(57)【要約】【課題】水平姿勢から起立姿勢への燃料電池セルの姿勢変更が簡便で、整列も容易な燃料電池の製造手法を提供する。【解決手段】燃料電池製造装置１００は、燃料電池セルＦＣを起立姿勢で整列するに当たり、搬入を受け受けた燃料電池セルＦＣを受付箇所ＦＣＰから傾斜姿勢で落下させ、鉛直下方側のセル一端をセル受座１５３で受け止める。この受け止めにより、燃料電池セルＦＣに作用する力を回転力に転換して燃料電池セルＦＣを回転させ、回転に伴って起立姿勢となった燃料電池セルＦＣの係合ガイド部ＦＣＫをセル案内ガイドレール１３０の導入軌跡レール部１３１に係合させる。その後、導入軌跡レール部１３１に続く直線軌跡レール部１３３において、燃料電池セルＦＣを起立姿勢のまま吊り下げ保持し、吊り下げ状態の燃料電池セルＦＣを起立姿勢で整列する。【選択図】図１
2016157520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルが積層された燃料電池の製造方法であって、
水平状態の第１の姿勢で前記燃料電池セルを搬送する第１の工程と、
搬送された前記燃料電池セルに回転力を与える第２の工程と、
前記第２の工程の後、前記燃料電池セルを所定箇所まで搬送する工程であって、前記所定箇所までの搬送の過程で、前記燃料電池セルの一端を重力方向下になるよう落下させ、落下させた前記燃料電池セルの前記一端を受け止め、受け止めた前記燃料電池セルの前記一端を支点として回転させることで、前記燃料電池セルの姿勢を、起立状態の第２の姿勢に前記第１の姿勢から変更する第３の工程と、
前記第２の姿勢に姿勢が変更された前記前記燃料電池セルを、整列する第４の工程とを備える
燃料電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記第１の工程では、
水平方向に横たわる水平姿勢を前記第１の姿勢として前記燃料電池セルの搬入を受け付ける受付箇所において、前記水平姿勢から起立姿勢に転ずる過程で前記燃料電池セルの搬入を受け付けると共に、先に搬入される側の前記セル一端が鉛直下方側に落下するように前記燃料電池セルを落下させ、
前記第３の工程では、
落下する前記セル一端を受け止めて、前記燃料電池セルを落下させるように前記燃料電池セルに働く力を、前記受け止めた前記セル一端が前記支点となってセル他端が回転する回転力に転換し、該回転力を前記燃料電池セルに付与して前記燃料電池セルを前記第２の姿勢としての起立姿勢とすると共に、
該起立姿勢となった前記燃料電池セルが前記セル他端の側に有する係合ガイド部を前記受付箇所から延びるガイドレールに係合させて、前記搬入を受け付けた前記燃料電池セルを前記所定箇所まで搬送し、
前記第４の工程では、
前記起立姿勢の前記燃料電池セルを前記ガイドレールに前記係合ガイド部が係合したセル吊り下げ状態として、前記ガイドレールの軌跡において、前記セル吊り下げ状態の前記燃料電池セルを前記起立姿勢で整列する
燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記第４の工程では、前記ガイドレールのレール軌跡末端をセル積層工程でのセル位置決め用の直線ガイドレールに連結させ、前記整列した前記燃料電池セルの前記係合ガイド部を前記直線ガイドレールに係合させる、請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
複数の燃料電池セルが積層された燃料電池の製造装置であって、
水平方向に横たわる水平姿勢から起立姿勢に転ずる過程で前記燃料電池セルの搬入を受け付ける受付箇所において、先に搬入される側のセル一端が鉛直下方側に落下するようにして落下する前記燃料電池セルの前記セル一端を受け止めて、前記燃料電池セルを落下させるように前記燃料電池セルに働く力を、前記受け止めた前記セル一端が支点となってセル他端が回転する回転力に転換し、前記燃料電池セルに前記回転力を付与して前記燃料電池セルを起立姿勢とする起立化部と、
前記受付箇所から延びるガイドレールであって、前記起立姿勢となった前記燃料電池セルが前記セル他端の側に有する係合ガイド部が係合するガイドレールと、
該ガイドレールに前記係合ガイド部を係合させて、前記起立姿勢の前記燃料電池セルを前記ガイドレールに前記係合ガイド部が係合したセル吊り下げ状態とし、前記ガイドレールの軌跡において、前記セル吊り下げ状態の前記燃料電池セルを前記起立姿勢で整列する整列領域部とを備える
燃料電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造方法と製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を構成する燃料電池セルは、平板状とされているので、安定性確保の点から、セル製造過程や搬送過程では、通常、水平方向に横たわる水平姿勢を採る。複数の燃料電池セルが積層された燃料電池の形態では、通常、それぞれの燃料電池セルは、鉛直方向に起立した起立姿勢を採って整列される。よって、燃料電池セルの起立姿勢を燃料電池の製造過程において確保できるようにする製造手法が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１２１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の製造手法では、ロボットアームや専用ローラー、専用アクチュエーターを用いて、水平姿勢にある燃料電池セルを起立姿勢とするように燃料電池セルを持ち上げ、その後に、燃料電池セルを整列している。燃料電池を構成する燃料電池セルは、所定枚数、例えば数百枚積層されるので、この枚数の燃料電池セルを水平姿勢から起立姿勢に姿勢変更して整列させる際に、燃料電池セル当たりの規定の時間より僅かな時間のロスが姿勢変更時に起きたとしても、燃料電池としての製造時間が長くなる。本願は、こうした点を踏まえ、燃料電池セルを整列する際の姿勢変更が簡便で製造時間の短縮化が可能な燃料電池の製造手法を提案することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池の製造方法が提供される。この製造方法は、水平状態の第１の姿勢で前記燃料電池セルを搬送する第１の工程と、搬送された前記燃料電池セルに回転力を与える第２の工程と、前記第２の工程の後、前記燃料電池セルを所定箇所まで搬送する工程であって、前記所定箇所までの搬送の過程で、前記燃料電池セルの一端を重力方向下になるよう落下させ、落下させた前記燃料電池セルの前記一端を受け止め、受け止めた前記燃料電池セルの前記一端を支点として回転させることで、前記燃料電池セルの姿勢を、起立状態の第２の姿勢に前記第１の姿勢から変更する第３の工程と、前記第２の姿勢に姿勢が変更された前記前記燃料電池セルを、整列する第４の工程とを備える。
【０００７】
この形態の製造方法は、燃料電池セルを起立状態の第２の姿勢で整列するに当たり、水平状態の第１の姿勢での燃料電池セルの搬送と、料電池セルの一端を支点とした回転の過程での第２の姿勢への姿勢変更と、第２の姿勢での燃料電池セルの整列を図る。こうした一連の挙動において、例えば、水平状態の一態様である水平方向に横たわる水平姿勢（第１の姿勢）にある燃料電池セルを、起立状態の一態様である鉛直方向に起立した起立姿勢（第２の姿勢）とするように燃料電池セルを持ち上げる必要がないので、こうした姿勢変更に要する複雑な駆動機器構成を必要としない。また、第１の姿勢から第２の姿勢への姿勢変更が一連の動作としてなさるので、姿勢変更の際の時間ロスを抑制できることから、燃料電池としての製造時間の短縮化を図ることができる。
【０００８】
この形態の製造方法では、第２の姿勢である起立状態は、水平方向から４５°〜９０°の範囲で傾いた姿勢の状態であることが好ましく、水平方向から６０°〜９０°の範囲で傾いた姿勢の状態がより好ましく、水平方向から７５°〜９０°の範囲で傾いた姿勢の状態が更に好ましく、特に水平方向から９０°で傾いた起立姿勢の状態であることがより好ましい。第１の姿勢である水平状態についても同様に、重力方向から４５°〜１３５°の範囲で傾いた姿勢の状態であることが好ましく、重力方向から６０°〜１２０°の範囲で傾いた姿勢の状態がより好ましく、重力方向から７５°〜１０５°の範囲で傾いた姿勢の状態が更に好ましく、特に重力方向から９０°で傾いた水平姿勢であることがより好ましい。
【０００９】
（２）上記形態の製造方法において、前記第１の工程では、水平方向に横たわる水平姿勢を前記第１の姿勢として前記燃料電池セルの搬入を受け付ける受付箇所において、前記水平姿勢から起立姿勢に転ずる過程で前記燃料電池セルの搬入を受け付けると共に、搬入側のセル一端が鉛直下方側に落下するように前記燃料電池セルを落下させ、前記第３の工程では、落下する前記セル一端を受け止めて、前記燃料電池セルを落下させるように前記燃料電池セルに働く力を、前記受け止めた前記セル一端が前記支点となってセル他端が回転する回転力に転換し、該回転力を前記燃料電池セルに付与して前記燃料電池セルを前記第２の姿勢としての起立姿勢とすると共に、該起立姿勢となった前記燃料電池セルが前記セル他端の側に有する係合ガイド部を前記受付箇所から延びるガイドレールに係合させて、前記搬入を受け付けた前記燃料電池セルを前記所定箇所まで搬送し、前記第４の工程では、前記起立姿勢の前記燃料電池セルを前記ガイドレールに前記係合ガイド部が係合したセル吊り下げ状態として、前記ガイドレールの軌跡において、前記セル吊り下げ状態の前記燃料電池セルを前記起立姿勢で整列するようにしてもよい。こうすれば、次の利点がある。
【００１０】
この形態の製造方法は、燃料電池セルを起立姿勢で整列するに当たり、受付箇所における燃料電池セルの落下と、落下する燃料電池セルの搬入側のセル一端の受け止めと、この受け止めにより転換した回転力の付与と、回転に伴って起立姿勢となった燃料電池セルの係合ガイド部とガイドレールとの係合と、セル吊り下げ状態の燃料電池セルの起立姿勢での整列を図る。こうした一連の挙動において、水平姿勢にある燃料電池セルを起立姿勢とするように燃料電池セルを持ち上げる必要がないので、こうした姿勢変更に要する複雑な駆動機器構成を必要としない。また、この形態の製造方法によれば、燃料電池セルの整列を、鉛直下方側であるセル一端が浮いたセル吊り下げ状態で行えば済むので、整列も容易となる。この他、第１の姿勢から第２の姿勢への姿勢変更が一連の動作としてなさるので、姿勢変更の際の時間ロスを抑制できることから、燃料電池としての製造時間の短縮化を図ることができる。
【００１１】
（３）上記形態の製造方法において、前記第４の工程では、前記ガイドレールのレール軌跡末端をセル積層工程でのセル位置決め用の直線ガイドレールに連結させ、前記整列した前記燃料電池セルの前記係合ガイド部を前記直線ガイドレールに係合させるようにしてもよい。こうすれば、セル積層工程での燃料電池セルの整列と積層が簡便となり、積層後のセルの締結も容易となる。
【００１２】
（４）本発明の他の形態によれば、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池の製造装置の製造装置が提供される。この製造装置は、水平方向に横たわる水平姿勢から起立姿勢に転ずる過程で前記燃料電池セルの搬入を受け付ける受付箇所において、先に搬入される側のセル一端が鉛直下方側に落下するようにして落下する前記燃料電池セルの前記セル一端を受け止めて、前記燃料電池セルを落下させるように前記燃料電池セルに働く力を、前記受け止めた前記セル一端が支点となってセル他端が回転する回転力に転換し、前記燃料電池セルに前記回転力を付与して前記燃料電池セルを起立姿勢とする起立化部と、前記受付箇所から延びるガイドレールであって、前記起立姿勢となった前記燃料電池セルが前記セル他端の側に有する係合ガイド部が係合するガイドレールと、該ガイドレールに前記係合ガイド部を係合させて、前記起立姿勢の前記燃料電池セルを前記ガイドレールに前記係合ガイド部が係合したセル吊り下げ状態とし、前記ガイドレールの軌跡において、前記セル吊り下げ状態の前記燃料電池セルを前記起立姿勢で整列する整列領域部とを備える。この形態の製造装置によっても、既述した効果を奏することができる。
【００１３】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池セルの整列治具や燃料電池セルの整列方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における燃料電池製造装置１００の概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図である。
【図２】燃料電池製造装置１００を平面視して概略構成を示す説明図である。
【図３】燃料電池製造装置１００における燃料電池セルＦＣの吊り下げ保持の様子を示す説明図である。
【図４】整列機構１６０の概略を斜視にて示す説明図である。
【図５】本実施形態の燃料電池製造過程の手順を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態における燃料電池製造装置１００Ａの概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図である。
【図７】第３実施形態における燃料電池製造装置１００Ｂにおける燃料電池セルＦＣの吊り下げ保持の様子を示す説明図である。
【図８】第４実施形態における燃料電池製造装置１００Ｃの概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図である。
【図９】第５実施形態における燃料電池製造装置１００Ｄの概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図である。
【図１０】燃料電池製造装置１００Ｄを平面視して概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は第１実施形態における燃料電池製造装置１００の概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図であり、図２は燃料電池製造装置１００を平面視して概略構成を示す説明図であり、図３は燃料電池製造装置１００における燃料電池セルＦＣの吊り下げ保持の様子を示す説明図である。
【００１６】
燃料電池製造装置１００は、複数の燃料電池セルＦＣが積層された燃料電池（図視略）を製造するための装置であり、図示するように、セル整列領域部１０２と、セル姿勢変更部１０４とを接続して備える。セル整列領域部１０２は、セル幅方向左右の側壁プレート１１２で挟まれた領域を、後述のセル姿勢変更領域ＦＣＣの繋ぎ箇所を含めて、セル整列のためのセル整列領域ＦＣＳとする。
【００１７】
側壁プレート１１２は、開口１１３と、整列ガイドレール１２０とを有し、図３に示すように、左右に向かい合ってセル整列領域ＦＣＳを形成する。側壁プレート１１２を、左右を区別する場合には、左方側壁プレート１１２Ｌ、右方側壁プレート１１２Ｒと称する。開口１１３は、燃料電池セルＦＣの整列送りのため用いられると共に、燃料電池セルＦＣの整列状態の視認に用いられる。整列ガイドレール１２０は、セル整列領域ＦＣＳに向けて左右の側壁プレート１１２から突出した直線軌跡のガイドレールであって、燃料電池セルＦＣが有する係合ガイド部ＦＣＫの係合レールである。この整列ガイドレール１２０についても、左右を区別する場合には、左方側整列ガイドレール１２０Ｌ、右方側整列ガイドレール１２０Ｒと称する。セル整列領域部１０２は、燃料電池に必要とされる枚数の燃料電池セルＦＣを、燃料電池のエンドプレートＥＰとインシュレーターＩＰと集電プレートＳＰとを含んで整列・積層できるに足りるセル整列領域ＦＣＳを形成し、整列ガイドレール１２０にあっても、燃料電池に必要とされる枚数の燃料電池セルＦＣの整列・積層に足りる長さとされている。
【００１８】
図３に示すように、燃料電池セルＦＣは、矩形形状をなし、鉛直方向に起立した起立姿勢を採った場合における幅方向左右側壁に、三角状の凹所として切り欠かれた係合ガイド部ＦＣＫを有する。この係合ガイド部ＦＣＫは、燃料電池セルＦＣの重心ＣＪより上方の位置に形成され、係合ガイド部ＦＣＫは鉛直方向に対して傾斜した軌跡で、燃料電池セルＦＣの幅方向左右の側壁に形成されている。整列ガイドレール１２０、詳しくは左方側整列ガイドレール１２０Ｌと右方側整列ガイドレール１２０Ｒとは、それぞれ係合ガイド部ＦＣＫに入り込んで当該ガイド部に係合すると共に、係合ガイド部ＦＣＫの傾斜軌跡に倣って側壁プレート１１２の内周壁から突出し、図３の紙面手前側から奥側に掛けて延びている。図２では、この整列ガイドレール１２０の延びる様子は、図における紙面左右方向に直線軌跡で延びる態様で示されている。そして、燃料電池セルＦＣは、係合ガイド部ＦＣＫが直線軌跡の整列ガイドレール１２０に係合したセル吊り下げ状態で起立姿勢となり、セル整列領域ＦＣＳにおいて並ぶことになる。こうして吊り下げられた燃料電池セルＦＣには、セル重力が鉛直方向に掛かるほか、セル重力は係合ガイド部ＦＣＫの傾斜方向に分力としても掛かる。よって、燃料電池セルＦＣは、図３に示すように、左方側整列ガイドレール１２０Ｌおよび右方側整列ガイドレール１２０Ｒの上端面を係合ガイド部ＦＣＫの上端面に接合させた上で、左方側整列ガイドレール１２０Ｌの先端を係合ガイド部ＦＣＫの凹所奥側コーナーに接合させている。これにより、吊り下げられた燃料電池セルＦＣは、鉛直方向のみならず、水平方向についても、位置決めされた起立姿勢で整列保持されることになる。
【００１９】
セル姿勢変更部１０４は、図１と図２に示すように、セル搬送装置ＣＲとセル整列領域部１０２との間に配設され、セル搬送装置ＣＲからの燃料電池セルＦＣの搬入の受付と、受け付けた燃料電池セルＦＣの起立姿勢化を後述するように図る。セル搬送装置ＣＲは、燃料電池セルＦＣを水平姿勢のままセル姿勢変更部１０４に搬送し、当該姿勢変更部までのセル搬送を行う中央コンベヤーＣ１とその駆動ローラーＲ１の両側に、図２に示すように、燃料電池セルＦＣをセル端部にて搬送するサイドコンベヤーＣ２とその駆動ローラーＲ２とを有する。サイドコンベヤーＣ２は、搬送過程における燃料電池セルＦＣの落下防止を図る。
【００２０】
セル姿勢変更部１０４は、セル案内ガイドレール１３０と、サイドカバー１５０と、セル姿勢変更ブロック１５２とを備え、図１と図２に示すように、向かい合うサイドカバー１５０の内部をセル姿勢変更領域ＦＣＣとする。そして、燃料電池製造装置１００は、図２に示すように、セル姿勢変更領域ＦＣＣをセル搬送装置ＣＲからのセル搬入位置に置く。
【００２１】
セル案内ガイドレール１３０は、燃料電池セルＦＣの搬入を受け付ける受付箇所ＦＣＰの側からセル整列領域部１０２の整列ガイドレール１２０に到るまで後述の軌跡で延びるよう形成されている。そして、セル案内ガイドレール１３０は、受付箇所ＦＣＰの側から導入軌跡レール部１３１と湾曲軌跡レール部１３２と直線軌跡の直線軌跡レール部１３３とを連続軌跡で形成し、直線軌跡レール部１３３で、セル整列領域部１０２における左右の整列ガイドレール１２０と連結してレール軌跡を連続させる。
【００２２】
セル案内ガイドレール１３０の導入軌跡レール部１３１、湾曲軌跡レール部１３２および直線軌跡レール部１３３の各レール部は、図３に示す左方側整列ガイドレール１２０Ｌおよび右方側整列ガイドレール１２０Ｒと同様に傾斜して、サイドカバー１５０からセル姿勢変更領域ＦＣＣに向けて突出するよう形成されている。セル案内ガイドレール１３０の上記各レール部は、上記の左右の整列ガイドレールと同様形状とされているものの、左右の整列ガイドレールに比して、薄く形成されている。セル案内ガイドレール１３０の上記各レール部には、後述する燃料電池セルＦＣの起立姿勢化の過程において、図３の上記の両整列ガイドレールと同様に、係合ガイド部ＦＣＫが係合する。
【００２３】
セル姿勢変更ブロック１５２は、図１と図２に示すように、中央コンベヤーＣ１の近傍に配設され、下方側から、セル受座１５３とセル落下案内傾斜部１５４とを有する。燃料電池セルＦＣは、中央コンベヤーＣ１で水平姿勢のまま搬入されてきてコンベヤー終端に達すると傾斜して受付箇所ＦＣＰに受け付けられ、その後、傾斜姿勢のまま落下する。この受付箇所ＦＣＰは、燃料電池セルＦＣの姿勢が水平方向に横たわる水平姿勢から起立姿勢に転ずる過程で燃料電池セルＦＣの搬入をセル姿勢変更領域ＦＣＣに受け付けるポジションである。セル落下案内傾斜部１５４は、受付箇所ＦＣＰから傾斜姿勢で落下する燃料電池セルＦＣの落下を案内する。燃料電池セルＦＣは、このセル落下案内傾斜部１５４に案内されつつ、搬入側のセル一端が鉛直下方側となるようにして落下する。セル受座１５３は、セル落下案内傾斜部１５４で案内されつつ傾斜して落下する燃料電池セルＦＣを、鉛直下方側のセル一端で受け止める。このように落下する燃料電池セルＦＣには、中央コンベヤーＣ１から受ける搬送力と自重が作用し、セルに作用する力は、セル受座１５３での鉛直下方側のセル一端での燃料電池セルＦＣの受け止めにより、鉛直下方側のセル一端が支点となって鉛直上方側のセル他端が回転する回転力に転換される。この回転力は、セル受座１５３で受け止められた燃料電池セルＦＣに付与されるので、燃料電池セルＦＣは、図１に示すように、セル姿勢変更領域ＦＣＣの側に倒れ込んで起立姿勢を採るようになる。
【００２４】
セル案内ガイドレール１３０の導入軌跡レール部１３１から直線軌跡レール部１３３までのレール軌跡は、セル受座１５３で受け止められた燃料電池セルＦＣがセル姿勢変更領域ＦＣＣの側に倒れ込んで起立姿勢を採ることを想定して規定されている。具体的には、中央コンベヤーＣ１により受付箇所ＦＣＰまで到達した燃料電池セルＦＣが既述したように傾斜姿勢に転じて落下（自由落下）して起立姿勢を採るまでの係合ガイド部ＦＣＫの軌跡をコンピューターシミュレーションし、その解析結果データに基づいて、セル案内ガイドレール１３０のレール軌跡が決定される。そして、セル案内ガイドレール１３０は、導入軌跡レール部１３１から直線軌跡レール部１３３までに亘って、３次元切削装置や３次元造形装置（いわゆる、３Ｄプリンター）にて形成される。図１に示すように、導入軌跡レール部１３１と湾曲軌跡レール部１３２は、直線軌跡レール部１３３より高い位置をほぼ真っ直ぐなレール軌跡で延び、湾曲軌跡レール部１３２は、下り勾配のレール軌跡を採って直線軌跡レール部１３３に連結する。このように形成されたセル案内ガイドレール１３０の各レール部は、燃料電池セルＦＣがセル受座１５３で受け止められた以降の図１に示す各起立姿勢の状態におけるセル面に沿った断面形状を、図３に示す左方側整列ガイドレール１２０Ｌおよび右方側整列ガイドレール１２０Ｒと同様に傾斜させている。そして、セル案内ガイドレール１３０には、各レール部のレール軌跡において、図３の上記の両ガイドレールと同様に、係合ガイド部ＦＣＫが係合する。
【００２５】
セル受座１５３で受け止められた燃料電池セルＦＣがセル姿勢変更領域ＦＣＣの側に倒れ込んで起立姿勢を採る過程において、燃料電池セルＦＣは、図１に示すように、まず、鉛直上方側のセル他端を鉛直下方側のセル一端が支点となるように回転させて、傾斜姿勢から起き上がる。この起き上がり過程において、係合ガイド部ＦＣＫがセル案内ガイドレール１３０の導入軌跡レール部１３１に係合する。この係合以降では、燃料電池セルＦＣは、セル案内ガイドレール１３０に吊り下げ保持されることになる。係合ガイド部ＦＣＫが導入軌跡レール部１３１に係合したまま、燃料電池セルＦＣは、起き上がりを続けて起立姿勢となり、鉛直上方側のセル他端を更に回転させる。係合ガイド部ＦＣＫが係合したままの鉛直上方側のセル他端の回転が進むと、やがて、燃料電池セルＦＣは、セル案内ガイドレール１３０に吊り下げ保持されたまま、鉛直下端側のセル一端がセル受座１５３から外れるよう移動して、鉛直下端側のセル一端を宙に浮いた状態とする。そうすると、この鉛直下端側のセル一端がセル案内ガイドレール１３０に吊り下げられた燃料電池セルＦＣを起立姿勢とするように回転するので、燃料電池セルＦＣは、起立姿勢を採って直線軌跡レール部１３３に到達する。直線軌跡レール部１３３に燃料電池セルＦＣが到達した時点で、燃料電池セルＦＣに作用していた力は消失するので、燃料電池セルＦＣは、直線軌跡の直線軌跡レール部１３３に係合ガイド部ＦＣＫを係合させて、起立姿勢で直線軌跡レール部１３３に吊り下げ保持される。
【００２６】
この他、燃料電池製造装置１００は、図１に示すように、側壁プレート１１２の外側に整列機構１６０を有する。図４は整列機構１６０の概略を斜視にて示す説明図である。図示するように、整列機構１６０は、硬質ゴム等で形成した整列腕１６２を、本体内に収納可能に備え、セル整列時には、この整列腕１６２を開口１１３からセル整列領域ＦＣＳ（図２参照）に伸ばす。また、整列機構１６０は、セルの整列方向に沿って整列駆動と戻り駆動ができるよう往復動可能とされ、往動（整列駆動）の際には、整列腕１６２を開口１１３から延出させ、復動（戻り駆動）の際には、整列腕１６２を本体に収納する。本実施形態の燃料電池製造装置１００は、整列腕１６２の延出・復帰と整列機構１６０の往復動とを、図示しないシリンダー等の単純な駆動機器を用いて行うようにした。なお、手動にて、整列腕１６２の延出・収納と整列機構１６０の往復動を図るようにしてもよい。
【００２７】
次に、上記構成を有する本実施形態の燃料電池製造装置１００を用いた燃料電池の製造過程について説明する。図５は本実施形態の燃料電池製造過程の手順を示すフローチャートである。図示するように、まず、燃料電池セルＦＣの搬入を受け付ける（ステップＳ１００）。この搬入受付では、セル搬送装置ＣＲの中央コンベヤーＣ１で水平姿勢のまま燃料電池セルＦＣが受付箇所ＦＣＰに向けて搬入されるのを待機することになる。
【００２８】
燃料電池セルＦＣの搬入受付に続いて、受付箇所ＦＣＰからのセルの落下の完了を待機する（ステップＳ１１０）。受付箇所ＦＣＰの燃料電池セルＦＣ、即ち現状整列化セルＦＣｄ（図１参照）は、駆動ローラーＲ１に巻かれる中央コンベヤーＣ１での下面側からの支えがなくなるので、水平姿勢から傾斜姿勢に転じた上で、セル落下案内傾斜部１５４に案内されつつ傾斜姿勢で落下（自由落下）する。その後、現状整列化セルＦＣｄは、セル受座１５３での鉛直下方側のセル一端の受け止めと、これにより転換された回転力により、セル姿勢変更領域ＦＣＣの側に倒れ込んで起立姿勢を採り、この過程で、係合ガイド部ＦＣＫをセル案内ガイドレール１３０のセル案内ガイドレール１３０に係合させる。そして、現状整列化セルＦＣｄは、導入軌跡レール部１３１に続く湾曲軌跡レール部１３２および直線軌跡レール部１３３にも係合ガイド部ＦＣＫを係合させた吊り下げ状態でレール部軌跡に沿って移動し、直線軌跡レール部１３３において、起立姿勢のまま吊り下げ保持される。つまり、現状整列化セルＦＣｄは、上記した回転力の作用が継続している間において、セル案内ガイドレール１３０の上記のレール部に対する係合ガイド部ＦＣＫの係合箇所をセル案内ガイドレール１３０の軌跡に沿って移動させつつ、直線軌跡レール部１３３までセル自身も移動させる。そして、回転力の消失に伴い、現状整列化セルＦＣｄは、直線軌跡レール部１３３に係合ガイド部ＦＣＫを係合させた状態で起立姿勢で吊り下げら保持される。
【００２９】
ステップＳ１１０でのセル落下完了待機は、フォトセンサー等でステップＳ１００でのセル搬入受付を検知してからの経過時間計測や、フォトセンサー等による直線軌跡レール部１３３でのセル吊り下げ保持検知、作業者の目視によるセル吊り下げ保持検知で、解除となる。こうして待機が解除されると、燃料電池製造装置１００は、図４に示すように、整列機構１６０の整列腕１６２を開口１１３からセル姿勢変更領域ＦＣＣに延ばし、直線軌跡レール部１３３に係合ガイド部ＦＣＫが係合して吊り下げ保持された起立姿勢化済みの燃料電池セルＦＣを、セル厚みに相当する１ピッチ分、セル整列領域ＦＣＳに向けて整列送りを行う（ステップＳ１２０）。この１ピッチ分の整列送りは、図４に示すように整列機構１６０を整列駆動することでなされ、この整列送りの後、燃料電池製造装置１００は、整列腕１６２を収納した上で、整列機構１６０を駆動前の位置に戻り駆動させる。
【００３０】
ステップＳ１２０での整列送り後は、セル整列領域ＦＣＳに整列可能なｎ枚の燃料電池セルＦＣの整列収容が完了したかが判定され（ステップＳ１３０）、否定判定すれば、ステップＳ１００に戻ってそれ以降の手順が順次実行される。ここで否定判定した場合のステップＳ１１０以降では、２枚目、３枚目・・・ｎ枚目の燃料電池セルＦＣが順次、受付箇所ＦＣＰへの搬入受付（ステップＳ１００）、セル落下完了待機（ステップＳ１１０）、落下セルの１ピッチ整列送り（ステップＳ１２０）がなされる。
【００３１】
各枚の燃料電池セルＦＣの整列の都度（ステップＳ１２０）、燃料電池セルＦＣはほぼ隙なくセル整列領域ＦＣＳの末端側に吊り下げ状態のまま起立姿勢で押されて、整列されることになる。こうして整列済みの燃料電池セルＦＣは、セル整列領域部１０２の整列ガイドレール１２０に吊り下げ保持される。
【００３２】
ステップＳ１４０にて、ｎ枚の燃料電池セルＦＣの整列収容が完了すると、このｎ枚の燃料電池セルＦＣは、積層締結工程に搬入されて（ステップＳ１４０）、製造手順が完了する。
【００３３】
以上説明した本実施形態の燃料電池製造装置１００は、燃料電池セルＦＣを起立姿勢で整列するに当たり、セル搬送装置ＣＲから搬入を受け付けた燃料電池セルＦＣを受付箇所ＦＣＰから傾斜姿勢で落下させ、傾斜姿勢で落下する燃料電池セルＦＣの鉛直下方側のセル一端をセル受座１５３で受け止める。本実施形態の燃料電池製造装置１００は、燃料電池セルＦＣに作用する力をセル受座１５３でのセル一端の受け止めにより回転力に転換して、この回転力により燃料電池セルＦＣを回転させ、回転に伴って起立姿勢となった燃料電池セルＦＣの係合ガイド部ＦＣＫをセル案内ガイドレール１３０の導入軌跡レール部１３１に係合させる（図１参照）。本実施形態の燃料電池製造装置１００は、燃料電池セルＦＣを、導入軌跡レール部１３１に続く湾曲軌跡レール部１３２および直線軌跡レール部１３３にも係合ガイド部ＦＣＫを係合させた吊り下げ状態でレール部軌跡に沿って移動させ、直線軌跡レール部１３３において、起立姿勢のまま吊り下げ保持し、吊り下げ状態の燃料電池セルＦＣをセル姿勢変更領域ＦＣＣに続くセル整列領域ＦＣＳにおいて起立姿勢で整列する。よって、本実施形態の燃料電池製造装置１００によれば、燃料電池セルＦＣの搬入受付以降の一連の挙動を、燃料電池セルＦＣに働く搬入受付時の搬送力や自重にて起こすので、水平姿勢にある燃料電池セルＦＣを起立姿勢とするように燃料電池セルＦＣを持ち上げる必要がなくなり、こうした姿勢変更に要する複雑な駆動機器構成を必要としない。また、本実施形態の燃料電池製造装置１００によれば、燃料電池セルＦＣの整列を、鉛直下方側のセル一端が浮いたセル吊り下げ状態（図１、図３参照）で行えば済むので、整列も容易となる。また、本実施形態の燃料電池製造装置１００は、水平姿勢から起立姿勢への姿勢変更を自重を利用した一連の動作として実行するので、姿勢変更の際の時間ロスを抑制できることから、燃料電池としての製造時間の短縮化を図ることができる。
【００３４】
本実施形態の燃料電池製造装置１００は、図１に示すように、セル整列領域ＦＣＳの整列ガイドレール１２０に、セル案内ガイドレール１３０の直線軌跡レール部１３３を連結させている。燃料電池セルＦＣの整列前において、整列ガイドレール１２０には、エンドプレートＥＰやインシュレーターＩＰ、集電プレートＳＰが組み込み整列済みである。よって、本実施形態の燃料電池製造装置１００によれば、燃料電池に必要とされるｎ枚の燃料電池セルＦＣを、エンドプレートＥＰやインシュレーターＩＰ、集電プレートＳＰと共に速やかに整列・積層できる。この結果、整列・積層後のセル締結も簡便となる。
【００３５】
次に、他の実施形態について説明する。図６は第２実施形態における燃料電池製造装置１００Ａの概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図である。この燃料電池製造装置１００Ａは、水平姿勢の燃料電池セルＦＣが受付箇所ＦＣＰに上方から載置されることを想定したセル姿勢変更ブロック１５２Ａを有する。セル姿勢変更ブロック１５２Ａは、既述した実施形態と同様、セル受座１５３とセル落下案内傾斜部１５４とを備え、水平な天井受座１５６を円弧形状部１５５を介してセル落下案内傾斜部１５４に連続させている。この燃料電池製造装置１００Ａでの水平姿勢の燃料電池セルＦＣの搬入受付は、作業者の手動操作による天井受座１５６に向けた燃料電池セルＦＣの運び込み、あるいは、セル組み付け工程と云った前工程設備に付属のアンローダーＴＲによる天井受座１５６に向けた燃料電池セルＦＣの運び込みでなされる。こうした搬入受付以降の燃料電池セルＦＣの整列挙動は、先の実施形態の燃料電池製造装置１００と同様である。この燃料電池製造装置１００Ａによれば、燃料電池製造装置１００Ａを前工程に近接配置できない場合でも、燃料電池セルＦＣを起立姿勢で容易に整列できる。
【００３６】
図７は第３実施形態における燃料電池製造装置１００Ｂにおける燃料電池セルＦＣの吊り下げ保持の様子を示す説明図である。図示するように、燃料電池セルＦＣは、鉛直方向に対して傾斜した軌跡でセル幅方向左右の側壁に有する係合ガイド部ＦＣＫを、矩形の凹状に切り欠かれた係合ガイド部とする。そして、この実施形態の燃料電池製造装置１００Ｂは、こうした形状の係合ガイド部ＦＣＫが係合する整列ガイドレール１２０とセル案内ガイドレール１３０を、セル平面に沿った断面形状が係合ガイド部ＦＣＫより薄い矩形状となるように、側壁プレート１１２から突出させている。この燃料電池製造装置１００Ｂによっても、セル搬送装置ＣＲを用いないでも既述した効果を奏することができる。
【００３７】
図８は第４実施形態における燃料電池製造装置１００Ｃの概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図である。図示するように、この燃料電池製造装置１００Ｃは、導入軌跡レール部１３１の先端にラフガイドレール１３５を有し、このラフガイドレール１３５に既述したセル落下過程で係合ガイド部ＦＣＫを係合させる。ラフガイドレール１３５は、導入軌跡レール部１３１より薄肉のガイドプレートであって、導入軌跡レール部１３１から受付箇所ＦＣＰの側に向けて延びる。ラフガイドレール１３５の軌跡は、受付箇所ＦＣＰから傾斜姿勢で落下し始めてからセル受座１５３にて受け止められるまでのセル挙動の解析によって規定されている。このため、燃料電池セルＦＣが受付箇所ＦＣＰから傾斜姿勢で落下し始めた落下当初において、ラフガイドレール１３５への係合ガイド部ＦＣＫの係合により、燃料電池セルＦＣの落下姿勢が安定する。よって、この燃料電池製造装置１００Ｃによれば、セル案内ガイドレール１３０への係合ガイド部ＦＣＫの係合の確実性を高めて、高い実効性で燃料電池セルＦＣの整列・積層を図ることができる。
【００３８】
図９は第５実施形態における燃料電池製造装置１００Ｄの概略構成をセル整列方向に沿って縦断面視して示す説明図であり、図１０は燃料電池製造装置１００Ｄを平面視して概略構成を示す説明図である。図示するように、この燃料電池製造装置１００Ｄは、サイドカバー１５０の上端側を、導入軌跡レール部１３１を超えて受付箇所ＦＣＰの付近まで延ばし、その延出部をラフガイドプレート１３５ｐとする。このラフガイドプレート１３５ｐは、図１０に示すように、向かい合うサイドカバー１５０のそれぞれに設けられ、受付箇所ＦＣＰの近辺から導入軌跡レール部１３１までの領域において、燃料電池セルＦＣのセル側壁と僅かな隔たりを残して対向する。このため、受付箇所ＦＣＰから傾斜姿勢で落下し始めた落下当初においては、向かい合うラフガイドプレート１３５ｐによりセルの落下挙動が制限され、燃料電池セルＦＣの落下姿勢が安定する。よって、この燃料電池製造装置１００Ｄによっても、セル案内ガイドレール１３０への係合ガイド部ＦＣＫの係合の確実性を高めて、高い実効性で燃料電池セルＦＣの整列・積層を図ることができる。
【００３９】
上記した実施形態では、図３や図７に示すように、係合ガイド部ＦＣＫと整列ガイドレール１２０およびセル案内ガイドレール１３０を、鉛直方向に対して傾斜した軌跡としたがこれに限らない。例えば、燃料電池セルＦＣが起立姿勢において係合ガイド部ＦＣＫを水平に有し、上記の両ガイドレールにあっても、側壁プレート１１２やサイドカバー１５０から水平に延びるようにしてもよい。
【００４０】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００４１】
上記の実施形態では、水平姿勢での燃料電池セルＦＣの搬入受付を行うようにしたが、燃料電池セルＦＣが水平姿勢に対して傾斜した傾斜姿勢で搬入されても、その傾斜姿勢で搬入を受け付けるようにできる。例えば、図６に示す天井受座１５６を水平姿勢に対して傾斜した傾斜面とすればよい。
【００４２】
上記の実施形態では、セル整列領域部１０２のセル整列領域ＦＣＳにおいて、整列ガイドレール１２０にエンドプレートＥＰ等を吊り下げ係合済みとしたが、これに限らない。例えば、セル整列領域部１０２を整列ガイドレール１２０を有するボックス体とし、この整列ガイドレール１２０に所定枚数の燃料電池セルＦＣを起立姿勢で整列したら、ボックス状のセル整列領域部１０２をセル積層工程に搬入して移し替えればよい。
【００４３】
複数の燃料電池セルＦＣを積層したスタック形態の燃料電池を得るに当たっては、複数の燃料電池セルＦＣの積層方向と水平方向とがなす角度を０°以上かつ９０°未満とすることが好ましく、０°以上かつ４５°以下とすることがより好ましく、０°以上かつ３０°以下とすることが更に好ましい。燃料電池セルＦＣの積層方向は水平方向と平行であることが特に好ましい。燃料電池セルＦＣの積層方向について上記それぞれの範囲を選択することで、燃料電池セルＦＣの厚みが一定でない場合、例えば、燃料電池セルＦＣの内周域が外周縁部よりも厚い場合であっても、複数の燃料電池セルＦＣを積層した際に生じる積層ずれを抑制して燃料電池セルＦＣを積層することができる。この効果は、燃料電池セルＦＣの積層方向が水平方向に平行になるにしたがって高まる。
【００４４】
上記の実施形態では、水平姿勢の燃料電池セルＦＣを起立姿勢に姿勢変化させたが、水平状態の燃料電池セルＦＣを起立状態に姿勢変更するようにしてもよい。ここで言う水平状態は、重力方向から４５°〜１３５°の範囲で傾いた姿勢の状態や、重力方向から６０°〜１２０°の範囲で傾いた姿勢の状態、或いは重力方向から７５°〜１０５°の範囲で傾いた姿勢の状態であればよい。起立状態は、水平方向から４５°〜９０°の範囲で傾いた姿勢の状態や、水平方向から６０°〜９０°の範囲で傾いた姿勢の状態、或いは水平方向から７５°〜９０°の範囲で傾いた姿勢の状態であればよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００、１００Ａ〜１００Ｄ…燃料電池製造装置
１０２…セル整列領域部
１０４…セル姿勢変更部
１１２…側壁プレート
１１２Ｌ…左方側壁プレート
１１２Ｒ…右方側壁プレート
１１３…開口
１２０…整列ガイドレール
１２０Ｌ…左方側整列ガイドレール
１２０Ｒ…右方側整列ガイドレール
１３０…セル案内ガイドレール
１３１…導入軌跡レール部
１３２…湾曲軌跡レール部
１３３…直線軌跡レール部
１３５…ラフガイドレール
１３５ｐ…ラフガイドプレート
１５０…サイドカバー
１５２、１５２Ａ…セル姿勢変更ブロック
１５３…セル受座
１５４…セル落下案内傾斜部
１５５…円弧形状部
１５６…天井受座
１６０…整列機構
１６２…整列腕
ＣＲ…セル搬送装置
Ｃ１…中央コンベヤー
Ｃ２…サイドコンベヤー
Ｒ１…駆動ローラー
Ｒ２…駆動ローラー
ＣＪ…重心
ＦＣ…燃料電池セル
ＦＣＣ…セル姿勢変更領域
ＦＣＫ…係合ガイド部
ＦＣＰ…受付箇所
ＦＣＳ…セル整列領域
ＦＣｄ…現状整列化セル
ＥＰ…エンドプレート
ＩＰ…インシュレーター
ＳＰ…集電プレート
ＴＲ…アンローダー
【図１】
2016157520.tif 000003
【図２】
2016157520.tif 000004
【図３】
2016157520.tif 000005
【図４】
2016157520.tif 000006
【図５】
2016157520.tif 000007
【図６】
2016157520.tif 000008
【図７】
2016157520.tif 000009
【図８】
2016157520.tif 000010
【図９】
2016157520.tif 000011
【図１０】
2016157520.tif 000012