(57)【要約】【課題】セパレータ表面の汚染を防止するとともに、生産性を向上させることが可能なセパレータの搬送方法を提供する。【解決手段】実施形態に係るセパレータの搬送方法は、対向する端部に貫通して形成された、反応ガス及び／又は冷却媒体のマニホールドを形成するための複数のマニホールド孔１２を有するセパレータ１０の搬送方法であって、複数のマニホールド孔１２に対応する位置にそれぞれ配置された複数のピン２１を有するトレイ２０を撓ませて、マニホールド孔１２にピン２１を挿入する工程と、トレイ２０の撓みを解除し、複数のマニホールド孔１２の外縁部１３に複数のピン２１をそれぞれ当接させて、セパレータ１０を引っ張りながらトレイ２０で支持して搬送する工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する端部に貫通して形成された、反応ガス及び／又は冷却媒体のマニホールドを形成するための複数のマニホールド孔を有するセパレータの搬送方法であって、
複数の前記マニホールド孔に対応する位置にそれぞれ配置された複数のピンを有するトレイを撓ませて、前記マニホールド孔に前記ピンを挿入する工程と、
前記トレイの撓みを解除し、複数の前記マニホールド孔の外縁部に複数の前記ピンをそれぞれ当接させて、前記セパレータを引っ張りながらトレイで支持して搬送する工程と、
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、燃料電池用のセパレータの搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般に、電解質膜とこの電解質膜の両面に配置された一対の電極を接合した膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）と、この膜電極接合体を挟持する一対のセパレータとを備える単セルを、複数積層した燃料電池スタックの構成で使用される。
【０００３】
燃料電池の製造工程には、セパレータの加工工程、単セルの組立工程、単セルを複数積層してスタック化する工程等がある。これらの工程において、平板状のセパレータを搬送する工程が存在する。セパレータは薄肉の基材を加工して製造されるため、反りや撓みが残存しており、搬送する際に変形したり離脱したりする恐れがある。
【０００４】
このようなセパレータを搬送する技術として、特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１では、セパレータの対向した両端に把持部が形成されている。これらの把持部が把持部材によって把持され、外方に引っ張られる。セパレータは、引っ張られた状態で搬送される。
【０００５】
また、平板を搬送する技術として、特許文献２に開示されている技術がある。特許文献２には、プリント配線基板等の基板搬送用キャリアが開示されている。この基板搬送用キャリアは、基板の下面と剥離可能に密着する粘着層が設けられた粘着層付樹脂フィルムと、支持体とを有している。粘着層付き樹脂フィルムの粘着層のある表面とは反対側の表面が支持体の表面に積層され、粘着層付き樹脂フィルムが支持体に取り外し可能に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１８８１０号公報
【特許文献２】特開２０１２―１７８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、セパレータを把持するため、セパレータの端部に把持部を設ける必要がある。把持部は製品としては不要なものであるため、後に除去する工程が必要となり、製品の生産性が低下するという問題がある。また、把持部を除去しない場合には、燃料電池スタックの体格が必要以上に大きくなり、好ましくない。
【０００８】
また、特許文献２のように、セパレータを粘着層でキャリアに固定して搬送すると、セパレータの表面が粘着層の成分により汚染されてしまう。セパレータの表面が汚染されると、反応ガスや冷却媒体の漏れを防止するために一対のセパレータ間に設けられる接着性シールの接着不良が発生し、外部に反応ガスや冷却媒体がリークする恐れがある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、セパレータ表面の汚染を防止するとともに、生産性を向上させることが可能なセパレータの搬送方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係るセパレータの搬送方法は、対向する端部に貫通して形成された、反応ガス及び／又は冷却媒体のマニホールドを形成するための複数のマニホールド孔を有するセパレータの搬送方法であって、複数の前記マニホールド孔に対応する位置にそれぞれ配置された複数のピンを有するトレイを撓ませて、前記マニホールド孔に前記ピンを挿入する工程と、前記トレイの撓みを解除し、複数の前記マニホールド孔の外縁部に複数の前記ピンをそれぞれ当接させて、前記セパレータを引っ張りながらトレイで支持して搬送する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、セパレータ表面の汚染を防止するとともに、生産性を向上させることが可能なセパレータの搬送方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係るセパレータの搬送方法を説明するための図である。
【図２】セパレータがトレイに支持された状態を示す図である。
【図３】トレイに支持されたセパレータを保管する状態を示す図である。
【図４】セパレータをトレイから取り外す方法を説明する図である。
【図５】セパレータの構成を示す図である。
【図６】燃料電池の製造工程の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
燃料電池は、反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）の供給部や、冷却媒体の供給部等と共に燃料電池システムを構成するものである。燃料電池は、複数の単セルが積層された燃料電池スタックの構成で使用される。単セルは、固体高分子型燃料電池である。単セルは、膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む一対のセパレータとを有する。
【００１５】
図５は、セパレータ１０の構成を示す図である。図５に示すように、セパレータ１０は矩形の外形を有しており、膜電極接合体の発電領域と対向する中央の領域に反応ガス及び冷却媒体の流路１１が形成されている。セパレータ１０の対向する端部には、複数のマニホールド孔１２がセパレータ１０を貫通して形成されている。実施の形態では、セパレータ１０の対向する２つの短辺に沿って、それぞれ３つずつマニホールド孔１２が配置されている。複数の単セルが積層されることで、反応ガスの供給／排出、冷却媒体の供給／排出のためのマニホールドが形成される。図５において、マニホールド孔１２の破線で囲んだ辺を外縁部１３とする。
【００１６】
一対のセパレータ１０間において、膜電極接合体の周縁部には、単セル内の反応ガス流路のガスシール性を確保するために、枠状の熱可塑性樹脂等からなる樹脂シート（不図示）が配置される。また、マニホールド孔の周囲には、マニホールドにおけるシール性を確保するためにガスケット（不図示）が配置される。
【００１７】
セパレータ１０は、ガス不透過の導電性部材により形成されている。このような部材として、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成型した金属板が採用される。セパレータは薄肉の基材をプレス加工して製造される。
【００１８】
図６は、このような燃料電池の製造工程の一部を示す図である。図６では、セパレータ１０の加工工程から単セルの組立工程までが示される。図６に示すように、まず、セパレータ１０が所定の形状に加工される（Ｓ１）。そして、セパレータ１０を洗浄（Ｓ２）した後、セパレータ１０にガスケットが貼り付けられる（Ｓ３）。その後、ガスケットが貼り付けられたセパレータ１０が搬送され（Ｓ４）、一対のセパレータ１０間に樹脂シートを挟んで積層し（Ｓ５）、熱プレスにて一対のセパレータ１０を接着して単セルが完成する（Ｓ６）。
【００１９】
セパレータの加工工程（Ｓ１）では、薄肉の基材をプレス加工して所定の形状に加工しているため、セパレータ１０には反りや撓みが残存している。セパレータの搬送工程（Ｓ４）において、このようなセパレータ１０をトレイに入れて搬送すると、トレイの壁を乗り越え、飛び出してしまうという問題がある。セパレータ１０がトレイから飛び出したまま後の工程に進むと、セパレータ１０と樹脂シートがずれた状態で積層され、熱プレスを行う際に型が樹脂で汚染され、清掃のためにラインが長時間停止してしまう。
【００２０】
これを解決するために、例えば、トレイの底を深くして壁を高くすることが考えられるが、セパレータ１０の積載効率が低下してしまう。また、トレイの底に粘着層を設け、セパレータ１０が滑らないようにすることも考えられるが、セパレータ表面が粘着層の成分により汚染されるという他の問題が生じる。このように、図６のＳ４においてガスケットを貼り付けたセパレータ１０を搬送する際の、保管・搬送における問題を解決するために、本発明者は以下の搬送方法を考案した。
【００２１】
上述の通り、セパレータは、対向する端部に貫通して形成された、反応ガス及び／又は冷却媒体のマニホールドを形成するための複数のマニホールド孔を有している。実施の形態では、複数のマニホールド孔に対応する位置にそれぞれ配置された複数のピンを有するトレイが用いられる。このトレイを撓ませて、マニホールド孔にピンを挿入した後、トレイの撓みを解除し、複数のマニホールド孔の外縁部に複数のピンをそれぞれ当接させて、セパレータを引っ張りながらトレイで支持して搬送する。これにより、セパレータ表面を汚染させることなく、搬送することができるものである。
【００２２】
図１は、実施の形態に係るセパレータ１０の搬送方法を説明する図である。実施の形態では、セパレータ１０の搬送に、図１に示すトレイ２０が用いられる。トレイ２０は、外力を加えることで撓む可撓性材料からなる。トレイ２０に荷重をかけて圧縮することで、トレイ２０のピン２１が形成されている面とは反対側の面が凸となるように、トレイ２０を撓ませることができる。また、トレイ２０にかかる荷重を解除することで、トレイ２０を元の形状に戻すことができる。
【００２３】
また、トレイ２０は、セパレータ１０の複数のマニホールド孔１２に対応する位置にそれぞれ配置された複数のピン２１を有している。実施の形態では、トレイ２０上にセパレータ１０を配置した時に、セパレータ１０の対向する２つの短辺に沿って、それぞれ２つずつピンが配置されている。セパレータ１０の一方の短辺において、これらの２つのピン２１は、３つのマニホールド孔１２の外側の２つのマニホールド孔１２に対応する位置にそれぞれ設けられる。トレイ２０を撓ませた状態で、４つのピン２１が対応するマニホールド孔１２にそれぞれ挿入される。トレイ２０が撓んでいない状態では、マニホールド孔１２の外縁部１３に当接するように設計されている。
【００２４】
トレイ２０のセパレータ１０を載置する面には、セパレータ１０の外周を取り囲むように壁２２が立設されている。壁２２の高さは、セパレータ１０の厚みよりも大きい。このため、セパレータ１０は壁２２の頂面よりも低い位置に固定される。なお、実施の形態では、セパレータ１０にガスケットを貼り付けた状態で搬送される。この場合、壁２２の高さは、ガスケットを含んだセパレータ１０の厚みよりも大きい。
【００２５】
図１の（ａ）に示すように、まず、トレイ２０のピン２１が形成された対向する二辺がチャック２３により固定される。そして、トレイ２０のピン２１が形成された面上に、セパレータ１０が配置される。
【００２６】
その後、トレイ２０に対して荷重をかけて圧縮する。これにより、図１の（ｂ）に示すように、トレイ２０の対向する辺のピン２１間の水平距離が、荷重がかかっていないときよりも小さくなる。このようにトレイ２０をセパレータ１０の反りに沿わせて撓ませた状態にしてから、セパレータ１０をトレイ２０上に載置し、各マニホールド孔１２にピン２１を挿入する。
【００２７】
そして、チャック２３を外し、トレイ２０にかかる荷重を解除する。これにより、図１の（ｃ）に示すように、トレイ２０が元の形状に戻る。このように、トレイ２０を撓ませない状態とすることで、ピン２１がセパレータ１０のマニホールド孔１２の外縁部１３に当接する。図２に、セパレータ１０がトレイ２０に支持された状態を示す。図２に示すように、４つのピン２１がそれぞれ対応するマニホールド孔１２の外縁部１３に当接し、セパレータ１０がピン２１により引っ張られてトレイ２０に固定される。
【００２８】
このように、実施の形態では、燃料電池のセパレータ１０に必須の構成であるマニホールド孔を利用して、セパレータ１０をピン２１により引っ張りつつ、トレイに固定して搬送することができる。
【００２９】
図３に示すように、セパレータ１０を固定したトレイ２０は、重ねた状態で保管、搬送することも可能である。実施の形態では、セパレータ１０は、ガスケットを貼り付けた状態で搬送される。このようなガスケット付きのセパレータ１０を直接重ねると、セパレータ１０の表面がガスケットにより汚染される。しかしながら、実施の形態では、セパレータ１０をトレイ２０に固定している。このため、トレイ２０を重ねると、壁２２の頂部が上に積み重ねられるトレイ２０の底面に当接し、セパレータ１０の表面にガスケットが接触することがない。これにより、セパレータ１０の表面の汚染を防止することができる。
【００３０】
次に、図４を参照して、セパレータ１０をトレイ２０から取り外す方法について説明する。図４の（ａ）に示すように、まず、セパレータ１０を把持部材にて把持する。例えば、吸着ハンド３０を用いて、セパレータ１０を吸着することで把持することができる。その後、図４の（ｂ）に示すように、トレイ２０の対向する二辺がチャック２３により固定され、荷重を加えることでトレイ２０を撓ませる。これにより、ピン２１によるセパレータ１０の固定が解除される。そして、図４の（ｃ）に示すように、吸着ハンド３０でセパレータ１０を上方へ移動させ、トレイ２０から取り外される。
【００３１】
以上説明したように、実施の形態によれば、マニホールド孔を利用して、セパレータ１０をピン２１により引っ張りつつ、トレイに固定して搬送することができる。これにより、特許文献１のように把持部を設ける必要がないため、製造工程数を増加させることなく、生産性を向上することが可能となる。また、セパレータ１０の表面の汚染を防止することができ、品質の向上を図ることができる。
【００３２】
また、セパレータ１０の反りに合わせてトレイ２０を撓ませてセパレータ１０を載置した後に、セパレータ１０を引っ張った状態でトレイ２０に固定することができ、トレイ２０の深さを大きくする必要がない。そのため、積載効率を低下させることなく、トレイ２０からのセパレータ１０の飛び出しを防止できる。
【００３３】
また、保管・搬送中にセパレータ１０をピン２１で引っ張り続けるため、セパレータ１０の反りの矯正効果を得ることできる。そのため、搬送後にセパレータ１０を積層する際の作業性を向上させることが可能となる。セパレータ１０をトレイ２０から取り外す際には、セパレータが引っ張られて固定されているため、セパレータ１０を容易に吸着することができる。
【００３４】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、トレイ２０に設けられるピン２１の本数、位置、形状等を変更してもよい。また、トレイ２０を用いて、ガスケットを貼り付けていない状態のセパレータ１０を搬送することも可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  セパレータ
１１  流路
１２  マニホールド孔
１３  外縁部
２０  トレイ
２１  ピン
２２  壁
２３  チャック
３０  吸着ハンド
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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