JP2005142048A - Manufacturing device and manufacturing method of fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池の製造装置および製造方法に関し、特に、組立精度を維持しつつ効率的に製造可能な燃料電池の製造装置および製造方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell manufacturing apparatus and manufacturing method, and more particularly to a fuel cell manufacturing apparatus and manufacturing method that can be efficiently manufactured while maintaining assembly accuracy.
従来から燃料電池を構成する平板状の部品を位置ずれすることなく積層でき、高精度且つ完全シールのスタックを組立てるようにした製造方法が提案されている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a manufacturing method has been proposed in which flat parts constituting a fuel cell can be stacked without being displaced, and a highly accurate and completely sealed stack is assembled (see Patent Document 1).
これは、スタック加圧用の加圧板にセル組立用位置決め穴を穿設し、これに端面を面取りした長いPTFE製のノックピンを挿入して直立させ、セル位置決め穴を穿設した燃料電池構成用平板状部品を順次各々のセル位置決め穴を前記ノックピンに嵌合させて積層してセルを構成し、次いでこれを所要のセル数繰り返し積層してスタックを構成し、然る後加圧プレートを用いて締め付け固定するようにしている。
しかしながら、上記従来例では、加圧板の4隅に設けたセル組立用位置決め穴に長いPTFE製のしなやかで弾力性があり、平板状の部品の若干の位置ずれも吸収できるノックピンを夫々挿入して直立させ、4隅にセル位置決め穴を穿設した燃料電池構成用平板状部品を順次各々のセル位置決め穴を前記ノックピンに嵌合させて積層するものであるため、燃料電池構成用平板状部品の4隅のセル位置決め穴の相互位置に位置誤差が存在した場合にノックピンが曲げられ、積層に連れて燃料電池構成用平板状部品の積層位置のずれが積算されていき、100〜200セル分の燃料電池構成用平板状部品を積層すると、スタックに曲がりや倒れが生じる可能性がある。 However, in the above conventional example, the positioning holes for cell assembly provided at the four corners of the pressure plate are inserted with long and flexible PTFE knock pins that can absorb slight displacement of the flat plate-like parts. Since the fuel cell constituting flat plate parts having the cell positioning holes at the four corners are stacked in such a manner that the respective cell positioning holes are sequentially fitted to the knock pins and stacked, When there is a position error at the mutual positions of the cell positioning holes at the four corners, the knock pin is bent, and the stacking position deviation of the flat plate components for fuel cell construction is accumulated along with the stacking, and 100 to 200 cells are accumulated. When the flat plate components for the fuel cell structure are stacked, the stack may be bent or fall down.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、曲がりや倒れを生じることなく積層することができ、しかも能率的に積層することができる燃料電池の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a fuel cell manufacturing apparatus and a manufacturing method that can be stacked without causing bending or falling, and that can be stacked efficiently. With the goal.
本発明は、燃料電池スタックを構成するエンドプレートの複数の位置に位置決めピンを立設して組立治具を構成し、前記組立治具を、各ステージに位置決めピンと精密に嵌合する位置決め用穴を備える完成した燃料電池構成用平板状部品を待機させた組立ラインに投入し、前記組立治具が通過する各ステージで、位置決めピンに位置決め用穴を嵌合させて、燃料電池構成用平板状部品を順次積層して燃料電池スタックを構成するようにした。 The present invention provides a positioning jig in which positioning pins are erected at a plurality of positions of an end plate constituting a fuel cell stack to constitute an assembly jig, and the assembly jig is precisely fitted to the positioning pin on each stage. The finished flat plate component for fuel cell comprising the assembly plate is put into a stand-by assembly line, and in each stage through which the assembly jig passes, a positioning hole is fitted into the positioning pin to form a flat plate for fuel cell configuration The fuel cell stack is configured by sequentially stacking the components.
したがって、本発明では、燃料電池スタックを構成するエンドプレートの複数の位置に位置決めピンを立設して組立治具を構成し、前記組立治具を、各ステージに位置決めピンと精密に嵌合する位置決め用穴を備える完成した燃料電池構成用平板状部品を待機させた組立ラインに投入し、前記組立治具が通過する各ステージで、位置決めピンに位置決め用穴を嵌合させて、燃料電池構成用平板状部品を順次積層して燃料電池スタックを構成するため、位置決め用穴と位置決めピンとの嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、全ての燃料電池構成用平板状部品を精度よく整列させて積層させることができ、締め付けステージでのエンドプレート同士を複数のボルトナットにより、積層した燃料電池構成用平板状部品に均等な締付け力が作用するよう締め付け固定すると、燃料電池スタックとして高精度に組立てることができる。 Therefore, in the present invention, positioning pins are provided upright at a plurality of positions on the end plate constituting the fuel cell stack to form an assembly jig, and the assembly jig is precisely fitted to each stage with the positioning pins. The finished flat plate component for fuel cell configuration with holes for use is put into a waiting assembly line, and at each stage through which the assembly jig passes, the positioning holes are fitted to the positioning pins for the fuel cell configuration. Since the fuel cell stack is formed by sequentially laminating flat plate parts, the fitting allowance between the positioning hole and the positioning pin is “gap fit”, but a tighter fitting state can be achieved. Flat plate for fuel cell can be stacked by aligning the flat plate components for battery configuration with high accuracy, and the end plates on the clamping stage are stacked by multiple bolts and nuts. When tightened to secure that uniform clamping force acts on the parts may be assembled as a fuel cell stack with high accuracy.
また、コンベアラインの各ステージのサイドに完成した燃料電池構成用平板状部品を待機させ、それらの燃料電池構成用平板状部品には位置決めピンと精密に嵌合する位置決め用穴をあけ、それを用いて順次積層していくため、高い生産性が得られる。しかも、投入したエンドプレートの複数の位置に位置決めピンを立設した治具が、積層される燃料電池構成用平板状部品のパレットとして機能するため、特に燃料電池構成用平板状部品の保持装置を必要とせず、ライン構成が簡単化できる。 In addition, the completed flat plate parts for the fuel cell are placed on the side of each stage of the conveyor line, and the flat plate parts for forming the fuel cell are provided with positioning holes for precisely fitting with the positioning pins. Therefore, high productivity can be obtained. In addition, since the jig in which the positioning pins are erected at a plurality of positions of the loaded end plate functions as a pallet for the stacked flat plate components for the fuel cell, the holding device for the flat plate for the fuel cell configuration is used. The line configuration can be simplified without the need.
以下、本発明の燃料電池の製造装置および製造方法を各実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a fuel cell manufacturing apparatus and a manufacturing method of the present invention will be described based on each embodiment.
(第1実施形態)
図1〜図3は、本発明を適用した燃料電池の製造装置および製造方法の第1実施形態を示し、図1は燃料電池の製造ラインの構成図、図2は製造ラインに投入される治具の斜視図、図3は組立ラインの各ステージでの作業結果を示す工程図である。
(First embodiment)
1 to 3 show a first embodiment of a fuel cell manufacturing apparatus and manufacturing method to which the present invention is applied, FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell manufacturing line, and FIG. FIG. 3 is a process diagram showing the work results at each stage of the assembly line.
図1において、燃料電池の製造ライン1は、治具投入ステージS1、最初のセパレータ組付けステージS2に続いて、ガス拡散電極組付けステージS3、高分子膜投入ステージS4、ガス拡散電極組付けステージS5、セパレータ組付けステージS6を1単位(ステージS3〜S6)として積層するセルの数だけ連ねて形成され、最後のセパレータ組付けステージSS、エンドプレート組付けステージSE、締め付けステージEを経て燃料電池スタック3を完成させるよう構成している。
In FIG. 1, a fuel cell production line 1 includes a jig loading stage S1 and an initial separator assembling stage S2, followed by a gas diffusion electrode assembling stage S3, a polymer film loading stage S4, and a gas diffusion electrode assembling stage. S5, separator assembly stage S6 is formed as a unit (stages S3 to S6) as many as the number of cells to be stacked, and after the last separator assembly stage SS, end plate assembly stage SE, and clamping stage E, the fuel cell The
搬送装置2は、治具投入ステージS1に治具3を投入し、順次、治具4を次ステージへ搬送する。各ステージでの組付けが完了すると、治具4は次ステージに、次ステージの治具4はその次のステージに、夫々一斉に次ステージに、順次搬送される。それに合わせて、投入ステージS1には、次ステージS2への搬送の度に新規な治具4が順次投入される。
The
治具投入ステージS1に投入される治具4は、図2に示すように、燃料電池スタック3のエンドプレート5の対角位置に位置決めピン6を立設したものである。位置決めピン6は、積層される燃料電池構成用平板状部品P(セパレータや高分子膜等)に対する電気的導通を遮断(絶縁)するため、絶縁材7を表面にコーティングしており、その先端は、テーパ8に形成している。エンドプレート5で形成した治具4の側面図を図3(A)に示す。
As shown in FIG. 2, the
前記セパレータ組付けステージS2では、対角位置に位置決め用穴9が形成されたセパレータ10が、図示しないサブラインから順次搬送されてステージサイドS21にストックされている。上流ステージS1から治具4が搬送されて停止すると、図示しない組付けロボットによりストックしているセパレータ10を把持して治具4の位置決めピン6にセパレータ10の位置決め用穴9を係合させてセパレータ10を治具4に積層する。このステージS2でセパレータ10を積層した状態を、図3(B)に示す。
In the separator assembling stage S2, the
このステージS2で組付けられるセパレータ10は、一方の面(上側面)に燃料ガスをガス拡散電極に満遍なく供給するためのガス流路が形成され、治具4への組付け時にガス流路が上方に位置された場合に、エンドプレート5と整列した状態で、その位置決め用穴9と治具4側の位置決めピン6との嵌合がなされるように形成している。セパレータ製造のサブラインでは、例えば、焼結グラファイトカーボン板にフェノール樹脂を含浸してガス透過を抑制させ、表面にガス流路を切削加工してセパレータを形成する。別の製造方法としては、グラファイト粉とプラスチック粉の混合粉を金型につめて加熱プレスにより圧縮成形したり、膨張黒煙のシートをプレス成形したりしてセパレータを製造する。
In the
治具4の位置決めピン6とセパレータ10の位置決め用穴9とは、対角位置の2箇所で係合するため、位置決め用穴9と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、位置決め精度を向上させることができる。例えば、従来技術のように四隅に位置決めピンが存在する場合には、各位置決め穴の位置誤差を吸収すべく、位置決めピンと位置決め用穴との嵌合代に余裕を持たせる必要があり、セパレータ等の燃料電池構成用平板状部品個々の積層位置の精度を高くできないものであった。
Since the
前記ガス拡散電極組付けステージS3では、黒鉛化度の低い高比表面積のカーボン担持体の表面に触媒が塗布されたガス拡散電極11をその周囲の枠状のシール部材12と共に一体化させたものが、図示しないサブラインから順次搬送されてステージサイドS31にストックされている。このガス拡散電極11は、枠状のシール部材12の対角位置に位置決め穴13が形成されている。上流ステージS2から治具4が搬送されて停止すると、図示しない組付けロボットによりストックしているガス拡散電極11を枠状のシール部材12と共に把持して治具4の位置決めピン6にガス拡散電極11(12)の位置決め用穴13を係合させてガス拡散電極11(12)を治具4に積層する。このステージS3でガス拡散電極11(12)を積層した状態を、図3(C)に示す。
In the gas diffusion electrode assembly stage S3, a
このステージS3で組付けられるガス拡散電極11(12)は、一方の面(上側面)に触媒が塗布され、治具4への組付け時に触媒が上方に位置された場合に、既に積層されたセパレータ10と整列した状態で、その位置決め用穴13と治具4側の位置決めピン6との嵌合がなされるように形成している。
The gas diffusion electrode 11 (12) assembled in the stage S3 is already laminated when the catalyst is applied to one surface (upper side surface) and the catalyst is positioned upward when assembled to the
治具4の位置決めピン6とガス拡散電極11(12)の位置決め用穴13とは、対角位置の2箇所で係合するため、位置決め用穴13と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、位置決め精度を向上させることができる。
Since the
高分子膜投入ステージS4では、対角位置に位置決め用穴14が形成された高分子膜15が、図示しないサブラインから順次搬送され、ステージサイドS41で塗布機16を経由させて、その反応面を取囲む周囲にシール剤17を塗布してストックされている。上流ステージS3から治具4が搬送されて停止すると、図示しない組付けロボットによりストックしている高分子膜15を把持して治具4の位置決めピン6に高分子膜15の位置決め用穴14を係合させて高分子膜15を治具4に積層する。このステージS4で高分子膜15を積層した状態を、図3(D)に示す。
In the polymer film loading stage S4, the
このステージS4で組付けられる高分子膜15は、パーフルオロスルホン酸基ポリマーが使われ、膜の寸法安定性や機械的強度を高めるために、膜の中にテトラフルオロエチレン(PTFE)の芯材やPTFEフィブリルを入れて機械的強度を強化したり、PTFE多孔膜とパーフルオロカーボンスルホン酸(PFS)ポリマーを複合してもよい。
The
ガス拡散電極組付けステージS5では、黒鉛化度の低い高比表面積のカーボン担持体の表面に触媒が塗布されたガス拡散電極18をその周囲の枠状のシール部材19と共に一体化させたものが、図示しないサブラインから順次搬送されてステージサイドS51にストックされている。このガス拡散電極18(19)は、枠状のシール部材19の対角位置に位置決め穴20が形成されている。上流ステージS4から治具4が搬送されて停止すると、図示しない組付けロボットによりストックしているガス拡散電極18(19)を把持して治具4の位置決めピン6にガス拡散電極18(19)の位置決め用穴20を係合させてガス拡散電極18(19)を治具4に積層する。このステージS5でガス拡散電極18(19)を積層した状態を、図3(E)に示す。
In the gas diffusion electrode assembly stage S5, a
このステージS5で組付けられるガス拡散電極18(19)は、一方の面(下側面)に触媒が塗布され、治具4への組付け時に触媒が下方に位置された場合に、既に積層された燃料電池構成用平板状部品Pと整列した状態で、その位置決め用穴20と治具4側の位置決めピン6との嵌合がなされるように形成している。
The gas diffusion electrode 18 (19) assembled in the stage S5 is already laminated when the catalyst is applied to one surface (lower surface) and the catalyst is positioned below when assembled to the
治具4の位置決めピン6とガス拡散電極18(19)の位置決め用穴20とは、対角位置の2箇所で係合するため、位置決め用穴20と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、位置決め精度を向上させることができる。
Since the
セパレータ組付けステージS6では、対角位置に位置決め用穴21が形成されたセパレータ22が、図示しないサブラインから順次搬送されてステージサイドS61にストックされている。上流ステージS5から治具4が搬送されて停止すると、図示しない組付けロボットによりストックしているセパレータ22を把持して治具4の位置決めピン6にセパレータ22の位置決め用穴21を係合させてセパレータ22を治具4に積層する。このステージS6でセパレータ22を積層した状態を、図3(F)に示す。
In the separator assembling stage S6, the
このステージS6で組付けられるセパレータ22は、両面(上下側面)に燃料ガスをガス拡散電極に満遍なく供給するためのガス流路が形成され、下方のガス流路と上方のガス流路とはその形状が異なる。即ち、下面側では、供給するガスがステージS2のセパレータ10で供給するガスとは異なるため、ステージS2のセパレータ10と、例えば直交する方向に主な流路が形成されており、上面側では、供給するガスがステージS2のセパレータ10で供給するガスと同じであるため、ステージS2のセパレータ10と同様な流路が形成されている。
In the
そして、治具4への組付け時に、ステージS2のセパレータ10と同様なガス流路が上方に位置された場合に、既に積層された燃料電池構成用平板状部品Pと整列した状態で、その位置決め用穴21と治具4側の位置決めピン6との嵌合がなされるように形成している。治具4の位置決めピン6とセパレータ22の位置決め用穴21とは、対角位置の2箇所で係合するため、位置決め用穴21と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、位置決め精度を向上させることができる。
When the gas flow path similar to that of the
以降のステージでは、前述したステージS3〜S6と同じステージが積層するセルの数だけ繰返され、最後のセルの上方のガス拡散電極電極組付けステージでのガス拡散電極18(19)の積層が終了した段階で、最後のセパレータ組付けステージSSに進む。 In subsequent stages, the same stage as the above-described stages S3 to S6 is repeated for the number of cells stacked, and the stacking of the gas diffusion electrode 18 (19) at the gas diffusion electrode electrode assembly stage above the last cell is completed. At this stage, the process proceeds to the final separator assembly stage SS.
最後のセパレータ組付けステージSSでは、対角位置に位置決め用穴23が形成されたセパレータ24が、同様に、図示しないサブラインから順次搬送されてステージサイドSS1にストックされている。上流ステージから治具4が搬送されて停止すると、図示しない組付けロボットによりストックしているセパレータ24を把持して治具4の位置決めピン6にセパレータ24の位置決め用穴23を係合させてセパレータ24を治具4に積層する。
In the last separator assembling stage SS, the
このステージSSで組付けられるセパレータ24は、一方の面(下側面)に燃料ガスをガス拡散電極に満遍なく供給するためのガス流路が形成され、治具4への組付け時にガス流路が下方に位置された場合に、既に積層した燃料電池構成用平板状部品Pと整列した状態で、その位置決め用穴23と治具4側の位置決めピン6との嵌合がなされるように形成している。ここでも、治具4の位置決めピン6とセパレータ24の位置決め用穴23とは、対角位置の2箇所で係合するため、位置決め用穴23と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、位置決め精度を向上させることができる。
In the
エンドプレート組付けステージSEでは、対角位置に位置決め用穴25が形成されたエンドプレート26が、図示しないサブラインから順次搬送されてステージサイドSE1にストックされている。上流ステージSSから治具4が搬送されて停止すると、図示しない組付けロボットによりストックしているエンドプレート26を把持して治具4の位置決めピン6にエンドプレート26の位置決め用穴25を係合させてエンドプレート26を治具4に積層する。
In the end plate assembly stage SE, the
このステージSEで組付けられるエンドプレート26は、既に積層された燃料電池構成用平板状部品Pと整列した状態で、その位置決め用穴25と治具4側の位置決めピン6との嵌合がなされるように形成している。治具4の位置決めピン6とエンドプレート26の位置決め用穴25とは、対角位置の2箇所で係合するため、位置決め用穴25と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、位置決め精度を向上させることができる。
The
次いで、締め付けステージEでは、図示しないが、エンドプレート5、26同士を複数のボルトナットにより、積層した燃料電池構成用平板状部品Pに均等な締付け力が作用するよう、締め付け固定する。
Next, at the fastening stage E, although not shown, the
以上の燃料電池の組立方法では、エンドプレート5の対角位置に位置決めピン6を立設した治具4を組立ライン1に投入して、通過する各ステージSで、位置決めピン6に位置決め用穴(9、13、14、20、21、23、25)を対角位置の2箇所で嵌合させて、燃料電池構成用平板状部品Pを順次積層するので、位置決め用穴と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、全ての燃料電池構成用平板状部品Pを精度よく整列させて積層させることができ、締め付けステージEでのエンドプレート5、26同士を複数のボルトナットにより、積層した燃料電池構成用平板状部品Pに均等な締付け力が作用するよう締め付け固定すると、燃料電池スタック3として高精度に組立てることができる。
In the fuel cell assembling method described above, the
また、コンベアライン1の各ステージSのサイドに完成した燃料電池構成用平板状部品Pを待機させ、それらの燃料電池構成用平板状部品Pには位置決めピン6と精密に嵌合する位置決め用穴をあけ、それを用いて順次積層していくため、高い生産性が得られる。 Also, the completed fuel cell constituting flat plate parts P are placed on the side of each stage S of the conveyor line 1, and the fuel cell constituting flat plate parts P are positioned in the positioning holes for precisely fitting with the positioning pins 6. High productivity can be obtained because the layers are sequentially stacked using this.
しかも、投入したエンドプレート5の対角位置に位置決めピン6を立設した治具4が、積層される燃料電池構成用平板状部品Pのパレットとして機能するため、特に燃料電池構成用平板状部品Pの保持装置を必要とせず、ライン構成が簡単化できる。
In addition, since the
なお、上記実施形態において、組立ライン1は燃料電池スタック3を構成する燃料電池構成用平板状部品Pの数だけの組付けステージを備えるものについて説明したが、図示はしないが、組立ラインをループ状に形成する組立ラインであってもよく、この場合には、最小組立ラインとして、ステージS1およびS2を投入部として、ステージS3〜S6の4ステージをサークル状に連ねて形成し、ステージSS、SE、およびEを取出し部として、レイアウトするだけでよいため、コンパクトな組立ラインを構成することができる。
In the above embodiment, the assembly line 1 has been described as having as many assembly stages as the number of the flat plate parts P for constituting the fuel cell constituting the
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)燃料電池スタック3を構成するエンドプレート5の複数の位置、例えば、対角位置に位置決めピン6を立設して組立治具4を構成し、前記組立治具4を、各ステージに位置決めピン6と精密に嵌合する位置決め用穴を備える燃料電池構成用平板状部品Pを待機させた組立ライン1に投入し、前記組立治具4が通過する各ステージで、位置決めピン6に位置決め用穴を嵌合させて、燃料電池構成用平板状部品Pを順次積層して燃料電池スタック3を構成するため、位置決め用穴と位置決めピン6との嵌合代を「隙間嵌め」とするも、よりタイトな嵌合状態とすることができ、全ての燃料電池構成用平板状部品Pを精度よく整列させて積層させることができ、締め付けステージEでのエンドプレート5、26同士を複数のボルトナットにより、積層した燃料電池構成用平板状部品Pに均等な締付け力が作用するよう締め付け固定すると、燃料電池スタック3として高精度に組立てることができる。
(A) The
また、コンベアライン1の各ステージのサイドに燃料電池構成用平板状部品Pを待機させ、それらの燃料電池構成用平板状部品Pには位置決めピン6と精密に嵌合する位置決め用穴をあけ、それを用いて順次積層していくため、高い生産性が得られる。しかも、投入したエンドプレート5の複数の位置、例えば、対角位置に位置決めピン6を立設した治具4が、積層される燃料電池構成用平板状部品Pのパレットとして機能するため、特に燃料電池構成用平板状部品Pの保持装置を必要とせず、ライン構成が簡単化できる。
Further, the fuel cell constituent flat parts P are made to stand by on the side of each stage of the conveyor line 1, and the fuel cell constituent flat parts P are provided with positioning holes for precisely fitting with the positioning pins 6, High productivity can be obtained because it is used for sequential lamination. Moreover, since the
(イ)組立ライン1を、サークル状に連ねて形成する場合には、最小組立ラインとして、ステージS1およびS2を投入部として、ステージS3〜S6の4ステージをサークル状に連ねて形成し、ステージSS、SE、およびEを取出し部として、レイアウトするだけでよいため、コンパクトな組立ラインを構成することができる。 (A) When the assembly line 1 is formed in a circle, the stages S1 and S2 are used as input parts and the four stages S3 to S6 are formed in a circle as the minimum assembly line. Since it is only necessary to lay out the SS, SE, and E as the extraction portion, a compact assembly line can be configured.
(第2実施形態)
図4は、本発明を適用した燃料電池の製造装置および製造方法の第2実施形態を示す燃料電池の製造ラインの構成図である。本実施形態においては、多数の燃料電池構成用平板状部品を積層するもコンパクトとできる製造ラインを提供するものである。なお、第1実施形態と同一装置・部品には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram of a fuel cell manufacturing line showing a second embodiment of a fuel cell manufacturing apparatus and manufacturing method to which the present invention is applied. In the present embodiment, a production line that can be made compact by stacking a large number of flat plate components for fuel cell configuration is provided. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus and components as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted or simplified.
図4において、本実施形態の燃料電池の製造ライン30は、治具投入ステージS1、セパレータ組付けステージS2、ガス拡散電極組付けステージS3、高分子膜投入ステージS4、ガス拡散電極組付けステージS5、セパレータ組付けステージS6により構成し、組立ライン30外若しくは組立ライン30に追加した、エンドプレート組付けステージSE、締め付けステージEにより燃料電池スタック3を完成させるよう構成している。
4, the fuel
搬送装置31は、治具投入ステージS1に治具4を投入し、投入された治具4を次ステージS2へ順次搬送し、当該ステージS2での組付けが完了すると、治具4は次ステージS3に搬送される。治具4が組立ライン30のエンドステージであるセパレータ組付けステージS6に到達してセパレータ22が組付けられると、治具4を手前のガス拡散電極組付けステージS5に戻し、当該ステージS5での組付けが完了すると、治具4は更に手前のステージS4に搬送され、同様に順次手前のステージS3に搬送され、治具4はステージS2〜S6間で往復移動する。
The
各ステージでの燃料電池構成用平板状部品Pの治具4への組付けは、第1実施形態と同様であるが、セパレータ組付けステージS2およびS6での、最初のセパレータ10および最後のセパレータ24の種類が第1実施形態と同じく片側面のみにガス流路が設けられたパレータ10、24がラインサイドに準備されて組付けられ、残りのセパレータ22は第1実施形態のセパレータ組付けステージS6で組付けられる両面にガス流路が設けられたセパレータ22がラインサイドに準備される。
The assembly of the flat plate component P for fuel cell configuration in each stage to the
ガス拡散電極組付けステージS3およびS5では、治具4がステージを往動移動しているか復動移動しているかにより組付けるガス拡散電極の種類を変える。即ち、治具4が往動移動している場合には、ステージS3では上方の面(上側面)に触媒が塗布され、治具4への組付け時に触媒が上方に位置されたガス拡散電極11(12)を組付け、ステージS5では下方の面(下側面)に触媒が塗布され、治具4への組付け時に触媒が下方に位置されたガス拡散電極18(19)を組付ける。また、治具4が復動移動している場合には、ステージS5では上方の面(上側面)に触媒が塗布され、治具4への組付け時に触媒が上方に位置されたガス拡散電極11(12)を組付け、ステージS3では下方の面(下側面)に触媒が塗布され、治具4への組付け時に触媒が下方に位置されたガス拡散電極18(19)を組付ける。
In the gas diffusion electrode assembly stages S3 and S5, the type of the gas diffusion electrode to be assembled is changed depending on whether the
この組立ライン30では、エンドプレート5の対角位置に位置決めピン6を立設した治具4を組立ライン30に投入して、ステージS2〜S6間を往復移動させることで、通過する各ステージで、位置決めピン6に位置決め用穴を対角位置の2箇所で嵌合させて、燃料電池構成用平板状部品Pを順次積層するので、非常にコンパクトな組立ラインとすることができる。
In this
本実施形態においては、第1実施形態における効果(ア)に加えて以下に記載した効果を奏することができる。 In the present embodiment, in addition to the effect (a) in the first embodiment, the following effects can be achieved.
(ウ)組立ライン30は、燃料電池構成用平板状部品Pの種類分のステージを順次連ねて構成し、組立治具4をライン30上で往復移動させるものであるため、燃料電池構成用平板状部品Pの部品数は多いがその種類が限られた燃料電池スタック3を製造する場合に、非常にコンパクトな組立ラインとすることができる。
(C) The
P 燃料電池構成用平板状部品
1、30 製造ライン、組立ライン
2、31 搬送装置
3 燃料電池スタック
4 治具、組立治具
5、26 エンドプレート
6 位置決めピン
7 コーティングされた絶縁材
8 テーパ
9、13、14、20、21、23、25 位置決め用穴
10、22、24 セパレータ
11、18 ガス拡散電極
12、19 シール部材
15 高分子膜
16 シール塗布機
17 シール剤
P Fuel cell component
Claims (6)
前記組立治具を、各ステージに位置決めピンと精密に嵌合する位置決め用穴を備える燃料電池構成用平板状部品を待機させた組立ラインに投入し、
前記組立治具が通過する各ステージで、位置決めピンに位置決め用穴を嵌合させて、燃料電池構成用平板状部品を順次積層して燃料電池スタックを構成することを特徴とする燃料電池の製造方法。 An assembly jig is constructed by locating positioning pins in a plurality of positions on the end plate constituting the fuel cell stack,
The assembly jig is put into an assembly line in which a flat plate component for a fuel cell comprising a positioning hole for precisely fitting with a positioning pin is placed on each stage.
In each stage through which the assembly jig passes, a fuel cell stack is configured by fitting a positioning hole to a positioning pin and sequentially stacking flat plate components for fuel cell configuration. Method.
燃料電池スタックを構成するエンドプレートの複数の位置に位置決めピンを立設して構成した組立治具と、からなり、
前記組立治具を組立ラインに投入し、組立治具が通過する各ステージで、位置決めピンに位置決め用穴を嵌合させて、燃料電池構成用平板状部品を順次積層して燃料電池スタックを製造することを特徴とする燃料電池の製造装置。 An assembly line configured to wait for a flat plate component for fuel cell configuration having positioning holes at a plurality of positions on each stage, and
An assembly jig configured by standing positioning pins at a plurality of positions of the end plate constituting the fuel cell stack,
The assembly jig is inserted into the assembly line, and at each stage through which the assembly jig passes, a positioning hole is fitted to the positioning pin, and a fuel cell stack is sequentially laminated to manufacture a fuel cell stack. An apparatus for manufacturing a fuel cell.
組立治具をライン上で往復移動させるものであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の燃料電池の製造装置。 The assembly line is configured by sequentially connecting stages corresponding to the types of flat plate components for fuel cell configuration,
5. The fuel cell manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the assembly jig is reciprocated on a line.
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