JP3564430B2 - ロジックプレートの製造方法及び加工装置並びに加工設備 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロジックプレートの製造方法及び加工装置並びに加工設備に関し、配管・配線等を装置内に組み込んだ固定式ユニットや、組立輸送可能に一体化したユニット等の配管、配線等のロジックプレートの加工に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
配管・配線等を装置内に組み込んだ固定式ユニット、及び、組立輸送可能に一体化したユニットのロジックプレート適用事例として、燃料電池発電システムの従来技術について説明する。
【０００３】
図６には燃料電池発電システムのフロー図の一例を示す。同図に示すように、メタノール等の液体燃料４１ａは気化器４２でリフォーマ４９の排熱等を利用して気化され、熱交換器４３で昇温された後、ＣＯコンバータ４６からの水素リッチなガスの一部とともに脱硫装置４４に導入され、硫黄分が除去される。なお、天然ガス等の気体燃料４１ｂの場合は気化器４２をバイパスして、熱交換器４３に直接供給され、また、硫黄分が少ない燃料を用いる場合には脱硫装置４４が省略されることもある。脱硫された燃料ガスは、気水分離器４５で生成した水蒸気４７とともに熱交換器４８で昇温された後、リフォーマ４９に送られる。リフォーマ４９において燃料ガスの改質が行われ、水素リッチな改質ガスが生成される。リフォーマ４９から出た改質ガスは熱交換器５０で温度が下げられた後、ＣＯコンバータ４６において改質ガス中の一酸化炭素が二酸化炭素に変えられる。
【０００４】
ＣＯコンバータ４６を出た改質ガスは熱交換器５１で更に温度が下げられた後、凝縮器５２に導入され、未反応の水蒸気が凝縮除去される。凝縮器５２で分離された凝縮水は気水分離器４５に送られ、再び水蒸気４７としてリフォーマ４９に送られる。凝縮器５２を出た改質ガスは熱交換器５３で昇温された後、燃料電池本体５４の水素極５５に送られ、改質ガス中の水素が電池反応に使われる。燃料電池本体５４は、水素極５５、電解質５６及び酸素極５７から構成されており、水素極５５で生成した水素イオンが電解質５６を移動して酸素極５７に達し、酸化剤として供給された空気５８を熱交換器５９で昇温して、酸素極５７に導入された空気５８中の酸素と電池反応が行われる。
【０００５】
酸素極５７からの排ガスは熱交換器６０で温度が下げられ、凝縮器６１で生成水が凝縮除去された後、系外に排出される。ここでの生成水も気水分離器４５に送られ、水蒸気４７として利用される。燃料電池本体５４における電池反応は発熱反応であるため、燃料電池本体５４及び周辺機器には一般に水又は空気を冷媒とする冷却装置６２が設けられている。燃料電池本体５４によって発電されるのは直流電力６３であり、これを直流電力６３として利用する場合もあり、また、インバータ６４により交流電力６５に変換して、負荷６６に供給される場合もある。
【０００６】
一方、燃料電池本体５４の水素極５５からの未反応水素を含む排ガスは分流器７２を経て、吸熱反応であるリフォーマ４９の加熱燃料６７として外部空気６８とともに利用し、残余の排ガスはバーナ７３で処理された後、排出される。なお、このとき、加熱燃料６７が不足する場合には、脱硫装置４４の出口ガスの一部を補助燃料７６として使用する。リフォーマ４９からの燃焼排ガスは、一部は気化器４２の熱源として利用する。他は、熱交換器７４で温度を下げた後、凝縮器７５に送られて生成水を分離後に大気中に放出し、生成水は気水分離器４５に返される。
【０００７】
また、この燃料電池発電システムにおける制御の概要について説明すると、まず、燃料電池本体５４に供給する改質ガス流量は、負荷６６に対する負荷電流を電流計Ｉで検出し、その信号を制御装置６９に送り、制御装置６９からの信号に基づき、流量調整弁７０ａ又は７０ｂを開閉して行う。また、燃料ガスの改質に必要な水蒸気４７の供給量は、流量計Ｆによって検出し、制御装置６９からの信号により水蒸気流量調整弁７１を開閉制御することによって行う。リフォーマ４９内の温度は温度センサーＴにより常時監視し、燃料４１ａ，４１ｂの流量調整弁７１ａ，７０ｂによって制御する。
【０００８】
以上説明したように、燃料電池発電システムは様々な機器や部品によって構成されており、これらの機器や部品の間を様々な性状、温度及び圧力の液体又はガスが流動するために大小の多数の配管が縦横に複雑に設けられている。また、燃料電池システムを常に正常に運転するためのセンサー類や制御機器も設けられ、これらに必要な配線類等も数多く張りめぐらされている。これに対し、特に、車載用等を目的として輸送可能に一体化して組み立てられた燃料電池発電システムでは、装置の小型化が強く要求されるため、狭隘なスペースに数多くの機器や部品、配管などを高密度に配置する努力がなされている。しかし、先に述べた多数の機器や部品、センサー類及び各制御機器などを狭い空間に配置して、更に、これらの間を配管によって連結することは装置の小型化を困難にしている。また、狭隘なスペースでの配管作業は作業効率が悪く、手間がかかり、多くの時間を要することになる。
【０００９】
そこで、これらを解決する手段としては、特公昭４９−１３６５１号公報に記載の技術を適用することが考えられる。同公報には、流体通路を形成した管取付座本体と蓋部材とを接着剤で接着し、管取付座本体又は蓋部材に各種弁類を取付けるという技術が開示されている。しかしながら、例えば上記の燃料電池発電システムのように様々な流体が流動する装置に適用する場合、その流体の種類や圧力などによっては、接着剤による接合方法よりも、更に接合部の耐久性や耐圧性を向上させることができて、より確実に流体をシールすることができる接合方法が望まれる。
【００１０】
このことについて、更に図７〜図９に基づき、現在開発が進められているロジックプレートに関連して説明する。図７はロジックプレートの概略構成を示す分解斜視図、図８（ａ）は前記ロジックプレートの一部を詳細に示す断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【００１１】
図７及び図８に示すロジックプレート１はプレート２とプレート３とを接着剤４で接合してなり、このロジックプレート１の表面（プレート３の表面３ａ）に燃料電池発電システムなどの装置の構成機器５や部品６を配置して（プレート２の表面２ｂに配置する場合もある）、プレート２，３とともに一体的に植え込みボルト１１及びナット７等で固定する構成となっている。
【００１２】
そして、プレート２のプレート３との接合面２ａにはプレート３上の機器５や部品６の間の流路として、対応する流体の速度に適した所定の断面積を有し、且つ、機器５や部品６などの配管口の位置に対応した適当な長さと方向に流体流路用の溝８を形成し、この流体流路用溝８と機器５や部品６とを、プレート３に形成した連通孔１０を介して連通している。即ち、流体流路用溝８及び連通孔１０は、燃料電池発電システムに必要な流体（液体やガス）が流動するための配管の機能を担うものである。流体流路用溝８はプレート２の接合面２ａに限らず、プレート３の接合面３ｂに形成される場合もあり、また、連通孔１０もプレート３に限らず、プレート２に形成される場合もある。なお、実際には、図６に示す燃料電池発電システムのように多数の機器や部品を有する装置にロジックプレート１を適用する場合、図９に示すようにロジックプレート１には多数の流体流路用溝８や連通孔１０が形成されることになる。
【００１３】
ところが、このロジックプレート１でもプレート２，３を接着剤４で接合しているため、上記のように流体の種類や圧力などによっては、この接着剤４による接合方法よりも、更にプレート接合部の耐久性や耐圧性を向上させることができて、より確実に流体をシールすることができる接合方法が望まれる。また、このロジックプレート１の製造に際しては、プレート２，３にエンドミル、フライス盤、ボール盤などで流体流路用溝８や連通孔１０を加工した後、組み立てて、プレート２，３を熱硬化性の接着剤４を用いて接合するが、このときに加熱及び加圧の工程を必要とすることから、作業効率が低いという問題もある。更には、プレート２，３の接合強度を高めるために結合ボルトを設けることにより、小型化の妨げともなる。
【００１４】
従って、本発明は上記の問題点に鑑み、プレート接合部の耐久性及び耐圧性の向上、作業効率の向上、更には、より一層の小型化を図ることができるロジックプレートの加工方法及び加工装置並びに加工設備を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明のロジックプレートの製造方法は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの製造方法であって、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートに溶接開先用溝を形成する工程と、
この工程に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、第２発明のロジックプレートの加工装置は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工装置であって、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートに溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、第３発明のロジックプレートの加工設備は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工設備であって、
前もって前記流体流路用溝若しくは前記連通孔又は前記流体流路用溝及び前記連通孔が形成された前記プレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記プレートに、前記流体流路用溝の全周を巡るように溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、第４発明のロジックプレートの加工設備は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工設備であって、
前記プレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記プレートに前記流体流路用溝若しくは前記連通孔又は前記流体流路用溝及び前記連通孔を形成する加工手段と、
この加工手段によって加工されたプレートに、前記流体流路用溝の全周を巡るように溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、第５発明のロジックプレートの製造方法は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、
摩擦攪拌溶接機の先端工具を、
当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、
前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合することを特徴とする。
【００２１】
また、第６発明のロジックプレートの加工装置は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工装置であって、
前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、第７発明のロジックプレートの加工設備は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工設備であって、
前もって前記流体流路用溝が形成された前記第一のプレートと、前記第二のプレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、第８発明のロジックプレートの加工設備は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工設備であって、
前記第一のプレートと前記第二のプレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記第一のプレートに前記流体流路用溝を形成する加工手段と、
この加工手段によって加工された前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、第９発明のロジックプレートの加工方法は、第１又は第５発明のロジックプレートの加工方法において、
加工の倣い手段として数値制御を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、第１０発明のロジックプレートの加工装置は、第２又は第６発明のロジックプレートの加工装置において、
加工の倣い手段として数値制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、第１１発明のロジックプレートの加工設備は、第３，第４，第７又は第８発明のロジックプレートの加工設備において、
加工の倣い手段として数値制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２８】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの加工方法を示す断面図（図１（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＤ方向矢視図（平面図）、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【００２９】
この図１に基づき、ロジックプレート１の加工方法について説明する。図１に示すように、プレート２とプレート３とを接合して一体化するには、まず、流体（液体又はガス）の流路となる溝８を前もって加工したプレート２に、燃料電池発電システムなどの装置を構成する機器や部品と流体流路用８とを連通するための連通孔１０を前もって加工したプレート３を重ね合せた状態で、流体流路用８の全周を巡るようにして溶接開先となる溝２１をプレート３に加工し、次いで、この溶接開先用溝２１を溶接する。
【００３０】
なお、流体流路用溝８はプレート２の接合面２ａに限らず、プレート３の接合面３ｂに形成してもよく、また、連通孔１０もプレート３に限らず、プレート２に形成してもよい。また、機器や部品はプレート３の表面３ａに限らず、プレート２の表面２ｂに設けてもよく、両プレート２，３の表面２ｂ，３ａに設けてもよい。即ち、ロジックプレート１の何れか一方の表面又は両方の表面に機器や部品を設けることができる。そして、溶接開先用溝２１もプレート３に限らず、プレート２に形成してもよい。
【００３１】
図１には加工途中の状態を示しており、図１において、（Ｉ）部分は溶接開先用溝２１が加工され、且つ、溶接されてプレート２，３が一体化された部分を示し、（ＩＩ） 部分は溶接開先用溝２１が加工され、これから溶接してプレート２，３を一体化する予定の部分を示し、（ＩＩＩ）部分はこれから溶接開先用溝２１を加工し、且つ、溶接してプレート２，３を一体化する予定の部分を示している。なお、プレート２に形成される流体流路用溝８の形状は実際には図９に示すように複雑であるが、図１〜図５では説明の便宜のため単純化して示している。
【００３２】
この加工方法について更に詳述すると、流体流路用溝８を加工したプレート２に連通孔１０を加工したプレート３を重ね合せた後、まず、流体流路用溝８の加工データ（数値制御データ）に基づく数値制御（倣い制御）により、溶接開先加工機２２を図１（ａ）に矢印Ｘで示すように流体流路用溝８の外周に倣って移動させることにより、プレート２に溶接開先用溝２１を形成する。つまり、図１（ｂ）に示す流体流路用溝８の周囲を溶接するときには、当該流体流路用溝８をプレート２に加工する際の加工データを基づいて、図１（ｃ）に示すように当該流体流路用溝８から適当な距離ｅ離れた位置に当該流体流路用溝８の全周を巡るように溶接線を構成し、この溶接線に沿って溶接開先加工機２２を走行させて溶接開先用溝２１を加工する。
【００３３】
溶接開先用溝２１を形成したら、次いで、溶接機２３を図１（ａ）に矢印Ｘで示すよう流体流路用溝８の外周に倣って（前記溶接線に沿って）移動させることにより、溶接開先用溝２１を溶接してプレート２とプレート３とを一体化する。このときの溶接機２３の走行制御（溶接位置の制御）は、溶接開先加工機２２と同様に流体流路用溝８の加工データ（数値制御データ）、又は、溶接開先加工機２２の加工データ（数値制御データ）に基づく数値制御（倣い制御）によって行う。溶接開先加工と溶接は図１に示すように連続して１つのステーションで行う。即ち、溶接開先加工に引き続いて溶接を開始する。
【００３４】
このように溶接開先加工に引き続いて溶接を開始する理由（溶接開先加工の完了前に溶接を開始する理由）は、溶接開始前に溶接開先加工が完了すると、この溶接開先加工で形成される溶接開先用溝２１に囲まれた島状の部分がフリーとなり、この部分を定位置に保持できなくなってしまうからである。なお、溶接開始のタイミングは、溶接開先加工の開始直後でも、溶接開先加工を開始してから所定時間が経過した後でもよく、適宜、設定することができる。
【００３５】
また、図１ではプレート３の表面３ａまで溶接開先用溝２１を溶接した状態を示しているが、これに限定するものではなく、プレート２とプレート３との接合を維持できるだけの脚長に溶接を留めてもよい。溶接開先用溝２１の溶接方法としては、ＭＩＧ溶接（Ｍｅｔａｌ Ｉｎａｒｔｇａｓ Ｓｅａｌｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ）やＴＩＧ溶接（ＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎａｒｔｇａｓ Ｓｅａｌｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ） が適しているが、その他の溶接方法を用いてもよい。
【００３６】
この本実施の形態の加工方法によれば、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接してプレート２，３を接合することにより、プレート２，３を接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレート２，３の結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。
【００３７】
なお、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ａを溶接するとは、図２（ａ）に示すように各流体流路用溝８に対して個別にその全周を巡るように溶接する場合に限らず、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように隣り合う溶接開先用溝８同士の間で１本の溶接線５０（溶接線共用部５０ａ）を共用する場合も含む。図２（ｂ）及び図２（ｃ）では、隣り合う流体流路用溝８同士が近接していて隙間ｄが狭いため、これらの流体流路用溝８同士の間においては何れか一方の流体流路用溝８の全周を巡る溶接線５０を１本だけ形成し（溶接線共用部５０ａ）、この溶接線共用部５０ａを、他方の流体流路用溝８の全周を巡る溶接線５０と共用している。勿論、流体流路用溝８の全周を巡るように溶接開先用溝２１を形成することについても、図２（ａ）に示すように各流体流路用溝８に対して個別にその全周を巡るように溶接開先用溝２１を形成する場合に限らず、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように隣り合う流体流路用溝８同士の間で１本の溶接開先用溝２１（溶接開先用溝共用部２１ａ）を共用する場合も含む。
【００３８】
図３（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの他の加工方法を示す断面図（図３（ｂ）のＦ−Ｆ線矢視断面図）、図３（ｂ）は図３（ａ）のＧ方向矢視図（平面図）、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【００３９】
この図３に基づき、ロジックプレート１の他の加工方法について説明する。図３には特許公報（特許第２７９２２３３号、特許第２７１２８３８号）によって公知の溶接技術である摩擦攪拌溶接（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ ： 以下、ＦＳＷと略称する）の技術を用いてプレート２とプレート３とを一体化する方法を示している。
【００４０】
図３（ａ）に示すように前もって流体流路用溝８を加工したプレート２に前もって連通孔１０を加工したプレート３を重ね合せた後、図３（ｂ）に示すようにプレート２の流体流路用溝８の周囲を溶接すること、即ち、図３（ｃ）に示すように当該流体流路用溝８から適当な距離ｆ離れた位置で当該流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接して、プレート２とプレート３とを接合することは、図１に示す加工方法と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略し、ここでは図１の加工方法と相違する部分について詳細に説明する。
【００４１】
図３に示す加工方法では、溶接開先用溝の加工は行わず、まず、ＦＳＷ溶接のためのＦＳＷ溶接機２５の先端工具２５ａを、溶接を行う始点に位置し、回転を開始すると共に軸方向に加圧して、一体化に適した高さ方向位置までプレート３に挿入する。先端工具２５ａの回転を開始することにより摩擦熱を発生させ、且つ、図３（ａ）に矢印Ｙで示すように流体流路用溝８の外周に倣って先端工具２５ａを移動させて、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接する。このときのＦＳＷ溶接機２５の走行制御（溶接位置の制御）は、溶接機２３の走行制御と同様に流体流路用溝８の加工データ（数値制御データ）に基づく数値制御（倣い制御）によって行う。
【００４２】
図３には加工途中の状態を示しており、図３において、（Ｉ）部分は溶接によってプレート２，３が一体化された部分を示し、（ＩＩ） 部分はこれから溶接してプレート２，３を一体化する予定の部分を示している。
【００４３】
なお、ＦＳＷ溶接の開始点位置に先端工具２５ａの挿入用の穴を予め加工しておくことによって、プレート３への先端工具２５ａの挿入を容易にすることもできるが、この穴は必要条件ではない。また、プレート３に限らず、プレート２に先端工具２５ａを挿入して、プレート２側から溶接してもよい。
【００４４】
この本実施の形態の加工方法によれば、流体流路用溝８の全周を巡るように（勿論、前述のとおり各流体流路用溝８に対して個別にその全周を巡るように溶接する場合に限らず、隣り合う溶接開先用溝８同士の間で１本の溶接線（溶接線共用部）を共用する場合も含む）、プレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接してプレート２，３を接合することにより、プレートを接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレート２，３の結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。しかも、ＦＳＷ溶接の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００４５】
図４（ａ）は図１に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、図４（ｂ）は図４（ａ）のＪ方向矢視図（側面図）である。
【００４６】
図４に示すように、ロジックプレートの加工ライン（加工設備）には、図中の矢印Ｋ方向に一列に配置されたプレート供給装置３１、溝加工装置３２、溶接開先加工機２２及び溶接機２３と、この溶接開先加工機２２の横に矢印Ｋ方向と直交する方向（矢印Ｌ方向）に配置されたプレート供給装置３４とを備えている。なお、溶接開先加工機２２と溶接機２３は同一のステップに設けている。
【００４７】
プレート供給装置３１には複数のプレート２が重ねられた状態で待機しており、これらのプレート２が、適宜、プレート供給装置３１により１枚づつ矢印Ｋ方向へ送られて、次のステップの溝加工装置３２へ供給される。プレート供給装置３１に待機しているプレート２には、前もって加工された加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６が準備されている。
【００４８】
溝加工装置３２では、プレート供給装置３１から供給されたプレート２に対し、その加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６を基準にして、数値制御により流体流路用溝８を加工する。また、プレート２に連通孔１０も設ける場合には、この溝加工装置３２においてプレート２に連通孔１０も加工するようにしてもよい。溝加工装置３２としては、フライス加工装置、レーザカット装置又はエンドミル加工装置などを用いる。なお、図４では１台の溝加工装置３２により１ステップで流体流路用溝８や連通孔１０の加工を行っているが、加工量によっては、複数台の溝加工装置３２を備えて複数ステップで流体流路用溝８や連通孔１０の加工を行うのが好ましい。
【００４９】
流体流路用溝８や連通孔１０が加工されたプレート２は、溝加工装置３２から矢印Ｋ方向へ送られて、次の溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップへ供給される。なお、図４の加工ラインとは別の場所に設けた溝加工装置で前もって流体流路用溝８及び連通孔１０が加工されたプレート２を、プレート供給装置３１から、溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップへ送るようにして、図４の加工ラインから溝加工装置３２を省略してもよい。
【００５０】
一方、プレート供給装置３４には複数のプレート３が重ねられた状態で待機している。このプレート供給装置３４に待機しているプレート３にも、前もって加工された加工基準面３７若しくは加工基準点３８又は加工基準面３７及び加工基準点３８が準備されている。また、プレート３には、前もって連通孔１０が加工されている。溝加工装置３２（溝加工装置３２を省略した場合にはプレート供給装置３１）から、溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップにプレート２が供給されると、プレート供給装置３４からも、プレート３を矢印Ｌ方向に送って同ステップに供給する。
【００５１】
なお、プレート３の接合面３ｂに流体流路用溝８を形成する場合には、プレート供給装置３４を配置したステップと、溶接開先加工機２２及び溶接機２３を配置したステップとの間に流体流路用溝８を形成するための溝加工装置を設けてもよく、また、この溝加工装置において連通孔１０も形成するようにしてもよい。
【００５２】
そして、溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップでは、一方から供給されたプレート２の上に他方から供給されたプレート３を、加工基準面３５，３７を合わせるようにして重ね合せて、両プレート２，３間の位置関係を固定した後、図１において説明した接合方法を実施する。即ち、まず、溶接開先加工機２２により溶接開先用溝２１の加工を開始し、これに引き続いて、溶接機２３により溶接開先用溝２１の溶接を開始して、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接する。なお、溶接開先加工機２２としては、フライス加工装置、レーザカット装置又はエンドミル加工装置などを用いる。また、溶接機２３としては、ＭＩＧ溶接機又はＴＩＧ溶接機などを用いる。
【００５３】
プレート供給装置３１、溝加工装置３２、溶接開先加工機２２、溶接機２３及びプレート供給装置３４は、中央制御盤４１からの指示に基づいて各々の制御盤、即ち、プレート供給装置制御盤４２、溝加工装置制御盤４３、溶接開先加工機制御盤４４、溶接機制御盤４５及びプレート供給装置制御盤４６によって、それぞれ制御されるように構成されている。即ち、これらの制御盤４２，４３，４４，４５，４６では、プレート２に設けられた加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６や、プレート３に設けられた加工基準面３７若しくは加工基準点３８又は加工基準面３７及び加工基準点３８を基準にして、中央制御盤４１の指令によりプレート２やプレート３の加工や位置の倣い制御などを行う。
【００５４】
この本実施の形態の加工ラインによれば、ロジックプレート１を構成するプレート２，３の一貫加工を容易に行うことができ、設備の低廉化に貢献できる。
【００５５】
図５（ａ）は図３に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、図５（ｂ）は図５（ａ）のＭ方向矢視図（側面図）である。
【００５６】
図５の加工ラインにおいて、図４の加工ラインとの違いは、図４に示す溶接開先加工機２２、溶接機２３、溶接開先加工機制御盤４４及び溶接機制御盤４５に代えて、図５に示すＦＳＷ溶接機２５及びＦＳＷ溶接機制御盤４６を装備したことである。従って、ここではこの相違点について説明し、その他の構成については説明を省略する。
【００５７】
図５に示すように、溝加工装置３２（溝加工装置３２を省略した場合にはプレート供給装置３１）から、ＦＳＷ溶接機２５にプレート２が供給されると、プレート供給装置３４からも、プレート３がＦＳＷ溶接機２５に供給される。
【００５８】
そして、このＦＳＷ溶接機２５では、一方から供給されたプレート２の上に他方から供給されたプレート３を、加工基準面３５，３７を合わせるようにして重ね合せて、両プレート２，３間の位置関係を固定した後、図３において説明した接合方法を実施する。即ち、ＦＳＷ溶接機２５の先端工具２５ａにより、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接する。
【００５９】
プレート供給装置３１、溝加工装置３２、ＦＳＷ溶接機２５及びプレート供給装置３４は、中央制御盤４８からの指示に基づいて各々の制御盤、即ち、プレート供給装置制御盤４２、溝加工装置制御盤４３、ＦＳＷ溶接機制御盤４７及びプレート供給装置制御盤４６によって、それぞれ制御されるように構成されている。即ち、これらの制御盤４２，４３，４７，４６では、プレート２に設けられた加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６や、プレート３に設けられた加工基準面３７若しくは加工基準点３８又は加工基準面３７及び加工基準点３８を基準にして、中央制御盤４８の指令によりプレート２やプレート３の加工や位置の倣い制御などを行う。
【００６０】
この本実施の形態の加工ラインによれば、ロジックプレート１を構成するプレート２，３の一貫加工を容易に行うことができ、設備の低廉化に貢献できる。しかも、ＦＳＷ溶接機２５の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００６１】
なお、本発明の加工方法（接合方法）は必ずしも２枚のプレート２，３を接合する場合に限定するものではなく、３枚以上のプレートを接合する場合にも適用することができる。例えば、３枚のプレートを接合する場合には、本発明の加工方法（接合方法）により、まず、１枚目のプレートと２枚目のプレートとを接合し、続いて、２枚目のプレートと３枚目のプレートとを接合すればよい。
【００６２】
また、本発明は燃料電池発電システムに用いられるロジックプレートに限らず、各種の装置に用いられるロジックプレートの加工に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１及び第２発明のロジックプレートの製造方法及び加工設備によれば、流体流路用溝の全周を巡るようにプレートの接合面を溶接してプレートを接合することにより、プレートを接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレートの結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。
【００６４】
また、第３及び第４発明のロジックプレートの加工設備によれば、プレート供給手段と、溶接開先加工手段と、溶接手段とを備えたことにより、或いは、プレート供給手段と、流体流路用溝や連通孔の加工手段と、溶接開先加工手段と、溶接手段とを備えたことにより、ロジックプレートを構成するプレートの一貫加工を容易に行うことができるため、作業効率の向上を図ることができ、更なる低廉化に貢献できる。
【００６５】
また、第５及び第６発明のロジックプレートの製造方法及び加工装置によれば、流体流路用溝の全周を巡るようにプレートの接合面を溶接してプレートを接合することにより、プレートを接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレートの結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。しかも、摩擦攪拌溶接の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００６６】
また、第７及び第８発明のロジックプレートの加工設備によれば、ロジックプレートを構成するプレートの一貫加工を容易に行うことができるため、作業効率の向上を図ることができ、更なる低廉化に貢献できる。しかも、摩擦攪拌溶接手段の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００６７】
また、第９、第１０及び第１１発明のロジックプレートの加工方法、加工装置及び加工設備によれば、数値制御による倣い制御によって、ロジックプレートを構成するプレートの一貫加工を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの加工方法を示す断面図（（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面図）、（ｂ）は（ａ）のＤ方向矢視図（平面図）、（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図２】（ａ）は各溶接開先用溝に対して個別にその全周を巡るように溶接する場合の説明図、（ｂ）は隣り合う溶接開先用溝８同士の間で溶接線を共用する場合の説明図、（ｃ）は（ｂ）のＮ−Ｎ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの他の加工方法を示す断面図（（ｂ）のＦ−Ｆ線矢視断面図）、（ｂ）は（ａ）のＧ方向矢視図（平面図）、（ｃ）は（ｂ）のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【図４】（ａ）は図１に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、（ｂ）は（ａ）のＪ方向矢視図（側面図）である。
【図５】（ａ）は図３に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、（ｂ）は（ａ）のＭ方向矢視図（側面図）である。
【図６】燃料電池発電システムのフロー図である。
【図７】接着剤とボルトにて一体化するロジックプレートの概略構成を示す分解斜視図である。
【図８】（ａ）は前記ロジックプレートの一部を詳細に示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】多数の流体流路用溝を形成したロジックプレートの例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ロジックプレート
２ プレート
２ａ 接合面
２ｂ 表面
３ プレート
３ａ 表面
３ｂ 接合面
４ 接着剤
５ 機器
６ 部品
７ ナット
８ 流体流路用溝
１０ 連通孔
１１ 植え込みボルト
２１ 溶接開先用溝
２２ 溶接開先加工機
２３ 溶接機（ＴＩＧ溶接機、ＭＩＧ溶接機など）
２５ ＦＳＷ溶接機
２５ａ 先端工具
３１ プレート供給装置
３２ 溝加工装置
３４ プレート供給装置
３５ 加工基準面
３６ 加工基準点
３７ 加工基準面
３８ 加工基準点
４１ 中央制御盤
４２ プレート供給装置制御盤
４３ 溝加工装置制御盤
４４ 溶接開先加工機制御盤
４５ 溶接機制御盤
４６ プレート供給装置制御盤
４７ ＦＳＷ溶接機制御盤
４８ 中央制御盤
【発明の属する技術分野】
本発明はロジックプレートの製造方法及び加工装置並びに加工設備に関し、配管・配線等を装置内に組み込んだ固定式ユニットや、組立輸送可能に一体化したユニット等の配管、配線等のロジックプレートの加工に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
配管・配線等を装置内に組み込んだ固定式ユニット、及び、組立輸送可能に一体化したユニットのロジックプレート適用事例として、燃料電池発電システムの従来技術について説明する。
【０００３】
図６には燃料電池発電システムのフロー図の一例を示す。同図に示すように、メタノール等の液体燃料４１ａは気化器４２でリフォーマ４９の排熱等を利用して気化され、熱交換器４３で昇温された後、ＣＯコンバータ４６からの水素リッチなガスの一部とともに脱硫装置４４に導入され、硫黄分が除去される。なお、天然ガス等の気体燃料４１ｂの場合は気化器４２をバイパスして、熱交換器４３に直接供給され、また、硫黄分が少ない燃料を用いる場合には脱硫装置４４が省略されることもある。脱硫された燃料ガスは、気水分離器４５で生成した水蒸気４７とともに熱交換器４８で昇温された後、リフォーマ４９に送られる。リフォーマ４９において燃料ガスの改質が行われ、水素リッチな改質ガスが生成される。リフォーマ４９から出た改質ガスは熱交換器５０で温度が下げられた後、ＣＯコンバータ４６において改質ガス中の一酸化炭素が二酸化炭素に変えられる。
【０００４】
ＣＯコンバータ４６を出た改質ガスは熱交換器５１で更に温度が下げられた後、凝縮器５２に導入され、未反応の水蒸気が凝縮除去される。凝縮器５２で分離された凝縮水は気水分離器４５に送られ、再び水蒸気４７としてリフォーマ４９に送られる。凝縮器５２を出た改質ガスは熱交換器５３で昇温された後、燃料電池本体５４の水素極５５に送られ、改質ガス中の水素が電池反応に使われる。燃料電池本体５４は、水素極５５、電解質５６及び酸素極５７から構成されており、水素極５５で生成した水素イオンが電解質５６を移動して酸素極５７に達し、酸化剤として供給された空気５８を熱交換器５９で昇温して、酸素極５７に導入された空気５８中の酸素と電池反応が行われる。
【０００５】
酸素極５７からの排ガスは熱交換器６０で温度が下げられ、凝縮器６１で生成水が凝縮除去された後、系外に排出される。ここでの生成水も気水分離器４５に送られ、水蒸気４７として利用される。燃料電池本体５４における電池反応は発熱反応であるため、燃料電池本体５４及び周辺機器には一般に水又は空気を冷媒とする冷却装置６２が設けられている。燃料電池本体５４によって発電されるのは直流電力６３であり、これを直流電力６３として利用する場合もあり、また、インバータ６４により交流電力６５に変換して、負荷６６に供給される場合もある。
【０００６】
一方、燃料電池本体５４の水素極５５からの未反応水素を含む排ガスは分流器７２を経て、吸熱反応であるリフォーマ４９の加熱燃料６７として外部空気６８とともに利用し、残余の排ガスはバーナ７３で処理された後、排出される。なお、このとき、加熱燃料６７が不足する場合には、脱硫装置４４の出口ガスの一部を補助燃料７６として使用する。リフォーマ４９からの燃焼排ガスは、一部は気化器４２の熱源として利用する。他は、熱交換器７４で温度を下げた後、凝縮器７５に送られて生成水を分離後に大気中に放出し、生成水は気水分離器４５に返される。
【０００７】
また、この燃料電池発電システムにおける制御の概要について説明すると、まず、燃料電池本体５４に供給する改質ガス流量は、負荷６６に対する負荷電流を電流計Ｉで検出し、その信号を制御装置６９に送り、制御装置６９からの信号に基づき、流量調整弁７０ａ又は７０ｂを開閉して行う。また、燃料ガスの改質に必要な水蒸気４７の供給量は、流量計Ｆによって検出し、制御装置６９からの信号により水蒸気流量調整弁７１を開閉制御することによって行う。リフォーマ４９内の温度は温度センサーＴにより常時監視し、燃料４１ａ，４１ｂの流量調整弁７１ａ，７０ｂによって制御する。
【０００８】
以上説明したように、燃料電池発電システムは様々な機器や部品によって構成されており、これらの機器や部品の間を様々な性状、温度及び圧力の液体又はガスが流動するために大小の多数の配管が縦横に複雑に設けられている。また、燃料電池システムを常に正常に運転するためのセンサー類や制御機器も設けられ、これらに必要な配線類等も数多く張りめぐらされている。これに対し、特に、車載用等を目的として輸送可能に一体化して組み立てられた燃料電池発電システムでは、装置の小型化が強く要求されるため、狭隘なスペースに数多くの機器や部品、配管などを高密度に配置する努力がなされている。しかし、先に述べた多数の機器や部品、センサー類及び各制御機器などを狭い空間に配置して、更に、これらの間を配管によって連結することは装置の小型化を困難にしている。また、狭隘なスペースでの配管作業は作業効率が悪く、手間がかかり、多くの時間を要することになる。
【０００９】
そこで、これらを解決する手段としては、特公昭４９−１３６５１号公報に記載の技術を適用することが考えられる。同公報には、流体通路を形成した管取付座本体と蓋部材とを接着剤で接着し、管取付座本体又は蓋部材に各種弁類を取付けるという技術が開示されている。しかしながら、例えば上記の燃料電池発電システムのように様々な流体が流動する装置に適用する場合、その流体の種類や圧力などによっては、接着剤による接合方法よりも、更に接合部の耐久性や耐圧性を向上させることができて、より確実に流体をシールすることができる接合方法が望まれる。
【００１０】
このことについて、更に図７〜図９に基づき、現在開発が進められているロジックプレートに関連して説明する。図７はロジックプレートの概略構成を示す分解斜視図、図８（ａ）は前記ロジックプレートの一部を詳細に示す断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【００１１】
図７及び図８に示すロジックプレート１はプレート２とプレート３とを接着剤４で接合してなり、このロジックプレート１の表面（プレート３の表面３ａ）に燃料電池発電システムなどの装置の構成機器５や部品６を配置して（プレート２の表面２ｂに配置する場合もある）、プレート２，３とともに一体的に植え込みボルト１１及びナット７等で固定する構成となっている。
【００１２】
そして、プレート２のプレート３との接合面２ａにはプレート３上の機器５や部品６の間の流路として、対応する流体の速度に適した所定の断面積を有し、且つ、機器５や部品６などの配管口の位置に対応した適当な長さと方向に流体流路用の溝８を形成し、この流体流路用溝８と機器５や部品６とを、プレート３に形成した連通孔１０を介して連通している。即ち、流体流路用溝８及び連通孔１０は、燃料電池発電システムに必要な流体（液体やガス）が流動するための配管の機能を担うものである。流体流路用溝８はプレート２の接合面２ａに限らず、プレート３の接合面３ｂに形成される場合もあり、また、連通孔１０もプレート３に限らず、プレート２に形成される場合もある。なお、実際には、図６に示す燃料電池発電システムのように多数の機器や部品を有する装置にロジックプレート１を適用する場合、図９に示すようにロジックプレート１には多数の流体流路用溝８や連通孔１０が形成されることになる。
【００１３】
ところが、このロジックプレート１でもプレート２，３を接着剤４で接合しているため、上記のように流体の種類や圧力などによっては、この接着剤４による接合方法よりも、更にプレート接合部の耐久性や耐圧性を向上させることができて、より確実に流体をシールすることができる接合方法が望まれる。また、このロジックプレート１の製造に際しては、プレート２，３にエンドミル、フライス盤、ボール盤などで流体流路用溝８や連通孔１０を加工した後、組み立てて、プレート２，３を熱硬化性の接着剤４を用いて接合するが、このときに加熱及び加圧の工程を必要とすることから、作業効率が低いという問題もある。更には、プレート２，３の接合強度を高めるために結合ボルトを設けることにより、小型化の妨げともなる。
【００１４】
従って、本発明は上記の問題点に鑑み、プレート接合部の耐久性及び耐圧性の向上、作業効率の向上、更には、より一層の小型化を図ることができるロジックプレートの加工方法及び加工装置並びに加工設備を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明のロジックプレートの製造方法は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの製造方法であって、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートに溶接開先用溝を形成する工程と、
この工程に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、第２発明のロジックプレートの加工装置は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工装置であって、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートに溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、第３発明のロジックプレートの加工設備は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工設備であって、
前もって前記流体流路用溝若しくは前記連通孔又は前記流体流路用溝及び前記連通孔が形成された前記プレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記プレートに、前記流体流路用溝の全周を巡るように溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、第４発明のロジックプレートの加工設備は、複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工設備であって、
前記プレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記プレートに前記流体流路用溝若しくは前記連通孔又は前記流体流路用溝及び前記連通孔を形成する加工手段と、
この加工手段によって加工されたプレートに、前記流体流路用溝の全周を巡るように溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、第５発明のロジックプレートの製造方法は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、
摩擦攪拌溶接機の先端工具を、
当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、
前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合することを特徴とする。
【００２１】
また、第６発明のロジックプレートの加工装置は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工装置であって、
前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、第７発明のロジックプレートの加工設備は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工設備であって、
前もって前記流体流路用溝が形成された前記第一のプレートと、前記第二のプレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、第８発明のロジックプレートの加工設備は、接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工設備であって、
前記第一のプレートと前記第二のプレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記第一のプレートに前記流体流路用溝を形成する加工手段と、
この加工手段によって加工された前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、第９発明のロジックプレートの加工方法は、第１又は第５発明のロジックプレートの加工方法において、
加工の倣い手段として数値制御を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、第１０発明のロジックプレートの加工装置は、第２又は第６発明のロジックプレートの加工装置において、
加工の倣い手段として数値制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、第１１発明のロジックプレートの加工設備は、第３，第４，第７又は第８発明のロジックプレートの加工設備において、
加工の倣い手段として数値制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２８】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの加工方法を示す断面図（図１（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＤ方向矢視図（平面図）、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【００２９】
この図１に基づき、ロジックプレート１の加工方法について説明する。図１に示すように、プレート２とプレート３とを接合して一体化するには、まず、流体（液体又はガス）の流路となる溝８を前もって加工したプレート２に、燃料電池発電システムなどの装置を構成する機器や部品と流体流路用８とを連通するための連通孔１０を前もって加工したプレート３を重ね合せた状態で、流体流路用８の全周を巡るようにして溶接開先となる溝２１をプレート３に加工し、次いで、この溶接開先用溝２１を溶接する。
【００３０】
なお、流体流路用溝８はプレート２の接合面２ａに限らず、プレート３の接合面３ｂに形成してもよく、また、連通孔１０もプレート３に限らず、プレート２に形成してもよい。また、機器や部品はプレート３の表面３ａに限らず、プレート２の表面２ｂに設けてもよく、両プレート２，３の表面２ｂ，３ａに設けてもよい。即ち、ロジックプレート１の何れか一方の表面又は両方の表面に機器や部品を設けることができる。そして、溶接開先用溝２１もプレート３に限らず、プレート２に形成してもよい。
【００３１】
図１には加工途中の状態を示しており、図１において、（Ｉ）部分は溶接開先用溝２１が加工され、且つ、溶接されてプレート２，３が一体化された部分を示し、（ＩＩ） 部分は溶接開先用溝２１が加工され、これから溶接してプレート２，３を一体化する予定の部分を示し、（ＩＩＩ）部分はこれから溶接開先用溝２１を加工し、且つ、溶接してプレート２，３を一体化する予定の部分を示している。なお、プレート２に形成される流体流路用溝８の形状は実際には図９に示すように複雑であるが、図１〜図５では説明の便宜のため単純化して示している。
【００３２】
この加工方法について更に詳述すると、流体流路用溝８を加工したプレート２に連通孔１０を加工したプレート３を重ね合せた後、まず、流体流路用溝８の加工データ（数値制御データ）に基づく数値制御（倣い制御）により、溶接開先加工機２２を図１（ａ）に矢印Ｘで示すように流体流路用溝８の外周に倣って移動させることにより、プレート２に溶接開先用溝２１を形成する。つまり、図１（ｂ）に示す流体流路用溝８の周囲を溶接するときには、当該流体流路用溝８をプレート２に加工する際の加工データを基づいて、図１（ｃ）に示すように当該流体流路用溝８から適当な距離ｅ離れた位置に当該流体流路用溝８の全周を巡るように溶接線を構成し、この溶接線に沿って溶接開先加工機２２を走行させて溶接開先用溝２１を加工する。
【００３３】
溶接開先用溝２１を形成したら、次いで、溶接機２３を図１（ａ）に矢印Ｘで示すよう流体流路用溝８の外周に倣って（前記溶接線に沿って）移動させることにより、溶接開先用溝２１を溶接してプレート２とプレート３とを一体化する。このときの溶接機２３の走行制御（溶接位置の制御）は、溶接開先加工機２２と同様に流体流路用溝８の加工データ（数値制御データ）、又は、溶接開先加工機２２の加工データ（数値制御データ）に基づく数値制御（倣い制御）によって行う。溶接開先加工と溶接は図１に示すように連続して１つのステーションで行う。即ち、溶接開先加工に引き続いて溶接を開始する。
【００３４】
このように溶接開先加工に引き続いて溶接を開始する理由（溶接開先加工の完了前に溶接を開始する理由）は、溶接開始前に溶接開先加工が完了すると、この溶接開先加工で形成される溶接開先用溝２１に囲まれた島状の部分がフリーとなり、この部分を定位置に保持できなくなってしまうからである。なお、溶接開始のタイミングは、溶接開先加工の開始直後でも、溶接開先加工を開始してから所定時間が経過した後でもよく、適宜、設定することができる。
【００３５】
また、図１ではプレート３の表面３ａまで溶接開先用溝２１を溶接した状態を示しているが、これに限定するものではなく、プレート２とプレート３との接合を維持できるだけの脚長に溶接を留めてもよい。溶接開先用溝２１の溶接方法としては、ＭＩＧ溶接（Ｍｅｔａｌ Ｉｎａｒｔｇａｓ Ｓｅａｌｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ）やＴＩＧ溶接（ＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎａｒｔｇａｓ Ｓｅａｌｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ） が適しているが、その他の溶接方法を用いてもよい。
【００３６】
この本実施の形態の加工方法によれば、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接してプレート２，３を接合することにより、プレート２，３を接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレート２，３の結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。
【００３７】
なお、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ａを溶接するとは、図２（ａ）に示すように各流体流路用溝８に対して個別にその全周を巡るように溶接する場合に限らず、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように隣り合う溶接開先用溝８同士の間で１本の溶接線５０（溶接線共用部５０ａ）を共用する場合も含む。図２（ｂ）及び図２（ｃ）では、隣り合う流体流路用溝８同士が近接していて隙間ｄが狭いため、これらの流体流路用溝８同士の間においては何れか一方の流体流路用溝８の全周を巡る溶接線５０を１本だけ形成し（溶接線共用部５０ａ）、この溶接線共用部５０ａを、他方の流体流路用溝８の全周を巡る溶接線５０と共用している。勿論、流体流路用溝８の全周を巡るように溶接開先用溝２１を形成することについても、図２（ａ）に示すように各流体流路用溝８に対して個別にその全周を巡るように溶接開先用溝２１を形成する場合に限らず、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように隣り合う流体流路用溝８同士の間で１本の溶接開先用溝２１（溶接開先用溝共用部２１ａ）を共用する場合も含む。
【００３８】
図３（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの他の加工方法を示す断面図（図３（ｂ）のＦ−Ｆ線矢視断面図）、図３（ｂ）は図３（ａ）のＧ方向矢視図（平面図）、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【００３９】
この図３に基づき、ロジックプレート１の他の加工方法について説明する。図３には特許公報（特許第２７９２２３３号、特許第２７１２８３８号）によって公知の溶接技術である摩擦攪拌溶接（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ ： 以下、ＦＳＷと略称する）の技術を用いてプレート２とプレート３とを一体化する方法を示している。
【００４０】
図３（ａ）に示すように前もって流体流路用溝８を加工したプレート２に前もって連通孔１０を加工したプレート３を重ね合せた後、図３（ｂ）に示すようにプレート２の流体流路用溝８の周囲を溶接すること、即ち、図３（ｃ）に示すように当該流体流路用溝８から適当な距離ｆ離れた位置で当該流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接して、プレート２とプレート３とを接合することは、図１に示す加工方法と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略し、ここでは図１の加工方法と相違する部分について詳細に説明する。
【００４１】
図３に示す加工方法では、溶接開先用溝の加工は行わず、まず、ＦＳＷ溶接のためのＦＳＷ溶接機２５の先端工具２５ａを、溶接を行う始点に位置し、回転を開始すると共に軸方向に加圧して、一体化に適した高さ方向位置までプレート３に挿入する。先端工具２５ａの回転を開始することにより摩擦熱を発生させ、且つ、図３（ａ）に矢印Ｙで示すように流体流路用溝８の外周に倣って先端工具２５ａを移動させて、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接する。このときのＦＳＷ溶接機２５の走行制御（溶接位置の制御）は、溶接機２３の走行制御と同様に流体流路用溝８の加工データ（数値制御データ）に基づく数値制御（倣い制御）によって行う。
【００４２】
図３には加工途中の状態を示しており、図３において、（Ｉ）部分は溶接によってプレート２，３が一体化された部分を示し、（ＩＩ） 部分はこれから溶接してプレート２，３を一体化する予定の部分を示している。
【００４３】
なお、ＦＳＷ溶接の開始点位置に先端工具２５ａの挿入用の穴を予め加工しておくことによって、プレート３への先端工具２５ａの挿入を容易にすることもできるが、この穴は必要条件ではない。また、プレート３に限らず、プレート２に先端工具２５ａを挿入して、プレート２側から溶接してもよい。
【００４４】
この本実施の形態の加工方法によれば、流体流路用溝８の全周を巡るように（勿論、前述のとおり各流体流路用溝８に対して個別にその全周を巡るように溶接する場合に限らず、隣り合う溶接開先用溝８同士の間で１本の溶接線（溶接線共用部）を共用する場合も含む）、プレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接してプレート２，３を接合することにより、プレートを接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレート２，３の結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。しかも、ＦＳＷ溶接の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００４５】
図４（ａ）は図１に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、図４（ｂ）は図４（ａ）のＪ方向矢視図（側面図）である。
【００４６】
図４に示すように、ロジックプレートの加工ライン（加工設備）には、図中の矢印Ｋ方向に一列に配置されたプレート供給装置３１、溝加工装置３２、溶接開先加工機２２及び溶接機２３と、この溶接開先加工機２２の横に矢印Ｋ方向と直交する方向（矢印Ｌ方向）に配置されたプレート供給装置３４とを備えている。なお、溶接開先加工機２２と溶接機２３は同一のステップに設けている。
【００４７】
プレート供給装置３１には複数のプレート２が重ねられた状態で待機しており、これらのプレート２が、適宜、プレート供給装置３１により１枚づつ矢印Ｋ方向へ送られて、次のステップの溝加工装置３２へ供給される。プレート供給装置３１に待機しているプレート２には、前もって加工された加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６が準備されている。
【００４８】
溝加工装置３２では、プレート供給装置３１から供給されたプレート２に対し、その加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６を基準にして、数値制御により流体流路用溝８を加工する。また、プレート２に連通孔１０も設ける場合には、この溝加工装置３２においてプレート２に連通孔１０も加工するようにしてもよい。溝加工装置３２としては、フライス加工装置、レーザカット装置又はエンドミル加工装置などを用いる。なお、図４では１台の溝加工装置３２により１ステップで流体流路用溝８や連通孔１０の加工を行っているが、加工量によっては、複数台の溝加工装置３２を備えて複数ステップで流体流路用溝８や連通孔１０の加工を行うのが好ましい。
【００４９】
流体流路用溝８や連通孔１０が加工されたプレート２は、溝加工装置３２から矢印Ｋ方向へ送られて、次の溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップへ供給される。なお、図４の加工ラインとは別の場所に設けた溝加工装置で前もって流体流路用溝８及び連通孔１０が加工されたプレート２を、プレート供給装置３１から、溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップへ送るようにして、図４の加工ラインから溝加工装置３２を省略してもよい。
【００５０】
一方、プレート供給装置３４には複数のプレート３が重ねられた状態で待機している。このプレート供給装置３４に待機しているプレート３にも、前もって加工された加工基準面３７若しくは加工基準点３８又は加工基準面３７及び加工基準点３８が準備されている。また、プレート３には、前もって連通孔１０が加工されている。溝加工装置３２（溝加工装置３２を省略した場合にはプレート供給装置３１）から、溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップにプレート２が供給されると、プレート供給装置３４からも、プレート３を矢印Ｌ方向に送って同ステップに供給する。
【００５１】
なお、プレート３の接合面３ｂに流体流路用溝８を形成する場合には、プレート供給装置３４を配置したステップと、溶接開先加工機２２及び溶接機２３を配置したステップとの間に流体流路用溝８を形成するための溝加工装置を設けてもよく、また、この溝加工装置において連通孔１０も形成するようにしてもよい。
【００５２】
そして、溶接開先加工機２２及び溶接機２３が配置されたステップでは、一方から供給されたプレート２の上に他方から供給されたプレート３を、加工基準面３５，３７を合わせるようにして重ね合せて、両プレート２，３間の位置関係を固定した後、図１において説明した接合方法を実施する。即ち、まず、溶接開先加工機２２により溶接開先用溝２１の加工を開始し、これに引き続いて、溶接機２３により溶接開先用溝２１の溶接を開始して、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接する。なお、溶接開先加工機２２としては、フライス加工装置、レーザカット装置又はエンドミル加工装置などを用いる。また、溶接機２３としては、ＭＩＧ溶接機又はＴＩＧ溶接機などを用いる。
【００５３】
プレート供給装置３１、溝加工装置３２、溶接開先加工機２２、溶接機２３及びプレート供給装置３４は、中央制御盤４１からの指示に基づいて各々の制御盤、即ち、プレート供給装置制御盤４２、溝加工装置制御盤４３、溶接開先加工機制御盤４４、溶接機制御盤４５及びプレート供給装置制御盤４６によって、それぞれ制御されるように構成されている。即ち、これらの制御盤４２，４３，４４，４５，４６では、プレート２に設けられた加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６や、プレート３に設けられた加工基準面３７若しくは加工基準点３８又は加工基準面３７及び加工基準点３８を基準にして、中央制御盤４１の指令によりプレート２やプレート３の加工や位置の倣い制御などを行う。
【００５４】
この本実施の形態の加工ラインによれば、ロジックプレート１を構成するプレート２，３の一貫加工を容易に行うことができ、設備の低廉化に貢献できる。
【００５５】
図５（ａ）は図３に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、図５（ｂ）は図５（ａ）のＭ方向矢視図（側面図）である。
【００５６】
図５の加工ラインにおいて、図４の加工ラインとの違いは、図４に示す溶接開先加工機２２、溶接機２３、溶接開先加工機制御盤４４及び溶接機制御盤４５に代えて、図５に示すＦＳＷ溶接機２５及びＦＳＷ溶接機制御盤４６を装備したことである。従って、ここではこの相違点について説明し、その他の構成については説明を省略する。
【００５７】
図５に示すように、溝加工装置３２（溝加工装置３２を省略した場合にはプレート供給装置３１）から、ＦＳＷ溶接機２５にプレート２が供給されると、プレート供給装置３４からも、プレート３がＦＳＷ溶接機２５に供給される。
【００５８】
そして、このＦＳＷ溶接機２５では、一方から供給されたプレート２の上に他方から供給されたプレート３を、加工基準面３５，３７を合わせるようにして重ね合せて、両プレート２，３間の位置関係を固定した後、図３において説明した接合方法を実施する。即ち、ＦＳＷ溶接機２５の先端工具２５ａにより、流体流路用溝８の全周を巡るようにプレート２，３の接合面２ａ，３ｂを溶接する。
【００５９】
プレート供給装置３１、溝加工装置３２、ＦＳＷ溶接機２５及びプレート供給装置３４は、中央制御盤４８からの指示に基づいて各々の制御盤、即ち、プレート供給装置制御盤４２、溝加工装置制御盤４３、ＦＳＷ溶接機制御盤４７及びプレート供給装置制御盤４６によって、それぞれ制御されるように構成されている。即ち、これらの制御盤４２，４３，４７，４６では、プレート２に設けられた加工基準面３５若しくは加工基準点３６又は加工基準面３５及び加工基準点３６や、プレート３に設けられた加工基準面３７若しくは加工基準点３８又は加工基準面３７及び加工基準点３８を基準にして、中央制御盤４８の指令によりプレート２やプレート３の加工や位置の倣い制御などを行う。
【００６０】
この本実施の形態の加工ラインによれば、ロジックプレート１を構成するプレート２，３の一貫加工を容易に行うことができ、設備の低廉化に貢献できる。しかも、ＦＳＷ溶接機２５の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００６１】
なお、本発明の加工方法（接合方法）は必ずしも２枚のプレート２，３を接合する場合に限定するものではなく、３枚以上のプレートを接合する場合にも適用することができる。例えば、３枚のプレートを接合する場合には、本発明の加工方法（接合方法）により、まず、１枚目のプレートと２枚目のプレートとを接合し、続いて、２枚目のプレートと３枚目のプレートとを接合すればよい。
【００６２】
また、本発明は燃料電池発電システムに用いられるロジックプレートに限らず、各種の装置に用いられるロジックプレートの加工に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１及び第２発明のロジックプレートの製造方法及び加工設備によれば、流体流路用溝の全周を巡るようにプレートの接合面を溶接してプレートを接合することにより、プレートを接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレートの結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。
【００６４】
また、第３及び第４発明のロジックプレートの加工設備によれば、プレート供給手段と、溶接開先加工手段と、溶接手段とを備えたことにより、或いは、プレート供給手段と、流体流路用溝や連通孔の加工手段と、溶接開先加工手段と、溶接手段とを備えたことにより、ロジックプレートを構成するプレートの一貫加工を容易に行うことができるため、作業効率の向上を図ることができ、更なる低廉化に貢献できる。
【００６５】
また、第５及び第６発明のロジックプレートの製造方法及び加工装置によれば、流体流路用溝の全周を巡るようにプレートの接合面を溶接してプレートを接合することにより、プレートを接着剤で接合する場合に比べて、プレート接合部の耐久性が向上すると共に強固な溶接構造となるため耐圧性も向上する。また、プレートの結合用ボルトも不要となるため、ロジックプレート全体のより一層の小型化が可能となる。更には、結合処理のライン化が容易な加工方法であるため、作業効率の向上を図ることができ、低廉化に貢献できる。しかも、摩擦攪拌溶接の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００６６】
また、第７及び第８発明のロジックプレートの加工設備によれば、ロジックプレートを構成するプレートの一貫加工を容易に行うことができるため、作業効率の向上を図ることができ、更なる低廉化に貢献できる。しかも、摩擦攪拌溶接手段の採用により、溶接開先用溝の加工が不要となるため、更なる低廉化を図ることもできる。
【００６７】
また、第９、第１０及び第１１発明のロジックプレートの加工方法、加工装置及び加工設備によれば、数値制御による倣い制御によって、ロジックプレートを構成するプレートの一貫加工を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの加工方法を示す断面図（（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面図）、（ｂ）は（ａ）のＤ方向矢視図（平面図）、（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図２】（ａ）は各溶接開先用溝に対して個別にその全周を巡るように溶接する場合の説明図、（ｂ）は隣り合う溶接開先用溝８同士の間で溶接線を共用する場合の説明図、（ｃ）は（ｂ）のＮ−Ｎ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態に係るロジックプレートの他の加工方法を示す断面図（（ｂ）のＦ−Ｆ線矢視断面図）、（ｂ）は（ａ）のＧ方向矢視図（平面図）、（ｃ）は（ｂ）のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【図４】（ａ）は図１に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、（ｂ）は（ａ）のＪ方向矢視図（側面図）である。
【図５】（ａ）は図３に示す加工方法を実現するロジックプレートの加工ラインの構成図（平面図）、（ｂ）は（ａ）のＭ方向矢視図（側面図）である。
【図６】燃料電池発電システムのフロー図である。
【図７】接着剤とボルトにて一体化するロジックプレートの概略構成を示す分解斜視図である。
【図８】（ａ）は前記ロジックプレートの一部を詳細に示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】多数の流体流路用溝を形成したロジックプレートの例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ロジックプレート
２ プレート
２ａ 接合面
２ｂ 表面
３ プレート
３ａ 表面
３ｂ 接合面
４ 接着剤
５ 機器
６ 部品
７ ナット
８ 流体流路用溝
１０ 連通孔
１１ 植え込みボルト
２１ 溶接開先用溝
２２ 溶接開先加工機
２３ 溶接機（ＴＩＧ溶接機、ＭＩＧ溶接機など）
２５ ＦＳＷ溶接機
２５ａ 先端工具
３１ プレート供給装置
３２ 溝加工装置
３４ プレート供給装置
３５ 加工基準面
３６ 加工基準点
３７ 加工基準面
３８ 加工基準点
４１ 中央制御盤
４２ プレート供給装置制御盤
４３ 溝加工装置制御盤
４４ 溶接開先加工機制御盤
４５ 溶接機制御盤
４６ プレート供給装置制御盤
４７ ＦＳＷ溶接機制御盤
４８ 中央制御盤
Claims (11)
- 複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの製造方法であって、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートに溶接開先用溝を形成する工程と、
この工程に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する工程とを有することを特徴とするロジックプレートの製造方法。 - 複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工装置であって、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートに溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とするロジックプレートの加工装置。 - 複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工設備であって、
前もって前記流体流路用溝若しくは前記連通孔又は前記流体流路用溝及び前記連通孔が形成された前記プレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記プレートに、前記流体流路用溝の全周を巡るように溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とするロジックプレートの加工設備。 - 複数枚のプレートを接合してなるロジックプレートにおいて、該ロジックプレートの何れか一方又は両方の表面に装置の構成機器又は部品を配設するとともに前記プレートの接合面に形成する流体流路用溝と前記プレートに形成する連通孔とによって前記機器又は部品をつなぐように構成してなるロジックプレートの加工設備であって、
前記プレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記プレートに前記流体流路用溝若しくは前記連通孔又は前記流体流路用溝及び前記連通孔を形成する加工手段と、
この加工手段によって加工されたプレートに、前記流体流路用溝の全周を巡るように溶接開先用溝を形成する溶接開先加工手段と、
この溶接開先加工手段による前記溶接開先用溝の加工に引き続いて前記溶接開先用溝を溶接することにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記プレートの接合面を溶接して前記プレートを接合する溶接手段とを備えたことを特徴とするロジックプレートの加工設備。 - 接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、
摩擦攪拌溶接機の先端工具を、
当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、
前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、
前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合することを特徴とするロジックプレートの製造方法。 - 接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工装置であって、
前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段を備えたことを特徴とするロジックプレートの加工装置。 - 接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工設備であって、
前もって前記流体流路用溝が形成された前記第一のプレートと、前記第二のプレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段とを備えたことを特徴とするロジックプレートの加工設備。 - 接合面に流体流路用溝を加工した第一のプレートに、第二のプレートを重ね合わせて前記第一のプレートと前記第二のプレートとを摩擦攪拌溶接するロジックプレートの加工設備であって、
前記第一のプレートと前記第二のプレートを供給するプレート供給手段と、
このプレート供給手段によって供給された前記第一のプレートに前記流体流路用溝を形成する加工手段と、
この加工手段によって加工された前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合するに際し、摩擦攪拌溶接機の先端工具を、当該先端工具を回転させることにより発生する摩擦熱により前記第一のプレートと前記第二のプレートとを溶接できる位置まで、前記第二のプレートにのみ挿入し、前記流体流路用溝の外周に倣って移動させることにより、前記流体流路用溝の全周を巡るように前記第一のプレートと前記第二のプレートの接合面を摩擦攪拌溶接して、前記第一のプレートと前記第二のプレートとを接合する摩擦攪拌溶接手段とを備えたことを特徴とするロジックプレートの加工設備。 - 請求項１又は５に記載するロジックプレートの加工方法において、
加工の倣い手段として数値制御を行うことを特徴とするロジックプレートの加工方法。 - 請求項２又は６に記載するロジックプレートの加工装置において、
加工の倣い手段として数値制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするロジックプレートの加工装置。 - 請求項３，４，７又は８に記載するロジックプレートの加工設備において、
加工の倣い手段として数値制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするロジックプレートの加工設備。
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