(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン及び熱硬化性樹脂からなるプリフォームを圧縮成形することで筋状に溝を形成した平板状の燃料電池用セパレータを圧縮成形型から取り出すための燃料電池用セパレータ取出装置において、この取出装置は、前記セパレータを吸着するために、前記溝を形成したセパレータ面に臨む吸着面を設け、この吸着面の中央部に４個の吸気口を設け、これらの吸気口からそれぞれ放射状に延びる吸着溝を設けたことを特徴とする燃料電池用セパレータ取出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、効率的に吸着力を高めることができる燃料電池用セパレータ取出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができる電池である。一般に、水素に燃料ガスを置き換え、酸素に空気や酸化剤ガスを置き換えるので、燃料ガス、空気、酸化剤ガスの用語を使用することが多い。
【０００３】
このような燃料電池としては、例えば、特開２０００−１２３８４８公報「燃料電池」が知られている。
同公報の図１によれば、電解質膜１８（符号は公報に記載されているものを使用した。以下同様。）にアノード側電極２０及びカソード側電極２２を添わせ、これらをガスケット２４，２６を介して第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６で挟むことでセルモジュールを構成する。
【０００４】
詳細には、第１セパレータ１４の面１４ａに燃料ガスの流路となる第１流路３８が形成され、第２セパレータ１６の面１６ａに酸化剤ガスの流路となる第２流路４６が形成され、各々中央の電解質膜１８に燃料ガスと酸化剤ガスとを臨ませる構造である。
【０００５】
図１に記載の１個のセルモジュールで得る電気出力はごく小さいので、このようなセルモジュールを多数個積層することで、所望の電気出力を得る。従って、第１・第２セパレータ１４，１６は隣のセルに燃料ガスや酸化剤ガスが洩れないようにする分離部材であることから「セパレータ」と呼ばれる。
【０００６】
第１セパレータ１４は面１４ａに燃料ガスのための流路３８を備え、第２セパレータ１６は面１６ａに酸化剤ガスのための流路４６を備えるが、ガスを効果的にアノード側電極２０及びカソード側電極２２に接触させる必要があり、そのために、流路３８，４６はごく浅い溝を多数本条設する必要がある。
【０００７】
例えば、上記した第１セパレータ１４、第２セパレータ１６を成形した後に、成形型から取出す方法として、吸着装置で吸着する方法が知られている。
この方法を次図で説明する。
図６（ａ），（ｂ）はセパレータを吸着する従来の吸着装置を説明する説明図であり、（ａ）は、吸着装置１００で成形下型１０１上からセパレータ１０２を取り出す状態を示す。吸着装置１００は図示せぬ真空発生装置に連結した吸気管１０４と、この吸気管１０４の先端に取付けた吸着板１０５とからなる。なお、１０７は吸着板１０５の吸着面１０７である。
【０００８】
（ｂ）は吸着板１０５の吸着面１０７にほぼ全面に亘って菱形状の凸部１０８・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）を設け、吸着面１０７の中央に吸気管１０４（（ａ）参照）に通じる吸気口１０９を設けたことを示す。なお、１１１は吸着面１０７の周縁部に設けた凸状のランド部である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した吸着装置１００の作用を説明する。
図７は従来の吸着装置の作用を説明する作用図であり、吸着を開始すると、エアは吸着板１０５の周囲から吸着面１０７に流れ込む。即ち、エアの一部は矢印▲１▼，▲２▼のように、ランド部１１１とセパレータ１０２（図６（ａ）参照）との間を抜け、各凸部１０８の間を蛇行しながら吸気口１０９に至る。このように、エアは各凸部１０８間を進むのでエアの流速は小さい。
【００１０】
このような吸着装置１００でセパレータ１０２を吸着するときに発生する負圧をＡ−Ａ線箇所の分布で見ると、図中のグラフのようになる。
即ち、負圧は、吸着面１０７の中央部ほど大きくなり、吸着時にセパレータ１０２に作用する圧力は局部的に大きくなる。また、このときの負圧の最大値ｂ１は、上記したようにエアの流速が小さいために大きくならない。
【００１１】
これは、流体の有する全圧（全圧＝速度圧＋静圧）は流線に沿って変わらないというベルヌーイの定理により、流体の速度が小さくなれば速度圧が小さくなり、その分だけ静圧が増大することによるものである。
そこで、吸着させるためのエアの量を増し、吸着装置１００の吸着力を増すことが考えられる。
【００１２】
しかし、吸着装置１００の吸着力を増せば、その吸着力でセパレータ１０２にダメージを与えることが予想される。
また、吸着装置１００の吸着力を増すには、真空発生装置の能力を上げる必要があり、コストアップを招く。従って、真空発生装置の能力を上げることなしに、効率的に吸着力を高めることが望まれる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、燃料電池用セパレータ取出装置を改良することで、効率的に吸着力を高め、しかも、セパレータが受けるダメージを無くすことにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、カーボン及び熱硬化性樹脂からなるプリフォームを圧縮成形することで筋状に溝を形成した平板状の燃料電池用セパレータを圧縮成形型から取り出すための燃料電池用セパレータ取出装置において、この取出装置に、セパレータを吸着するために、溝を形成したセパレータ面に臨む吸着面を設け、この吸着面の中央部に４個の吸気口を設け、これらの吸気口からそれぞれ放射状に延びる吸着溝を設けたことを特徴とする。
【００１５】
セパレータ面に取出装置の吸着面を臨ませることで、吸着溝で、セパレータに筋状に形成した各溝内のエアをスムーズに吸引することができ、真空発生装置等の能力を高めることなしに、吸引するエアの流速を大きくすることでセパレータの吸着力を増すことができる。また、吸着面における吸着溝に対応する部分でほぼ均一にセパレータを吸着することができ、セパレータへのダメージを無くすことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用セパレータ取出装置の斜視図であり、図示せぬセパレータ成形型で成形したセパレータ１０を、セパレータ成形型から燃料電池用セパレータ取出装置１１（以下「取出装置１１」と記す。）で取り出す状態を示す。
【００１７】
セパレータ１０は、燃料ガスを流すために複数の溝を平行に設けたガス流路１３を形成したものであり、セパレータ成形型から取り出した後の工程で、図中に想像線で示す、ガス流路１３に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔１４と、ガス流路１３から燃料ガスを排出するための燃料ガス排出孔１５と、別のセパレータ（不図示）に設けたガス流路溝に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔１６と、別のセパレータのガス流路溝から酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出孔１７と、冷却水のための供給孔１８及び排出孔２１とを開ける。セパレータ１０におけるガス流路１３を設けた面を、セパレータ面としてのガス流路面２３とする。
【００１８】
取出装置１１は、セパレータ１０のガス流路面２３に近接させる吸着板２５と、この吸着板２５の上部に設けた４本の吸気管２６・・・とからなる。
吸気管２６は、図示せぬ真空発生装置に接続したものであり、吸着板２５の下部からエアを吸引する。
【００１９】
図２は本発明に係る取出装置の底面図であり、吸着板２５の下面である吸着面２８を示す。
吸着面２８は、中央部に設けた４ヵ所の吸気口３１・・・と、これらの吸気口３１・・・からそれぞれ吸着面２８の４隅に向けて放射状に形成した吸着溝３２・・・と、周縁部に形成した環状の第１溝３３と、この第１溝３３の外側の周縁部に形成した環状の第２溝３３ａとを備える。
【００２０】
吸気口３１・・・は、図１に示した吸気管２６・・・にそれぞれ連通するものである。
第１溝３３及び第２溝３３ａは、セパレータ１０（図１参照）を吸着する際に、セパレータ１０と吸着板２５との間の空気流路の形状を複雑にすることで、流入した空気の流れを乱し、空気の流れの抵抗となるものである。これらの第１・第２溝３３，３３ａにより、セパレータ１０、吸着板２５間に流入する空気量が減少するため、セパレータ１０に作用する負圧が高くなって、セパレータ１０を吸着する吸着力が高まる。
【００２１】
図３は本発明に係る取出装置でセパレータを吸着したときの吸着溝とセパレータのガス流路面との位置関係を説明する説明図であり、取出装置１１（図１参照）の各吸着溝３２の端部を、それぞれガス流路１３の範囲を越えた外側まで延ばしたことを示す。即ち、各吸着溝３２の端部を、セパレータ１０の図１に示した燃料ガス供給孔１４、燃料ガス排出孔１５、酸化剤ガス供給孔１６、酸化剤ガス排出孔１７の位置に対応する部分まで吸着面２８上で延ばした。
【００２２】
以上に述べた取出装置１１の作用を図４及び図５で説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る取出装置の作用を説明する第１作用図であり、（ａ）において、取出装置１１を白抜き矢印のように下降させ、成形型３４上のセパレータ１０に接近させる。
【００２３】
（ｂ）において、図示せぬ真空発生装置を作動させ、吸気管２６でエアを吸引し、取出装置１１でセパレータ１０を吸着し、白抜き矢印のように成形型３４から取り出す。
（ｃ）において、（ｂ）でセパレータ１０を取り出すときのエアの一部は、吸着面２８の外側から吸着面２８とセパレータのガス流路面との間を矢印のように各吸着溝３２及び各吸気口３１に向かって流れる。
【００２４】
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る取出装置の作用を説明する第２作用図であり、（ａ）は図４（ｃ）のＢ部拡大図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
（ａ）において、吸着溝３２は、セパレータ１０のガス流路１３を構成する複数の溝１３ａ，１３ｂ，１３ｃにそれぞれ交差する。これらの交差部を３５，３６，３７（位置を容易に理解できるようにクロスハッチングを施した。）とすると、各溝１３ａ，１３ｂ，１３ｃ内を直線的に流れるエアは、矢印で示すように、交差部３５，３６，３７を介して吸着溝３２内に流れ、吸気口３１へ直線的に流れる。また、溝１３ｄ内のエアは、ほぼ直接的に吸気口３１へ流れる。
【００２５】
即ち、エアは、（ｂ）において、例えば溝１３ｂでは、溝１３ｂの各部から交差部３６に集まり、この交差部３６から吸着溝３２に入り、吸着溝３２を吸気口３１（（ａ）参照）の方向に流れる。このように各エアの流れは直線的であるから、エアの流速は大きくなる。
【００２６】
従って、エアの流速が大きいことと、図３に戻って、４本の吸着溝３２・・・でセパレータ１１のガス流路１３のほぼ全体の溝からエアを吸引することから、図４（ｃ）で示したＣ−Ｃ線における負圧の分布を示すグラフのように、ほぼ平坦な負圧の分布になるとともに負圧の最大値ｂ２は、図７に示した従来の吸着装置の負圧の最大値ｂ１よりも大きくなる。
【００２７】
これは、前述のベルヌーイの定理により、流体の速度が大きくなると速度圧が大きくなり、その分だけ静圧が減少する（即ち、負圧が増加する）ことによるものである。
【００２８】
即ち、図４（ｂ）において、各吸気管２６でのエアの吸気量が少ない（図示せぬ真空発生装置の能力が小さいことである。）にもかかわらず、セパレータ１０を吸着する吸着力が大きく、且つ吸着面２８のほぼ全体で均一にセパレータ１０を吸着するため、セパレータ１０へダメージを与えることがない。
【００２９】
また、図４（ｂ）において、成形型３４内からセパレータ１０を取り出した後、各吸気管２６での吸気を停止すれば、図３に示したように、セパレータ１０の燃料ガス供給孔１４，燃料ガス排出孔１５，酸化剤ガス供給孔１６，酸化剤ガス排出孔１７に臨む各吸着溝３２の端部からエアが図４（ｂ）に示したセパレータ１０のガス流路面２３と取出装置１１の吸着面２８との間に入り込み、セパレータ１０は取出装置１１から容易に離れる。
【００３０】
以上の図１、図２及び図５で説明したように、本発明は、カーボン及び熱硬化性樹脂からなるプリフォームを圧縮成形することで筋状に溝１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ・・・を形成した平板状の燃料電池用セパレータ１０を圧縮成形型から取り出すための燃料電池用セパレータ取出装置１１において、この取出装置１１に、セパレータ１０を吸着するために、溝１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ・・・を形成したガス流路面２３に臨む吸着面２８を設け、この吸着面２８の中央部に４個の吸気口３１を設け、これらの吸気口３１からそれぞれ放射状に延びる吸着溝３２を設けたことを特徴とする。
【００３１】
ガス流路面２３に取出装置１１の吸着面２８を臨ませることで、吸着溝３２で、セパレータ１０に筋状に形成した各溝１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ・・・内のエアをスムーズに吸引することができ、真空発生装置等の能力を高めることなしに、吸引するエアの流速を大きくすることでセパレータ１０の吸着力を増すことができる。また、吸着面２８における吸着溝３２に対応する部分でほぼ均一にセパレータ１０を吸着することができ、セパレータ１０へのダメージを無くすことができる。
この結果、セパレータ１０の品質を向上させることができるとともに、真空発生装置等のエア吸引源を作動させるためのコストを抑えることができる。
【００３２】
尚、本発明の吸着溝は、実施の形態に示した直線状のものに限らず、曲率半径の大きな曲線でもよい。また、吸着溝は、実施の形態に示したような吸着面の中央部から４隅に向けたものに限らず、吸着面の中央部からセパレータのガス流路の溝に略直交する方向に向ける、即ち、吸着面の中央部に吸気口を設け、この吸気口から吸着板の辺の中央（図２では吸着板２５の上辺及び下辺の各中央）に向けて延ばしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の燃料電池用セパレータ取出装置は、セパレータを吸着するために、溝を形成したセパレータ面に臨む吸着面を設け、この吸着面の中央部に４個の吸気口を設け、これらの吸気口からそれぞれ放射状に延びる吸着溝を設けたので、セパレータ面に取出装置の吸着面を臨ませることで、吸着溝で、セパレータに筋状に形成した各溝内のエアをスムーズに吸引することができ、真空発生装置等の能力を高めることなしに、吸引するエアの流速を大きくすることでセパレータの吸着力を増すことができる。また、吸着面における吸着溝に対応する部分でほぼ均一にセパレータを吸着することができ、セパレータへのダメージを無くすことができる。
この結果、セパレータの品質を向上させることができるとともに、真空発生装置等のエア吸引源を作動させるためのコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用セパレータ取出装置の斜視図
【図２】本発明に係る取出装置の底面図
【図３】本発明に係る取出装置でセパレータを吸着したときの吸着溝とセパレータのガス流路面との位置関係を説明する説明図
【図４】本発明に係る取出装置の作用を説明する第１作用図
【図５】本発明に係る取出装置の作用を説明する第２作用図
【図６】セパレータを吸着する従来の吸着装置を説明する説明図
【図７】従来の吸着装置の作用を説明する作用図
【符号の説明】
１０…セパレータ、１１…燃料電池用セパレータ取出装置、１３…ガス流路、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…溝、２３…セパレータ面（ガス流路面）、２８…吸着面、３１…吸気口、３２…吸着溝、３４…成形型。
【図１】
0003831214.tif 000002
【図２】
0003831214.tif 000003
【図３】
0003831214.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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