(57)【要約】【課題】複数種類の構成部品を、簡素な工程を経て、かつ、簡素な設備によって、定められた積層順序にしたがって積層する。【解決手段】積層体の形成装置４０は、構成部品２０、３０の保持および保持解除が自在であるとともに相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在である第１と第２の収納部５０、６０と、保持が解除された構成部品を受け取るステージ７０と、を有している。第１と第２の収納部を相対的に組み合わせることによって、第１の収納部に収納された構成部品３０と第２の収納部に収納された構成部品２０とが定められた積層順序に配列される。さらに、第１と第２の収納部に収納された各構成部品の保持を解除することによって、各構成部品が定められた積層順序にしたがってステージ上に積層される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種類の構成部品を定められた積層順序にしたがって積層してなる積層体を形成する、積層体の形成方法において、
各構成部品の保持および保持解除が自在であるとともに相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在である少なくとも２つの第１と第２の収納部に、前記少なくとも２種類の構成部品を種類ごとに分けて収納する収納工程と、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部を相対的に組み合わせることによって、前記第１の収納部に収納された構成部品と前記第２の収納部に収納された構成部品とを前記定められた積層順序に配列する配列工程と、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部に収納された各構成部品の保持を解除することによって、前記少なくとも２種類の構成部品を前記定められた積層順序にしたがってステージ上に積層する積層工程と、を有することを特徴とする積層体の形成方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部のそれぞれは、構成部品を保持する保持位置と、保持していた構成部品を離す保持解除位置との間で移動自在な保持部材を有し、
前記積層工程において、前記保持部材のそれぞれを前記保持位置から前記保持解除位置に移動するときに構成部品を積層する位置を規制することを特徴とする請求項１に記載の積層体の形成方法。
【請求項３】
前記収納工程および前記配列工程において、前記保持部材のそれぞれは、前記構成部品を水平方向に沿って保持し、
前記積層工程において、前記保持部材のそれぞれを、下側から順々に、前記保持位置から前記保持解除位置に移動し、配列された構成部品を鉛直下方に落下させて前記ステージ上に積層することを特徴とする請求項２に記載の積層体の形成方法。
【請求項４】
前記積層工程において、前記ステージを、落下する構成部品を受け取るごとに所定距離だけ上昇することを特徴とする請求項３に記載の積層体の形成方法。
【請求項５】
前記積層工程の後に、前記ステージ上に積層された前記構成部品に対して圧力を加えるプレス工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の積層体の形成方法。
【請求項６】
前記少なくとも２種類の構成部品は、燃料電池スタックにおけるセパレータと、前記燃料電池スタックにおける膜電極接合体とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の積層体の形成方法。
【請求項７】
少なくとも２種類の構成部品を定められた積層順序にしたがって積層してなる積層体を形成する、積層体の形成装置において、
前記少なくとも２種類の構成部品のうちの一方の種類の構成部品を収納するとともに収納される構成部品の保持および保持解除が自在である第１の収納部と、
前記少なくとも２種類の構成部品のうちの他方の種類の構成部品を収納するとともに収納される構成部品の保持および保持解除が自在であり、前記第１の収納部に対して相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在に構成された第２の収納部と、
相対的に組み合わされた前記少なくとも２つの第１と第２の収納部において保持が解除された構成部品を受け取るステージと、を有してなり、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部を相対的に組み合わせることによって、前記第１の収納部に収納された構成部品と前記第２の収納部に収納された構成部品とが前記定められた積層順序に配列され、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部に収納された各構成部品の保持を解除することによって、前記少なくとも２種類の構成部品が前記定められた積層順序にしたがってステージ上に積層されることを特徴とする積層体の形成装置。
【請求項８】
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部のそれぞれは、構成部品を保持する保持位置と、保持していた構成部品を離す保持解除位置との間で移動自在に構成されるとともに前記保持位置から前記保持解除位置に移動するときに構成部品を積層する位置を規制する保持部材を有していることを特徴とする請求項７に記載の積層体の形成装置。
【請求項９】
前記保持部材のそれぞれは、前記構成部品を水平方向に沿って保持し、
前記保持部材のそれぞれを、下側から順々に、前記保持位置から前記保持解除位置に移動し、配列された構成部品を鉛直下方に落下させて前記ステージ上に積層することを特徴とする請求項８に記載の積層体の形成装置。
【請求項１０】
前記ステージは、鉛直方向に沿って昇降自在に構成され、落下する構成部品を受け取るごとに所定距離だけ上昇することを特徴とする請求項９に記載の積層体の形成装置。
【請求項１１】
前記ステージに対して相対的に接近離反移動自在に構成され、前記ステージ上に積層された前記構成部品に対して圧力を加えるプレスをさらに有することを特徴とする請求項７に記載の積層体の形成装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２種類の構成部品は、燃料電池スタックにおけるセパレータと、前記燃料電池スタックにおける膜電極接合体とを含んでいることを特徴とする請求項７に記載の積層体の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体の形成方法、および積層体の形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池スタックは、セパレータや膜電極接合体などの複数種類の構成部品を定められた積層順序にしたがって積層した積層体を有している（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００２−２６０６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料電池スタックを迅速かつ安価に形成するために、セパレータや膜電極接合体などの複数種類の構成部品を、簡素な工程を経て、かつ、簡素な設備によって、定められた積層順序にしたがって積層することが要請されている。
【０００４】
本発明の目的は、上記要請に応え得る、積層体の形成方法、および積層体の形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する請求項１に記載の本発明は、少なくとも２種類の構成部品を定められた積層順序にしたがって積層してなる積層体を形成する、積層体の形成方法において、
各構成部品の保持および保持解除が自在であるとともに相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在である少なくとも２つの第１と第２の収納部に、前記少なくとも２種類の構成部品を種類ごとに分けて収納する収納工程と、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部を相対的に組み合わせることによって、前記第１の収納部に収納された構成部品と前記第２の収納部に収納された構成部品とを前記定められた積層順序に配列する配列工程と、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部に収納された各構成部品の保持を解除することによって、前記少なくとも２種類の構成部品を前記定められた積層順序にしたがってステージ上に積層する積層工程と、を有することを特徴とする積層体の形成方法である。
【０００６】
上記目的を達成する請求項７に記載の本発明は、少なくとも２種類の構成部品を定められた積層順序にしたがって積層してなる積層体を形成する、積層体の形成装置において、
前記少なくとも２種類の構成部品のうちの一方の種類の構成部品を収納するとともに収納される構成部品の保持および保持解除が自在である第１の収納部と、
前記少なくとも２種類の構成部品のうちの他方の種類の構成部品を収納するとともに収納される構成部品の保持および保持解除が自在であり、前記第１の収納部に対して相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在に構成された第２の収納部と、
相対的に組み合わされた前記少なくとも２つの第１と第２の収納部において保持が解除された構成部品を受け取るステージと、を有してなり、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部を相対的に組み合わせることによって、前記第１の収納部に収納された構成部品と前記第２の収納部に収納された構成部品とが前記定められた積層順序に配列され、
前記少なくとも２つの第１と第２の収納部に収納された各構成部品の保持を解除することによって、前記少なくとも２種類の構成部品が前記定められた積層順序にしたがってステージ上に積層されることを特徴とする積層体の形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数種類の構成部品を、簡素な工程を経て、かつ、簡素な設備によって、定められた積層順序にしたがって積層することができ、これを通して、積層体を迅速かつ安価に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、積層体を有する燃料電池スタック１を示す斜視図、図２は、燃料電池スタック１の積層構造の一部を示す要部拡大断面図である。なお、理解を容易にするために、図面には各構成要素が誇張して示されている。
【００１０】
図１を参照して、燃料電池スタック１は、燃料ガス（水素）と酸化剤ガス（酸素）との反応により起電力を生じる単セル２を所定数だけ積層した積層体３を有している。積層体３の両端のそれぞれに、集電板４、絶縁板５およびエンドプレート６を配置し、これらを、タイロッドボルト７により締結することによって、燃料電池スタック１を構成している。燃料電池スタック１内部において燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却水のそれぞれを流通させるために、一方のエンドプレート６に、燃料ガス導入口８、燃料ガス排出口９、酸化剤ガス導入口１０、酸化剤ガス排出口１１、冷却水導入口１２、および冷却水排出口１３を形成している。
【００１１】
図２を参照して、単セル２は、膜電極接合体２０と、膜電極接合体２０の両面のそれぞれに配置されるセパレータ３０とから構成されている。図示したセパレータ３０は、ステンレス鋼を基材とする金属セパレータから構成されている。
【００１２】
膜電極接合体２０は、固体高分子電解質膜２１と、固体高分子電解質膜２１の両面のうち一方の面に設けられる燃料極２２と、固体高分子電解質膜２１の他方の面に設けられる空気極２３とを有し、固体高分子電解質膜２１を、その両側から、燃料極２２と空気極２３とによって挟み込んだ積層構造を有している。燃料極２２および空気極２３のそれぞれは、触媒層およびガス拡散層を含んでいる。
【００１３】
セパレータ３０は、流路溝を形成するために、凹凸形状を有している。膜電極接合体２０の両面のそれぞれにセパレータ３０を配置することにより、燃料ガスを流通させるための燃料ガス流路３１、酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス流路３２、および冷却水を流通させるための冷却水流路３３を形成している。図示した金属セパレータにあっては、セパレータ３０の流路は、金属製の基材をプレス成形することにより形成している。燃料ガスは、燃料ガス導入口８から導入され、金属セパレータ３０の燃料ガス流路３１を流れ、燃料ガス排出口９から排出される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス導入口１０から導入され、セパレータ３０の酸化剤ガス流路３２を流れ、酸化剤ガス排出口１１から排出される。冷却水は、冷却水導入口１２から導入され、セパレータ３０の冷却水流路３３を流れ、冷却水排出口１３から排出される。
【００１４】
図３は、本発明に係る積層体３の形成方法を具現化した、本発明に係る積層体の形成装置４０を、収納工程および配列工程が終了し、積層工程が開始される直前の状態において示す図、図４は、積層体の形成装置４０を、積層工程の途中の状態において示す図、図５は、積層体の形成装置４０を、積層工程が終了した状態において示す図、図６は、積層体の形成装置４０を、積層された構成部品２０、３０に対して圧力を加えている状態において示す図、図７（Ａ）は、図３の７Ａ−７Ａ線に沿う図、図７（Ｂ）は、図３の７Ｂ−７Ｂ線に沿う図、図８（Ａ）（Ｂ）は、積層体の形成装置４０における第１と第２の収納部５０、６０を、収納工程が終了した状態において示す図、図９（Ａ）は、燃料電池スタック１におけるセパレータ３０を示す図、図９（Ｂ）は、燃料電池スタック１における膜電極接合体２０を示す図、図１０（Ａ）（Ｂ）は、第１の収納部５０を所定位置にセットする状態を説明する図、図１１（Ａ）（Ｂ）は、第２の収納部６０を所定位置にセットする状態を説明する図、図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、構成部品２０、３０を積層する位置を規制する作用の説明に供する図である。
【００１５】
図示するスタッキング装置４０（積層体の形成装置に相当する）は、２種類の構成部品２０、３０を定められた積層順序にしたがって積層してなる積層体３を形成するために用いられる。スタッキング装置４０は、概説すれば、２種類の構成部品２０、３０のうちの一方の種類の構成部品３０を収納するとともに収納される構成部品３０の保持および保持解除が自在である第１の収納部５０と、２種類の構成部品２０、３０のうちの他方の種類の構成部品２０を収納するとともに収納される構成部品２０の保持および保持解除が自在であり、第１の収納部５０に対して相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在に構成された第２の収納部６０と、相対的に組み合わされた第１と第２の収納部５０、６０において保持が解除された構成部品２０、３０を受け取るステージ７０と、を有している。第１と第２の収納部５０、６０を相対的に組み合わせることによって、第１の収納部５０に収納された構成部品３０と第２の収納部６０に収納された構成部品２０とが定められた積層順序に配列される。そして、第１と第２の収納部５０、６０に収納された各構成部品２０、３０の保持を解除することによって、２種類の構成部品２０、３０が定められた積層順序にしたがってステージ７０上に積層される。本実施形態のスタッキング装置４０は、ステージ７０に対して相対的に接近離反移動自在に構成され、ステージ７０上に積層された構成部品２０、３０に対して圧力を加えるプレス８０をさらに有している。以下、スタッキング装置４０について詳述する。なお、図３において紙面手前側を前面、紙面奥側を背面とする。図７（Ａ）（Ｂ）においては、それぞれ、下側が前面、上側が背面となる。
【００１６】
前記２種類の構成部品は、例えば、燃料電池スタック１におけるセパレータ３０、および燃料電池スタック１における膜電極接合体２０である。本実施形態では、２種類の構成部品であるセパレータ３０および膜電極接合体２０を交互に積層する順序を、「定められた積層順序」とする。セパレータ３０および膜電極接合体２０は、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、それぞれ前工程において予め製作されている。
【００１７】
金属製のセパレータ３０は、基材に対して、流路を形成するためのプレス成形や、導電性を高めるための熱処理を施すことによって製作されている。さらに、２枚のセパレータ３０を接着剤、溶接、かしめ、圧着などの適宜の手法によって貼り合わせたものも製作されている。
【００１８】
膜電極接合体２０は、固体高分子電解質膜２１、燃料極２２、および空気極２３を、接着剤、熱溶着などの適宜の手法によって貼り合わせることによって製作されている。
【００１９】
前記第１の収納部５０は、図８（Ａ）に示すように、２種類の構成部品のうちの一方の種類の構成部品、例えば、セパレータ３０を多段の棚状に収納するために用いられる。第１の収納部５０は、左右一対の支柱５１と、支柱５１を立てるための下部バー５２と、移動を容易にするため下部バー５２の下面に取り付けられたキャスタ５３とを有している。一対の支柱５１は図示しない連結バーを介して接続されている。第１の収納部５０はさらに、当該第１の収納部５０に収納されるそれぞれのセパレータ３０の保持および保持解除が自在な複数個の第１の保持部材５４（保持部材に相当する）を有している。
【００２０】
前記第２の収納部６０は、図８（Ｂ）に示すように、２種類の構成部品のうちの他方の種類の構成部品、例えば、膜電極接合体２０を多段の棚状に収納するために用いられる。第２の収納部６０は、第１の収納部５０と同様に、左右一対の支柱６１と、下部バー６２と、キャスタ６３とを有し、一対の支柱６１は図示しない連結バーを介して接続されている。第２の収納部６０における支柱６１間の間隔は、第１の収納部５０における支柱５１間の間隔よりも広く設定されている。第２の収納部６０は、さらに、当該第２の収納部６０に収納されるそれぞれの膜電極接合体２０の保持および保持解除が自在な複数個の第２の保持部材６４（保持部材に相当する）を有している。
【００２１】
第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれは、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を保持する保持位置と、保持していた膜電極接合体２０およびセパレータ３０を離す保持解除位置との間で移動自在に構成されている。第１と第２の保持部材５４、６４は、保持位置から保持解除位置に移動するときに膜電極接合体２０およびセパレータ３０を積層する位置を規制するためのガイド部５５、６５（図１２参照）が設けられている。図示する第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれは、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を水平方向に沿って保持し、第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれを、下側から順々に、保持位置から保持解除位置に移動し、配列された膜電極接合体２０およびセパレータ３０を鉛直下方に落下させてステージ７０上に積層するように構成されている。
【００２２】
さらに詳しく、第１の保持部材５４は、支柱５１に回動自在に連結される基部５６と、セパレータ３０が載置されるプレート部５７と、非回転のガイド部５５とを有している。プレート部５７は、基部５６から前面側に延びている（図７（Ａ）参照）。左右一対の第１の保持部材５４は、同じ高さ位置に配置され、セパレータ３０を水平方向に沿って保持する。左右一対の第１の保持部材５４は、図示しないアクチュエータによって同期して回動される。
【００２３】
第２の保持部材６４も同様に、支柱６１に回動自在に連結される基部６６と、膜電極接合体２０が載置されるプレート部６７と、非回転のガイド部６５とを有している。プレート部６７は、基部６６から背面側に延びている（図７（Ｂ）参照）。左右一対の第２の保持部材６４は、同じ高さ位置に配置され、膜電極接合体２０を水平方向に沿って保持する。左右一対の第２の保持部材６４は、図示しないアクチュエータによって同期して回動される。
【００２４】
第１と第２の保持部材５４、６４はともに、所定のピッチで高さ方向に配列されているが、第１の保持部材５４の高さ位置と第２の保持部材６４の高さ位置とは異なっている。これにより、第１と第２の収納部５０、６０に収納されたセパレータ３０および膜電極接合体２０のそれぞれは、異なる高さ位置に保持されている。また、前述したように、第２の収納部６０における支柱６１間の間隔は、第１の収納部５０における支柱５１間の間隔よりも広い。これにより、第２の収納部６０は、第１の収納部５０に対して相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在となる（図７、図１１参照）。第１の収納部５０と第２の収納部６０とを相対的に組み合わせると、第１の保持部材５４によって保持されたセパレータ３０が第２の保持部材６４によって保持された膜電極接合体２０の間に相対的に配置され、セパレータ３０と膜電極接合体２０とが定められた積層順序つまり交互に配列される（図３参照）。配列された膜電極接合体２０およびセパレータ３０を鉛直下方に落下させてステージ７０上に積層するに際しては、第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれは、下側から順々に、保持位置から保持解除位置に移動される（図４参照）。
【００２５】
図１２を参照して、第１の保持部材５４におけるガイド部５５は、セパレータ３０が落下するパスを形成するように、下方に伸びるガイド面５５ａを有している。左側のガイド面５５ａがセパレータ３０の左端の一部に当接し、右側のガイド面５５ａがセパレータ３０の右端の一部に当接することによって、セパレータ３０の位置を規制する。ガイド部５５は、第１と第２の収納部５０、６０の組み合わせや、基部５６およびプレート部５７の回動を阻害しないように、支柱５１に近接して設けられている。
【００２６】
図１２（Ａ）に示される保持位置において、左右一対の第１の保持部材５４は、セパレータ３０を水平方向に沿って保持している。セパレータ３０の端部は、プレート部５７に載置されている。セパレータ３０の保持を解除するときには、右側の第１の保持部材５４を保持位置から反時計回り方向に、左側の第１の保持部材５４を保持位置から時計回り方向に、同期して回動する（図１２（Ｂ））。この回動に伴って、セパレータ３０は、その端部がプレート部５７の上を滑るようにして移動しながら、落下していく（図１２（Ｂ）（Ｃ））。落下途中のセパレータ３０は、その左端の一部に左側のガイド面５５ａが当接し、右端の一部に右側のガイド面５５ａが当接することによって、位置が規制される。そして、左右一対の第１の保持部材５４が保持解除位置まで移動すると、セパレータ３０は、その端部がプレート部５７から離れ、鉛直下方に落下してステージ７０上に積層される（図１２（Ｄ））。このように、ガイド部５５が落下途中のセパレータ３０の左右方向の位置を規制することによって、セパレータ３０を積層する際の左右方向の位置が規制される。
【００２７】
第２の保持部材６４におけるガイド部６５も同様に構成され、ガイド面６５ａが落下途中の膜電極接合体２０の左右方向の位置を規制することによって、膜電極接合体２０を積層する際の左右方向の位置が規制される。
【００２８】
前記ステージ７０は、鉛直方向に沿って昇降自在に構成され、落下する膜電極接合体２０およびセパレータ３０を受け取るごとに所定距離だけ上昇することが好ましい。膜電極接合体２０およびセパレータ３０の落下距離を均一にでき、積層時のズレの発生を低減できるからである。
【００２９】
ステージ７０は、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を積層するためのテーブル７１と、テーブル７１を昇降する昇降機構７２とを有している。テーブル７１の幅は、第１の収納部５０における支柱５１間の間隔よりも狭い。テーブル７１を跨ぐようにして、第１と第２の収納部５０、６０が相対的に組み合わされている（図７参照）。テーブル７１上には、下側から順々に保持が解除された膜電極接合体２０およびセパレータ３０が、順次積層される。テーブル７１上の背面寄りには位置決めピン７３が立てられている。位置決めピン７３は、積層体３の高さ寸法よりも長い長さを有する。第１の収納部５０に収納したセパレータ３０の背面を位置決めピン７３に当接させることにより、セパレータ３０を積層する際の前後方向の位置が規制される。同様に、第２の収納部６０に収納した膜電極接合体２０の背面を位置決めピン７３に当接させることにより、膜電極接合体２０を積層する際の前後方向の位置が規制される。昇降機構７２は、例えば、油圧などの流体圧によってテーブル７１を昇降する。
【００３０】
前記プレス８０は、ステージ７０のテーブル７１上の積層体３の上面に当接自在な型８１と、型８１をテーブル７１に対して接近離反移動する押圧機構８２とを有している。押圧機構８２により型８１をテーブル７１に対して接近移動することにより、テーブル７１上に積層されたすべての膜電極接合体２０およびセパレータ３０に対して圧力が加えられる。
【００３１】
次に、スタッキング装置４０による、燃料電池スタック１における積層体３の形成手順を説明する。
【００３２】
セパレータ３０（図９（Ａ））および膜電極接合体２０（図９（Ｂ））は、ともに前工程において予め製作されている。
【００３３】
まず、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１と第２の収納部５０、６０に、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を種類ごとに分けて収納する（収納工程）。収納工程は、製作された膜電極接合体２０およびセパレータ３０をハンドリングするロボットを用いて実施される。
【００３４】
この収納工程において、セパレータ３０は、第１の収納部５０に多段の棚状に収納され、膜電極接合体２０は、第２の収納部６０に多段の棚状に収納される。収納工程においては、第１の保持部材５４は、保持位置において、セパレータ３０を水平方向に沿って保持し、第２の保持部材６４も、保持位置において、膜電極接合体２０を水平方向に沿って保持している。
【００３５】
次いで、図３に示すように、第１と第２の収納部５０、６０を相対的に組み合わせることによって、第１の収納部５０に収納されたセパレータ３０と第２の収納部６０に収納された膜電極接合体２０とを定められた積層順序に配列する（配列工程）。
【００３６】
この配列工程では、まず、第１の収納部５０を、テーブル７１の前面側から、テーブル７１を跨ぐように移動する（図１０（Ａ）（Ｂ）参照）。その後に、第２の収納部６０を、テーブル７１の前面側から、テーブル７１を跨ぐように移動する（図１１（Ａ）（Ｂ）参照）。第１の収納部５０と第２の収納部６０とを相対的に組み合わせると、第１の保持部材５４によって保持されたセパレータ３０が第２の保持部材６４によって保持された膜電極接合体２０の間に相対的に配置され、膜電極接合体２０とセパレータ３０とが定められた積層順序つまり交互に配列される。配列工程においても、第１の保持部材５４は、保持位置において、セパレータ３０を水平方向に沿って保持し、第２の保持部材６４も、保持位置において、膜電極接合体２０を水平方向に沿って保持している。
【００３７】
次いで、図４および図５に示すように、第１と第２の収納部５０、６０に収納された各膜電極接合体２０およびセパレータ３０の保持を解除することによって、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を定められた積層順序にしたがって、つまり交互にステージ７０のテーブル７１上に積層する（積層工程）。
【００３８】
この積層工程において、第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれを保持位置から保持解除位置に移動することにより、配列された膜電極接合体２０およびセパレータ３０を鉛直下方に積極的に落下させ、ステージ７０のテーブル７１上に積層する。このときには、第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれを、下側から順々に、保持位置から保持解除位置に移動する。
【００３９】
さらに、積層工程において、第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれを保持位置から保持解除位置に移動するときに、ガイド部５５、６５は、落下途中の膜電極接合体２０およびセパレータ３０の左右方向の位置を規制し、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を積層する際の左右方向の位置を規制する（図１２参照）。膜電極接合体２０およびセパレータ３０の前後方向の位置は、それらの背面をテーブル７１上の位置決めピン７３に当接させることによって、規制する。
【００４０】
また、積層工程において、落下する膜電極接合体２０およびセパレータ３０を受け取るごとに、テーブル７１を昇降機構７２により所定距離だけ上昇する。これにより、膜電極接合体２０およびセパレータ３０の落下距離を均一にでき、積層時のズレの発生を低減できる。
【００４１】
次いで、図６に示すように、積層工程の後に、プレス８０の型８１を押圧機構８２によりテーブル７１に対して接近移動し、テーブル７１上に交互に積層された膜電極接合体２０およびセパレータ３０に対して圧力を加える（プレス工程）。
【００４２】
プレス工程の後、プレス８０の型８１をテーブル７１に対して離反移動し、テーブル７１を初期位置まで下降し、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を積層してなる積層体３をテーブル７１から搬出する。
【００４３】
空となった第１と第２の収納部５０、６０は、膜電極接合体２０およびセパレータ３０を製作する前工程に戻される。これにより、燃料電池スタック１における積層体３の形成が完了する。
【００４４】
図１３（Ａ）は、本発明に係る積層体の形成装置４０を使用する場合の工程の説明に供する図、図１３（Ｂ）は、対比例に係る積層体の形成装置１００を使用する場合の工程の説明に供する図である。２種類の構成部品を積層してなる積層体を形成する場合を例に挙げる。
【００４５】
対比例に係る積層体の形成装置１００は、図１３（Ｂ）に概念的に示すように、２種類の構成部品を種類ごとに分けて収納するための２つの収納部１０１、１０２と、定められた積層順序に合わせて順番に各収納部１０１、１０２から各構成部品を取り出してステージ１０３上に積層するためのロボット１０４と、を有している。対比例にあっては、収納部１０１、１０２に一旦収納した構成部品を再度取り出す工程や、構成部品をハンドリングして積層するロボット１０４が必須である。
【００４６】
これに対して、本発明に係る積層体の形成装置４０は、図１３（Ａ）に概念的に示すように、第１と第２の収納部５０、６０を相対的に組み合わせるだけで、第１の収納部５０に収納された構成部品と第２の収納部６０に収納された構成部品とを定められた積層順序に配列することができ、さらに、第１と第２の収納部５０、６０に収納された各構成部品の保持を解除することによって、２種類の構成部品を定められた積層順序にしたがってステージ７０上に積層することができる。このため、第１と第２の収納部５０、６０に一旦収納した構成部品を再度取り出す工程や、構成部品をハンドリングして積層するロボットは必要ない。したがって、本発明にあっては、複数種類の構成部品を、簡素な工程を経て、かつ、簡素な設備によって、定められた積層順序にしたがって積層することができる。さらに、第１と第２の収納部５０、６０に一旦収納した構成部品を再度取り出すために要する時間も生じない。よって、本発明によれば、積層体を迅速かつ安価に形成することが可能となる。
【００４７】
（変形例）
上述した実施形態では、２種類の構成部品２０、３０を積層してなる積層体３を形成するための積層体の形成装置４０を図示したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、３種類以上の構成部品を定められた積層順序にしたがって積層してなる積層体を形成するためにも適用できる。例えば、３種類の構成部品を積層してなる積層体を形成する場合には、相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在に構成された第１、第２、および第３の収納部を備えればよい。また、２つの第１と第２の収納部５０、６０に、３種類の構成部品を種類ごとに分けて収納する形態も本発明の範囲に含まれる。つまり、第１の収納部５０には、２種類の構成部品を収納し、第２の収納部６０には、残りの構成部品を収納すればよい。したがって、本発明においては、相対的に組み合わせおよび組み合わせ解除が自在に構成された少なくとも２つの収納部を備えていれば足りる。
【００４８】
また、第１と第２の保持部材５４、６４のそれぞれが構成部品を水平方向に沿って保持する形態を示したが、構成部品を鉛直方向に沿って保持しておき、落下させつつ水平方向に沿って積層していく形態にも改変できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】積層体を有する燃料電池スタックを示す斜視図である。
【図２】燃料電池スタックの積層構造の一部を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明に係る積層体の形成方法を具現化した、本発明に係る積層体の形成装置を、収納工程および配列工程が終了し、積層工程が開始される直前の状態において示す図である。
【図４】積層体の形成装置を、積層工程の途中の状態において示す図である。
【図５】積層体の形成装置を、積層工程が終了した状態において示す図である。
【図６】積層体の形成装置を、積層された構成部品に対して圧力を加えている状態において示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、図３の７Ａ−７Ａ線に沿う図、図７（Ｂ）は、図３の７Ｂ−７Ｂ線に沿う図である。
【図８】図８（Ａ）（Ｂ）は、積層体の形成装置における第１と第２の収納部を、収納工程が終了した状態において示す図である。
【図９】図９（Ａ）は、燃料電池スタックにおけるセパレータを示す図、図９（Ｂ）は、燃料電池スタックにおける膜電極接合体を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）（Ｂ）は、第１の収納部を所定位置にセットする状態を説明する図である。
【図１１】図１１（Ａ）（Ｂ）は、第２の収納部を所定位置にセットする状態を説明する図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、構成部品を積層する位置を規制する作用の説明に供する図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、本発明に係る積層体の形成装置を使用する場合の工程の説明に供する図、図１３（Ｂ）は、対比例に係る積層体の形成装置を使用する場合の工程の説明に供する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１        燃料電池スタック、
３        積層体、
２０      膜電極接合体（構成部品）、
３０      セパレータ（構成部品）、
４０      スタッキング装置（積層体の形成装置）、
５０      第１の収納部、
５１      支柱、
５４      第１の保持部材（保持部材）、
５５      ガイド部、
５５ａ    ガイド面、
６０      第２の収納部、
６１      支柱、
６４      第２の保持部材（保持部材）、
６５      ガイド部、
６５ａ    ガイド面、
７０      ステージ、
７１      テーブル、
７２      昇降機構、
８０      プレス、
８１      型、
８２      押圧機構。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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