(57)【要約】【課題】成形後の工程における不具合の発生を抑制することができる燃料電池のセパレータの検査方法を提供する。【解決手段】成形後のセパレータ１００の反り量を検査する検査方法であって、燃料電池のセパレータ１００の成形後、セパレータ１００に、成形後の工程において当該セパレータ１００に加わる荷重を模擬した荷重を印加して、セパレータ１００の反り量を測定し、測定したセパレータ１００の反り量が所定の量より大きい場合に、当該セパレータ１００を不良品と判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のセパレータの成形後、
前記セパレータに、成形後の工程において当該セパレータに加わる荷重を模擬した荷重を印加して、前記セパレータの反り量を測定し、
測定した前記セパレータの前記反り量が所定の量より大きい場合に、当該セパレータを不良品と判断する、燃料電池のセパレータの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のセパレータの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、板状に成形されたセパレータを立てた状態でセパレータの反りを測定することにより、セパレータに作用する外力の影響を極力無くした状態でセパレータの反りを測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０２２８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池に用いられるセパレータは、当該セパレータの成形後、搬送工程、組立工程を経て、燃料電池セルスタックに組み込まれる。また、当該搬送工程、組立工程では、セパレータに荷重が加わる場合がある。そして、特許文献１に記載されたセパレータの反りの測定方法では、当該搬送工程、組立工程における荷重が加わった状態のセパレータの反りを測定することができない。そのため、当該荷重が加わっていない状態で測定したセパレータの反り量が問題の無い量であったとしても、搬送工程や組立工程において荷重が加わることにより当該反りが矯正されず、セパレータの反り量が予想外の反り量となり、当該工程において不具合が生じてしまう場合がある。
【０００５】
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あり、成形後の工程における不具合の発生を抑制することができる燃料電池のセパレータの検査方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池のセパレータの検査方法では、燃料電池のセパレータの成形後、前記セパレータに、成形後の工程において当該セパレータに加わる荷重を模擬した荷重を印加して、前記セパレータの反り量を測定し、測定した前記セパレータの前記反り量が所定の量より大きい場合に、当該セパレータを不良品と判断する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る検査方法によれば、成形後の工程において当該セパレータに加わる荷重を模擬した荷重を印加した状態で測定したセパレータの反り量に基づいて、当該セパレータが不良品か否かを判断する。そのため、成形後の工程においてセパレータに荷重が加わることを想定したセパレータの反り量に基づいて、セパレータが不良品か否かを判断することができる。これにより、成形後の工程で不具合が生じない反り量のセパレータを選別することができる。よって、成形後の工程における不具合の発生を抑制することができる燃料電池のセパレータの検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る検査方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１に係る検査方法において用いられる反り測定機を説明する斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る検査方法において用いられる荷重反り測定機を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る検査方法を説明するフローチャートである。図２は、実施の形態１に係る検査方法において用いられる反り測定機２００を説明する斜視図である。図３は、実施の形態１に係る検査方法において用いられる荷重反り測定機３００を説明する斜視図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態１に係る検査方法では、燃料電池等に用いられるセパレータ１００の成形後の工程において当該セパレータ１００に加えられる荷重を模擬した荷重を印加してセパレータ１００の反り量を測定する。そして、検査方法では、測定によって得られたセパレータ１００の反り量が所定の量より大きい場合に、当該セパレータ１００を不良品と判断する。ここで、セパレータ１００は、例えば、板厚が０．１３ｍｍ以下の薄板タイプの燃料電池用セパレータである。
【００１１】
具体的には、図１に示すように、セパレータ１００の成形後、セパレータ１００は、セル化工程（ステップＳ９）へと搬送される（ステップＳ８）。そして、セル化工程（ステップＳ９）において、セパレータ１００を用いて燃料電池セルが製造され、製造された燃料電池セルは、スタック自動組付工程（ステップＳ１３）において、燃料電池スタックへと組み付けられる。そして、本実施の形態１に係る検査方法では、搬送工程（ステップＳ８）の前において、例えば、搬送工程（ステップＳ８）及びセル化工程（ステップＳ９）において、セパレータ１００に加えられる荷重を模擬した荷重をセパレータ１００に印加してセパレータ１００の反り量を測定する。
【００１２】
これにより、成形後の工程においてセパレータ１００に加わる荷重を模擬した荷重を印加した状態で測定したセパレータ１００の反り量に基づいて、当該セパレータ１００が不良品か否かが判断される。そのため、成形後の工程においてセパレータ１００に荷重が加わることを想定したセパレータ１００の反り量に基づいて、セパレータ１００が不良品か否かを判断することができる。これにより、成形後の工程で不具合が生じない反り量のセパレータ１００を選別することができる。
【００１３】
例えば、搬送工程（ステップＳ８）及びセル化工程（ステップＳ９）においてセパレータ１００に加わる荷重を模擬した荷重を印加した状態で測定したセパレータ１００の反り量に基づいて、当該セパレータ１００が不良品か否かを判断する。これにより、スタック自動組付工程（ステップＳ１３）において、不具合が生じない反り量のセパレータ１００を選別することができる。
本実施の形態１に係る検査方法について、以下、詳述する。
【００１４】
本実施形態１に係る検査方法は、図２に示す反り測定機２００、図３に示す荷重反り測定機３００を用いて、実施される。また、反り測定機２００は、図２に示すように、定盤２０１、測定部２０２、制御部（図示省略）を備える。また、荷重反り測定機３００は、図３に示すように、定盤２０１、測定部２０２、反り押え治具３０１、制御部（図示省略）を備える。
【００１５】
測定部２０２は、定盤２０１上に載置されたセパレータ１００に対して光を照射しながら走査する。これにより、測定部２０２は、定盤２０１上に載置されたセパレータ１００と当該測定部２０２との距離を測定する。また、図２、図３では、測定部２０２を測定者の手によってスライドさせることにより、測定部２０２に、定盤２０１上に載置されたセパレータ１００を走査させる例を示しているが、機械的な駆動装置によって、測定部２０２をスライドさせてもよい。
【００１６】
反り測定機２００及び荷重反り測定機３００に備えられる制御部は、ＣＰＵ（図示省略）及び記憶部（図示省略）等を備える。そして、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、制御部における全ての処理が実現する。具体的には、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、制御部は、本実施の形態１に係る検査方法を実施する。
また、制御部のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、ＣＰＵに実行されることにより、制御部のそれぞれにおける処理を実現するためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、制御部における処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
【００１７】
反り押え治具３０１は、セパレータ１００の成形後の工程において当該セパレータ１００に加わる荷重を模擬した荷重をセパレータ１００に印加する。具体的には、反り押え治具３０１は、セパレータ１００の成形後の工程において当該セパレータ１００に加わる荷重を模擬する重さ及び形状を有する。セパレータ１００の成形後の工程としては、搬送工程や組立工程等が挙げられる。また、搬送工程や組立工程等において、セパレータ１００に加わる荷重としては、例えば、各工程で使用される治具によってセパレータ１００に加えられるクランプ力等が挙げられる。また、各工程で使用される治具としては、例えば、エアシリンダーやモータ駆動の治具等が挙げられる。
【００１８】
また、反り押え治具３０１の質量及び形状は、以下の方法によって決定した。まず、様々な質量及び形状を有する反り押え治具３０１によって荷重を加えてセパレータ１００の反り量を測定する。次に、搬送工程（ステップＳ８）を経て、セル化工程（ステップＳ９）において当該セパレータ１００を用いて燃料電池セルを製造し、製造した燃料電池セルにおけるセパレータ１００の反り量を測定する。そして、燃料電池セルにおけるセパレータ１００の反り量と相関を有する反り量を測定することのできる反り押え治具３０１の質量及び形状を、セパレータ１００の成形後の工程において当該セパレータ１００に加わる荷重を模擬する荷重を印加できるセパレータ１００の重さ及び形状として決定する。
【００１９】
例えば、セル化工程においてセパレータ１００に加えられる荷重によって矯正されるセパレータ１００の反り量は、セル化工程後において問題にならない。一方、セル化工程においてセパレータ１００に加えられる荷重によっても矯正しきれないセパレータ１００の反り量は、スタック自動組付工程において、燃料電池セルを積層する際に、当該反り量による寸法変化によって、重大な組み付け不良を引き起こしてしまう。そのため、セル化工程においてセパレータ１００に加えられる荷重を模擬するセパレータ１００の質量を上記の方法により決定する。
【００２０】
また、反り押え治具３０１の形状も、例えば、セル化工程によって生じる不具合の原理に基づいて決定する。具体的には、燃料電池に用いられるセパレータ１００には、メガと呼ばれる発電部に対応する流路部や、マニホールドに対応するシール部等が成形されている。そして、反り押え治具３０１によってセパレータ１００の流路部を押える場合と、シール部を押える場合とでは、セパレータ１００の流路部を押えた場合の方が、セル化工程におけるセパレータ１００の反り量に相関する反り量が測定できた。これは、マニホールド部には、ガスケットと呼ばれる撓むことができるゴムが存在しているためと考えられる。このように、セパレータ１００の押える場所や形状に応じて、反り押え治具３０１の形状を決定する。
【００２１】
また、図２では、セパレータ１００の反りが生じている箇所は、セパレータ１００の端の部分となっているが、実際には、セパレータ１００の中央付近においても反りは発生する。また、セパレータ１００において発生する反りの断面形状は、略Ｕ字形状だけでなく、波形状のものもある。なお、セパレータ１００において発生する反りの形状は、セパレータ１００の本来の製品形状である流路形状やマニホールド形状に比べて大きく、セパレータ１００において発生する反りの形状と、セパレータ１００の本来の製品形状とは、区別することができる。また、反り押え治具３０１によってセパレータ１００を押えることにより、セパレータ１００の反りは、図３に示すように、端の部分が反る形状となる。
【００２２】
次に、図１を参照しながら、本実施の形態に係る検査方法について詳細に説明する。
まず、図示しないプレス成形機が、セパレータ１００を所定の形状に成形する（ステップＳ１）。このとき、セパレータ１００には、例えば、流路部やシール部の形状が成形される。そして、当該流路部やシール部の形状はセパレータ１００の左右・上下・表裏方向の対称軸に対して非対称な形状である。そのため、プレス成形されたセパレータ１００の内部に歪みが生じ、当該歪みによってセパレータ１００に反りが発生してしまう。特に、流路部の肉余りによって反りが生じた場合、流路部はセパレータ１００の中心部分に配置されているため、当該流路部が膨らむ形状の反りが生じる。当該反りは、搬送工程やセル化工程によってセパレータ１００に加えられる荷重によって矯正されないため、スタック自動組付工程において、不具合を発生させてしまう。
【００２３】
次に、図２に示す反り測定機２００が、ステップＳ１において成形されたセパレータ１００の反り量を測定する（ステップＳ２；自然反り測定）。なお、反り測定機２００は、セパレータ１００に荷重を加えずに、セパレータ１００に自然に発生している反り（以下、「自然反り量」と称する。）を測定する。ここで、反り量とは、定盤２０１上にセパレータ１００を置いたときに当該定盤２０１から部分的に浮き上がる高さの最大値である。また、反り測定機２００によって測定された自然反り量は、制御部（図示省略）に入力される。
【００２４】
次に、制御部（図示省略）が、ステップＳ２において測定された自然反り量が規格範囲外か否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、自然反り量の規格範囲は、例えば、１０ｍｍ以下である。なお、当該規格範囲は、セパレータ１００が用いられる燃料電池の仕様、生産設備仕様、生技要件、その他の要因によって、設定される範囲である。
ステップＳ３において、ステップＳ２において測定された自然反り量が規格範囲外である場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御部は、セパレータ１００を不良品と判断し、出荷禁止の処理を行う（ステップＳ４）。
ステップＳ３において、ステップＳ２において測定された自然反り量が規格範囲内である場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、図３に示す荷重反り測定機３００が、セパレータ１００の反り量を測定する（ステップＳ５；荷重反り測定）。なお、荷重反り測定機３００は、反り押え治具３０１を用いてセパレータ１００に荷重を加えた状態で、セパレータ１００の反り（以下、「荷重反り量」と称する。）を測定する。ここで、反り押え治具３０１の質量は、例えば、０．５ｋｇである。また、荷重反り測定機３００は、反り押え治具３０１によって押えている範囲については、測定した反り量から当該反り押え治具３０１の厚みを差し引く。また、荷重反り測定機３００によって測定された荷重反り量は、制御部（図示省略）に入力される。
【００２５】
次に、制御部（図示省略）が、ステップＳ５において測定された荷重反り量が規格範囲外か否かを判断する（ステップＳ６）。ここで、荷重反り量の規格範囲は、搬送工程（ステップＳ８）及びセル化工程（ステップＳ９）において不具合が生じない範囲であり、例えば、２ｍｍ以下である。なお、当該規格範囲は、セパレータ１００が用いられる燃料電池の仕様、その他の要因によって、設定される範囲である。
ステップＳ６において、ステップＳ５において測定された荷重反り量が規格範囲外である場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、制御部は、セパレータ１００を不良品と判断し、出荷禁止の処理を行う（ステップＳ７）。
ステップＳ６において、ステップＳ５において測定された荷重反り量が規格範囲内である場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、図示しない搬送装置がセパレータ１００をセル化工程へと搬送する（ステップＳ８；搬送工程）。
【００２６】
次に、図示しないセル組付装置が、セパレータ１００を用いて、燃料電池セルを製造する（ステップＳ９；セル化工程）。
【００２７】
次に、図２に示す反り測定機２００が、ステップＳ９において製造された燃料電池セルのセパレータ１００の反り量を測定する（ステップＳ１０；自然反り測定）。具体的には、製造された燃料電池セルを定盤２０１上に置き、定盤２０１上から浮き上がった燃料電池セルの下面と定盤２０１との距離の最大値を反り量とする。
【００２８】
次に、制御部（図示省略）が、ステップＳ１０において測定された自然反り量が規格範囲外か否かを判断する（ステップＳ１１）。なお、当該規格範囲は、セパレータ１００が用いられる燃料電池の仕様、生産設備仕様、生技要件、その他の要因によって、設定される範囲である。
ステップＳ１１において、ステップＳ１０において測定された自然反り量が規格範囲外である場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、制御部は、セパレータ１００を不良品と判断し、出荷禁止の処理を行う（ステップＳ１２）。
ステップＳ１１において、ステップＳ１０において測定された自然反り量が規格範囲内である場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、図示しないスタック自動組付装置が、ステップＳ９において製造された燃料電池セルを用いて、燃料電池スタックを製造する（ステップＳ１３；スタック自動組付工程）。
【００２９】
以上に説明した、実施の形態１に係る検査方法によれば、成形後の工程においてセパレータ１００に加わる荷重を模擬した荷重を印加した状態で測定したセパレータ１００の反り量に基づいて、当該セパレータ１００が不良品か否かを判断する。そのため、成形後の工程においてセパレータ１００に荷重が加わることを想定したセパレータ１００の反り量に基づいて、セパレータ１００が不良品か否かを判断することができる。これにより、成形後の工程で不具合が生じない反り量のセパレータ１００を選別することができる。よって、成形後の工程における不具合の発生を抑制することができる燃料電池のセパレータ１００の検査方法を提供することができる。
【００３０】
特に、反り測定機２００による自然反り測定では、定盤２０１上にセパレータ１００を置く向き、例えば、反りが上側に反るようにセパレータ１００を定盤２０１上に置くのか、反りが下側に反るようにセパレータ１００を定盤２０１上に置くのか、によって、測定される自然反り量の値が大きく異なってしまう。そのため、反り測定機２００のみの測定では、セパレータ１００の成形後の工程において不具合が生じない反り量か否かを正確に判断することは難しい。しかし、本実施の形態１に係る検査方法によれば、荷重反り測定機３００が、成形後の工程においてセパレータ１００に加えられる荷重を模擬した荷重を当該セパレータ１００に加えて、荷重反り測定量を測定する。そのため、セパレータ１００の成形後の工程において不具合が生じない反り量か否かをより正確に判断することができる。
【００３１】
なお、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、本発明に係る検査方法において、図１に示すステップＳ２〜ステップＳ４、ステップＳ１０〜ステップＳ１２の処理は省略されてもよい。ステップＳ５〜ステップＳ７の処理において、成形後の工程においてセパレータ１００に加えられる荷重を加味して、成形後の工程における反り量をより正確に測定することにより、特に、燃料電池セルへと組み込まれた後のセパレータ１００の反り量を測定しなくても、燃料電池スタックの自動組付工程における不具合を生じる反り量を有するセパレータ１００をステップＳ５〜ステップＳ７の処理によって排除することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１００  セパレータ
２００  反り測定機
２０１  定盤
２０２  測定部
３００  荷重反り測定機
３０１  反り押え治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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