JP2007115600A - 燃料電池用セパレータ並びにその搬送方法及び搬送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】例えば燃料電池の製造工程等において一時的に段積されている燃料電池用セパレータをより確実に１枚ずつ搬送可能にすること。
【解決手段】段積された燃料電池用セパレータ２を１枚ずつ吸着して搬送する搬送方法において、最上段のセパレータ２Ａを吸着する際に、該最上段のセパレータ２Ａと、該セパレータ２Ａの１枚下に位置する他のセパレータ２Ｂとの隙間９にガスを供給する。この隙間９は、セパレータ２に形成された反応ガス流路と流体マニホールドの少なくとも一方をシールするために当該セパレータ２に突設されたシール部８により形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池の一部を構成するセパレータ並びにその搬送方法及び搬送装置に関する。
例えば固体高分子電解質型の燃料電池は、膜−電極接合体（以下、「ＭＥＡ」と称する）の両面を燃料ガス（水素等）流路及び酸化ガス（酸素等）流路を一面側に備えた一対のセパレータで狭持して最小発電単位である単セルを構成し、更にその単セルを多数積層することより燃料電池スタックとして構成される。
このような燃料電池の製造工程において、段積状態の燃料電池用セパレータを１枚ずつ自動的に搬送路に供給する自動供給装置が提案されている。例えば、セパレータを搬送する方法として、積み重ねられたセパレータから吸着パッドで１枚ずつセパレータを取り出す方式が採用されている。
特開２００５−１６６３８５号公報
しかしながら、セパレータの一面又は両面には、前記ガス流路や流体（燃料ガス、酸化ガス、冷却水）マニホールドをシールする目的でビード状のシール部が形成されている場合があり、かかる場合には、積み重ねられたセパレータの自重によってシール部がつぶれたときにタック力が発生し、セパレータ同士が接着されてしまう。このため、吸着パッドに吸着されたセパレータに他のセパレータが接着された状態となり、複数枚のセパレータが同時に搬送されてしまうことがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、例えば燃料電池の製造工程等において一時的に段積されている燃料電池用セパレータをより確実に１枚ずつ搬送可能にすることを目的とする。
本発明に係る燃料電池用セパレータの搬送方法は、段積された燃料電池用セパレータを１枚ずつ吸着して搬送する搬送方法であって、隣り合うセパレータ間の隙間に媒体を供給して両セパレータを離間させる工程を備える。
この構成によれば、セパレータ間の隙間、例えばセパレータの一面又は両面に突設されたシール部によって形成された隙間に、媒体（例えば、空気その他のガス）を供給することにより、隙間内の圧力が上昇するので、隣り合うセパレータ同士が引き離される（離間させられる）。
本発明に係る燃料電池用セパレータの搬送方法において、前記隙間は、前記セパレータに形成された流体流路と流体マニホールドの少なくとも一方をシールするために当該セパレータに突設されたシール部により形成されるものでもよい。
この構成によれば、段積状態でシール部とセパレータ間に発生しているタック力に抗して、セパレータを引き離すことが可能となる。
本発明に係る燃料電池用セパレータの搬送方法においては、予め前記セパレータにその外周面に開口し面方向内側に延びる凹部を形成しておき、前記開口より前記媒体を供給するようにしてもよい。この凹部は、例えばシール部をセパレータ平面視にて横断するように延びている。
この構成によれば、凹部の先端を例えばシール部に囲まれた部分の内側に延ばすことにより当該部分に対応する隙間に媒体を供給できるようになる等、セパレータ間に形成された隙間領域の所望の位置に媒体を供給することが可能となる。
本発明に係る燃料電池用セパレータの搬送方法においては、セパレータ吸着面を前記セパレータの被吸着面に対して傾斜させた状態で当該セパレータに押し付けながら吸着する工程を備えていてもよい。
この構成によれば、セパレータ吸着面をセパレータの被吸着面に押し付けつつ吸着させることにより、セパレータの被着面中央部よりも面方向外側の縁部が押し付け方向とは逆方向（セパレータ離間方向）に湾曲（変形）するので、セパレータ同士が引き離される。
本発明に係るセパレータ搬送装置は、段積された燃料電池用セパレータを１枚ずつ吸着して搬送する搬送装置であって、前記セパレータを吸着する吸着部と、隣り合うセパレータ間の隙間に媒体を供給する媒体供給部と、を備える。
この構成によれば、吸着部にてセパレータを吸着して他のセパレータから引き離す際に、セパレータ間の隙間、例えばセパレータの一面又は両面に突設されたシール部によって形成された隙間に、媒体供給部から媒体（例えば、空気その他のガス）を供給することにより、隙間内の圧力を上昇させてセパレータ同士を引き離すことが可能となる。
本発明に係るセパレータ搬送装置において、前記吸着部は、前記段積されたセパレータに対して接離可能であると共に、前記セパレータの被吸着面に対して傾斜したセパレータ吸着面を備えてもよい。
この構成によれば、セパレータ吸着面をセパレータの被吸着面に押し付けつつ吸着させると、セパレータの被吸着面中央部よりも面方向外側の縁部が押し付け方向とは逆方向に湾曲するので、セパレータ同士を容易に引き離すことが可能となる。
本発明に係る燃料電池用セパレータは、燃料電池の一部を構成するセパレータであって、セパレータ外周面に開口し面方向内側に向かって延びる凹部を有する。該凹部は、例えばシール部が突設された面とは反対側の面に当該シール部を平面視にて横断して延びる。
この構成によれば、当該セパレータが段積された状態から１枚ずつ引き離されて搬送される際に、凹部を通してセパレータ間に媒体を供給できるので、当該セパレータを容易に引き離すことが可能となる。
本発明によれば、段積されたセパレータをより確実に１枚ずつ吸着して搬送することが可能となり、生産性が向上する。
＜実施形態１＞
図１は第１実施形態に係るセパレータ搬送装置である。図に示すセパレータ搬送装置１は、段積されたセパレータ２を最上段から１枚ずつ吸着する吸着パッド（吸着部）３、吸着パッド３に負圧を与える不図示の吸着機構、吸着パッド３を所定の方向に駆動する不図示の駆動機構、セパレータ２，２間に空気（媒体）を供給するエア配管（媒体供給部）４、エア配管４に空気を送り出す不図示の送風機構（媒体供給部）、及びこれらの機構を制御する制御部５を備えている。
吸着パッド３は、吸着機構により発生された負圧によりセパレータ２を吸着するものであり、駆動機構によりセパレータ２に対して相対的に接離および旋回移動させられることにより、当該吸着パッド３で吸着したセパレータ２は所定の搬送先（例えば、搬送ジグ）に搬送される。
エア配管４は、吸着パッド３が最上段のセパレータ２を吸着したときに、該最上段のセパレータ（以下、符号を２Ａとする。）とその直下（下方）に位置する他のセパレータ（以下、符号を２Ｂとする）との間に形成されている隙間９に対して、セパレータ２の外周方向（側方）から空気を吹き込めるように開口部４ａが位置決めされた状態で、吸着パッド３に固定されている。
セパレータ２には、図２（ａ）に示すように、燃料ガスマニホールド（流体マニホールド）、酸化ガスマニホールド（流体マニホールド）、冷却水マニホールド（流体マニホールド）６、燃料ガス流路（流体流路）７、酸化ガス流路（流体流路）、冷却水流路（流体流路）をシールする目的で一面側にビード状をなすように突設されたシール部８が形成されている。
そして、セパレータ２が段積された状態では、図２（ｂ）に示すように、シール部８によりセパレータ２，２間に形成される隙間９を介して各セパレータ２，２…が積層した状態となっている。
本実施形態のセパレータ搬送装置１によるセパレータ２の搬送は、以下のようにして行われる。まず、段積された複数のセパレータ２の中から、最上段のセパレータ２Ａに対して吸着パッド３を吸着させる。この状態でエア配管４の開口部４ａは、最上段のセパレータ２Ａと、その下の２段目のセパレータ２Ｂとの間の隙間９に対向する。次いで、この隙間９に向けて、エア配管４からエアを吹き込む。
つまり、最上段のセパレータ２Ａと２段目のセパレータ２Ｂとの間には、シール部８を介在させて隙間９が形成されており、この隙間９にエアが供給される。隙間９にエアが供給されると、図３に示すように、シール部８間に形成されているエア流路内の流体抵抗によって隙間９内の圧力が上昇し、シール部８をセパレータ２Ｂから引き離す力（矢線）が発生する。このため、２枚目のセパレータ２Ｂが最上段のセパレータ２Ａから離れ、該最上段のセパレータ２Ａのみが所定位置に搬送される。
このように、本実施形態によれば、セパレータ２がシール部８のタック力により相互接着することによって２枚（または２枚以上）重なって搬送されることを効果的に回避し得て、その後の工程に複数枚のセパレータ２が重なって搬送されることを予防することが可能となる。よって、生産性の向上を図ることができる。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る燃料電池用セパレータには、図４（ａ）に示すように、セパレータ２の外周面２ａに開口し面方向内側に向かって延びる溝（凹部）１０が形成されている。この溝１０は、図４（ｂ）に示すように、段積される他のセパレータ２が備えるシール部８を横断して設けられている。すなわち、溝１０の一部は、シール部８が突設された面とは反対側の面に当該シール部８をセパレータ平面視にて横断するように延びている。
また、複数形成された溝１０の一部（図４（ａ）では２つ）の先端は、シール部８に囲まれた各領域の内側に到達するまで形成されている。かかる構成により、段積された際にシール部８に囲まれた領域の内側に位置する隙間９に対しても、溝１０を通して空気を送り込むことができる。
したがって、本実施形態によれば、シール部８間に形成される隙間９内の圧力だけでなく、シール部８に囲まれた部分よりも内側に位置する隙間９内の圧力を上げることができ、これにより、シール部８をセパレータ２Ｂからより一層容易に引き離すことが可能となる。
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るセパレータ搬送装置２０は、図５（ａ）に示すように、段積されたセパレータ２を最上段から１枚ずつ吸着する吸着パッド２３のセパレータ吸着面２３ａが、セパレータ２の被吸着面２ｃに対して所定角度傾斜してなるものである。その他の構成については、上記実施形態と同様であるので、同一の符号を用いると共にその説明を省略する。
本実施形態のセパレータ搬送装置２０によるセパレータ２の搬送は、以下のように行われる。まず、段積された複数のセパレータ２の中から、最上段のセパレータ２Ａに吸着パッド２３を吸着させる。
このとき、吸着パッド２３は、最上段のセパレータ２Ａの被吸着面２ｃに対して傾斜しているので、セパレータ吸着面２３ａをセパレータ２Ａの被吸着面２ｃに押し付けつつ吸着させると、セパレータ２Ａの被吸着面２ｃの中央部が押し付け方向に凸となるように凹む一方、その面方向外側の縁部２ｄが押し付け方向とは逆方向に湾曲する（変形する）。
この湾曲により、最上段のセパレータ２Ａには、図５（ｂ）に示すように、シール部８を２枚目のセパレータ２Ｂから引き離す力が発生する。したがって、２枚目のセパレータ２Ｂが最上段のセパレータ２Ａから引き離され、最上段のセパレータ２Ａのみを所定位置に搬送することが可能となる。
このように、本実施形態によっても、セパレータ２がシール部８のタック力により相互接着することによって２枚（または２枚以上）重なって搬送されることを効果的に回避し得て、その後の工程に複数枚のセパレータ２が重なって搬送されることを予防することが可能となる。よって、生産性の向上を図ることができる。
＜第４実施形態＞
上記セパレータ搬送装置１，２０の吸着パッド３，２３がセパレータ２を２枚以上吸着しているか否かを判定するために、制御部５を以下のように構成してもよい。なお、以下においては、上記第１実施形態及びその他の各実施形態に対して適用する例について示すが、従来のセパレータ搬送装置に対して適用してもよい。また、上記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る制御部５が実行する制御フローを示している。まず、吸着パッド３により最上段のセパレータ２Ａを吸着する（ステップＳ１）。この状態では、上記のように、エア配管４の開口部４ａが最上段のセパレータ２Ａと２枚目のセパレータ２Ｂとの隙間９に対向しており、この隙間９に対してエアの吹出（エアブロー）を行う（ステップＳ３）。
これにより、２枚目のセパレータ２Ｂを最上段のセパレータ２Ａから引き離す。なお、このステップＳ３では、エアブローを行う代わりに、上記第３実施形態で説明したように、吸着パッド２３のセパレータ吸着面２３ａをセパレータ２Ａの被吸着面２ｃに対して傾斜させた状態で押し付けながら吸着させてもよい。
次いで、吸着したセパレータ２Ａを搬送先の所定位置に置く（ステップＳ５）。しかる後、以下のようにして、セパレータ２を２枚吸着して搬送していないか否かを判定する（ステップＳ７）。具体的には、図７に示すように、搬送ジグ３０上に置かれたセパレータ２Ａの上方であって、搬送ジグ３０の上面３０Ａから該セパレータ２の２枚分の厚みに相当する高さｈの位置に、前記吸着パッド３のセパレータ吸着面３ａを位置決めし、吸着機構による吸着処理を行う。
このとき、吸着パッド３にセパレータ２が吸着されているならば、制御部５は、負圧の発生を検知することができる。そこで、かかる負圧を検知した場合には、図７（ａ）に示すように、２枚（セパレータ２Ａ及び２Ｂ）を同時に搬送したと判定することができる。これに対し、図７（ｂ）に示すように、１枚のセパレータ２Ａのみが搬送されている場合には、吸着パッド３にセパレータ２が吸着されないので、負圧は発生しない。
このようにして、制御部５は、搬送ジグ３０の上面３０Ａから高さｈの位置に吸着パッド３のセパレータ吸着面３ａを位置決めして吸着処理を行った際の負圧発生の有無を判定することにより、セパレータを２枚搬送したことを検出することが可能となる。なお、高さｈを適宜変更することにより、３枚以上の搬送を検出できることは勿論である。
ステップＳ７にて、１枚のセパレータ２Ａのみを搬送したと判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、全てのセパレータ２についての搬送を終了したかを判定し（ステップＳ９）、全ての搬送が終了していない場合（ステップＳ９：ＮＯ）には、ステップＳ１に戻って上記ステップを繰り返し行う。これに対し、全ての搬送が終了した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）には、セパレータＡの搬送処理を終了する。
ステップＳ７にて、セパレータ２を２枚取り出したと判定した場合（ステップＳ：ＮＯ）には、例えばＮＧアラームを発する等により、ユーザに警報を促し（ステップＳ１１）、例えば搬送ジグ３０上に置かれた２枚のセパレータ２のうち１枚を手作業で取り出して元の段積場所に戻す等の異常リセット処理を実行し、ステップＳ１に戻る。
以上説明したように、本実施形態によれば、セパレータ２が互いのシール部８により接着して２枚（または２枚以上）重なって搬送されることを効果的に抑制できることはもとより、たとえ２枚搬送されてしまうことがあったとしても、ステップＳ７の判定処理を行うことで、その後の工程に２枚のセパレータ２が重なって搬送されるといった不具合をより一層確実に阻止することができる。
本発明の第１実施形態として示すセパレータ搬送装置の概略図である。 セパレータの概略構造について模式的に示す図である。 本実施形態によるセパレータ搬送装置によりセパレータ間に空気が送り込まれた状態について示す図である。 凹部が形成されたセパレータの概略平面図及び斜視図である。 本発明の第３実施形態として示すセパレータ搬送装置を用いてセパレータを吸着する場合を示す説明図である。 本発明の第４実施形態に係る搬送方法を実現する制御フローである。 同搬送方法により２枚のセパレータの吸着を検出する場合について示す説明図である。
符号の説明
１…セパレータ搬送装置、２…セパレータ、２ａ…セパレータ外周面、３…吸着パッド（吸着部）、４…エア配管（媒体供給部）、５…制御部、６…冷却水マニホールド（流体マニホールド）、７…燃料ガス流路（流体流路）、８…シール部、１０…溝（凹部）、２０…セパレータ搬送装置、２３…吸着パッド、２３ａ…セパレータ吸着面

Claims (8)

  1. 段積された燃料電池用セパレータを１枚ずつ吸着して搬送する搬送方法であって、
    隣り合うセパレータ間の隙間に媒体を供給して両セパレータを離間させる工程を備える燃料電池用セパレータの搬送方法。
  2. 前記隙間は、前記セパレータに形成された流体流路と流体マニホールドの少なくとも一方をシールするために当該セパレータに突設されたシール部により形成されるものである請求項１に記載の燃料電池用セパレータの搬送方法。
  3. 予め前記セパレータにその外周面に開口し面方向内側に延びる凹部を形成しておき、前記開口より前記媒体を供給する請求項１または２に記載の燃料電池用セパレータの搬送方法。
  4. セパレータ吸着面を前記セパレータの被吸着面に対して傾斜させた状態で当該セパレータに押し付けながら吸着する工程を備える請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池用セパレータの搬送方法。
  5. 段積された燃料電池用セパレータを１枚ずつ吸着して搬送するセパレータ搬送装置であって、
    前記セパレータを吸着する吸着部と、
    隣り合うセパレータ間の隙間に媒体を供給する媒体供給部と、を備えるセパレータ搬送装置。
  6. 前記吸着部は、前記段積されたセパレータに対し接離可能であると共に、前記セパレータの被吸着面に対して傾斜したセパレータ吸着面を備える請求項５に記載のセパレータ搬送装置。
  7. 燃料電池の一部を構成するセパレータであって、
    セパレータ外周面に開口し面方向内側に向かって延びる凹部を有する燃料電池用セパレータ。
  8. 流体流路と流体マニホールドの少なくとも一方をシールするために一面又は両面に突設されたシール部を備え、
    前記凹部は、前記シール部が突設された面とは反対側の面に当該シール部を平面視にて横断して延びる請求項７に記載の燃料電池用セパレータ。

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