JPWO2020138339A1 - 製品管理方法 - Google Patents

Abstract

製品管理方法は、カーボンペーパを基材とするガス拡散層２５ｂ，２６ｂに電極触媒層２５ａ，２６ａを接合する接合工程Ｓ８を経て製造される膜電極構造体２１や燃料電池スタックをコンピュータによって管理する。この製品管理方法は、複数枚のガス拡散層の各々の特定箇所の画像を撮像することによって１次特徴ベクトルデータを取得し、取得した各１次特徴ベクトルデータを記憶媒体に記憶させる工程（Ｓ２，Ｓ５）と、これら工程（Ｓ２，Ｓ５）を経た後のガス拡散層の特定箇所の画像を撮像することによって取得した特徴ベクトルデータを記憶媒体に記憶された管理データベースと照合する工程（Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１２）と、を備える。

Description

本発明は、製品管理方法に関する。より詳しくは、カーボンペーパを材料とする製品をコンピュータによって管理する製品管理方法に関する。

燃料電池セルは、アノード電極体及びカソード電極体の間に固体高分子を含む電解質層を配置して形成された膜電極構造体（所謂、ＭＥＡ）を、一対のセパレータで挟持して形成される。また燃料電池スタックは、このような複数の燃料電池セルを積層することによって構成され、例えば駆動モータに供給する電力を発生する電源として車両に搭載される。

ところで各燃料電池セルを構成するアノード電極体やカソード電極体の基材には、導電性や耐酸性を備えるカーボンペーパが用いられる場合が多い。このため１台の燃料電池スタックには、複数枚のカーボンペーパが用いられる。また燃料電池スタックの性能は各カーボンペーパの性能によって大きく左右される。このため燃料電池スタックを製造する製造工程では、カソード電極体、アノード電極体、これら電極構造体を含む燃料電池セル、又はこれら燃料電池セルを積層して構成される燃料電池スタックにおいて、どのようなカーボンペーパが用いられているかを管理する管理システムが求められている。

特許第６２１７６１４号

例えば特許文献１には、その検査結果に関する情報が印刷された識別子をＭＥＡに取り付けることによって燃料電池スタックを管理する管理システムが示されている。そこでこのような技術を利用して、燃料電池スタックを製造する過程において、カーボンペーパに識別子を取り付けることが考えられる。しかしながらこの場合、カーボンペーパには直に識別子を取り付ける必要があるため、カーボンペーパのうち識別子が取り付けられた部分を発電に用いることができなくなってしまったり、カーボンペーパを傷付けたりしてしまうおそれがある。また識別子から情報を取得するためには、専用のリーダーを用いる必要があり、管理が煩雑になるおそれもある。

本発明は、カーボンペーパを基材とする部品や製品を管理する方法であって、カーボンペーパを傷付けることなく管理できる製品管理方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る製品管理方法は、カーボンペーパを基材とするワーク（例えば、後述のカーボンペーパＣＡ，ＣＣ並びに第１ガス拡散層２５ｂ及び第２ガス拡散層２６ｂ）に材料（例えば、後述の第１電極触媒層２５ａ及び第２電極触媒層２６ａ）を接合又は塗工する材料形成工程（例えば、後述の接合工程Ｓ８）を経て製造される構造体（例えば、後述のアノード電極体２５、カソード電極体２６、及び膜電極構造体２１）又は当該構造体を部品とする製品（例えば、後述の燃料電池セル２、燃料電池スタック１）をコンピュータ（例えば、コンピュータ５）によって管理する方法であって、複数枚のワークの各々に対し前記材料が接合又は塗工されない部分における特定箇所（例えば、後述の特定箇所Ｐ，ＰＡ，ＰＣ）の画像を撮像することによって１次ワークデータ（例えば、後述の図６における１次特徴ベクトルデータ）を取得し、取得した各ワークの１次ワークデータを記憶媒体（例えば、後述の記憶媒体５５）に記憶させる登録工程（例えば、後述のアノード側初期登録工程Ｓ２、及びカソード側初期登録工程Ｓ５）と、前記登録工程を経た後のワークの前記特定箇所の画像を撮像することによって参照ワークデータを取得し、当該参照ワークデータを前記記憶媒体に記憶されたデータと照合する照合工程（例えば、後述のセル管理工程Ｓ９、セル検査工程Ｓ１１、及びスタック組立／スタック管理工程Ｓ１２）と、を備えることを特徴とする。

（２）この場合、前記特定箇所は、前記ワークのうち前記材料が接合又は塗工されない面（例えば、後述の第２面ＣＡｂ，ＣＣｂ）の一部であることが好ましい。

（３）この場合、前記製品管理方法は、前記登録工程及び前記材料形成工程を経た後のワークの前記特定箇所の画像を撮像することによって２次ワークデータ（例えば、後述の図６における２次特徴ベクトルデータ）を取得し、当該２次ワークデータと前記記憶媒体に記憶された複数の１次ワークデータとを照合し、最も一致度合いが高い１次ワークデータと前記２次ワークデータとを関連付けて前記記憶媒体に記憶させる更新工程（例えば、後述のセル管理工程Ｓ９）をさらに備えることが好ましい。

（４）本発明に係る製品管理方法は、第１ガス拡散層（例えば、後述の第１ガス拡散層２５ｂ）にアノード電極材（例えば、後述の第１電極触媒層２５ａ）が接合又は塗工されたアノード電極体（例えば、後述のアノード電極体２５）と、第２ガス拡散層（例えば、後述の第２ガス拡散層２６ｂ）にカソード電極材（例えば、後述の第２電極触媒層２６ａ）が接合又は塗工されたカソード電極体（例えば、後述のカソード電極体２６）と、前記アノード電極体と前記カソード電極体との間に挟まれたイオン交換層（例えば、後述の電解質膜２４）と、を有する一体電極構造体（例えば、後述のＭＥＡ２１）又は当該一体電極構造体を部品とする製品（例えば、後述の燃料電池セル２、燃料電池スタック１）を管理する方法であって、複数枚の第１ガス拡散層の各々に対し前記アノード電極材が接合又は塗工されない部分における第１特定箇所（例えば、後述の特定箇所ＰＡ）の画像を撮像することによって１次アノード電極データ（例えば、後述の図６の破線６ａ内における１次特徴ベクトルデータ）を取得し、取得した各第１ガス拡散層の１次アノード電極データを記憶媒体（例えば、後述の記憶媒体５５）に記憶させるアノード側登録工程（例えば、後述のアノード側初期登録工程Ｓ２）と、複数枚の第２ガス拡散層の各々に対し前記カソード電極材が接合又は塗工されない部分における第２特定箇所（例えば、後述の特定箇所ＰＣ）の画像を撮像することによって１次カソード電極データ（例えば、後述の図６の破線６ｂ内における１次特徴ベクトルデータ）を取得し、取得した各第２ガス拡散層の１次カソード電極データを前記記憶媒体に記憶させるカソード側登録工程（例えば、後述のカソード側初期登録工程Ｓ５）と、前記アノード側登録工程を経た第１ガス拡散層の前記第１特定箇所又は前記カソード側登録工程を経た第２ガス拡散層の前記第２特定箇所の画像を撮像することによって参照電極データを取得し、当該参照電極データを前記記憶媒体に記憶されたデータと照合する照合工程（例えば、後述のセル管理工程Ｓ９、セル検査工程Ｓ１１、及びスタック組立／スタック管理工程Ｓ１２）と、を備えることを特徴とする。

（５）この場合、前記製品管理方法は、前記一体電極構造体に含まれる第１ガス拡散層の１次アノード電極データと当該一体電極構造体に含まれる第２ガス拡散層の１次カソード電極データとを関連付けて前記記憶媒体に記憶させるセル管理工程（例えば、後述のセル管理工程Ｓ９）をさらに備えることが好ましい。

（６）この場合、前記製品管理方法は、複数の前記一体電極構造体を積層して構成される積層体（例えば、後述の燃料電池スタック１）に含まれる複数枚の第１ガス拡散層の各々の１次アノード電極データと当該積層体に含まれる複数枚の第２ガス拡散層の各々の１次カソード電極データとを関連付けて前記記憶媒体に記憶させるスタック管理工程（例えば、後述のスタック組立／スタック管理工程Ｓ１２）をさらに備えることが好ましい。

（１）カーボンペーパを基材とするワークの表面の模様は、それぞれ異なる。これを利用して登録工程では、複数枚のワークの各々に対し所定の特定箇所の画像を撮像することによって１次ワークデータを取得し、取得した各ワークの１次ワークデータを記憶媒体に記憶させる。また照合工程では、この登録工程を経た後のワークの特定箇所の画像を撮像することによって参照ワークデータを取得し、この参照ワークデータを上記記憶媒体に記憶されたデータと照合する。これにより本発明の製品管理方法によれば、各種工程が施された後のワークや、このワークを部品とする製品において、どのようなワークが用いられているかを特定することができる。また本発明の製品管理方法では、登録工程や照合工程等を行うにあたり、ワークの特定箇所の画像を撮像するだけでよいので、ワークを傷付けたり、ひいては部品や製品の性能を低下させたりすることもない。また本発明の製品管理方法では、１次ワークデータや参照ワークデータを取得するための特定箇所を、ワークのうち材料が接合又は塗工されない部分に定める。このような位置に特定箇所を定めることにより、材料形成工程を経た後のワークに対しても容易に特定箇所の画像を撮像でき、さらに得られた参照ワークデータを１次ワークデータと照合し、このワークの由来や特性等を特定することができる。

（２）例えば圧着や熱転写等の加工方法によって材料をワークに対し接合又は塗工すると、この加工によってワークの表面の模様が変化する。ただしこの加工による模様の変化は、材料が接合又は塗工される面よりも材料が接合又は塗工されない面の方が小さいと考えられる。そこで本発明の製品管理方法では、特定箇所を、ワークのうち、加工による模様の変化が小さいと考えられる材料が接合又は塗工されない面の一部とする。よって本発明の製品管理方法によれば、このような位置に特定箇所を定めることにより、材料形成工程の前後における特定箇所の模様の変化を小さくできるので、照合工程における精度を向上できる。

（３）上述のように材料形成工程の前後では特定箇所の模様が変化する場合がある。そこで更新工程では、登録工程及び材料形成工程を経た後のワークの特定箇所の画像を撮像することによって２次ワークデータを取得し、この２次ワークデータと記憶媒体に記憶された複数の１次ワークデータとを照合し、最も一致度合いが高い１次ワークデータとこの２次ワークデータとを関連付けて記憶媒体に記憶させる。このように材料形成工程を経た後に取得される２次ワークデータを、材料形成工程を経る前に取得した１次ワークデータと関連付けて記憶媒体に記憶させることにより、その後の照合工程では、参照ワークデータを最新の２次ワークデータと照合できるので、この照合工程における精度をさらに向上できる。

（４）第１ガス拡散層や第２ガス拡散層の表面の模様は、それぞれ異なる。これを利用してカソード側登録工程では、複数枚の第１ガス拡散層の各々に対しカソード電極材が接合又は塗工されない部分における第１特定箇所の画像を撮像することによって１次カソード電極データを取得し、取得した各第１ガス拡散層の１次カソード電極データを記憶媒体に記憶させ、アノード側登録工程では、複数枚の第２ガス拡散層の各々に対しアノード電極材が接合又は塗工されない部分における第２特定箇所の画像を撮像することによって１次アノード電極データを取得し、取得した各第２ガス拡散層の１次アノード電極データを記憶媒体に記憶させる。また照合工程では、カソード側登録工程を経た第１ガス拡散層の第１特定箇所又はアノード側登録工程を経た第２ガス拡散層の第２特定箇所の画像を撮像することによって参照電極データを取得し、この参照電極データを記憶媒体に記憶されたデータと照合する。これにより本発明の製品管理方法によれば、一対のカソード電極体及びアノード電極体を備える一体電極構造体や、この一体電極構造体を積層して構成される積層体において、どのようなガス拡散層が用いられているかを特定することができる。また本発明の製品管理方法では、カソード側登録工程、アノード側登録工程、及び照合工程等を行うにあたり、ガス拡散層の特定箇所の画像を撮像するだけでよいので、ガス拡散層を傷付けたり積層体の性能を低下させたりすることもない。また本発明の製品管理方法では、１次カソード電極データや１次アノード電極データや参照電極データを取得するための特定箇所を、ガス拡散層のうち電極材が接合又は塗工されない部分に定める。このような位置に特定箇所を定めることにより、一体電極構造体や積層体に対しても容易に特定箇所の画像を撮像でき、さらに得られた参照電極データを１次カソード電極データや１次アノード電極データと照合し、このガス拡散層の由来や特性等を特定することができる。

（５）セル管理工程では、一対のカソード電極体及びアノード電極体を含む一体電極構造体に含まれる第１ガス拡散層の１次カソード電極データと同じ一体電極構造体に含まれる第２ガス拡散層の１次アノード電極データとを関連付けて記憶媒体に記憶させる。これにより、一体電極構造体を備える燃料電池セルにおいて、どのような由来や特性等を有するガス拡散層が用いられているかを特定することができる。

（６）スタック管理工程では、一体電極構造体を積層して構成される積層体に含まれる複数枚の第１ガス拡散層の各々の１次カソード電極データと同じ積層体に含まれる複数枚の第２ガス拡散層の各々の１次アノード電極データとを関連付けて記憶媒体に記憶させる。これにより、積層体を備える燃料電池スタックにおいて、どのような由来や特性等を有するガス拡散層が用いられているかを特定することができる。

本発明の一実施形態に係る製品管理方法の管理対象である燃料電池スタックの構成を示す図である。 製品管理方法において用いられる管理システムの構成を示す図である。 コンピュータにおいて実現される機能ブロック図である。 特徴ベクトル演算部の構成を示す図である。 燃料電池スタックの製造工程の手順を示す図である。 記憶媒体に構築される管理データベースの一例を示す図である。 カーボンペーパに設定される特定箇所の一例を示す図である。 ＭＥＡに設定される特定箇所の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る製品管理方法について、図面を参照しながら説明する。製品管理方法は、図１に示すような燃料電池スタック１を製造する製造工程において実行され、この製造工程において製造される複数の燃料電池スタック１や、これら燃料電池スタック１を構成する複数の燃料電池セル２や、これら複数の燃料電池セル２を構成する複数の膜電極構造体２１や、これら複数の膜電極構造体２１を構成する複数の電極体２５，２６や、これら電極体２５，２６を構成する複数のガス拡散層２５ｂ，２６ｂ等、後述のカーボンペーパを材料とするワークを管理対象とし、その製造番号や由来等を管理する。

図１は、本実施形態に係る製品管理方法の管理対象である燃料電池スタック１の構成を示す図である。図１には、この燃料電池スタック１を構成する複数の燃料電池セル２の一部のみを図示する。

燃料電池セル２は、膜電極構造体２１（以下、「ＭＥＡ２１」という）と、このＭＥＡ２１を挟持する第１セパレータ２２及び第２セパレータ２３と、を備える。ＭＥＡ２１は、例えば、パーフルオロスルホン酸薄膜等の固体高分子を含むイオン交換層としての電解質膜２４と、この電解質膜２４の一方の面に設けられたアノード電極体２５と、電解質膜２４の他方の面に設けられたカソード電極体２６と、を備える。

アノード電極体２５は、電解質膜２４の一方の面に臨む第１電極触媒層２５ａと、第１電極触媒層２５ａに積層される第１ガス拡散層２５ｂと、を備える多孔質体である。カソード電極体２６は、電解質膜２４の他方の面に臨む第２電極触媒層２６ａと、第２電極触媒層２６ａに積層される第２ガス拡散層２６ｂと、を備える多孔質体である。

第１電極触媒層２５ａ及び第２電極触媒層２６ａは、例えばカーボンブラック等のカーボン製の触媒担体に白金等の触媒金属を担持して構成される触媒粒子（電極触媒）と、イオン伝導性高分子バインダと、を含む。なお上記電極触媒は、例えば白金黒等の触媒金属のみからなり、触媒担体を含まなくてもよい。

第１ガス拡散層２５ｂ及び第２ガス拡散層２６ｂは、例えば、カーボンペーパを基材としたシート材である。第１ガス拡散層２５ｂは第１セパレータ２２に臨むように配置され、第２ガス拡散層２６ｂは第２セパレータ２３に臨むように配置される。第１セパレータ２２及び第２セパレータ２３としては、例えばカーボンセパレータが使用されるが、これに替えて金属セパレータを用いてもよい。

第１セパレータ２２の第１ガス拡散層２５ｂに臨む面には、アノード側ガスを供給するためのアノード側ガス入口連通孔（図示せず）と、このアノード側ガスを排出するためのアノード側ガス出口連通孔（図示せず）と、に連通するアノード側ガス流路２７が形成される。

第２セパレータ２３の第２ガス拡散層２６ｂに臨む面には、カソード側ガスを供給するためのカソード側ガス入口連通孔（図示せず）と、このカソード側ガスを排出するためのカソード側ガス出口連通孔（図示せず）と、に連通するカソード側ガス流路２８が形成される。

燃料電池スタック１は、以上のような燃料電池セル２を複数積層することによって構成される。

図２は、製品管理方法において用いられる管理システムＳの構成を示す図である。管理システムＳは、燃料電池スタックの製造工程（後述の図５参照）が行われる製造ライン３の一部に組み込まれる。管理システムＳは、製造ライン３を流れる管理対象であるｎ個（ｎは、２以上の整数）のワークＷ１，…，Ｗｎ等の画像を撮像するカメラＣと、このカメラＣによって得られた画像データを処理するプログラムがインストールされたコンピュータ５と、を備える。

製造ライン３を流れるｎ個のワークＷ１，…，Ｗｎは、燃料電池スタック１、燃料電池セル２、膜電極構造体２１、アノード電極体２５、カソード電極体２６、第１ガス拡散層２５ｂ、及び第２ガス拡散層２６ｂ等である。これらワークＷ１，…，Ｗｎは、カーボンペーパを基材とするガス拡散層２５ｂ，２６ｂを材料として含む。カーボンペーパの表面に形成される模様は、各個体によって異なる。そこで管理システムＳでは、これらワークＷ１，…，Ｗｎに対し予め定められた特定箇所Ｐにおけるカーボンペーパの模様を識別子として利用し、これらワークＷ１，…，Ｗｎを管理する。

カメラＣは、製造ライン３を流れるワークＷ１，…，Ｗｎの特定箇所Ｐの画像を撮像し、得られた画像データをコンピュータ５に送信する。

図３は、コンピュータ５にインストールされたプログラムによって、このコンピュータ５において実現される機能ブロック図である。コンピュータ５には、カメラＣによって撮像されたワークＷの特定箇所Ｐの画像データに基づいて、このワークＷを特徴付ける特徴ベクトルデータを算出する特徴ベクトル演算部５１と、特徴ベクトル演算部５１によって算出された特徴ベクトルデータとこのワークＷを特徴付ける各種情報（後述のカーボンシート製造番号や固有情報等）とを関連付けて記憶媒体５５に記憶させることにより管理データベースを新たに構築する初期登録部５２と、特徴ベクトル演算部５１によって算出された特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶されている管理データベースと照合し、この管理データベースを更新する更新登録部５３と、を備える。

図４は、特徴ベクトル演算部５１の構成を示す図である。特徴ベクトル演算部５１は、例えば第１フィルタＦ１から第２５６フィルタＦ２５６まで２５６種のフィルタを備え、これらを用いることによってカメラＣによって得られた特定箇所Ｐの画像データに基づいて第１特徴量から第２５６特徴量までの２５６のスカラ量を成分とする２５６次元のベクトルデータである特徴ベクトルデータを算出する。各フィルタＦ１〜Ｆ２５６は、それぞれ特定箇所Ｐの画像データを特徴付けるピクセル値が入力されると所定範囲（例えば、０〜９９）内の整数である第１〜第２５６特徴量を出力する。各フィルタＦ１〜Ｆ２５６は、例えば、それぞれ第１、第２、第３、第４レイヤを備える４層のニューラルネットワークによって構成される。

各フィルタＦ１〜Ｆ２５６を構成するニューラルネットワークは、複数枚のカーボンペーパをサンプルとして準備し、これらサンプルの画像データから算出される特徴量ベクトルによって、適切なサンプルを識別できるように予め学習しておいたものが用いられる。より具体的には、カメラを用いることによって、サンプルとして準備した複数枚のカーボンペーパの所定の部分における画像を異なる時間及び環境下で撮像し、サンプル毎に学習用画像データと検証用画像データとを取得する。また各フィルタＦ１〜Ｆ２５６を構成するニューラルネットワークは、サンプル毎に準備した学習用画像データを用いて算出される特徴ベクトルデータと、各サンプルを異なる時間及び環境下で撮像して得られる検証用画像データを用いて算出される特徴ベクトルデータとの一致度合いを評価し、同じサンプルから得られる２つの特徴ベクトルデータの一致度合いが最も高くなるように学習される。ここで２つの特徴ベクトルデータの一致度合いは、２つの特徴ベクトルデータの各成分の差分を成分とする差分ベクトルデータのノルム値を算出することによって数値化できる。すなわち差分ベクトルデータのノルム値が小さい程、２つの特徴ベクトルデータの一致度合いは高いと評価できる。

図５は、本実施形態に係る製品管理方法が組み込まれた燃料電池スタックの製造工程の手順を示す図である。燃料電池スタックの製造工程は、アノード側トリム工程Ｓ１と、アノード側初期登録工程Ｓ２と、アノード側クリーニング工程Ｓ３と、カソード側トリム工程Ｓ４と、カソード側初期登録工程Ｓ５と、カソード側クリーニング工程Ｓ６と、電極層接合工程Ｓ７と、接合工程Ｓ８と、セル管理工程Ｓ９と、セルクリーニング工程Ｓ１０と、セル検査工程Ｓ１１と、スタック組立／スタック管理工程Ｓ１２と、を備える。

アノード側トリム工程Ｓ１では、アノード電極体２５の第１ガス拡散層２５ｂ用に予め準備されたカーボンペーパの原紙ロールＲＡ１を送り出しながら、この原紙ロールＲＡ１を図示しないトリム装置によって切断することにより、複数枚の矩形状のカーボンペーパＣＡを切り出す。図５には、原紙ロールＲＡ１の幅方向に沿って列状に４枚のカーボンペーパＣＡを１度に切り出す場合について説明するが、本発明はこれに限らない。このアノード側トリム工程Ｓ１によって原紙ロールＲＡ１から切り出された複数枚のカーボンペーパＣＡは、燃料電池スタック１では第１ガス拡散層２５ｂとなる。

アノード側初期登録工程Ｓ２では、管理システムＳを用いることによって、アノード側トリム工程Ｓ１において切り出された複数枚のカーボンペーパＣＡの各々の情報を登録し、図６に例示するような管理データベースを新たに構築する。より具体的には、アノード側初期登録工程Ｓ２では、カメラＣは、図７に示すように各カーボンペーパＣＡに対し予め定められた特定箇所ＰＡの画像を撮像する。特定箇所ＰＡは、カーボンペーパＣＡのうち後述の接合工程Ｓ８においてアノード電極材が接合されない部分に定められる。より具体的には、特定箇所ＰＡは、カーボンペーパＣＡのうち接合工程Ｓ８においてアノード電極材が接合される第１面ＣＡａとは反対側の第２面ＣＡｂの一部に設定される。

次にアノード側初期登録工程Ｓ２では、特徴ベクトル演算部５１は、カメラＣによって撮像された特定箇所ＰＡの画像データに基づいて、特徴ベクトルデータを算出する。次にアノード側初期登録工程Ｓ２では、初期登録部５２は、特徴ベクトル演算部５１によって１枚毎に算出される特徴ベクトルデータを１次特徴ベクトルデータとし、この１次特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶させる。またこの際、初期登録部５２は、１枚毎に算出される１次特徴ベクトルデータと、アノード側トリム工程Ｓ１において切り出されるカーボンペーパＣＡに対し１枚毎に所定の順序で付与されるカーボンシート製造番号と、対象とするカーボンペーパＣＡに固有の固有情報と、を関連付けて記憶媒体５５に記憶させる。ここで固有情報には、例えばカーボンペーパＣＡの製造日や、１本の原紙ロールＲＡ１毎に付与されるロール番号や、カーボンペーパＣＡの切出位置等、がある。以上によりアノード側初期登録工程Ｓ２では、図６のうち破線６ａで示すような管理データベースが記憶媒体５５に構築される。

図５に戻り、アノード側クリーニング工程Ｓ３では、アノード側初期登録工程Ｓ２を経たカーボンペーパＣＡにエアを吹き付けることにより、このカーボンペーパＣＡに付着するほこりや異物を除去する。

カソード側トリム工程Ｓ４では、カソード電極体２６の第２ガス拡散層２６ｂ用に予め準備されたカーボンペーパの原紙ロールＲＣ１を送り出しながら、この原紙ロールＲＣ１を図示しないトリム装置によって切断することにより、複数枚の矩形状のカーボンペーパＣＣを切り出す。図５には、原紙ロールＲＣ１の幅方向に沿って列状に４枚のカーボンペーパＣＣを１度に切り出す場合について説明するが、本発明はこれに限らない。このカソード側トリム工程Ｓ４によって原紙ロールＲＣ１から切り出された複数枚のカーボンペーパＣＣは、燃料電池スタック１では第２ガス拡散層２６ｂとなる。

カソード側初期登録工程Ｓ５では、管理システムＳを用いることによって、カソード側トリム工程Ｓ４において切り出された複数枚のカーボンペーパＣＣの各々の情報を登録し、図６に例示するような管理データベースを新たに構築する。より具体的には、カソード側初期登録工程Ｓ５では、カメラＣは、図７に示すように各カーボンペーパＣＣに対し予め定められた特定箇所ＰＣの画像を撮像する。特定箇所ＰＣは、カーボンペーパＣＣのうち後述の接合工程Ｓ８においてカソード電極材が接合されない部分に定められる。より具体的には、特定箇所ＰＣは、カーボンペーパＣＣのうち接合工程Ｓ８においてカソード電極材が接合される第１面ＣＣａとは反対側の第２面ＣＣｂの一部に設定される。

次にカソード側初期登録工程Ｓ５では、特徴ベクトル演算部５１は、カメラＣによって撮像された特定箇所ＰＣの画像データに基づいて、特徴ベクトルデータを算出する。次にカソード側初期登録工程Ｓ５では、初期登録部５２は、特徴ベクトル演算部５１によって１枚毎に算出される特徴ベクトルデータを１次特徴ベクトルデータとし、この１次特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶させる。またこの際、初期登録部５２は、１枚毎に算出される１次特徴ベクトルデータと、カソード側トリム工程Ｓ４において切り出されるカーボンペーパＣＣに対し１枚毎に所定の順序で付与されるカーボンシート製造番号と、対象とするカーボンペーパＣＣに固有の固有情報と、を関連付けて記憶媒体５５に記憶させる。ここで固有情報には、例えばカーボンペーパＣＣの製造日や、１本の原紙ロールＲＣ１毎に付与されるロール番号や、カーボンペーパＣＣの切出位置等、がある。以上によりカソード側初期登録工程Ｓ５では、図６のうち破線６ｂで示すような管理データベースが記憶媒体５５に構築される。

図５に戻り、カソード側クリーニング工程Ｓ６では、カソード側初期登録工程Ｓ５を経たカーボンペーパＣＣにエアを吹き付けることにより、このカーボンペーパＣＣに付着するほこりや異物を除去する。

電極層接合工程Ｓ７では、予め準備されたシート状の電解質膜２４の両面に、アノード電極体２５の第１電極触媒層２５ａ用に予め準備されたアノード電極材の原紙ロールＲＡ２から切り出したアノード電極材と、カソード電極体２６の第２電極触媒層２６ａ用に予め準備されたカソード電極材の原紙ロールＲＣ２から切り出したカソード電極材とを、例えば熱転写によって接合する。これにより電解質膜２４の両面にそれぞれ第１電極触媒層２５ａ及び第２電極触媒層２６ａが接合される。

接合工程Ｓ８では、電極層接合工程Ｓ７を経て電極触媒層２５ａ及び第２電極触媒層２６ａが接合された電解質膜２４を、アノード側クリーニング工程Ｓ３を経たカーボンペーパＣＡと、カソード側クリーニング工程Ｓ６を経たカーボンペーパＣＣとで挟み、圧着する。これによりカーボンペーパＣＡは、その第１面ＣＡａにおいて第１電極触媒層２５ａに接合され、カーボンペーパＣＣは、その第１面ＣＣａにおいて第２電極触媒層２６ａに接合され、電解質膜２４をアノード電極体２５及びカソード電極体２６で挟んで構成されるＭＥＡ２１が製造される。上述のように特定箇所ＰＡ，ＰＣは、カーボンペーパＣＡ，ＣＣの第２面ＣＡｂ，ＣＣｂに設定される。よってこれら特定箇所ＰＡ，ＰＣは、接合工程Ｓ８を経て製造されるＭＥＡ２１においても外部から視認できる。

セル管理工程Ｓ９では、管理システムＳを用いることによって、接合工程Ｓ８を経て製造された複数のＭＥＡ２１の各々の情報を登録し、図６に例示するように管理データベースを更新する。より具体的には、セル管理工程Ｓ９では、カメラＣは、図８に示すようにＭＥＡ２１を構成する第１ガス拡散層２５ｂのうち第１電極触媒層２５ａが接合される部分以外の部分に設定された特定箇所ＰＡの画像を撮像し、カメラＣは、ＭＥＡ２１を構成する第２ガス拡散層２６ｂのうち第２電極触媒層２６ａが接合される部分以外の部分に設定された特定箇所ＰＣの画像を撮像する。

次にセル管理工程Ｓ９では、特徴ベクトル演算部５１は、カメラＣによって撮像された特定箇所ＰＡ，ＰＣの画像データに基づいて、それぞれ特徴ベクトルデータを算出する。次にセル管理工程Ｓ９では、更新登録部５３は、特定箇所ＰＡの画像データに基づいて算出される特徴ベクトルデータを２次特徴ベクトルデータとし、この２次特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶されている管理データベースと照合し、対象とするＭＥＡ２１を構成する第１ガス拡散層２５ｂのカーボンシート製造番号を特定する。より具体的には、更新登録部５３は、管理データベースに含まれる複数の１次特徴ベクトルデータを読み出し、これら複数の１次特徴ベクトルデータのうち、特定箇所ＰＡの画像データに基づいて算出した２次特徴ベクトルデータと最も一致度合いが高いものを抽出し、この一致度合いが最も高い１次特徴ベクトルデータと関連付けられているカーボンシート製造番号を特定する。ここで２つの特徴ベクトルデータの一致度合いは、上述のように２つの特徴ベクトルデータの各成分の差分を成分とする差分ベクトルデータのノルム値によって数値化できる。すなわち２つの特徴ベクトルデータが近い程、差分ベクトルデータのノルム値は小さくなることから、最もノルム値が小さい組み合わせが、一致度合いが高いと判定できる。また更新登録部５３は、特定箇所ＰＡの画像データに基づいて算出した２次特徴ベクトルデータを、以上のようにして特定したカーボンシート製造番号や１次特徴ベクトルデータと関連付けて記憶媒体５５に記憶させる。

また更新登録部５３は、特定箇所ＰＣの画像データに基づいて算出される特徴ベクトルデータを２次特徴ベクトルデータとし、この２次特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶されている管理データベースと照合し、上記と同じ手順によって対象とするＭＥＡ２１を構成する第２ガス拡散層２６ｂのカーボンシート製造番号を特定する。そして更新登録部５３は、特定箇所ＰＣの画像データに基づいて算出した２次特徴ベクトルデータを、以上のようにして特定したカーボンシート製造番号や１次特徴ベクトルデータと関連付けて記憶媒体５５に記憶させる。また更新登録部５３は、以上のようにして１組のＭＥＡ２１に対し２組ずつ付与される２次特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶させる際には、これら２次特徴ベクトルデータと、接合工程Ｓ８において製造されるＭＥＡ２１に対し１組毎に所定の順序で付与されるセル製造番号と、を関連付けて記憶媒体５５に記憶させる。以上によりセル管理工程Ｓ９では、図６のうち破線６ｃで示すような管理データベースが記憶媒体５５に構築される。

なお図６の例によれば、カーボンシート製造番号が「Ａｎ＊＊＊＊＊１」である第１ガス拡散層は、これと同じセル製造番号「＊＊＊＊１」が付与されたカーボンシート製造番号が「Ｃａ＊＊＊＊＊１」である第２ガス拡散層と関連付けられる。このため図６の例によれば、セル製造番号が「＊＊＊＊１」であるＭＥＡは、カーボンシート製造番号が「Ａｎ＊＊＊＊＊１」であるカーボンシートを第１ガス拡散層とし、カーボンシート製造番号が「Ｃａ＊＊＊＊＊１」であるカーボンシートを第２ガス拡散層として組み立てられたものであることを特定することができる。なお図６に示すように、１次特徴ベクトルデータと、これと関連付けられる２次特徴ベクトルデータとの間には、ややずれがある。このずれは、１次特徴ベクトルデータを取得してから２次特徴ベクトルデータを取得するまでの間には、アノード側クリーニング工程、カソード側クリーニング工程、及び接合工程等が行われることにより、カーボンシートの特定箇所ＰＡ，ＰＣにおける模様が変化することに起因する。このためセル管理工程以降の工程においてカメラＣを用いて撮像した画像に基づいて算出した特徴ベクトルデータを、管理データベースに照合する際には、新たに取得した特徴ベクトルデータとカーボンペーパの最新の状態を反映していると思われる２次特徴ベクトルデータとの一致度合いを算出することが好ましい。

図５に戻り、セルクリーニング工程Ｓ１０では、セル管理工程Ｓ９を経たＭＥＡ２１にエアを吹き付けることにより、このＭＥＡ２１に付着するほこりや異物を除去する。

セル検査工程Ｓ１１では、セルクリーニング工程Ｓ１０を経たＭＥＡ２１に対し、十分な性能が確保されているかどうかを判定するための各種検査を行う。またセル検査工程Ｓ１１では、管理システムＳを用いることによって、この検査の結果に関する情報を登録し、管理データベースを更新する。より具体的には、セル検査工程Ｓ１１では、カメラＣは、セルクリーニング工程Ｓ１０を経たＭＥＡ２１の特定箇所ＰＡの画像を撮像する。特徴ベクトル演算部５１は、特定箇所ＰＡの画像データに基づいて特徴ベクトルデータを算出する。また更新登録部５３は、特定箇所ＰＡの画像データに基づいて算出される特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶されている管理データベースに照合し、この特徴ベクトルデータと最も一致度合いが高い２次特徴ベクトルデータと関連付けられているセル製造番号を特定する。また更新登録部５３は、上述のような検査結果に関する情報を、以上のようにして特定したセル製造番号と関連付けて記憶媒体５５に記憶させる。以上によりセル検査工程Ｓ１１では、図６のうち破線６ｄで示すような管理データベースが記憶媒体５５に構築される。

なお図６の例によれば、セル製造番号が「＊＊＊＊１」であるＭＥＡは、カーボンシート製造番号が「Ａｎ＊＊＊＊＊１」であるカーボンシートを第１ガス拡散層とし、カーボンシート製造番号が「Ｃａ＊＊＊＊＊１」であるカーボンシートを第２ガス拡散層として組み立てられたものであり、かつその検査結果は、検査Ａの結果が「ａａ点」であり、検査Ｂの結果が「ｂａ点」であり、検査Ｃの結果が「ｃａ点」であったことを特定することができる。

スタック組立／スタック管理工程Ｓ１２では、セル検査工程Ｓ１１を経た複数のＭＥＡ２１の中からｍ台（ｍは、２以上の整数）のＭＥＡ２１を選択し、これら選択したｍ台のＭＥＡ２１を積層することによって燃料電池スタック１を組み立てる。なおこのスタック組立／スタック管理工程Ｓ１２では、管理システムＳを用いることによって、燃料電池スタック１に関する情報を登録し、図６に例示するように管理データベースを更新する。

より具体的には、スタック組立／スタック管理工程Ｓ１２では、１組の燃料電池スタック１を組み立てるために選択したｍ台のＭＥＡ２１の各々の特定箇所ＰＡの画像をカメラＣで撮像する。特徴ベクトル演算部５１は、これらｍ台のＭＥＡ２１の特定箇所ＰＡの画像データに基づいて特徴ベクトルデータを算出する。更新登録部５３は、これら複数のＭＥＡ２１の特定箇所ＰＡの画像データに基づいて算出される特徴ベクトルデータを記憶媒体５５に記憶されている管理データベースに照合し、各特徴ベクトルデータと最も一致度合いが高い２次特徴ベクトルデータと関連付けられているセル製造番号を特定する。また更新登録部５３は、スタック組立／スタック管理工程Ｓ１２において組み立てられる燃料電池スタック１に対し１組毎に所定の順序で付与されるスタック製造番号と、１組の燃料電池スタック１において対象とするＭＥＡ２１が挿入される位置に相当する層番号とを、上述のようにして特定したセル製造番号と関連付けて記憶媒体５５に記憶させる。以上によりスタック組立／スタック管理工程Ｓ１２では、図６のうち破線６ｅで示すような管理データベースが記憶媒体５５に構築される。

なお図６の例によれば、スタック製造番号が「＊＊＊１」である燃料電池スタックは、セル製造番号が「＊＊＊＊１」であるＭＥＡと、セル製造番号が「＊＊＊＊２」であるＭＥＡとが用いられていることを特定することができる。また図６の例によれば、スタック製造番号が「＊＊＊１」である燃料電池スタックにおいて、セル製造番号が「＊＊＊＊１」であるＭＥＡは「第ａ１層」として用いられており、セル製造番号「＊＊＊＊２」であるＭＥＡは「第ａ２層」として用いられていることも特定することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
例えば上記実施形態では、第１ガス拡散層２５ｂ及び第２ガス拡散層２６ｂと第１電極触媒層２５ａ及び第２電極触媒層２６ａとをそれぞれ接合することによってアノード電極体２５及びカソード電極体２６を製造する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。これら第１ガス拡散層２５ｂ及び第２ガス拡散層２６ｂには、第１電極触媒層２５ａ及び第２電極触媒層２６ａを塗工することによってアノード電極体２５及びカソード電極体２６を製造してもよい。

Ｓ…管理システム
Ｃ…カメラ
１…燃料電池スタック（製品）
２…燃料電池セル（製品）
２１…ＭＥＡ（構造体）
２４…電解質膜（イオン交換層）
２５…アノード電極体（構造体、アノード電極体）
２５ａ…第１電極触媒層（材料、アノード電極材）
２５ｂ…第１ガス拡散層（ワーク、第１ガス拡散層）
２６…カソード電極体（構造体、カソード電極体）
２６ａ…第２電極触媒層（材料、カソード電極材）
２６ｂ…第２ガス拡散層（ワーク、第２ガス拡散層）
５…コンピュータ
５１…特徴ベクトル演算部
５２…初期登録部
５３…更新登録部
５５…記憶媒体
ＣＡ，ＣＣ…カーボンペーパ（ワーク）

Claims (6)

1. カーボンペーパを基材とするワークに材料を接合又は塗工する材料形成工程を経て製造される構造体又は当該構造体を部品とする製品をコンピュータによって管理する製品管理方法であって、
   複数枚のワークの各々に対し前記材料が接合又は塗工されない部分における特定箇所の画像を撮像することによって１次ワークデータを取得し、取得した各ワークの１次ワークデータを記憶媒体に記憶させる登録工程と、
   前記登録工程を経た後のワークの前記特定箇所の画像を撮像することによって参照ワークデータを取得し、当該参照ワークデータを前記記憶媒体に記憶されたデータと照合する照合工程と、を備えることを特徴とする製品管理方法。
2. 前記特定箇所は、前記ワークのうち前記材料が接合又は塗工されない面の一部であることを特徴とする請求項１に記載の製品管理方法。
3. 前記登録工程及び前記材料形成工程を経た後のワークの前記特定箇所の画像を撮像することによって２次ワークデータを取得し、当該２次ワークデータと前記記憶媒体に記憶された複数の１次ワークデータとを照合し、最も一致度合いが高い１次ワークデータと前記２次ワークデータとを関連付けて前記記憶媒体に記憶させる更新工程をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の製品管理方法。
4. 第１ガス拡散層にアノード電極材が接合又は塗工されたアノード電極体と、第２ガス拡散層にカソード電極材が接合又は塗工されたカソード電極体と、前記アノード電極体と前記カソード電極体との間に挟まれたイオン交換層と、を有する一体電極構造体又は当該一体電極構造体を部品とする製品を管理する製品管理方法であって、
   複数枚の第１ガス拡散層の各々に対し前記アノード電極材が接合又は塗工されない部分における第１特定箇所の画像を撮像することによって１次アノード電極データを取得し、取得した各第１ガス拡散層の１次アノード電極データを記憶媒体に記憶させるアノード側登録工程と、
   複数枚の第２ガス拡散層の各々に対し前記カソード電極材が接合又は塗工されない部分における第２特定箇所の画像を撮像することによって１次カソード電極データを取得し、取得した各第２ガス拡散層の１次カソード電極データを前記記憶媒体に記憶させるカソード側登録工程と、
   前記アノード側登録工程を経た第１ガス拡散層の前記第１特定箇所又は前記カソード側登録工程を経た第２ガス拡散層の前記第２特定箇所の画像を撮像することによって参照電極データを取得し、当該参照電極データを前記記憶媒体に記憶されたデータと照合する照合工程と、を備えることを特徴とする製品管理方法。
5. 前記一体電極構造体に含まれる第１ガス拡散層の１次アノード電極データと当該一体電極構造体に含まれる第２ガス拡散層の１次カソード電極データとを関連付けて前記記憶媒体に記憶させるセル管理工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の製品管理方法。
6. 複数の前記一体電極構造体を積層して構成される積層体に含まれる複数枚の第１ガス拡散層の各々の１次アノード電極データと当該積層体に含まれる複数枚の第２ガス拡散層の各々の１次カソード電極データとを関連付けて前記記憶媒体に記憶させるスタック管理工程をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の製品管理方法。
   
   

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