(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池層の自動組立てを容易にする輸送可能な取付装置であって、前記複数の燃料電池層が、少なくとも、第１の流体輸送層（第１のＦＴＬ）と、第２の流体輸送層（第２のＦＴＬ）と、膜とを含み、前記第１のＦＴＬおよび前記膜が、ＦＴＬ／膜サブアセンブリを規定し、前記取付装置が、
第１のフレームと、前記第１のフレーム内に位置する第１のプレートと、前記第１のプレート上に設けられた多孔性の第１の領域とを含む第１の取付具であって、前記多孔性の第１の領域が、前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリを受けるように構成されている、第１の取付具と、
第２のフレームと、前記第２のフレーム内に位置する第２のプレートと、前記第２のプレート上に設けられた多孔性の第２の領域とを含む第２の取付具であって、前記多孔性の第２の領域が、前記第２のＦＴＬを受けるように構成されている、第２の取付具と、
前記第１のプレートおよび前記第２のプレートの一方または両方から突出し、かつ、前記第１の取付具が前記第２の取付具と接触するときに前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリおよび第２のＦＴＬの周囲に位置する止め機構であって、圧力下で前記第１の取付具が前記第２の取付具と接触するときに前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリおよび第２のＦＴＬの所望量の圧縮を行うように構成された空洞の隙間を規定すべく選択された高さを有する止め機構と、を含む、取付装置。
【請求項２】
複数の燃料電池層の自動組立てを容易にする輸送可能な取付装置であって、前記複数の燃料電池層が、少なくとも、第１の流体輸送層（第１のＦＴＬ）と、第２の流体輸送層（第２のＦＴＬ）と、膜とを含み、前記第１のＦＴＬおよび前記膜が、ＦＴＬ／膜サブアセンブリを規定し、前記取付装置が、
前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリを受けるように構成された多孔性の第１の領域を含む第１の取付具と、
前記第２のＦＴＬを受けるように構成された多孔性の第２の領域を含む第２の取付具と、
前記第１の取付具および前記第２の取付具の一方または両方から突出し、かつ、前記第１の取付具が前記第２の取付具と接触するときに前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリおよび第２のＦＴＬの周囲に位置する止め機構であって、圧力下で前記第１の取付具が前記第２の取付具と接触するときに前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリおよび第２のＦＴＬの所望量の圧縮を行うように構成された空洞の隙間を規定すべく選択された高さを有する止め機構と、を含む、取付装置。
【請求項３】
前記止め機構が、
前記第１の取付具から突出する第１の止め機構であって、前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリが前記多孔性の第１の領域によって受けられたときに前記多孔性の第１の領域および前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリの周囲に位置する第１の止め機構と、
前記第２の取付具から突出する第２の止め機構であって、前記第２のＦＴＬが前記多孔性の第２の領域によって受けられたときに前記多孔性の第２の領域および前記第２のＦＴＬの周囲に位置する第２の止め機構とを含み、前記第１および第２の止め機構が、圧力下で前記第１の取付具が前記第２の取付具と接触するときに前記ＦＴＬ／膜サブアセンブリおよび第２のＦＴＬの所望量の圧縮を行うように構成された前記空洞の隙間を規定すべく選択された高さを有する、請求項１又は２に記載の取付装置。
【請求項４】
前記第１のプレートが前記第１のフレーム内に凹部を有し、前記第２のプレートが前記第２のフレーム内に凹部を有する、請求項１に記載の取付装置。
【請求項５】
前記第１のプレートが第１の面および第２の面を有し、前記第１の止め機構が前記第１のプレートの前記第１の面から突出し、
前記第２のプレートが第１の面および第２の面を有し、前記第２の止め機構が前記第２のプレートの前記第１の面から突出し、
前記第１のフレームと前記第１のプレートの前記第２の面との間に形成された凹部が接合プレスを受けるように構成され、
前記第２のフレームと前記第２のプレートの前記第２の面との間に形成された凹部が接合プレスを受けるように構成される、請求項４に記載の取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは取付パレットに関し、特には、燃料電池組立ての間、燃料電池の多孔性層および非多孔性層の自動組立て、取扱い、および／または接合を容易にする取付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな材料の層を積重ねるためのさまざまな装置が開発されている。そのような材料層のスタックを積層するための装置も開発されている。たとえば、従来の積重ね装置は、典型的には、吸引カップまたは真空を用いて、積重ね操作の間、所与の材料の層を解放可能に係合させ、輸送する。そのような従来の装置は、特定の用途において満足のいくものであろうが、さまざまな多孔性を有する比較的薄い材料を積重ねる既知の方法を実現すると、従来の装置が実行不可能または非実用的になる。
【０００３】
いくつかの積重ねおよび接合操作を部分的にまたは完全に自動化することが、望ましいことが多い。多くの従来の材料積重ね、輸送、および接合装置は、高レベルの自動化を達成するのにあまり適していない。これは、処理のあらゆる段階で厳しい位置公差要件を有する積重ねおよび接合プロセスに特にあてはまる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
改良された材料層の積重ねおよび接合装置が望まれる。自動燃料電池組立てラインなどの自動組立て環境において、さまざまな多孔性の材料層を安全かつ精密に位置決めし積重ね、そのような材料層を積層することができる、そのような装置が、さらに望まれる。本発明は、これらおよび他の要求を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、材料層のスタックの自動組立ておよび取扱いを容易にする輸送可能な取付装置に関する。本発明は、また、輸送可能な取付装置のその場での材料層のスタックの積層を考慮する輸送可能な取付装置に関する。
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、輸送可能な取付装置の第１の取付具は、１つ以上の多孔性および／または非多孔性の第１の材料層を受けるとともに第１の取付具と第１の材料層との間の真空の形成を容易にするように構成された、実質的に多孔性の第１の領域を有する。輸送可能な取付具アセンブリは、また、１つ以上の多孔性および／または非多孔性の第２の材料層を受けるとともに第２の取付具と第２の材料層との間の真空の形成を容易にするように構成された実質的に多孔性の第２の領域を有する第２の取付具を含む。輸送可能な取付具アセンブリは、第１の取付具および第２の取付具の一方または両方から突出する止め機構をさらに有する。止め機構は、第１の取付具が第２の取付具と接触するとき、第１および第２の材料層の周囲に位置する。止め機構は、圧力下で第１の取付具が第２の取付具と接触するときに第１および第２の材料層の圧縮を行うように構成された空洞を規定する。
【０００７】
別の実施形態によれば、本発明の輸送可能な取付装置は、燃料電池層の自動組立てを容易にする。燃料電池層は、少なくとも、第１の流体輸送層（第１のＦＴＬ）と、第２の流体輸送層（第２のＦＴＬ）と、膜とを含む。第１のＦＴＬおよび膜は、ＦＴＬ／膜サブアセンブリを規定する。
【０００８】
輸送可能な取付具は、ＦＴＬ／膜サブアセンブリを受けるとともに第１の取付具とＦＴＬ／膜サブアセンブリとの間の真空の形成を容易にするように構成された実質的に多孔性の第１の領域を有する第１の取付具を含む。第２の取付具が、第２のＦＴＬを受けるとともに第２の取付具と第２のＦＴＬとの間の真空の形成を容易にするように構成された実質的に多孔性の第２の領域を有する。止め機構が、第１の取付具および第２の取付具の一方または両方から突出し、かつ、第１の取付具が第２の取付具と接触するとき、ＦＴＬ／膜サブアセンブリおよび第２のＦＴＬの周囲に位置する。止め機構は、圧力下で第１の取付具が第２の取付具と接触するときにＦＴＬ／膜サブアセンブリおよび第２のＦＴＬの圧縮を行うように構成された空洞を規定する。
【０００９】
本発明の上記概要は、本発明の各実施形態またはあらゆる実施を説明することを意図していない。本発明のより完全な理解とともに、利点および達成は、添付の図面と関連して、次の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって、明らかになり、理解されるであろう。
【００１０】
本発明は、さまざまな修正例および代替形態が可能であるが、その特定のものが、図面に例として示されており、詳細に説明される。しかし、本発明を、説明される特定の実施形態に限定しないことが意図されることを理解するべきである。それどころか、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内である修正例、均等物、および代替例をすべて網羅することが意図される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
例示された実施形態の次の説明において、本明細書の一部を形成し、本発明を実施してもよいさまざまな実施形態が例示されている添付の図面を参照する。これらの実施形態を用いてもよく、また、本発明の範囲から逸脱することなく、構成変更を行ってもよいことが理解されるべきである。
【００１２】
本発明の取付パレットアセンブリは、スタック組立て操作の間、比較的薄い多孔性材料層および非多孔性材料層の安全かつ精密な組立ておよび取扱いを容易にする。さまざまな多孔性を有する材料の取扱いおよび組立てを容易にすることに加えて、さまざまな脆性を有する材料を、本発明の取付パレットアセンブリを使用して、安全に取扱い積重ねることができる。薄い材料層のスタックを作るための厳しい位置公差要件を有する用途において、本発明の取付パレットアセンブリの使用による積重ね操作の間、高度の正確さを得ることができる。
【００１３】
本発明の取付パレットアセンブリは、また、さまざまな処理ステーション間の、比較的薄い多孔性材料層および非多孔性材料層のスタックの輸送を容易にし、同時に、スタック輸送の間、材料層の位置整列を維持する。本発明の取付パレットアセンブリは、さらに、比較的薄い多孔性材料層および非多孔性材料層の接合または積層を容易にし、同時に、接合プロセスの間、材料層の位置整列を維持する。
【００１４】
接合プロセスの間、所定の量のスタック圧縮をもたらすために、圧縮空洞を有利に取付パレットアセンブリ内に形成することができる。圧縮空洞は、接合プロセスの間、比較的薄い多孔性材料層および非多孔性材料層のスタックの厚さを精密に制御するように実現することができる。本発明の取付パレットアセンブリは、比較的薄い多孔性材料層および非多孔性材料層のスタックの自動組立ておよび接合を容易にするのに特によく適している。
【００１５】
１つの用途によれば、本発明の取付パレットアセンブリは、燃料電池または燃料電池の一部を規定する材料層の自動積重ねおよび必要であれば接合を容易にするために使用することができる。燃料電池は、水素燃料と空気からの酸素とを組合せて、電気、熱、および水を発生する電気化学デバイスである。燃料電池は、燃焼を利用せず、したがって、燃料電池は、たとえあるとしても、有害な流出物をほとんど発生しない。燃料電池は、水素燃料および酸素を電気に直接変換し、かつ、たとえば内部燃焼発電機よりはるかに高い効率で動作させることができる。
【００１６】
典型的な燃料電池が、図１に示されている。図１に示された燃料電池１０は、アノード１４に隣接した第１の流体輸送層１２を含む。アノード１４に隣接しているのは、電解質膜１６である。カソード１８が、電解質膜１６に隣接して位置し、第２の流体輸送層１９が、カソード１８に隣接して位置する。動作中、水素燃料が、燃料電池１０のアノード部分に導入され、第１の流体輸送層１２を通って、アノード１４の上を通る。アノード１４において、水素燃料は、水素イオン（Ｈ+）と電子（ｅ-）とに分離される。
【００１７】
電解質膜１６は、水素イオンまたはプロトンのみを、電解質膜１６を通って、燃料電池１０のカソード部分に通す。電子は、電解質膜１６を通ることができず、代わりに、電流の形態で外部電気回路を通って流れる。この電流は、電気モータなどの電気負荷１７を電力供給することができるか、または充電式バッテリなどのエネルギー蓄積デバイスに向けることができる。
【００１８】
酸素は、第２の流体輸送層１９を介して、燃料電池１０のカソード側に流入する。酸素がカソード１８の上を通るとき、酸素、プロトン、および電子は、組合わされて、水および熱を発生する。
【００１９】
図１に示された燃料電池などの個別の燃料電池は、いくつかの他の燃料電池と組合わされて、燃料電池スタックを形成することができる。スタック内の燃料電池の数によってスタックの総電圧が決まり、各燃料電池の表面積によって総電流が決まる。所与の燃料電池スタックによって発生される総電力は、スタック総電圧に総電流を乗じることによって定めることができる。
【００２０】
本発明の取付パレットアセンブリは、さまざまな技術の燃料電池の構成における材料層の自動取扱い、積重ね、および接合を容易にするために使用することができる。たとえば、本発明の取付パレットアセンブリは、プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池を構成するために使用することができる。ＰＥＭ燃料電池は、比較的低温（約１７５°Ｆ（約７９℃））で動作し、高電力密度を有し、電力要求のシフトに応じるためにそれらの出力を迅速に変えることができ、たとえば自動車におけるような、迅速な始動が必要とされる用途によく適している。
【００２１】
ＰＥＭ燃料電池に使用されるプロトン交換膜は、水素イオンを通す薄いプラスチックシートである。膜の両面に、活性触媒である高度に分散した金属粒子または金属合金粒子（たとえば、白金または白金／ルテニウム）がコーティングされている。使用される電解質は、典型的には、固体有機ポリマーポリ−ペルフルオロスルホン酸である。固体電解質の使用は、腐食問題および管理問題を軽減するので、有利である。
【００２２】
水素が、燃料電池のアノード側に供給され、そこで、触媒は、水素が、電子を放出し、水素イオン（プロトン）になることを促進する。電子は、利用することができる電流の形態で移動し、酸素が導入されている燃料電池のカソード側に戻る。同時に、プロトンは、膜を通ってカソードに拡散し、そこで、水素イオンは、酸素と再び組合され、反応して、水を発生する。
【００２３】
１つのＰＥＭ燃料電池構造によれば、ＰＥＭ層が、たとえば拡散電流コレクタ（ｄｉｆｆｕｓｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ）またはガス拡散層などの、１対の流体輸送層間に挟まれている。アノードが、第１のＦＴＬと膜との間に位置し、カソードが、膜と第２のＦＴＬとの間に位置する。１つの構成において、ＰＥＭ層が、一方の表面上にアノード触媒コーティングを含み、他方の表面上にカソード触媒コーティングを含むように製造される。別の構成によれば、第１および第２のＦＴＬは、それぞれ、アノード触媒コーティングおよびカソード触媒コーティングを含むように製造される。さらに別の構成において、アノード触媒コーティングを、第１のＦＴＬ上に部分的に配置し、かつ、ＰＥＭの一方の表面上に部分的に配置することができ、カソード触媒コーティングを、第２のＦＴＬ上に部分的に配置し、かつ、ＰＥＭの他方の表面上に部分的に配置することができる。第１のＦＴＬ／アノード／ＰＥＭ／カソード／第２のＦＴＬによって規定された５層構造物は、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）と呼ばれる。
【００２４】
ＦＴＬは、典型的には、炭素繊維紙または不織布材料から製造される。製品構造によっては、ＦＴＬは、一方の側に炭素粒子コーティングを有することができる。上述されたようなＦＴＬは、触媒コーティングを含むかまたは除くように製造することができる。この製品構造によるＦＴＬは、多孔性であり脆性でもある。本発明の原理と一致する、材料層取扱い、積重ね、および接合用取付具は、自動燃料電池組立ての間、たとえばＦＴＬなどの薄い脆性燃料電池層を安全かつ正確に位置決めし輸送するのに特によく適している。
【００２５】
ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、ポリマー膜を電解質として使用する点で、ＰＥＭ電池と同様である。しかし、ＤＭＦＣにおいて、アノード触媒自体が、液体メタノール燃料から水素を引き、燃料改質装置の必要をなくす。ＤＭＦＣは、典型的には、１２０〜１９０°Ｆ（４９〜８８℃）の間の温度で動作する。
【００２６】
溶融炭酸塩燃料電池（ＭＣＦＣ）は、電解質のための、マトリックス中に浸された炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、および／または炭酸カリウムの液体溶液を使用する。ＭＣＦＣは、約１，２００°Ｆ（約６５０℃）で動作する。高い動作温度は、電解質の十分な導電性を得るために必要である。この高温のため、電池の電気化学的酸化プロセスおよび還元プロセスに貴金属触媒は必要ない。ＭＣＦＣは、典型的には、水素、一酸化炭素、天然ガス、プロパン、埋立地ガス、マリンディーゼル燃料、およびシミュレートされた石炭ガス化生成物で動作する。
【００２７】
固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）は、典型的には、液体電解質の代わりに、固体酸化ジルコニウムの硬いセラミック材料および小量のイットリアを使用し、それにより動作温度は１，８００°Ｆ（９８０℃）に達することができる。
【００２８】
再生燃料電池においては、太陽光発電電解槽によって水が水素と酸素とに分離される。水素および酸素は、再生燃料電池内に供給され、電気、熱、および水を発生する。次に、水は、再循環されて太陽光発電電解槽に戻り、このプロセスは繰返される。
【００２９】
プロトンセラミック燃料電池（ＰＣＦＣ）は、高温で高いプロトン伝導性を示すセラミック電解質材料を使用する。ＰＣＦＣは、約１，３００°Ｆ（約７００℃）で動作する。ＰＣＦＣは、高温で動作することができ、かつ、アノードに直接、化石燃料を電気化学的に酸化させることができる。炭化水素燃料のガス状分子が、水蒸気の存在下で、アノードの表面上に吸収され、水素イオンが、効率的に取除かれて、電解質内に吸収され、主反応生成物として二酸化炭素が生じる。これらおよび他の燃料電池技術は、本発明による取扱いおよび積重ね装置および方法を用いることによって、構成し、積重ねることができる。
【００３０】
さまざまなタイプの多孔性材料層および非多孔性材料層のスタックを構成するときに、そのような材料層を注意深く取扱い輸送することが、しばしば必要であるか、望ましい。いったん構成された多孔性材料層および非多孔性材料層のスタックは、１つの処理ステーションから別の処理ステーションに自動的に輸送されることが望ましい。たとえば、ＰＥＭ燃料電池の構成において、非多孔性ＰＥＭ層が、１対の多孔性ＦＴＬ間に挟まれる。ＦＴＬ／ＰＥＭ／ＦＴＬスタックの構成および輸送を自動化するために、従来の真空技術を用いることができるようであるが、当業者は、間に挟まれたＰＥＭ層の非多孔性性質により、そのような従来の技術が実行不可能または非実用的になることを容易に理解するであろう。
【００３１】
例として、ＦＴＬ／ＰＥＭ／ＦＴＬスタックが構成されていると仮定すると、このスタック内のＦＴＬ層およびＰＥＭ層の整列を乱すことなく、このスタックを、積重ねステーションから１つ以上の他のプロセスステーション（たとえば、接合ステーション）に移動させることが、典型的には必要である。スタック内のＦＴＬ層およびＰＥＭ層の位置決めを乱すと、下流処理の著しい不正確さおよび受入れられない燃料電池不良率をもたらすことがあると理解することができる。ＦＴＬ／ＰＥＭ／ＦＴＬ構造の第１のＦＴＬまたは第２のＦＴＬを介して真空を与えることは、ＰＥＭ層の非多孔性性質によって、第１のＦＴＬ／ＰＥＭ層または第２のＦＴＬ／ＰＥＭ層のみを安定させるのに効果的である。したがって、第１または第２のＦＴＬ層を介してＦＴＬ／ＰＥＭ／ＦＴＬスタックに真空を与えることは、スタック全体を移動させ、かつ、スタック内の層間の位置整列を維持しようと試みるときに効果的でない。本発明の取付パレットアセンブリを使用して、従来の方法と関連するこれらおよび他の欠陥を克服し、かつ、多孔性材料層および非多孔性材料層のスタックを構成し輸送するときに付加的な利点をもたらすことができる。
【００３２】
図２〜図４を参照すると、本発明の実施形態による輸送可能な取付パレットアセンブリ２０が示されている。取付パレットアセンブリ２０は、好ましくは、多孔性燃料電池層および非多孔性燃料電池層などの多孔性材料層および非多孔性材料層の自動積重ね、輸送、および接合を容易にするために使用される。取付パレットアセンブリ２０は、有利に、多数の多孔性材料層および非多孔性材料層を積重ねることができ、かつ、スタックの構成の間、層の位置整列を維持することができる構造を提供する。
【００３３】
さらに、取付パレットアセンブリ２０は、材料層のスタックを、１つの処理ステーションから、接合ステーションなどのさまざまな他の処理ステーションに輸送し、一方、輸送およびその後の処理の間、層の位置整列を維持するための構造を提供する。たとえば、いったん、スタックの材料層が取付パレットアセンブリ２０内に位置決めされると、取付パレットアセンブリ２０内のスタックの整列は、固定され、知られる。したがって、取付パレットアセンブリ２０は、中に収容されたスタックが、下流処理ステーションでの処理のために適切に整列されることを確実にするために、下流処理ステーションで適切に整列されることだけが必要である。
【００３４】
図２〜図４に示された実施形態によれば、取付パレットアセンブリ２０は、２つの部品からなるアセンブリである。取付パレットアセンブリ２０は、第１の取付具２０Ａと第２の取付具２０Ｂとを含むように示されている。第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂは、各々、フレーム２１と、フレーム２１の切抜き部分２５内に位置するプレート２３とを含む。プレート２３をフレーム２１に取付けるために、ねじ２４が使用される。プレート２３をフレーム２１に固着する他の手段を使用してもよいことが理解される。
【００３５】
内側にプレート２３が配置された、フレーム２１の切抜き部分２５は、好ましくは、接合プレスをプレート２３と直接接触させるように構成されている。この構成によれば、接合プレスは、フレーム２１と接触することなくプレート２３と直接接触し、そうでなければ、接合プレスとプレート２３との間に間隙を形成する。この直接接触構成は、接合操作の間、接合プレスから、取付パレットアセンブリ２０内に位置決めされた材料層のスタックへの、熱の効率的な伝達をもたらす。接合プレスとプレート２３との間の直接接触は、有利に、接合プレスと取付パレットアセンブリ２０内に拘束された材料層のスタックとの間の熱伝達に必要な時間を低減する。
【００３６】
プレート２３は、少なくとも１つの実質的に多孔性の領域２７を含む。多孔性領域２７は、プレート２３の平面に対する窪みまたは凹部２８を規定してもよい。多孔性領域２７は、プレート２３に設けられた開口部のパターンとして図２〜図４に示されている。多孔性領域２７は、空気がプレート２３を通って自由に流れることを可能にし、かつ、取付パレットアセンブリ２０の使用の間、真空の発生および除去を可能にする。たとえば、多孔性領域２７の一方の側で発生された真空により、多孔性領域２７の他方の側に近接して位置する多孔性材料層、非多孔性材料層、または多孔性材料層と非多孔性材料層との組合せの解放可能な係合が可能になる。さらに、多孔性領域２７は、好ましくは、第１の取付具２０Ａなどの取付具、ならびに多孔性領域２７の他方の側に近接して位置する多孔性材料層および／または非多孔性材料層の両方が、真空および機械的つかみ機構によって１つのユニットとして移動されることを可能にするように構成されている。示されているように、多孔性領域２７が、好ましくは、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの各々のプレート２３上に設けられている。
【００３７】
プレート２３の多孔性領域２７は、１つ以上の材料層を受け、かつ、プレート２３と多孔性領域２７内に存在する材料層との間の真空の形成を容易にするように構成されている。したがって、多孔性領域２７のサイズおよび形状は、取付パレットアセンブリ２０内で、積重ねられ、輸送され、接合される材料層のサイズおよび形状に対応するように構成される。
【００３８】
本発明の取付パレットアセンブリ２０の有利な特徴は、取付パレットアセンブリ２０に組込まれた止め機構２９に関する。止め機構２９は、第１の取付具２０Ａ、第２の取付具２０Ｂ、または第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの両方に設けることができる。止め機構２９は、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの一方または両方のプレート２３から突出する。止め機構２９は、材料層が多孔性領域２７内で受けられたとき、多孔性領域２７および材料層の周囲に位置する。多孔性領域２７と近接して示されているが、止め機構２９は、多孔性領域２７とフレーム２１との間の所望の位置でプレート上に位置させることができる。フレーム２１は、また、止め機構２９を組入れるように形成してもよい。
【００３９】
止め機構２９は、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの一方または両方と単体として構成されてもよいし、代わりに、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの一方または両方に（一体的に）取付けられてもよい。１つの構成において、止め機構２９は、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの一方または両方のプレート２３の隆起した機械加工部分として実現することができる。止め機構２９は、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの一方または両方のプレート２３から突出する連続バンドまたは不連続バンドとして実現することができる。たとえば、止め機構２９は、１つ以上の整列穴または他の空隙／途切れを含んで、不連続止めバンドを規定してもよい。さらに、さまざまな形状およびサイズ（たとえば、線状、湾曲、球形など）の、いくつかの非連結突出部を、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂの一方または両方に組入れて、止め機構２９を規定してもよい。
【００４０】
止め機構２９は、接合プロセスの間、所望の量のスタック圧縮をもたらすために、圧縮空洞を取付パレットアセンブリ２０内に形成するように構成可能である。止め機構２９の高さは、取付パレットアセンブリ２０内で接合される、結果として生じる材料層スタックの厚さを精密に制御するように選択することができる。したがって、止め機構２９の高さは、接合プロセスの間スタックが受ける圧縮および結果として生じる積層されたスタックの厚さの両方を制御するように、賢明に選択することができる。
【００４１】
止め機構２９の高さは、圧縮空洞の多孔性領域２７間の所望の隙間をもたらすように選択することができる。取付パレットアセンブリ２０内に止め機構２９を含めることは、圧縮空洞内の隙間が、圧力下で第１の取付具２０Ａが第２の取付具２０Ｂと接触されるとき、実質的に一定のままであることを可能にすることができる。
【００４２】
一般に、この隙間を、圧縮されていない状態にあるときの材料層のスタックの組合された厚さより小さいように選択することによって、圧縮が行われる。例として、圧縮空洞内の隙間は、圧力下で第１の取付具２０Ａが第２の取付具２０Ｂと接触されるときに流体輸送層（ＦＴＬ）／膜／ＦＴＬスタックの圧縮の所定のレベルを達成する、ＦＴＬ／膜／ＦＴＬスタックの組合された厚さを提供するように選択することができる。
【００４３】
取付パレットアセンブリ２０は、好ましくは、圧力下で第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂが接触されるとき、第２の取付具２０Ｂに対する第１の取付具２０Ａの位置合せを提供する整列機構を有する。整列機構は、第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂ上に位置する１つ以上の整列特徴を含むことができる。
【００４４】
たとえば、また、図２および図３に示されているように、整列機構は、第２の取付具２０Ｂに設けられた対応する円形空隙と位置合せする、第１の取付具２０Ａ上に設けられたツーリングボール２２を含むことができる。別の構成において、整列機構は、圧力下で第１の取付具２０Ａおよび第２の取付具２０Ｂが接触されるときに、第２の取付具２０Ｂに対する第１の取付具２０Ａの必要な位置合せを行う位置決めピンを含むことができる。第２の取付具２０Ｂに対する第１の取付具２０Ａの適切な位置合せを確実にするために、他の既知の整列機構を使用することができる。
【００４５】
別の構成によれば、取付パレットアセンブリ２０は、たとえば、取付パレットアセンブリ２０が、積重ねステーションから接合ステーションに移動されるとき、および接合ステーションから切断ステーションに移動されるときなどに、さまざまな処理ステーションでの取付パレットアセンブリ２０の正確な位置決めを考慮する整列機構を含むことができる。したがって、取付パレットアセンブリ２０は、取付パレットアセンブリ２０内に収容されたスタックが、特定のステーションでの処理のために適切に整列されることを確実にするために、各処理ステーションで適切に整列されることだけが必要である。
【００４６】
取付パレットアセンブリ２０は、さまざまな硬い材料から形成することができる。たとえば、取付パレットアセンブリ２０は、さまざまなタイプの硬化鋼から形成することができる。止め機構２９は、プレート２３と同じ材料またはプレート２３の材料より硬い材料から形成することができる。
【００４７】
先に説明されたように、本発明の取付パレットアセンブリは、燃料電池または燃料電池の一部を規定する材料層などの、さまざまな多孔性材料層および非多孔性材料層の自動積重ね、輸送、および接合を容易にするために使用することができる。本発明の取付パレットアセンブリを使用することができるさまざまな自動積重ね、輸送、および接合プロセスが、代理人事件番号５７４２０ＵＳ００２で、本出願と同時に出願された、「燃料電池材料層を自動的に積重ねる装置および方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＡＬＬＹ  ＳＴＡＣＫＩＮＧ  ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＬＡＹＥＲＳ）」という名称の、同じ所有者による同時係属中の出願に記載されている。
【００４８】
本発明のさまざまな実施形態の先の説明は、例示および説明のために提示された。余すところがないこと、または本発明を開示された厳密な形式に限定することは、意図されていない。上記教示に鑑み、多くの修正および変更が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されないが、むしろ、特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】燃料電池およびその構成層の図である。
【図２】本発明の実施形態による燃料電池層の自動積重ねおよび接合を容易にするのによく適した、２部品の取付パレットアセンブリの２つの取付具のうちの１つを示す。
【図３】本発明の実施形態による、２部品の取付パレットアセンブリの図である。
【図４】本発明の実施形態による、止め機構によって境界を定められた多孔性領域を含む取付具を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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