JP5039494B2 - 燃料電池セル締結用ピン打ち工具 - Google Patents

Description

本発明は、積層した複数の板材からなる燃料電池セルを締結する技術に関する。

積層した複数の板材からなる燃料電池セルに樹脂製の締結ピンを打ち込んで、複数の板材同士を締結する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１４７４６０公報（図８）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来技術に係る積層した薄板に締結ピンを挿入することを説明する図であり、下端に係止爪２０１を備えたピン部２０２の上端に脆弱部２０３を介して柄部２０４を設けてなる樹脂製の締結ピン２００を、積層した板材２０５、２０６に同軸に設けられた挿入孔２１１、２１２に挿入し、板材同士２０５、２０６、２０７を締結することを示す。このような構成をもった締結ピン２００を挿入孔２１１、２１２に挿入した後、柄部２０４を把持して折り曲げ、柄部２０４の下端に形成されている脆弱部２０３でピン部２０２から柄部２０４を切除する。なお、柄部２０４の切除は、作業者が柄部２０４をつかみ、傾けることにより行っている。

柄部２０４の切除は、人手で行うため、作業時間に不可避的にばらつきが発生する。個人差により作業時間が長いときには生産性が低下する。

本発明は、下端に係止爪を備えたピン部の上端に脆弱部を介して柄部を設けてなる締結ピンのピン打ち作業において、ピン打ちの作業時間を安定させて、生産性を高めることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、下端に係止爪を備えたピン部の上端に脆弱部を介して柄部を設けてなる締結ピンを取り扱う装置であり、柄部を把持して締結ピンを移動し、予め積層した複数の板材からなる燃料電池セルの挿入孔へピン部を挿入し、次に脆弱部を切除する一連の作業を行うことができる燃料電池セル締結用ピン打ち工具であって、この燃料電池セル締結用ピン打ち工具は、作業者が握る握り部を有する本体部と、この本体部の先端部に配置され所定の深さをもち柄部が差し込まれる差込部と、この差込部に付設され締結ピンを差込部に保持する保持部と、本体部に配置され締結ピンの残材を差込部から押し出して排出する排出部と、一端に柄部を保持するボール部材が取り付けられ、他端が本体部の側面にねじ部材を介して着脱可能に取り付けられる板ばねと、を備え、前記柄部が前記差込部に差し込まれたときに、前記ボール部材が前記柄部の側面を押圧して前記差込部に前記柄部を保持させるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、排出部は、本体部に形成されている貫通穴と、この貫通穴に往復移動可能に設けられ柄部を押し出す押し部材と、この押し部材と本体部の間に設けられ押し部材を本体部の先端部と反対側に付勢するばね部材とから構成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、握り部には、締結ピンを挿入孔に打ち込む際に、手が滑らないようにする滑り防止部が備えられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、燃料電池セル締結用ピン打ち工具は、握り部を有する本体部と、締結ピンの柄部が差し込まれる差込部と、締結ピンを差込部に保持する保持部と、締結ピンの残材を差込部から押し出して排出する排出部とを備えている。

最初に、握り部を握って、差込部に締結ピンの柄部を差し込んで保持部により締結ピンを保持し、次に、ワークの挿入孔に締結ピンのピン部を挿入し本体部を傾けて脆弱部でピン部と柄部を分離させ、最後に、排出部により締結ピンの残材としての柄部を差込部から押し出して排出するようにした。

上記構成を有する燃料電池セル締結用ピン打ち工具を利用することで、差込部に締結ピンの柄部を差し込む操作から、不要となった残材の排出する操作までに至る締結ピンのピン打ち作業に係る一連の操作を効率的に行うことができる。

請求項２に係る発明では、押し部材と本体部の間には、押し部材を本体部の先端部と反対側に付勢するばね部材が設けられており、押し部材を押圧していないときには、押し部材は、ばね部材によって元の位置に戻されるようにした。押し部材を押圧していないときには、押し部材が戻るようにしたので、押し部材を元の位置に戻す手間が省け、操作を一層効率良く行うことができる。

請求項３に係る発明では、握り部には、滑り防止部が備えられているので、作業者は滑り防止部に指を当てることで、締結ピンの打ち込み操作の際に、手を滑り難くすることができる。握り部を握る手を滑り難くすることができるので、ピン打ち作業の作業性をより一層高めることができる。

本発明を実施するための最良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は本発明で取り扱う単位燃料電池の分解斜視図であり、燃料電池セルとしての単位燃料電池１０は、電解膜構造体１１と、この電解膜構造体１１の厚さ方向の両側に設けられる一対の板材１２としてのセパレータ１３、１４と、これらセパレータ１３、１４の外周近傍に複数設けられる締結ピン１６・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）と、からなる。電解膜構造体１１は、図示せぬ一対の電極を有している。

ここで、締結ピン１６は、締結ピン１６の一端としての下端１６ａにセパレータ１３、１４に挿入される係止爪１７を備えたピン部１８と、このピン部１８の上端に折り曲げたときに分離可能に形成されている脆弱部１９と、この脆弱部１９を介して締結ピン１６を操作するときに後述する工具に差込可能に形成されている柄部２０とから構成されている。柄部２０とピン部１８の間に設けられている脆弱部１９は、締結ピン１６の最細部であって、締結ピン１６がセパレータ１３、１４に挿入された後に折り曲げられ、切断される部分である。

セパレータ１３、１４の左右上下には、各々開口２１〜２４が形成され、セパレータ１３、１４の上下端部中央部分には、各々開口２５〜２８が形成されている。
セパレータ１３、１４の金属プレートの両面には、絶縁樹脂をコーテイングしたシール層３１、３２が一体的に設けられている。

セパレータ１３、１４の外周近傍には、金属プレートの外周縁に形成した切欠部を絶縁樹脂で塞いでなる締結基部３３・・・が８箇所設けられ、これら締結基部３３・・・に挿入孔３４・・・が形成されている。これら挿入孔３４・・・は、セパレータ１３、１４同士を重ねたときに同軸となる位置に設けられている。

なお、１つの締結基部３３には２つの挿入孔３４、３４が設けられているが、製品の仕様等によって、どちらか一方の孔３４が選択され、締結ピン１６が挿入される。
締結ピン１６・・・によって締結された単位燃料電池１０を複数積層することによって燃料電池スタックが構成される。３６、３６は固定孔である。
次図以降では、上述した単位燃料電池１０に締結ピン１６・・・を挿入して、複数の板材同士を締結する燃料電池セル締結用ピン打ち工具について説明する。

図２は本発明に係る燃料電池セル締結用ピン打ち工具の側面図、図３は図２の３ー３線断面図である。以下、図２及び図３を参照して説明を行う。
燃料電池セル締結用ピン打ち工具４０には、内部に断面円形状の貫通穴４１を有し外側面４２に作業者が握る握り部４３を有する本体部４４と、この本体部４４の先端部４４ｔに一体的に設けられ締結ピン１６の柄部２０が差し込まれる差込部４６と、この差込部４６に付設され締結ピン１６を差込部４６に保持する保持部４７と、本体部４４に配置され締結ピンの残材を差込部４６から押し出して排出する排出部４８とが備えられている。

握り部４３の端部４３ａには、締結ピン１６を挿入孔に打ち込む際に、手が滑らないように鍔状に形成されている滑り防止部５１としての鍔状の突起部５２が備えられている。
握り部４３には、滑り防止部５１が備えられているので、作業者は滑り防止部に指を当てることで、締結ピン１６の打ち込み操作の際に、手を滑り難くすることができる。握り部４３を握る手が滑り難くなるので、ピン打ち作業の作業性を高めることができる。

本実施例において滑り防止部５１は、鍔状の突起部５２であるが、この形状に限定されず、指の握りに合わせて凹凸部を形成したり、ローレット加工等の滑り止め加工を施したり、滑り止め部材を取り付けるなどの手段を併用することは差し支えないものとする。

本体部４４の先端部４４ｔに配置されている差込部４６は、柄部の長さに合わせて所定の深さｈをもち締結ピン１６の柄部２０が差し込まれる穴である。
差込部４６の内側面４６ｕには小穴５４が開けられており、この小穴５４に挿通可能に球状のボール部材５５が配置され、このボール部材５５には、板ばね５６の一端５６ａが取り付けられ、板ばね５６の他端５６ｂはねじ部材５８を介して本体部４４の側面４４ｓに取り付けられ、締結ピン１６の柄部２０が差込部４６に差し込まれたときには、ボール部材５５が柄部２０の側面２０ｓを押圧して、差込部４６に柄部２０を保持することができるように構成した。

ところで、本体部４４に開けた貫通穴４１には、柄部２０を押し出す押し部材６１が往復移動可能に配置されている。押し部材６１は、中間部に鍔部６２を有する丸棒状の部材である。
また、本体部４４に開けた貫通穴４１の後部には、コイルばねとしてのばね部材６３を収納するばね収納部６４が設けられ、このばね収納部６４にはばね部材６３が収納され、このばね部材６３の上部に鍔部６２が当たるように押し部材６１が上方から挿入され、ばね部材６３及び鍔部６２を本体部４４の側に押さえる保持蓋６５が上方から取り付けられている。

押し部材６１の後端部６１ｂには、作業者によって押すことができる操作ロッド６７が取り付けられている。図中、６８は、操作ロッド６７を押し部材６１に固定する固定ねじである。

ばね収納部６４に収納されているばね部材６３によって、押し部材６１の鍔部６２は、本体部４４の先端部４４ｔと反対側に付勢されているので、操作ロッド６７を押していないときには、押し部材６１の先端部６１ａは、差込部４６の底部４６ｂに達することはない。操作ロッド６７を押したときには、押し部材６１の先端部６１ａは、差込部４６の底部４６ｂから突出するように設けられている。

すなわち、押し部材６１と本体部４４の間には、押し部材６１を本体部４４の先端部４４ｔと反対側に付勢するばね部材６３が設けられており、押し部材６１を押圧していないときには、押し部材６１は、ばね部材６３によって元の位置に戻されるようにした。押し部材６１が元の位置に戻るように構成したので、締結ピン１６を打ち込む作業において、押し部材６１を元の位置に戻す手間が省け、操作を効率良く行うことができる。

以上に述べた燃料電池セル締結用ピン打ち工具の作用を次に述べる。
図４は燃料電池セル締結用ピン打ち工具の作用説明図（工具に締結ピンの柄部を差し込んで締結ピンを保持する作用）である。

（ａ）において、燃料電池セル締結用ピン打ち工具４０の握り部４３を握り、締結ピン収納部７１に配置されている締結ピン１６に、差込部４６を近づけることを説明する。
このとき、板ばね５６の作用により、差込部４６の内壁としての内側面４６ｕから内方にボール部材５５が突出している。また、押し部材６１は、ばね部材（図３の符号６３）に付勢されており、その先端部６１ａは、差込部４６の底部４６ｂから突出していない。図中、Ｈは作業者の手を示すものである。

ここで、締結ピン収納部７１は、プレート７３と、このプレート７３の上面７３ｔに弾性部材７４を重ねてなる部材であり、弾性部材７４に締結ピン１６のピン部１８が収納され、柄部２０は弾性部材７４の上方に直立して配置されている。プレート７３は、例えば、金属、樹脂、木材などの非弾性体であればその種類は問わない。また、弾性部材７４は、例えば、ウレタン、ラバー、その他、スポンジなどの弾性体であって、ピン部１８が締結ピン収納部７１から容易に抜くことができるような材料であれば、種類は問わない。

（ｂ）において、締結ピン１６の柄部２０に差込部４６を差し込むことを説明する。
このときには、柄部２０の側面２０ｓがボール部材５５に当たり、ボール部材５５が図ｂ方向に付勢され、内側面４６ｕからボール部材５５が押し出されて板ばね５６が撓むときに、柄部２０の側面２０ｓは力を受け、柄部２０を差込部４６に保持する。このとき、締結ピン収納部７１には、プレート７３が設けられているので、差込部の底部４６ｂと板材の上面７３ｔとで上下から締結ピン１６を拘束できるので、締結ピン１６を差込部４６に確実に差し込むことができる。
つまり、差込部４６に締結ピン１６の柄部２０を差し込んで保持部４７によって締結ピン１６を保持する。

図５は燃料電池セル締結用ピン打ち工具の作用説明図（ワークの挿入孔に締結ピンのピン部を挿入し本体部を傾けて脆弱部でピン部と柄部を分離させる作用）であり、複数の板材からなる単位燃料電池１０としての燃料電池セルの挿入孔３４、３４に、締結ピン１６に設けられているピン部１８を挿入し、本体部４４を傾けて脆弱部１９を折ることによって、ピン部１８と柄部２０を分離させる。

図６は燃料電池セル締結用ピン打ち工具の作用説明図（締結ピンの残材としての柄部を差込部から排出させる作用）であり、押し部材６１に取り付けた操作ロッド６７を、例えば、親指Ｓで押すことにより、押し部材６１の先端部６１ａは、差込部４６の底部４６ｂから突出され、差込部４６に残留した締結ピンの残材としての柄部２０を、差込部４６から押し出して排出する。

図４〜図６を参照して、燃料電池セル締結用ピン打ち工具４０は、締結ピン１６を取り扱う装置であり、柄部２０を把持して締結ピン１６を移動し、予め積層した複数の板材１２・・・からなる燃料電池セルの挿入孔３４、３４へピン部１８を挿入し、次に脆弱部１９を切除する一連の作業を行うことができる。

上記構成を有する燃料電池セル締結用ピン打ち工具１０を利用することで、締結ピン１６を差込部４６へ装填する操作が容易となり、差込部４６に装填した締結ピン１６をワークとしての単位燃料電池１０の挿入孔３４、３４に挿入する操作が容易となり、併せて、残材となる柄部２０を排出する操作が容易となる。つまり、差込部４６に締結ピン１６の柄部２０を差し込む操作から、不要となった残材としての柄部２０を排出する操作までに至る締結ピン１６のピン打ち作業に係る一連の操作を効率的に行うことができる。

また、上記に説明したように、一連の作業は特段の熟練を要することなく、簡便に行える作業であり、締結ピン１６に係るピン打ち作業の作業時間を安定させて、生産性を飛躍的に高めることができる。

尚、請求項１では、排出部には、ばね部材及び押し部材の一方及び双方を省略し、例えば、圧縮エアの供給によって排出を行うようにすることは差し支えない。

本発明は、燃料電池セルにおいて、積層された複数の板材同士を締結する工具に好適である。

本発明で取り扱う単位燃料電池の分解斜視図である。 本発明に係る燃料電池セル締結用ピン打ち工具の側面図である。 図３は図２の３ー３線断面図である。 燃料電池セル締結用ピン打ち工具の作用説明図（工具に締結ピンの柄部を差し込んで締結ピンを保持する作用）である。 燃料電池セル締結用ピン打ち工具の作用説明図（ワークの挿入孔に締結ピンのピン部を挿入し本体部を傾けて脆弱部でピン部と柄部を分離させる作用）である。 燃料電池セル締結用ピン打ち工具の作用説明図（締結ピンの柄部を差込部から排出させる作用）である。 従来技術に係る積層した薄板に締結ピンを挿入することを説明する図である。

符号の説明

１０…燃料電池セル（単位燃料電池）、１２…板材、１６…締結ピン、１６ａ…締結ピンの下端、１７…係止爪、１８…ピン部、１８ｂ…ピン部の上端、１９…脆弱部、２０…柄部、３４…挿入孔、４０…燃料電池セル締結用ピン打ち工具、４１…貫通穴、４３…握り部、４４…本体部、４４ｔ…本体部の先端部、４６…差込部、４７…保持部、４８…排出部、５１…滑り防止部、６１…押し部材、６３…ばね部材。

Claims (3)

1. 下端に係止爪を備えたピン部の上端に脆弱部を介して柄部を設けてなる締結ピンを取り扱う装置であり、前記柄部を把持して前記締結ピンを移動し、予め積層した複数の板材からなる燃料電池セルの挿入孔へ前記ピン部を挿入し、次に前記脆弱部を切除する一連の作業を行うことができる燃料電池セル締結用ピン打ち工具であって、
   この燃料電池セル締結用ピン打ち工具は、作業者が握る握り部を有する本体部と、この本体部の先端部に配置され所定の深さをもち前記柄部が差し込まれる差込部と、この差込部に付設され前記締結ピンを前記差込部に保持する保持部と、前記本体部に配置され前記締結ピンの残材を前記差込部から押し出して排出する排出部と、一端に前記柄部を保持するボール部材が取り付けられ、他端が前記本体部の側面にねじ部材を介して着脱可能に取り付けられる板ばねと、を備え、
   前記柄部が前記差込部に差し込まれたときに、前記ボール部材が前記柄部の側面を押圧して前記差込部に前記柄部を保持させるようにしたことを特徴とする燃料電池セル締結用ピン打ち工具。
2. 前記排出部は、前記本体部に形成されている貫通穴と、この貫通穴に往復移動可能に設けられ前記柄部を押し出す押し部材と、この押し部材と前記本体部の間に設けられ前記押し部材を前記本体部の先端部と反対側に付勢するばね部材とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池セル締結用ピン打ち工具。
3. 前記握り部には、前記締結ピンを前記挿入孔に打ち込む際に、手が滑らないようにする滑り防止部が備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池セル締結用ピン打ち工具。

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