(57)【要約】【課題】異なる圧力損失の基準値を有する複数のマスターセルを製造する際に、生産コストを低減することができるマスターセルの製造方法を提供する。【解決手段】燃料電池単セルの圧力損失を測定する圧力損失測定機器の検査に使用されるマスターセル１０の製造方法であって、流路１１ａを有するセパレータ１１と流路１２ａを有するセパレータ１２との間に、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同一の厚みを有する金属部材１３ａ、１３ｂを挟むとともに、セパレータ１１と金属部材１３ａとの間、セパレータ１２と金属部材１３ｂとの間に熱可塑性シート１４をそれぞれ挟み、マスターセル１０に要求される圧力損失の値に応じて、熱可塑性シート１４の枚数を調整する。【選択図】図１
2019145219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池単セルの圧力損失を測定する圧力損失測定機器の検査に使用されるマスターセルの製造方法であって、
流路を有する２つのセパレータの間に、前記燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同一の厚みを有する金属部材を挟むとともに、前記セパレータと前記金属部材との間に熱可塑性シートを挟み、
前記マスターセルに要求される圧力損失の値に応じて、前記熱可塑性シートの枚数を調整することを特徴とするマスターセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池単セルの圧力損失を測定する圧力損失測定機器の検査に使用されるマスターセルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧力損失測定機器として、一対の金属プレートと各金属プレートの間にチタンなどからなる金属部材を挟み込んで一体化した燃料電池単セルに対して、治具を対向配置し、この燃料電池単セルの圧力損失を測定するものが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の圧力損失測定機器により測定される燃料電池単セルの圧力損失は、燃料電池単セルの性能と直結しており、燃料電池単セルが圧力損失測定機器により正常に測定されているか否かを検査することが必要である。圧力損失測定機器を検査する方法として、燃料電池単セルの圧力損失の基準となる値に設定されたマスターセルを圧力損失測定機器により測定させ、この圧力損失測定機器により測定された圧力損失が、マスターセルの基準値と一致しているか否かで圧力損失測定機器が正常に測定しているか否かを検査する方法がある。一般に、複数の圧力損失測定機器に対してそれぞれの圧力損失測定機器の個体差を把握するために、マスターセルの圧力損失の基準値と、このマスターセルを各圧力損失測定機器で測定した測定データとの間の関係をグラフにした検量線が作成される。各圧力損失測定機器においては、この検量線に基づいて測定データが取得される。したがって、マスターセルは、複数の圧力損失測定機器についてそれぞれ用意する必要がある。
【０００５】
しかしながら、複数のマスターセルを、それぞれ異なった圧力損失の基準値が得られるように製造するには、それぞれ異なった別個の部材を金型などを備えた工作機械で製造すると、異なった金型が必要になるなど、生産コストが増大してしまうというという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、異なる圧力損失の基準値を有する複数のマスターセルを製造する際に、生産コストを低減することができるマスターセルの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るマスターセルの製造方法は、燃料電池単セルの圧力損失を測定する圧力損失測定機器の検査に使用されるマスターセルの製造方法であって、流路を有する２つのセパレータの間に、前記燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同一の厚みを有する金属部材を挟むとともに、前記セパレータと前記金属部材との間に熱可塑性シートを挟み、前記マスターセルに要求される圧力損失の値に応じて、前記熱可塑性シートの枚数を調整することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るマスターセルの製造方法は、２つのセパレータの間に、金属部材を挟むとともに、セパレータと金属部材との間に熱可塑性シートを挟み、マスターセルの圧力損失の値に応じて、熱可塑性シートの枚数を調整することでマスターセルを製造している。この構成により、それぞれ異なった別個の部材を金型などを備えた工作機械で製造する必要は無く、それぞれ異なった圧力損失の値を有するマスターセルでも、熱可塑性シートの枚数を調整するだけで、同一の部材で製造される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、異なる圧力損失の基準値を有する複数のマスターセルを製造する際に、生産コストを低減することができるマスターセルの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るマスターセルの製造方法により製造されたマスターセルの図であり、図１（ａ）は、マスターセルの平面図を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａで切断したマスターセルの断面図を示し、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂで切断したマスターセルの断面図を示す。
【図２】本発明の実施形態の実施例１に係るマスターセルの製造方法により製造されたマスターセルの図であり、図２（ａ）は、マスターセルの平面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃで切断したマスターセルの断面図を示し、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＤ−Ｄで切断したマスターセルの断面図を示す。
【図３】本発明の実施形態の実施例２に係るマスターセルの製造方法により製造されたマスターセルの図であり、図３（ａ）は、マスターセルの平面図を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＥ−Ｅで切断したマスターセルの断面図を示し、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＦ−Ｆで切断したマスターセルの断面図を示す。
【図４】本発明の実施形態の実施例３に係るマスターセルの製造方法により製造されたマスターセルの図であり、図４（ａ）は、マスターセルの平面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＧ−Ｇで切断したマスターセルの断面図を示し、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＨ−Ｈで切断したマスターセルの断面図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係るマスターセルが使用される燃料電池単セルの検査設備の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るマスターセルの製造方法を適用した実施形態に係るマスターセル１０の製造方法について図面を参照して説明する。まず、実施形態に係るマスターセル１０の構成について説明する。
【００１２】
マスターセル１０は、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、一方のセパレータ１１と他方のセパレータ１２と、金属部材１３と、熱可塑性シート１４と、ガスケット１５と、接着シート１６とにより構成されている。マスターセル１０は、燃料電池単セルと同じ形状と厚みを有しており、燃料電池単セルの生産設備に燃料電池単セルと同様にセットすることができ、例えば自動搬送装置により燃料電池単セルと同様に搬送することができるように構成されている。
【００１３】
セパレータ１１は、燃料電池セルを構成するセパレータと同様に形成されている。セパレータ１１は、例えば、燃料電池単セルの膜電極ガス拡散層接合体を構成するアノード側ガス拡散層に接合されるアノード側セパレータと同様に形成されており、アノード側ガス拡散層の表面に沿って燃料ガスとしての水素を流す燃料ガス流路と同様の流路１１ａが形成されている。また、図示しないマニホールドが接続される６個の開口１１ｂが形成されている。
【００１４】
セパレータ１２は、燃料電池セルを構成するセパレータと同様に形成されている。セパレータ１２は、例えば、燃料電池単セルの膜電極ガス拡散層接合体を構成するカソード側ガス拡散層に接合されるカソード側セパレータと同様に形成されており、カソード側ガス拡散層の表面に沿って酸化剤ガスとしての空気を流す酸化剤ガス流路と同様の流路１２ａが形成されている。また、図示しないマニホールドが接続される６個の開口１２ｂが形成されている。
【００１５】
金属部材１３は、セパレータ１１とセパレータ１２との間に挟まれており、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同一の厚みを有している。なお、ここでいう同一は、厳密に同じ厚みに限定されるものではなく、所定の誤差範囲に収まる同程度の厚みも含まれる。金属部材１３は、板状のチタン（Ｔｉ）からなり、セパレータ１１側の金属部材１３ａと、セパレータ１２側の金属部材１３ｂとにより構成されている。金属部材１３ａおよび金属部材１３ｂは、５２０Ｎ／ｍｍ２程度の引張強さを有している。なお、膜電極ガス拡散層接合体は、膜電極接合体、アノード側ガス拡散層およびカソード側ガス拡散層で構成されており、膜電極接合体は、電解質膜、アノード触媒層およびカソード触媒層の接合体で構成されている。
【００１６】
熱可塑性シート１４は、熱可塑性を有する合成樹脂からなり、セパレータ１１と金属部材１３ａとの間およびセパレータ１２と金属部材１３ｂとの間にそれぞれ挟み込まれる少なくとも１枚の所定の厚み（ｍｍ）を有するシートからなる。熱可塑性シート１４はその一部を、セパレータ１１の流路１１ａおよびセパレータ１２の流路１２ａ内に入り込ませることで、流路１１ａおよび流路１２ａの断面積（ｍｍ２）の大小が調整され、マスターセル１０の圧力損失（Ｐａ）の値が調整されるように構成されている。
【００１７】
例えば、所定の厚み（ｍｍ）を有する熱可塑性シート１４の枚数を増加させると、熱可塑性シート１４のセパレータ１１の流路１１ａおよびセパレータ１２の流路１２ａ内に入り込む量が増大し、セパレータ１１の流路１１ａおよびセパレータ１２の流路１２ａの断面積が比較的小さくなる。その結果、セパレータ１１の流路１１ａおよびセパレータ１２の流路１２ａを流通する流体の圧力損失（Ｐａ）の値が大きくなる。
【００１８】
これとは反対に、熱可塑性シート１４の枚数を減少させると、熱可塑性シート１４のセパレータ１１の流路１１ａおよびセパレータ１２の流路１２ａ内に入り込む量が減少し、セパレータ１１の流路１１ａおよびセパレータ１２の流路１２ａの断面積が比較的に大きくなる。その結果、セパレータ１１の流路１１ａおよびセパレータ１２の流路１２ａを流通する流体の圧力損失（Ｐａ）の値が小さくなる。
【００１９】
したがって、熱可塑性シート１４の装着枚数を増減することにより、圧力損失の値を増減することができる。熱可塑性シート１４の所定の厚みは、マスターセル１０の大きさ、構造、材質などの設定諸元や実験値などのデータに基づいて、適宜選択される。
【００２０】
ガスケット１５は、ゴムや熱可塑性エラストマーなどの弾性材料で形成されており、セパレータ１１の露出する表面に取り付けられている。ガスケット１５は、燃料電池単セルを積層して燃料電池単セルの積層体を形成する際に、隣り合う２つのセパレータの間で、密着し、反応ガスや冷却媒体の外部への漏れ出しを防止する機能を有している。
【００２１】
接着シート１６は、セパレータ１１とセパレータ１２とを接着するシートで構成されており、高い接着性とシール性を有する接着シートからなる。接着シート１６は、例えば、接着性を備えたポリエステル系樹脂や変性オレフィン系樹脂である熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂で形成されている。また、接着シート１６は、燃料電池セルの製造に使用される接着剤と同等のＵＶ（紫外線）硬化型の接着剤により、金属部材１３ａ、１３ｂと接着されるように構成されている。
【００２２】
次いで、実施形態に係るマスターセル１０の製造方法について図面を参照して説明する。
【００２３】
まず、マスターセル１０の各構成要素となる、別個に製造されて所定の位置に保管されているセパレータ１１、セパレータ１２、金属部材１３ａ、金属部材１３ｂ、熱可塑性シート１４、ガスケット１５および接着シート１６の取り出しの準備をする。マスターセル１０を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。
【００２４】
次いで、必要な各構成要素を取り出し、所定の設備、組付け工具および治具などにより、金属部材１３ｂと接着シート１６とをＵＶ（紫外線）硬化型の接着剤により接着する。続いて、図１（ｃ）に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ１２、必要な枚数の熱可塑性シート１４、接着された金属部材１３ｂおよび接着シート１６、必要な枚数の熱可塑性シート１４、セパレータ１１を積み重ねる。
【００２５】
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、セパレータ１２に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４と、セパレータ１１に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４とが溶けて、それぞれ、セパレータ１２の流路１２ａ内およびセパレータ１１の流路１１ａ内に熱可塑性シート１４の一部が侵入する。
【００２６】
次いで、図１（ｃ）に示すように、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ１１の表面の所定の位置にガスケット１５が取り付けられる。なお、ガスケット１５は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
【００２７】
本実施形態に係るマスターセル１０の製造方法においては、熱可塑性シート１４の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル１０の圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施形態に係るマスターセル１０は、熱可塑性シート１４の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル１０が作製される。
【００２８】
具体的には、熱可塑性シート１４が溶けて流路１１ａ内および流路１２ａ内に侵入する厚みが、３５μｍ程度であると、熱可塑性シート１４の侵入が無いものに比べて、圧力損失が１．２５倍程度増加し、侵入する厚みが、７５μｍ程度であると、熱可塑性シート１４の侵入が無いものに比べて、圧力損失が２．２５倍程度増加する。熱可塑性シート１４は、１０μｍ程度の厚みの単位で作製することができるので、所望の圧力損失に応じて使用枚数を適宜選択することができる。
【００２９】
また、熱可塑性シート１４の使用枚数は、熱可塑性シート１４を使用しないものに比べて、１枚の使用で圧力損失が１．５倍、２枚の使用で２．５倍程度に変化させることができる。実際の燃料電池セルの圧力損失もこのくらいの倍率の範囲で変化するので、実際の燃料電池セルに近い圧力損失の値を有するマスターセルを製造することができる。
【００３０】
また、マスターセル１０は、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のチタン（Ｔｉ）からなる金属部材１３を使用している。その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル１０は、金属部材１３が変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。
【００３１】
実施形態に係るマスターセル１０の製造方法においては、マスターセル１０が膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のチタン（Ｔｉ）からなる、セパレータ１１側の金属部材１３ａと、セパレータ１２側の金属部材１３ｂとを有する金属部材１３で代替する構造について説明した。
【００３２】
しかしながら、本発明に係るマスターセルの製造方法においては、膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有するチタン（Ｔｉ）からなる金属部材１３以外の異なる部材で構成するようにしてもよい。以下、チタン（Ｔｉ）からなる金属部材１３以外の異なる部材で構成した実施例１、実施例２および実施例３について図面を参照して説明する。
【００３３】
＜実施例１＞
実施例１に係るマスターセル１０Ａは、実施形態に係るマスターセル１０と同様に構成されるが、チタン（Ｔｉ）からなる金属部材１３が、部材１３Ａで構成される点が異なっている。
【００３４】
具体的には、実施例１に係るマスターセル１０Ａは、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、金属部材１３が部材１３Ａで構成される以外は実施形態に係るマスターセル１０と同様に構成されている。なお、実施形態に係るマスターセル１０と同様の構成は同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００３５】
部材１３Ａは、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同様の厚みを有しており、セパレータ１１側の金属部材１３Ａａと、セパレータ１２側の金属部材１３Ａｂと、金属部材１３Ａａと金属部材１Ａｂとの間に組み込まれたＰＥＴシート１３Ａｃとを有している。金属部材１３Ａａおよび金属部材１３Ａｂは、実施形態に係る金属部材１３ａおよび金属部材１３ｂと形状の異なる板状のチタン（Ｔｉ）で形成されており、５２０Ｎ／ｍｍ２程度の引張強さを有している。
【００３６】
ＰＥＴシート１３Ａｃは、熱可塑性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の板からなり、２．８ＧＰａ程度のヤング率を有しており、比較的に熱に強く、耐衝撃性を有している。なお、実施例１に係る部材１３Ａは、本発明に係るマスターセルの製造方法における金属部材を構成している。
【００３７】
次いで、実施例１に係るマスターセル１０Ａの製造方法について、実施形態に係るマスターセル１０と異なる部分について図面を参照して説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００３８】
まず、マスターセル１０Ａの部材１３Ａを含む各構成要素を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。次いで、実施形態と同様、所定の設備などにより、図２（ｃ）に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ１２、必要な枚数の熱可塑性シート１４、金属部材１３Ａｂ、ＰＥＴシート１３Ａｃ、金属部材１３Ａａ、必要な枚数の熱可塑性シート１４、セパレータ１１を積み重ねる。
【００３９】
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、実施形態と同様、セパレータ１２に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４と、セパレータ１１に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４とが溶けて、それぞれ、セパレータ１２の流路１２ａ内およびセパレータ１１の流路１１ａ内に熱可塑性シート１４の一部が侵入する。
【００４０】
次いで、実施形態と同様、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ１１の表面の所定の位置にガスケット１５が取り付けられる。ガスケット１５は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
【００４１】
本実施例１に係るマスターセル１０Ａの製造方法においても、熱可塑性シート１４の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル１０Ａの圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施例１に係るマスターセル１０Ａは、熱可塑性シート１４の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル１０Ａが作製される。
【００４２】
また、マスターセル１０Ａは、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のチタン（Ｔｉ）からなる金属部材１３Ａａ、１３Ａｂと、ＰＥＴシート１３Ａｃとにより構成される部材１３Ａを使用している。
【００４３】
その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル１０Ａは、部材１３Ａが変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。また、マスターセル１０Ａは、金属部材１３Ａａ、１３Ａｂの間にＰＥＴシート１３Ａｃが挟まれているので、燃料電池単セルの短絡および耐電圧を測定する測定機器のマスターセルとしても使用することができる。
【００４４】
＜実施例２＞
実施例２に係るマスターセル１０Ｂは、実施形態に係るマスターセル１０と同様に構成されるが、チタン（Ｔｉ）からなる金属部材１３が、部材１３Ｂで構成される点が異なっている。
【００４５】
具体的には、実施例２に係るマスターセル１０Ｂは、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、金属部材１３が部材１３Ｂで構成される以外は実施形態に係るマスターセル１０と同様に構成されている。なお、実施形態に係るマスターセル１０と同様の構成は同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００４６】
部材１３Ｂは、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同様の厚みを有しており、セパレータ１１側の金属部材１３Ｂａと、セパレータ１２側の金属部材１３Ｂｂと、金属部材１３Ｂａと金属部材１３Ｂｂとの間に組み込まれたＰＥＴシート１３Ｂｃとを有している。
【００４７】
金属部材１３Ｂａおよび金属部材１３Ｂｂは、板状のステンレス（ＳＵＳ）で形成されており、５２０Ｎ／ｍｍ２程度の引張強さを有している。ＰＥＴシート１３Ｂｃは、実施例１のＰＥＴシート１３Ａｃと同様に形成されている。なお、実施例２に係る部材１３Ｂは、本発明に係るマスターセルの製造方法における金属部材を構成している。
【００４８】
次いで、実施例２に係るマスターセル１０Ｂの製造方法について、実施形態に係るマスターセル１０と異なる部分について図面を参照して説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００４９】
まず、マスターセル１０Ｂの部材１３Ｂを含む各構成要素を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。次いで、実施形態と同様、所定の設備などにより、図３（ｃ）に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ１２、必要な枚数の熱可塑性シート１４、金属部材１３Ｂｂ、ＰＥＴシート１３Ｂｃ、金属部材１３Ｂａ、必要な枚数の熱可塑性シート１４、セパレータ１１を積み重ねる。
【００５０】
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、実施形態と同様、セパレータ１２に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４と、セパレータ１１に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４とが溶けて、それぞれ、セパレータ１２の流路１２ａ内およびセパレータ１１の流路１１ａ内に熱可塑性シート１４の一部が侵入する。
【００５１】
次いで、実施形態と同様、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ１１の表面の所定の位置にガスケット１５が取り付けられる。ガスケット１５は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
【００５２】
本実施例２に係るマスターセル１０Ｂの製造方法においても、熱可塑性シート１４の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル１０Ｂの圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施例２に係るマスターセル１０Ｂは、熱可塑性シート１４の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル１０Ｂが作製される。
【００５３】
また、マスターセル１０Ｂは、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のステンレス（ＳＵＳ）からなる金属部材１３Ｂａ、１３Ｂｂと、ＰＥＴシート１３Ｂｃとにより構成される部材１３Ｂを使用している。
【００５４】
その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル１０Ｂは、部材１３Ｂが変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。また、マスターセル１０Ｂは、金属部材１３Ｂａ、１３Ｂｂの間にＰＥＴシート１３Ｂｃが挟まれているので、燃料電池単セルの短絡および耐電圧を測定する測定機器のマスターセルとしても使用することができる。
【００５５】
＜実施例３＞
実施例３に係るマスターセル１０Ｃは、実施形態に係るマスターセル１０と同様に構成されるが、チタン（Ｔｉ）からなる金属部材１３が、部材１３Ｃで構成される点が異なっている。
【００５６】
具体的には、実施例３に係るマスターセル１０Ｃは、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、金属部材１３が部材１３Ｃで構成される以外は実施形態に係るマスターセル１０と同様に構成されている。なお、実施形態に係るマスターセル１０と同様の構成は同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００５７】
部材１３Ｃは、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同様の厚みを有しており、セパレータ１１側の金属部材１３Ｃａと、セパレータ１２側の金属部材１３Ｃｂと、金属部材１３Ｃａと金属部材１３Ｃｂとの間に組み込まれたポリスチレンシート１３Ｃｃとを有している。
【００５８】
金属部材１３Ｃａおよび金属部材１３Ｃｂは、板状のステンレス（ＳＵＳ）で形成されており、５２０Ｎ／ｍｍ２程度の引張強さを有している。ポリスチレンシート１３Ｃｃは、２．８ＧＰａ程度のヤング率を有しており、熱可塑性を有するポリスチレン（ＰＳ）の板からなり、耐熱性を有している。なお、実施例３に係る部材１３Ｃは、本発明に係るマスターセルの製造方法における金属部材を構成している。
【００５９】
次いで、実施例３に係るマスターセル１０Ｃの製造方法について、実施形態に係るマスターセル１０と異なる部分について図面を参照して説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００６０】
まず、マスターセル１０Ｃの部材１３Ｃを含む各構成要素を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。次いで、実施形態と同様、所定の設備などにより、図４（ｃ）に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ１２、必要な枚数の熱可塑性シート１４、金属部材１３Ｃｂ、ポリスチレンシート１３Ｃｃ、金属部材１３Ｃａ、必要な枚数の熱可塑性シート１４、セパレータ１１を積み重ねる。
【００６１】
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、実施形態と同様、セパレータ１２に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４と、セパレータ１１に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート１４とが溶けて、それぞれ、セパレータ１２の流路１２ａ内およびセパレータ１１の流路１１ａ内に熱可塑性シート１４の一部が侵入する。
【００６２】
次いで、実施形態と同様、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ１１の表面の所定の位置にガスケット１５が取り付けられる。ガスケット１５は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
【００６３】
本実施例３に係るマスターセル１０Ｃの製造方法においても、熱可塑性シート１４の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル１０Ｃの圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施例３に係るマスターセル１０Ｃは、熱可塑性シート１４の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル１０Ｃが作製される。
【００６４】
また、マスターセル１０Ｃは、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のステンレス（ＳＵＳ）からなる金属部材１３Ｃａ、１３Ｃｂと、ポリスチレンシート１３Ｃｃとにより構成される部材１３Ｃを使用している。
【００６５】
その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル１０Ｃは、部材１３Ｃが変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。また、マスターセル１０Ｃは、金属部材１３Ｃａ、１３Ｃｂの間にポリスチレンシート１３Ｃｃが挟まれているので、燃料電池単セルの短絡および耐電圧を測定する測定機器のマスターセルとしても使用することができる。
【００６６】
以上に説明したように、実施形態および実施例１〜実施例３に係るマスターセル１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは同様に構成されている。以下、実施形態および実施例１〜実施例３に係るマスターセル１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの製造方法の効果について説明する。
【００６７】
本実施形態に係るマスターセル１０の製造方法は、セパレータ１１とセパレータ１２の間に、金属部材１３ａ、１３ｂを挟むとともに、セパレータ１１と金属部材１３ａとの間およびセパレータ１２と金属部材１３ｂとの間に、それぞれ熱可塑性シート１４を挟み、マスターセル１０の圧力損失の値に応じて、熱可塑性シート１４の枚数を調整することでマスターセル１０を製造している。
【００６８】
この構成により、本実施形態に係るマスターセル１０の製造方法は、それぞれ異なった別個の部材を金型などを備えた工作機械で製造する必要は無く、それぞれ異なった圧力損失の値を有するマスターセル１０でも、熱可塑性シート１４の必要な枚数を適宜選択するだけで、他の構成要素は同一の部材で製造することができるという効果が得られる。
【００６９】
また、本実施形態に係るマスターセル１０は、セパレータ１１とセパレータ１２、熱可塑性シート１４など燃料電池単セルと同一の構成要素で構成され、金属部材１３ａ、１３ｂのチタンの板材は、燃料電池単セルのセパレータの材料と同じ材料を使っており、また、接着シート１６は、いわゆる３層シートを構成する接着シートと同じ材料を使っているので、燃料電池セルの作製や接合などの生産設備や材料を使用することができる。その結果、マスターセル１０の生産コストを低減することができるという効果が得られる。
【００７０】
また、本実施形態に係るマスターセル１０の製造方法で製造されたマスターセル１０は、構成要素の金属部材１３が変形しないので、マスターセル１０の圧力損失の変化が起きることは無く、安定した圧力損失の値が維持されるという効果が得られる。
【００７１】
また、チタンからなる金属部材１３ａ、１３ｂが板状の平面を有しているため燃料電池セルに使用するＵＶ型の接着剤で金属部材１３ａ、１３ｂと接着シート１６を接着することができ、水素を流通させるいわゆる水素極と、酸素を流通させるいわゆる空気極とを分離することができるため、本実施形態に係る製造方法により製造されたマスターセル１０は、水素と空気の両方のマスターセルとして使用することができるという効果が得られる。
【００７２】
なお、燃料電池セルにおいてもセパレータの流路とガス拡散層の表面との間にできた空間をガスが通るため、平面を有するチタンからなる金属部材１３ａ、１３ｂで構成する構造の方が、実際の燃料電池セルに近い圧力損失の値を取得することができるという効果が得られる。
【００７３】
さらに、本実施形態に係るマスターセル１０の製造方法で製造されたマスターセル１０は、従来のマスターセルの製造方法で製造されたマスターセルにおける問題を解消することができるという効果が得られる。即ち、従来の製造方法で製造されたマスターセルは、燃料電池単セルと形状が異なっていた。
【００７４】
その結果、図５に示す燃料電池単セルＳ／Ａの機能を検査する検査設備１００において、マスターセルで検査設備１００に設けられた圧力損失測定機器１０１が正常に測定しているか否かを検査する際に、検査設備１００を開けてマスターセルを検査設備１００内に入れてセットする必要があり、１回の検査に時間が掛かるという問題があった。なお、検査設備１００は、図５に示すように、各種の検査および圧力損失の測定を行う設備が設けられており、燃料電池セルＳ／Ａを矢印方向に自動搬送して、順次各種の検査および圧力損失の測定が行われるように構成されている。
【００７５】
本実施形態に係るマスターセル１０の製造方法で製造されたマスターセル１０は、従来のマスターセルとは異なり、燃料電池セルＳ／Ａとほぼ同一の形状および大きさで構成されているので、通常の燃料電池セルＳ／Ａをセットして自動搬送し、検査設備１００で検査するのと同様に、燃料電池セルＳ／Ａの代わりにマスターセル１０をセットして自動搬送するだけで圧力損失測定機器１０１が正常に測定しているか否かを検査することができる。
【００７６】
その結果、従来のマスターセルで起きていた１回の検査に時間が掛かるという問題が解消され、圧力損失測定機器１０１の検査コストを低減することができるという効果が得られる。
【００７７】
実施例１〜実施例３に係る１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃも、実施形態に係るマスターセル１０と同様に製造されるので、実施形態に係るマスターセル１０と同様、マスターセルの生産コストおよび圧力損失測定機器の検査コストを低減することができるという効果が得られる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・マスターセル、１１・・・セパレータ、１１ａ，１２ａ・・・流路、１２・・・セパレータ、１３，１３ａ，１３ｂ，１３Ａａ，１３Ｂａ，１３Ａｂ，１３Ｂｂ，１３Ｃｂ・・・金属部材、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ・・・部材、１３Ａｃ，１３Ｂｃ・・・ＰＥＴシート、１３Ｃｃ・・・ポリスチレンシート、１４・・・熱可塑性シート、１５・・・ガスケット、１６・・・接着シート
【図１】
2019145219.tif 000003
【図２】
2019145219.tif 000004
【図３】
2019145219.tif 000005
【図４】
2019145219.tif 000006
【図５】
2019145219.tif 000007