然而，这不限于此，而是可以采用另外的构造。例如，如图16所示，接合元件28可以与引导构件52点接触。在稍后的情形中，支撑位置A1、A2指示在单体电池10的层叠表面上接合元件28与引导构件52接触的接触点。

[0105] 在以上说明书中，支撑位置A1、A2指示在单体电池10的层叠表面上，待由引导构件52支撑的接合元件28的相应支撑区域中最靠近重心C的方位。随后在重心C和使这些支撑位置A1、A2彼此连接的直线L1之间规定位置关系。然而，这不限于此，而是可以采用另外的布置。在单体电池10的层叠表面上的如下布置确保了相同的有利效果：使重心C位于在重力方向上在将第一接合元件28的允许接触第一引导构件52的区域中的任意点与第二接合元件
28的允许接触第二引导构件52的区域中的任意点连接的直线下方的下部区域中。通过引导构件52支撑的第一接合元件28的内表面上的区域与在发明内容中描述的“第一支撑区域”对应，并且通过引导构件52支撑的第二接合元件28的内表面上的区域与在发明内容中描述的“第二支撑区域”对应。

[0106] *变型3(与接合元件和引导构件的形状以及层叠操作有关的变型)[0107] 图21是图示与接合元件、引导构件的形状以及层叠操作有关的变型的示意图。图21是图示通过制造装置50的引导构件52接合的单体电池810的前视图，制造装置50与图3中示出的制造装置50相同。图21的与图3那些部件相同的部件以相同参考符号表示并且在此不再详细描述。

[0108] 如同在图20的变型中的，在图21的变型中，重心C在重力方向上位于在连接第一支撑位置A1与第二支撑位置A2的直线L1下方的下部区域中，并且第一支撑位置A1和第二支撑位置A2布置成在水平方向上隔着重心C彼此离开。另外，在图21的单体电池810中，第一和第二接合元件的作为由引导构件52支撑的区域的第一、第二支撑区域以及第一和第二引导构件52的作为允许接触第一、第二接合元件28的区域的第一、第二接触区域两者形成斜面。

[0109] 图22是图示第一接合元件28与第一引导构件52接合的状态的放大图。在变型3的单体电池810中，第一接合元件28具有第一定位元件60。第一接合元件28以如下凹形状形成，所述凹形状在单体电池10的平行于重力方向的一侧处开口。第一定位元件60以如下形状形成，所述形状在第一接合元件28的开口处沿重力方向向下突出。第一引导构件52具有形成在其端部处的凸部59。在变型3的构造中，凸部59在重力方向上的上表面与第一接合元件28接触，从而使得第一引导构件52在重力方向上向上支撑单体电池810。在图22中，第一接合元件28的内表面上由范围E限定的区域对应于在发明内容中描述的“第一支撑区域”，凸部59的表面上由范围E限定的区域对应于在发明内容中描述的“第一接触区域”。如图21所示，第二引导构件52以不具有凸部的平板形状形成，与上述实施例相同。

[0110] 在变型3中，第一、第二接合元件28与第一、第二引导构件52的接触表面，即，接合元件28的第一、第二支撑区域与引导构件52的第一、第二接触表面形成如下斜面，所述斜面在重力方向上从第一接合元件侧朝向第二接合元件侧向下倾斜。第一、第二支撑区域和第一、第二接触区域形成相对于水平面具有相同倾角的斜面。在图21的图示示例中，第一、第二支撑区域和第一、第二接触区域形成一个相同的斜面。然而，第一支撑区域和第一接触区域形成的斜面可以与由第二支撑区域和第二接触区域形成的斜面不同，只要斜面彼此平行。具有相同倾角的斜面或彼此平行的斜面指示相对于水平面在角度方面具有不大于5度的差异的斜面。

[0111] 如上所述，在通过引导构件52接合单体电池810的过程中，在第一、第二接合元件28与第一、第二引导构件52之间的接触表面的倾斜施加如下力，所述力将单体电池810沿着引导构件52的第一、第二接触区域从第一接合元件侧朝向第二接合元件侧移动。图21示出力分量D1和D2作为重力G的分量。与引导构件52的第一、第二接触区域平行的力分量D2用作如上所述的移动单体电池810的力。

[0112] 第一接合元件28具有第一定位元件60，第一定位元件60与垂直于如上所述的凸部59的第一接触区域的表面接触(图22)。在层叠单体电池810的过程中，第一定位元件60与凸部59的接合使单体电池810沿着引导构件52的第一、第二接触区域的移动停止。

[0113] 如上所述，在变型3的构造中，接合元件28的第一、第二支撑区域与引导构件52的第一、第二接触区域布置成形成斜面，并且用于锁定单体电池810的第一定位元件60设置在第一接合元件28上。除了上述实施例的相同有利效果外，该构造还具有如下有利效果：在层叠单体电池810的过程中，提高在水平方向(X方向)上定位的精度。

[0114] 在变型3中，在用于将引导构件52保持在制造装置50的引导部58中的支柱以及单体电池810的、一对接合元件28所相应开向的两个相反侧保持平行于重力方向的状态下，接合元件28的支撑区域和引导构件52的接触区域倾斜。因此不存在倾斜整个制造装置50的需要。这提高了在水平方向上定位单体电池810的精度，同时抑制制造装置50的构造复杂化。

[0115] 考虑到例如在接合元件28和引导构件52之间的阻力(摩擦力)幅度，可以适当地设定倾角，使得单体电池810在重力方向上向下移动以允许定位在第一定位元件60处。斜面相对于水平面的倾角优选地不小于3度并且更优选地不小于4度。如上所述，制造装置50可以设有用于振动引导构件52的振动发生器53。在该构造中，即使较小角度的倾斜也有助于将单体电池810移动至期望位置。相对于水平方向具有更大倾角的斜面通过在重力方向上将气体分离器向下挤压而提高定位效果。

[0116] 图23是图示作为变型3的另一个示例的、用于沿水平方向定位在第二接合元件28侧的修改构造的示意图。在图23的图示示例中，第一引导构件52不具有凸部59。在第一引导构件52和第二引导构件52中，用于支撑接合元件28的接触区域形成具有相同倾角的相同斜面。在图23的构造中，单体电池910沿着斜面移动直到第二引导构件52的端部(在水平方向上最靠近重心C的端部)抵靠第二接合元件28的内壁表面。该构造具有如下相同的有利效果：在层叠单体电池910的过程中，提高在水平方向(X方向)上定位的精度。

[0117] 相对于在水平方向上定位，如图21和22所示，与设置在重力方向上的下部位置处、在第二接合元件侧上的定位构造相比，设置在重力方向上的上部位置处、在第一接合元件侧上的定位构造是更理想的。这是因为在第一接合元件侧上的定位构造具有如下增强效果：在层叠单体电池的过程中，保持各个单体电池的层叠表面彼此平行。

[0118] 图24A和24B是图示根据不同定位位置施加到待层叠的单体电池的力之间的差异的示意图。图24A图示设置在重力方向上的上部位置处、在第一接合元件侧上的定位构造，并且图24B图示设置在重力方向上的下部位置处、在第二接合元件侧上的定位构造。如图24A所示，在单体电池810被支撑在重力方向的上部位置处的状态下，重力在抵消单体电池
810的层叠表面上导致的倾斜的方向上作用。如图24B所示，另一方面，在单体电池910被支撑在重力方向的下部位置处的状态下，重力可以在增加单体电池910的层叠表面上导致的倾斜的方向上作用。

[0119] 图25是图示作为变型3的又一示例的另一个修改构造的示意图，其中，接合元件28与引导构件52点接触。在图25的图示示例中，能够由第一、第二引导构件52支撑的第一、第二接合元件28的支撑区域形成与图21的那些相同的斜面，但是第一接合元件28不具有第一定位元件60。第一、第二引导构件52具有在层叠方向上呈大致圆形横截面的弯曲部分，如同图16的结构。

[0120] 该修改构造具有与图21至23相同的有利效果。与图25的构造相反，引导构件的允许与第一、第二接合元件接触的第一、第二接触区域可以布置成形成斜面，并且接合元件的第一、第二支撑区域可以以与斜面不同的形状形成。在稍后的情形中，引导构件的斜面可以布置成与在单体电池的凹/凸形状中的第一、第二接合元件点接触。如下构造确保了相同的有利效果，在所述构造中，至少接合元件的第一、第二支撑区域或引导构件的第一、第二接触区域形成斜面以允许单体电池在重力方向沿着斜面向下移动。

[0121] *变型4(与在水平方向上定位有关的变型)

[0122] 图26是图示与在水平方向上定位有关的变型的示意图。除了接合元件528呈与图15中示出的单体电池510的那些形状相同的形状外，在图26中示出的单体电池510还具有第二定位元件62。不同于变型3，变型4具有用于在水平方向上定位单体电池的结构，作为与接合元件分离的结构。

[0123] 第二定位元件62可以具有任意形状并且可以在任意方位处形成，只要第二定位元件62在层叠单体电池的过程中与制造装置50中的特定方位接合以在水平方向上定位单体电池。第二定位元件62不仅可以是新提供用于在水平方向上定位的目的，还可以是形成在单体电池的外周上用于任何其它目的的凹/凸形状。例如，用于紧固用于检测燃料电池的输出状态诸如电压的传感器(电池监控器)的配线的结构可以用作在层叠单体电池的过程中的第二定位元件62。这抑制了单体电池的用于在水平方向上定位单体电池的结构的复杂化。接合元件的形状不限于在图15中示出的接合元件528的形状，而可以是在上述变型1和实施例的单体电池中形成的接合元件的任意形状。除了上述实施例的相同有利效果外，该修改构造还具有如下有利效果：在层叠单体电池的过程中，提高在水平方向上定位的精度。

[0124] *变型5(气体分离器和单体电池的变型)

[0125] 气体分离器的形状和单体电池的构造可以以各种方式变型。例如，气体分离器可以具有来自以上那些实施例的任意不同形状和布置的凹面、凸面以及孔，该凹面、凸面形成内部电池气体流动路径和冷却剂流动路径，该孔形成集管。构成单体电池10的各个构件的材料以及设置在单体电池10中的密封结构可以以各种方式变型。单体电池10可以是除固体电解质燃料电池之外的燃料电池，例如，固体氧化物燃料电池。另外，单体电池(气体分离器)可以呈除大致矩形之外的任意适当形状。气体分离器可以呈如下任意其它形状：所述任意其它形状具有呈凹/凸形状的一对接合元件，所述凹/凸形状沿着气体分离器的外周形成并且在重力方向上布置于气体分离器的重心上方，以隔着气体分离器的重心在水平方向上彼此离开，并且允许气体分离器平行于重力方向悬挂且通过这些接合元件层叠。

[0126] *变型6(与层叠单元有关的变型)

[0127] 层叠的单元在以上实施例中是单体电池10，但层叠的单元可以是不同的单元。层叠的单元可以是包括至少一个气体分离器的任意构件。例如，层叠的单元可以是包括一个气体分离器和部分发电组件12的构件。在另一个示例中，层叠的单元可以是通过预先定位和集成多个单体电池而组装的构件。

[0128] 在层叠和集成期望数量的单体电池10后，可以切除层叠本体的局部侧表面以移除与接合元件对应的特定部分。尤其在具有呈凸形状的接合元件的构造中，这样的切除抑制了燃料电池由于设置接合元件而在尺寸上的扩展。然而，在具有呈如同以上实施例的凹形状的接合元件的构造中，即使没有任何特别的工件，层叠本体在尺寸上也不扩展。

[0129] 本发明不限于在此描述的任何实施例、示例以及变型，而是可以在不脱离本发明范围的情况下通过多种多样的构造实施。例如，与发明内容中描述的各个方面的技术特征对应的实施例、示例或变型的技术特征可以合适地替换或组合，以便解决上述的部分或所有问题，或者以便实现上述的部分或所有有利效果。任意技术特征都可以合适地省略，除非技术特征在本文中描述为是必须的。