JP6702245B2 - 燃料電池セルの製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、燃料電池セルの製造方法に関する。
特許文献１は、膜電極接合体の前駆体を、加圧を用いて製造する手法を開示している。膜電極接合体の前駆体は、燃料電池セルの中間製品である。
特開２０１３−１８２７５１号公報
一般的に、加圧を実施するためにワークを加圧装置に搬入する。ワークの搬入に用いられる搬送装置は、何れかの箇所が擦れて、異物を発生させる場合がある。本開示は、上記を踏まえ、搬送装置において異物が発生しても、ワークに混入しにくくすることを解決課題とする。
本開示の一形態は、燃料電池セルの中間製品を、搬送装置に設けられたチャックを用いて把持する工程と；前記搬送装置を水平方向に移動させることによって、前記中間製品を検査加圧装置に搬入する工程と；前記中間製品を、前記検査加圧装置の下型に載せる工程と；前記検査加圧装置を用いて、前記中間製品を加圧処理する工程と、を含み；前記中間製品を前記下型に載せる工程では、前記チャックと連動するカムフォロアを、カムレールを移動させることによって前記カムレールに設けられた窪みに嵌めて、前記把持された中間製品の鉛直方向の位置を下方に移動させ；前記カムレールと前記カムフォロアとの接触面は、前記チャックよりも下方に位置する燃料電池セルの製造方法である。この形態によれば、カムレールとカムフォロアとの接触面が擦れることで異物が発生しても、その接触面がチャックよりも下方に位置するので、異物がワークに混入しにくい。
搬送装置の正面図。 カム機構によって、ワークの位置が下がった様子を示す図。 ワークの正面図。 図３に示した４−４断面図。 加熱加圧処理のフローチャート。 原位置の状態示す図。 カムレールが前進し、ワークが下降した様子を示す図。 カムレールが後退し、ワークが上昇した様子を示す図。 ワークが搬入された様子を示す図。 ワークが下降し、下型に載せられた様子を示す図。 ワークが加熱加圧されている様子を示す図。 第１窪みの拡大図。
図１は、搬送装置２０の正面図である。搬送装置２０は、ワークＷを、加熱加圧装置１００（後述）に搬入する。加熱加圧装置１００は、検査加圧装置の一種である。搬送装置２０は、チャック３０と、ばね４０と、カムフォロア５０と、カムレール６０と、カムレールシリンダ７０と、移動シリンダ８０とを備える。
図１に示すように、鉛直方向をＺ方向、搬送装置２０の幅方向をＸ方向、ワークＷの搬送方向をＹ方向と定義する。
ワークＷは、加熱加圧されることによって、膜電極接合体の前駆体に変化する。膜電極接合体の前駆体を得るための加熱加圧は、燃料電池セルの製造方法に含まれる工程である。
ワークＷは、第１の膜と第２の膜とを含む。第１の膜および第２の膜は、重ね合わされている。第１の膜は、カーボンナノチューブと補強膜との接合物に、Ｆ型電解質を定着させて形成された膜である。Ｆ型電解質膜の補強膜上に触媒層が形成された膜である。
チャック３０は、ワークＷを把持したり、離したりする。カムフォロア５０及びカムレール６０は、カム機構として機能する。カムレールシリンダ７０は、カムレール６０をＹ方向に移動させる。移動シリンダ８０は、チャック３０及びカムフォロア５０を含む機構をＹ方向に移動させる。
図２は、カム機構によって、ワークＷの位置が下がった様子を示す。ワークＷの位置が下がった状態では、図１に示すようにワークＷの位置が上がった状態に比べ、ばね４０が伸びる。カム機構については、後で詳しく説明する。
図３は、燃料電池セルＣの正面図である。ワークＷは、燃料電池セルＣの中間製品である。燃料電池セルＣには、燃料電池スタックとして組み付けられた際に、マニホールドとして機能する６つの貫通孔が設けられている。
図４は、図３に示した４−４断面図である。燃料電池セルＣは、カソードセパレータＣＳと、アノードセパレータＡＳと、樹脂シートＪとを備える。カソードセパレータＣＳ及びアノードセパレータＡＳは、それぞれ、冷却面と、ガス面とを形成する。従来技術による製造方法においては、金属異物Ｋが、カソードセパレータＣＳと、アノードセパレータＡＳとの間に混入することがあった。
これに対し、本実施形態の場合、このように金属異物Ｋが混入することが抑制される。以下、本実施形態による加熱加圧処理を説明する。
図５は、加熱加圧処理のフローチャートである。以下、図６〜図１１を参照して説明する。
図６は、搬送装置２０及び加熱加圧装置１００の概略を示す側面図である。加熱加圧装置１００は、上型１１０と下型１２０とを備える。図６〜図１１においては、搬送装置２０の構成要素のうち、チャック３０、カムフォロア５０及びカムレール６０のみを示す。図６は、チャック３０が開いており、チャック３０及びカムレール６０のＹ方向の位置が原位置である状態を示す。ワークＷは、図示されていない台に載っている。
まず、図６に示された状態から、カムレールシリンダ７０がカムレール６０を前進させる（Ｓ２１０）。前進とは、Ｙ方向プラス向きに移動することである。また、後退（後述）とは、Ｙ方向マイナス向きに移動することである。
図７は、カムレール６０が前進した様子を示す。カムレール６０が前進することによって、カムフォロア５０が、カムレール６０に設けられた第１窪み６１に嵌まる。この結果、図２に示したように、チャック３０が下方に移動する。
次に、チャック３０がワークＷを把持する（Ｓ２２０）。続いて、図８に示すように、上型１１０を上昇させる（Ｓ２３０）。図７は、加熱加圧装置１００に、先に搬入されていたワークＷが挟まれている様子が示されているが、上型１１０の上昇後、そのワークＷは図示しない搬出装置によって搬出される。
続いて、図８に示すように、カムレールシリンダ７０がカムレール６０を後退させる（Ｓ２４０）。カムレール６０が後退すると、チャック３０が上昇する。
次に、図９に示すように、移動シリンダ８０がチャック３０を前進させる（Ｓ２５０）。この結果、ワークＷのＹ方向の位置が、上型１１０と下型１２０との間に位置する。
次に、図１０に示すように、カムレールシリンダ７０がカムレール６０を後退させる（Ｓ２６０）。カムレール６０が後退すると、カムフォロア５０が、カムレール６０に設けられた第２窪み６２に嵌まる。この結果、チャック３０が下に移動し、ワークＷが下型１２０に載る。
次に、図１１に示すように、上型１１０を下方に移動させ（Ｓ２７０）、チャック３０はワークＷを離す（Ｓ２８０）。このようにして加熱加圧が実施される。
最後に、移動シリンダ８０がチャック３０を後退する（Ｓ２９０）。この結果、図６に示した状態に戻る。量産時には、Ｓ２１０〜Ｓ２９０を繰り返す。
図１２は、第１窪み６１の拡大図である。第１窪み６１は、第１斜面６１０と、底面６２０と、第２斜面６３０とを含む。第１斜面６１０には、第１平面６０Ａが接続されている。第２斜面６３０には、第２平面６０Ｂが接続されている。
第１斜面６１０と第１平面６０Ａとがなす角度は、２０度である。第２斜面６３０と第２平面６０Ｂとがなす角度も、２０度である。第２窪み６２についても同様な角度で、第１斜面および第２斜面が形成されている。
以上に説明した実施形態によれば、ワークＷに金属異物Ｋが混入しにくくなる。カムフォロア５０とカムレール６０との接触によって金属異物Ｋが発生しても、カムフォロア５０とカムレール６０との接触面が、ワークＷが把持される位置よりも下方に位置するからである。
さらに、ワークＷは、自重で下型１２０に載っているため、後工程の検査を精度良く実施することができる。
また、第１窪み６１および第２窪み６２の第１斜面および第２斜面が２０度に設計されているため、カムフォロア５０とカムレール６０との耐久性が向上する。
本開示は、本明細書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、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせができる。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、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
検査加圧装置は、加熱加圧装置でなくてもよい。例えば、短絡・耐電圧検査装置、リーク検査装置、圧損検査装置の何れか１つでもよい。
２０…搬送装置
３０…チャック
５０…カムフォロア
６０…カムレール
６０Ａ…第１平面
６０Ｂ…第２平面
７０…カムレールシリンダ
８０…移動シリンダ
１００…加熱加圧装置
１１０…上型
１２０…下型
５１０…補強膜
６１０…第１斜面
６２０…底面
６３０…第２斜面
ＡＳ…アノードセパレータ
Ｃ…燃料電池セル
ＣＳ…カソードセパレータ
Ｊ…樹脂シート
Ｋ…金属異物

Claims (1)

  1. 燃料電池セルの中間製品を、搬送装置に設けられたチャックを用いて把持する工程と、
    前記搬送装置を水平方向に移動させることによって、前記中間製品を検査加圧装置に搬入する工程と、
    前記中間製品を、前記検査加圧装置の下型に載せる工程と、
    前記検査加圧装置を用いて、前記中間製品を加圧処理する工程と、を含み、
    前記中間製品を前記下型に載せる工程では、前記チャックと連動するカムフォロアを、カムレールを移動させることによって前記カムレールに設けられた窪みに嵌めて、前記把持された中間製品の鉛直方向の位置を下方に移動させ、
    前記カムレールと前記カムフォロアとの接触面は、前記チャックよりも下方に位置する
    燃料電池セルの製造方法。
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