(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池に用いるセパレータであって、セパレータ積層体からセパレータを１枚ずつ円滑に搬送できる技術の提供。【解決手段】膜電極接合体を備える燃料電池に用いられ、膜電極接合体と対向する中央領域部３０と、中央領域部を挟むように配置され燃料電池に給排される流体を流通させる複数のマニホールド孔３１０と、を備えるセパレータ２２０の搬送方法であって、セパレータ積層体２１５を押し付けた状態で、マニホールド孔３１０に気体を噴射することで、隣接するセパレータ２２０間の圧力を上昇させる工程を備える、セパレータ２２０の搬送方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体を備える燃料電池に用いられ、前記膜電極接合体と対向する中央領域部と、前記中央領域部を挟むように配置され前記燃料電池に給排される流体を流通させる複数のマニホールド孔と、を備えるセパレータの搬送方法であって、
（ａ）前記マニホールド孔が重なるように前記セパレータを複数積層したセパレータ積層体を基台上に準備する工程と、
（ｂ）前記中央領域部を挟んだ両側の位置から前記セパレータ積層体を前記基台側へと押し付ける工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）によって前記セパレータ積層体を押し付けた状態で、前記マニホールド孔に気体を噴射することで、隣接する前記セパレータ間の圧力を上昇させる工程と、
（ｄ）前記セパレータ積層体のうちで最上部に位置する前記セパレータを吸着して、前記工程（ｂ）の停止後に搬送する工程と、を備える、セパレータの搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に用いられるセパレータの搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池用のセパレータを金型成型し、成型後のセパレータを金型から取り外す際に、金型とセパレータとの間にエアを吹き込む技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８３２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、製造されたセパレータは、複数積層されたセパレータ積層体として保管される場合があり、燃料電池を製造する際など必要に応じてセパレータ積層体からセパレータが１枚ずつ搬送される。セパレータ積層体の隣り合うセパレータ同士は、形状などによって互いに引っ掛かるなどして、セパレータ積層体から１枚ずつセパレータを剥がしにくい場合がある。この場合、セパレータ積層体からセパレータを１枚ずつ搬送することが円滑に行えない恐れがある。よって、従来から、セパレータ積層体からセパレータを１枚ずつ円滑に搬送できる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、膜電極接合体を備える燃料電池に用いられ、前記膜電極接合体と対向する中央領域部と、前記中央領域部を挟むように配置され前記燃料電池に給排される流体を流通させる複数のマニホールド孔と、を備えるセパレータの搬送方法が提供される。このセパレータの搬送方法は、（ａ）前記マニホールド孔が重なるように前記セパレータを複数積層したセパレータ積層体を基台上に準備する工程と、（ｂ）前記中央領域部を挟んだ両側の位置から前記セパレータ積層体を前記基台側へと押し付ける工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）によって前記セパレータ積層体を押し付けた状態で、前記マニホールド孔に気体を噴射することで、隣接する前記セパレータ間の圧力を上昇させる工程と、（ｄ）前記セパレータ積層体のうちで最上部に位置する前記セパレータを吸着して、前記工程（ｂ）の停止後に搬送する工程と、を備える。この形態によれば、セパレータ積層体を押し付けた状態で、マニホールド孔に気体を噴射することで、隣接するセパレータ間（空間部）の圧力を上昇させることができる。これにより、隣接するセパレータ同士の引っ掛かりなどを引き剥がす力を発生させることができるので、最上部に位置するセパレータを吸着して搬送する際に、他のセパレータも同時に搬送する可能性を低減できる。つまり、セパレータ積層体からセパレータを１枚ずつ円滑に搬送できる。
【０００７】
本発明は、上記のセパレータの搬送方法以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、セパレータの搬送装置、セパレータの搬送装置の制御方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における単セルの平面図。
【図２】単セルの分解斜視図。
【図３】搬送装置が実行するセパレータの搬送方法を説明するフロー図。
【図４】ステップＳ１０を説明するための模式図。
【図５】ステップＳ２０およびステップＳ３０を説明するための模式図。
【図６】ステップＳ４０を説明するための第１の模式図。
【図７】ステップＳ４０を説明するための第２の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態における燃料電池単セル５（以下、「単セル５」とも呼ぶ。）の平面図である。図２は、単セル５の分解斜視図である。単セル５が複数積層されることで、燃料電池が形成される。燃料電池は、反応ガスとして水素（アノードガス）と空気（カソードガス）の供給を受けて酸素と水素の電気化学反応によって発電する固体高分子形燃料電池である。
【００１０】
単セル５（図２）は、平面視で矩形状の外形を有しており、ＭＥＡプレート１００と、ＭＥＡプレート１００を両側から挟持するアノード用セパレータ２１０およびカソード用セパレータ２３０とで構成されている。ＭＥＡプレート１００は、膜電極接合体（ＭＥＡ）１２０と、膜電極接合体１２０の外周の全体に亘って接合された樹脂枠３００とを有する。膜電極接合体１２０は、両面にガス拡散層が形成されていてもよい。平面視において、ＭＥＡ１２０は矩形状の外形を有し、樹脂枠３００は中央に開口のある矩形枠状の形状を有する。
【００１１】
単セル５（図１）には、マニホールド孔１１〜１３，２１〜２３が、膜電極接合体１２０の周囲の位置で短辺に沿ってそれぞれ形成されている。マニホールド孔１１〜１３，２１〜２３には、流体であるアノードガス、カソードガス、冷媒のいずれかが流通する。なお、単セル５とＭＥＡ１２０と樹脂枠３００の平面形状は、矩形状に限らず、他の形状（例えば円状や長円状等）としてもよい。
【００１２】
マニホールド孔１２は、外部から供給される冷媒（例えば、冷却水）が流通する。マニホールド孔２２は、外部に排出される冷媒が流通する。マニホールド孔１１は、外部から供給されるカソードガスが流通する。マニホールド孔２１は、燃料電池（各単セル５）から排出されるカソードガス（カソードオフガス）が流通する。マニホールド孔１３は、外部から供給されるアノードガスが流通する。マニホールド孔２３は、燃料電池（各単セル５）から排出されるアノードガス（アノードオフガス）が流通する。
【００１３】
アノード用セパレータ２１０（図２）は、ＭＥＡ１２０のアノード側に配置される。カソード用セパレータ２３０は、ＭＥＡ１２０のカソード側に配置される。アノード用セパレータ２１０およびカソード用セパレータ２３０はそれぞれ、ステンレス鋼やチタンなどの金属部材をプレス成形することで形成される。
【００１４】
アノード用セパレータ２１０は、平板状である。アノード用セパレータ２１０は、ＭＥＡ１２０と対向する中央領域部３０ａと、中央領域部３０ａの周囲に形成され、燃料電池に給排される流体を流通させるマニホールド孔１１ａ〜１３ａ、２１ａ〜２３ａを備える。中央領域部３０ａは、凹凸状の流路３２ａを有する。流路３２ａは、中央領域部３０ａの両面（表裏）に形成されている。単セル５において、図示しないシール構造（例えば、ガスケットまたは樹脂枠３００に設けた凸状のライン）によって、ＭＥＡ１２０と対向する流路（アノード対向側流路）３２ａはマニホールド孔１３ａ、２３ａと連通し、ＭＥＡ１２０とは反対側に位置する流路３２ａはマニホールド孔１２ａ，２２ａと連通する。
【００１５】
カソード用セパレータ２３０は、平板状である。カソード用セパレータ２３０は、ＭＥＡ１２０と対向する中央領域部３０ｂと、中央領域部３０ｂの周囲に形成され、燃料電池に給排される流体を流通させるマニホールド孔１１ｂ〜１３ｂ、２１ｂ〜２３ｂを備える。中央領域部３０ｂは、凹凸状の流路３２ｂを有する。流路３２ｂは、中央領域部３０ｂの両面（表裏）に形成されている。単セル５において、図示しないシール構造（例えば、ガスケットまたは樹脂枠３００に設けた凸状のライン）によって、ＭＥＡ１２０と対向する流路（カソード対向流路）３２ｂはマニホールド孔１１ｂ、２１ｂと連通し、ＭＥＡ１２０とは反対側に位置する流路３２ｂはマニホールド孔１２ｂ，２２ｂと連通する。樹脂枠３００にもマニホールド孔１１ｃ〜１３ｃ，２１ｃ〜２３ｃが形成されている。
【００１６】
なお、アノード用セパレータ２１０とカソード用セパレータ２３０とを区別すること無く用いる場合は、「セパレータ２２０」を用いる。また、マニホールド孔１１ａ〜１３ａ，１１ｂ〜１３ｂ，２１ａ〜２３ａ，２１ｂ〜２３ｂを区別すること無く用いる場合は、「マニホールド孔３１０」を用いる。また、中央領域部３０ａ，３０ｂを区別すること無く用いる場合は、「中央領域部３０」を用いる。また、流路３２ａ，３２ｂを区別することなく用いる場合は、「流路３２」を用いる。
【００１７】
図３は、搬送装置が実行するセパレータの搬送方法を説明するフロー図である。図４は、ステップＳ１０を説明するための模式図である。図５は、ステップＳ２０およびステップＳ３０を説明するための模式図である。図６は、ステップＳ４０を説明するための第１の模式図である。図７は、ステップS４０を説明するための第２の模式図である。図４〜図７において、流路３２を形成する凹凸は、実際には微小な凹凸であり、図示された数よりも多いが、理解の容易のために簡略化して図示している。また、図４〜図７は図２の４−４断面でのセパレータ２２０を模式的に示した図である。
【００１８】
図３に示すように、それぞれのセパレータ２２０が重なるように積層したセパレータ積層体２１５を基台６０上に準備する（ステップＳ１０）。図４に示すように、ステップＳ１０では、セパレータ２２０の積層方向（図４の上下方向）の一方側から見たときに、各セパレータ２２０の対応するマニホールド孔３１０が重なるようにセパレータ２２０を積層する。
【００１９】
次に、内圧用ハンド７０を用いて、中央領域部３０を挟んだ両側の位置からセパレータ積層体２１５を基台６０側へと押し付ける（ステップＳ２０）。図５に示すように、内圧用ハンド７０は、本体部７１と、シール部材７２とを備える。本体部７１は内部に気体（本実施形態では空気）が流通する流通路７６が形成されている。流通路７６の下流端は、本体部７１の端面に開口７６ａとして形成され、開口７６ａから外部に空気が噴射される。なお、空気は図示しないポンプなどで流通路７６の上流側に送り込まれる。シール部材７２は、枠状の弾性部材であり、本体部７１の端面に開口７６ａを取り囲むように設けられている。
【００２０】
ステップＳ２０では、６つの内圧用ハンド７０（図５では２つのみ図示）をセパレータ積層体２１５に向けて下降させる。そして、セパレータ積層体２１５の最上部に位置する最上部セパレータ２２０ｔが有する各マニホールド孔３１０を取り囲むように各シール部材７２が各マニホールド孔３１０の周囲と密着する。内圧用ハンド７０はさらに下降を続け、セパレータ積層体２１５を基台６０側へと押し付ける。ステップＳ２０では、内圧用ハンド７０は、中央領域部３０を挟んだ両側の位置からセパレータ積層体２１５を基台６０側へと押し付けるため、各セパレータ２２０には湾曲するモーメントが発生する。これにより、セパレータ２２０の中央領域部３０が周囲よりも上側に撓むような形状となる。図５では、理解の容易のために最上部セパレータ２２０ｔのみを撓ませているが、実際には他のセパレータ２２０も内圧用ハンド７０からの外力によって撓んでいる。
【００２１】
次に、内圧用ハンド７０によってセパレータ積層体２１５を押し付けた状態で、流通路７６からマニホールド孔３１０に空気を導入（噴射）する（図３のステップＳ３０）。空気がマニホールド孔３１０に噴射されることで、図５の実線の矢印に示すように、隣接するセパレータ２２０間（セパレータ２２０間の空間部）に空気が流通する。これにより、隣接するセパレータ２２０間の圧力が上昇する。圧力が上昇することで、例えば、最上部セパレータ２２０ｔに対して浮力が作用する。
【００２２】
次に、吸着ハンド８０によって最上部セパレータ２２０ｔを吸着して搬送する（図３のステップＳ４０）。吸着ハンド８０（図６）は、内部に形成された吸入流路８６と、吸入流路８６の一端開口が形成された複数の吸着面８２を有する。図示しないポンプなどで吸入流路８６を介して空気を吸い込むことで、その吸引力によって最上部セパレータ２２０ｔを吸着する。吸着ハンド８９によって最上部セパレータ２２０ｔを吸着しつつ、所定の場所に最上部セパレータ２２０ｔが搬送される。図７に示すように、内圧用ハンド７０も吸着ハンド８０に連動して移動するので、最上部セパレータ２２０tを搬送する際には、内圧用ハンド７０によるセパレータ積層体２１５の押し付けは停止されている。なお、ステップＳ４０の実行中において、内圧用ハンド７０の開口７６ａから実線の矢印で示す空気の噴射を継続して実行してもよい。こうすることで、最上部セパレータ２２０ｔを搬送する際に、他のセパレータ２２０が最上部セパレータ２２０ｔに引っ掛かっていた場合でも、噴射された空気によって最上部セパレータ２２０ｔから他のセパレータ２２０を引き離すことができる。
【００２３】
上記実施形態において、セパレータ２２０はプレス成形によって製造されるので、１枚ずつの反り方など形状が多少異なる。またセパレータ２２０は凹凸状の流路３２を有する。このため、セパレータ２２０を積層してセパレータ積層体２１５を準備した場合、隣接するセパレータ２２０同士が引っ掛かる場合がある。上記実施形態によれば、セパレータ２２０の面内方向において中央領域部３０を挟んだ両側の位置からセパレータ積層体２１５を押し付けることで、上側に凸状となるようにセパレータ２２０を湾曲させることができる。これにより、隣接するセパレータ２２０の中央領域部３０間に空気が導入され易くなる。空気が導入され易くなることで、マニホールド孔３１０を通った空気のより多くが、隣接するセパレータ２２０の中央領域部３０間に導入される。これにより、隣接するセパレータ２２０間をより円滑に正圧にできる。これにより、隣接するセパレータ２２０同士の流路３２などの引っ掛かりを引き剥がす力を発生させることができるので、吸着ハンド８０によって最上部セパレータ２２０ｔを吸着して搬送する際に、他のセパレータ２２０も同時に搬送する可能性を低減できる。つまり、セパレータ積層体２１５からセパレータ２２０を１枚ずつ円滑に搬送できる。なお、ステップＳ３０において、マニホールド孔３１０に噴射された空気は、セパレータ積層体２１５のセパレータ２２０間において、外方側にも流れる。この外方側に流れる空気によっても、隣接するセパレータ２２０を引き剥がす力を発生させることができる。
【００２４】
また上記実施形態によれば、シール部材７２によって流通路７６から供給された空気が最上部セパレータ２２０ｔの表面上に漏れ出すことを抑制できる。これにより、最上部セパレータ２２０ｔに下向きの力が加わる可能性を低減できるので、最上部セパレータ２２０ｔをより円滑に搬送できる。
【００２５】
Ｂ．変形例：
Ｂ−１．第１変形例：
上記実施形態によれば、内圧用ハンド７０によってマニホールド孔３１０を基台６０側へ押し付けつつ、マニホールド孔３１０に空気を噴射していたが、押し付ける位置は上記実施形態に限定されるものではない。例えば面内方向において中央領域部３０を挟んだ両側の位置であれば、マニホールド孔３１０とは異なる位置において、他の治具によってセパレータ積層体２１５を押し付けてもよい。このようにしても、中央領域部３０を挟んだ両側の位置からセパレータ積層体２１５を押し付けることで、上側に凸状となるようにセパレータ２２０を湾曲させることができる。よって、隣接するセパレータ２２０の中央領域部３０間に空気を導入され易くできる。
【００２６】
Ｂ−２．第２変形例：
上記実施形態では、内圧用ハンド７０によってマニホールド孔３１０に噴射される気体は空気であったが、他の気体（例えば、窒素や水素）であったもよい。
【００２７】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
５…燃料電池単セル
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…マニホールド孔
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…マニホールド孔
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…マニホールド孔
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…マニホールド孔
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…マニホールド孔
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…マニホールド孔
３０，３０ａ，３０ｂ…中央領域部
３２，３２ａ，３２ｂ…流路
６０…基台
７０…内圧用ハンド
７１…本体部
７２…シール部材
７６…流通路
７６ａ…開口
８０…吸着ハンド
８２…吸着面
８６…吸入流路
８９…吸着ハンド
１００…ＭＥＡプレート
１２０…膜電極接合体
２１０…アノード用セパレータ
２１５…セパレータ積層体
２２０…セパレータ
２２０ｔ…最上部セパレータ
２３０…カソード用セパレータ
３００…樹脂枠
３１０…マニホールド孔
【図１】
2018113213.tif 000003
【図２】
2018113213.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018113213.tif 000007
【図６】
2018113213.tif 000008
【図７】
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