WO2006054499A1

WO2006054499A1 - セパレータの接着方法、接着装置及びセパレータ接着体

Info

Publication number: WO2006054499A1
Application number: PCT/JP2005/020792
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Numao
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2006-05-26
Also published as: US20080008923A1; JP4882221B2; CA2587708C; US8123889B2; EP1826847A4; JP2006147247A; EP1826847B1; EP1826847A1; CA2587708A1

Abstract

　第１のセパレータ（１）の接着剤（３）を塗布した面に、第１のセパレータ（１）の対極となる第２のセパレータ（２）を重ねて１組のセパレータユニット（４）を形成し、少なくとも２組以上のセパレータユニット（４）を積層して接着剤（３）を硬化させる。

Description

明細書

セパレータの接着方法、接着装置及びセパレータ接着体

技術分野

[0001] 本発明は、燃料電池のセパレータの接着方法、接着装置及びセパレータ接着体に関する。

背景技術

[0002] 燃料電池は、燃料 (例：ガス状水素)と酸化剤 (例：空気)との電気化学的反応に基づく起電力を反応機構の外へ取出す仕方で発電するシステムで、有害な排出物を生ぜず、環境保護に資する。

[0003] 燃料電池システムの発電機構を単式の構成にした電池を「単セル」と呼び、この単セルを複数積層して電気的に接続した複式の電池を「燃料電池スタック」又は単に「スタック」と呼ぶ。

[0004] 燃料電池スタックを構成する単セルは、固体高分子型燃料電池の場合、それぞれ、固体高分子電解質膜の正負各極側に電極層及びガス拡散層を配置した略プレート状の構造を有し、その外側に着設されたシート状の正極又は負極セパレータ (以下、しばしば、「燃料電池セパレータ」又は単に「セパレータ」と総称する。）により隣接する単セルから物理的に分離される。

[0005] 隣接する単セルの発電機構は隣接する正極及び負極セパレータの組により分離され、従って、このセパレータの組も「セパレータ」と呼ばれる力以下では、必要に応じ、「セパレータユニット」又は「セパレータ接着体」と呼称して正極又は負極セパレータと識別する。

[0006] 単セルの発電機構のユーテリティには燃料、酸化剤、及び冷媒 (例：冷却水）が含まれ、各セパレータは、関連する発電機構へユーテリティを供給し或いは循環させる流路 (つまり、燃料流路、酸化剤流路、及び冷媒流路)を画成している。

[0007] これらの流路はセパレータの関係する面領域 (例：凹凸面、溝面、通孔内壁面）により画成され、従って、これらの面領域には対応する加工処理が施される。

[0008] 燃料電池のセパレータは、対応する流路パターンを模した金型を用いて成形され、例えば、カーボンと熱硬化性榭脂との混合物を圧縮する方法により成形される。セパレータのブランク材 (溝を切って、な、平面板)を切削加工 (例えば、溝切削）する切削法もあり、寸法精度が良ぐ反りが少ないという利点を有するが、生産効率の点で成形法が重用される。

[0009] 燃料電池スタックは、ユーテリティをシールするシール材を必要とし、シール材には

、圧縮ガスケット又は接着剤が常用される。

[0010] 接着剤をシール材とする場合には、個別のセパレータに接着剤を塗布して、接着剤が塗布されたセパレータを複数積層し、接着剤を硬化させてそれらのセパレータを接着接合する。

[0011] 接着剤を用いたセパレータの接着方法及び接着装置の開発が進んでいる。

[0012] 特開 2004— 6419号公報は、セパレータに均一な厚さで接着剤を塗布し、燃料電池スタックを構成する積層部材の積層面に作用する面圧を均等にして、燃料電池の内部抵抗を小さくするとともに、燃料の混合或いは漏洩を防止する技術を開示している。

[0013] 特開 2003— 22827号公報は、負圧を利用してセパレータの反りを矯正する技術を開示している。

発明の開示

[0014] し力しながら、特開 2004— 6419号公報に係る技術では、セパレータの厚さ精度を確保し難い。燃料電池スタックは、各セパレータを寸法公差内に収めても、それを数十枚なヽしは数百枚積層した積層厚が設計仕様を満たすとは限らず、また個別のセパレータの厚さが増すと、積層機構によるセパレータの固定が難しくなり、結果的に積層数を低減することにもなる。

[0015] 特開 2003— 22827号公報に係る技術は、膜電極接合体の積層時、矯正装置によりセパレータの反りを矯正する。その際、セパレータ毎に接着剤を塗布し積層しており、その作業に時間を要する。また成形したセパレータの接着に際し、成型に基づく反りを伴うセパレータに接着剤を塗布しており、その硬化時に生じる残留応力の抑制のため、接着剤を低温硬化させるので、更に時間を要する。接着剤の種類によつては、硬化に数十時間必要とし、それが燃料電池スタックの製造時間を律していた。し力も、反りのあるセパレータを接着するには、接着剤の塗布後、相手セパレータと重ねた状態で、再度セパレータの反りを防ぐ必要があり、接着剤の塗布とセパレータの保持とをその都度繰り返して!/、た。

[0016] 本発明は以上の課題を解決する為になされた。

[0017] 本発明は、短時間で効率良く複数のセパレータを接着できるセパレータの接着方法、製造時間を短縮化し、かつ反りを矯正して連続的にセパレータを接着し、信頼性の高い燃料電池が得られるセパレータの接着方法、並びに、反りを低減し、寸法精度の高い接着が可能なセパレータの接着装置を提供することと、反りが少なぐ寸法精度が高、セパレータの接着体を提供することとを目的とする。

[0018] 上記目的を達成すベぐ本発明の一側面に係るセパレータの接着方法は、第 1のセパレータの接着剤を塗布した面に、第 1のセパレータの対極となる第 2のセパレータを重ねて 1組のセパレータユニットを得、 2組以上のセパレータユニットを積層して接着剤を硬化させる。

[0019] 本発明の別の側面に係るセパレータの接着方法は、セパレータを載置する台と、セパレータに接着剤を塗布する接着剤塗布部と、セパレータを台に固定する上下左右に可動な固定部と、セパレータを台に搬送する搬送部とを備えるセパレータの接着装置を用いて、第 1のセパレータを台に搬送して固定した後、第 1のセパレータに接着剤を塗布し、搬送部を用いて第 2のセパレータと第 3のセパレータとを搬送し、台又は固定部を移動させて接着剤を硬化する。

[0020] 本発明の別の側面に係るセパレータの接着装置は、セパレータを載置する台と、セパレータに接着剤を塗布する接着剤塗布部と、セパレータを台に固定する上下左右に可動な固定部と、セパレータを台に搬送する搬送部とを備える。

[0021] 本発明の別の側面に係るセパレータの接着装置は、第 1のセパレータの接着剤を塗布した面に、第 1のセパレータの対極となる第 2のセパレータを重ねたセパレータユニットを取り扱う取扱部と、取扱部に 2組以上のセパレータユニットを積層させる制御部と、積層されたセパレータユニットの接着剤を硬化させる接着剤硬化部と、を備える。

[0022] 本発明の別の側面によれば、第 1のセパレータの接着剤を塗布した面に、第 1のセパレータの対極となる第 2のセパレータを重ねて 1組のセパレータユニットを得、 2組以上のセパレータユニットを積層して接着剤を硬化させたセパレータ接着体が提供される。

[0023] 本発明の上記その他の目的、特徴及び作用は、以下に、添付図面を参照して為される発明を実施するための最良の形態を読むことにより明らかとなろう。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]図 1 (a)は本発明の第 1の実施形態に係るセパレータの接着方法の主要な工程を示す流れ図、図 1 (b)は図 1 (a)の工程で得られたセパレータユニットの断面図である。

[図 2]図 2は、第 1の実施形態に係るセパレータの接着方法を実行するセパレータの接着装置の断面図である。

[図 3]図 3は、第 1の実施形態に係るセパレータの接着方法の第 1の工程を示す接着装置の断面図である。

[図 4]図 4は、第 1の実施形態に係るセパレータの接着方法の第 2の工程を示す接着装置の断面図である。

[図 5]図 5は、第 1の実施形態に係るセパレータの接着方法の第 3の工程を示す接着装置の断面図である。

[図 6]図 6は、第 1の実施形態に係るセパレータの接着方法の第 4の工程を示す接着装置の断面図である。

[図 7]図 7は、図 2の接着装置の要部斜視図である。

[図 8]図 8は、図 2の接着装置の制御動作を示すフローチャートである。

[図 9]図 9は、本発明の第 2の実施形態に係るセパレータの接着方法の主要な工程を示す接着装置の断面図である。

[図 10]図 10は、第 2の実施形態に係るセパレータの接着方法の別の主要な工程を示す接着装置の断面図である。

[図 11]図 11は、本発明の第 3の実施形態に係るセパレータの接着方法の主要なェ程を示す接着装置の断面図である。

[図 12]図 12は、第 3の実施形態に係るセパレータの接着方法の別の主要な工程を示す接着装置の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 次に、添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るセパレータの接着方法及びセパレータの接着装置を説明する。

[0026] 笫 1の¾施形餱

先ず、図 1〜図 8を参照し、本発明の第 1の実施の形態に係るセパレータの接着方法と、この接着方法を実行するセパレータの接着装置とを説明する。

[0027] 図 1 (a)は、第 1の実施の形態に係るセパレータの接着方法の主要な工程を示す流れ図である。

[0028] 第 1の実施の形態に係るセパレータの接着方法は、第 1のセパレータ 1の接着剤 3 を塗布した面（図中、上側の面）に、第 1のセパレータ 1の対極となる（つまり、極性が逆の）第 2のセパレータ 2を重ねて 1組のセパレータユニット 4を得、少なくとも 2組以上のセパレータユニット 4を積層して接着剤 3を硬化させる。

[0029] つまり、図 1 (a)に示すように、まず、第 1のセパレータ（この場合、負極セパレータ） 1 と、第 2のセパレータ (正極セパレータ） 2とを準備する。図 1 (b)に示すように、第 1のセパレータ 1は、対応する単セルの負極に望むその下面に負極用（酸化剤）流路 5が形成され、上面に冷媒流路 6が形成される。第 2のセパレータ 2は、対応する単セルの正極に望むその上面に正極用（燃料)流路 7が形成され、下面に必要に応じ冷媒流路が形成されるが、図 1 (b)に示す面領域では、第 1のセパレータ上面の冷媒流路 6を上側から画成する壁面として平たくなつて、る。

[0030] 次に、第 1のセパレータ 1の上面に接着剤 3を塗布する。各セパレータは、図 1 (a) の中央に例示するように、その左右の縁部に、各ユーティリティ (燃料、酸化剤、冷媒 )の供給幹路又は戻り幹路が形成され、残部の上下面に、対応するユーティリティ（図 1の場合、第 1のセパレータの上面だから、冷媒)の供給及び戻り幹路に連通する分配回収用流路網が形成される。接着剤 3は、原則として、第 1のセパレータ 1の上面の中で、第 2のセパレータ 2の下面と接触する領域全体に塗布される。この点、接着剤 3は、セパレータ 1, 2の接着結合材となるだけでなぐ各ユーティリティ幹路及び流路網の間及びそれらとスタック外部との間のシール材も兼ね、そのための所要部位にも連続的に塗布される。図 1 (b)は、凹面部に接着剤 3を塗布した領域を例示しているが、平面部は勿論のこと凸面部に塗布する領域があつても良い。

[0031] 接着剤 3は、第 2のセパレータ 2の下面に接触する第 1のセパレータ 1の上面全体だけでなぐ第 1のセパレータ 1の上面に接触する第 2のセパレータ 2の下面全体にも塗布する。

[0032] 次に、接着剤 3が塗布された第 1のセパレータ 1の上面に第 2のセパレータ 2の下面を正確に重ね合わせる仕方で、第 1のセパレータ 1に第 2のセパレータ 2を載置することにより、 1組の（この場合、一対の）セパレータからなるセパレータユニット 4を得る。この状態のユニット 4は、まだ接着剤 3が硬化してヽな、。

[0033] そこで、接着剤 3が硬化して、な、状態のセパレータユニット 4を 2組以上積層し（つまり、積み重ね）、それらのユニット 4の接着剤 3を適宜な仕方 (例えば、調温、加圧下での経時変ィ匕)で同時に硬化させることにより、積層した全ユニット 4にっき、それを構成するセパレータ 1,2の接着結合を一回の操作で完了する。

[0034] 成型材料力成る第 1及び第 2のセパレータ 1, 2は、接着剤 3の硬化時、局所的に収縮変形し、その部位に残留応力を持つ傾向がある。これを抑えるため、接着剤 3の硬化は低温で行い、従って長い時間を必要とする。シリコーン系接着剤 3だと、その種類によっては、硬化に数十時間要する。このため、単位セルを積層して燃料電池スタックを製造する場合、単位セル当たりの接着剤 3の硬化時間がスタックの製造期間を律することが多い。

[0035] 上記実施の形態によれば、複数糸且 (つまり、 2ffi^以上）のセパレータユニット 4を重ねて接着剤 3を硬化することにより、それらのユニット 4の接着剤 3を同時に硬化させることができ、製造効率が増す。

[0036] 複数^ &のセパレータユニット 4を重ねて接着剤 3を硬化するには、各ユニット 4の加圧条件、具体的には、接着剤 3に掛力る平均面圧 (つまり、単位面積当たりの圧力）を管理し、制御することが必要になる。

[0037] 接着剤 3に掛かる面圧は、その塗布面積力セパレータ 1の上面とセパレータ 2の下面との接触面積に等しぐまた接着剤硬化時、セパレータに局所的変位が生じないものと想定して管理する。 [0038] 従って、上記面圧は、セパレータユニット 4が受ける総圧（具体的には、セパレータ 2 に掛力る総圧）をセパレータ 1, 2間の接触面積で除した圧力に等しぐその管理は、上記接触面積が製造仕様力分力るので、上記総圧を知れば良ぐこれは最上段ュニット 4の上側のセパレータ 2に掛かる押下付加に、途中のユニット 4の重量に基づく付加及び拘束のための付加（例えば、側面保持力の垂直成分による増付加又は減付加)を加味して算定でき、こうした付加 (特に、押下付加と減付加)を調整することにより制御できる。

[0039] 接着剤 3を硬化させるときの面圧は、燃料電池スタックの積層付カ卩（つまり、複数の単セルと接着が完了したセパレータユニット 4とを順次積層して燃料電池スタックを組み立てるとき、エンドプレートを結ぶタイロッドの最終締め込みにより各セパレータ 1, 2又はユニット 4が受ける付加）に対応する面圧以上であることが好ま、。

[0040] この点、燃料電池スタックには、数十枚力数百枚のセパレータが使用されていて、各セパレータの製造寸法が所定の公差を満たしたとしても、それらのセパレータの積層厚が仕様条件を外れる可能性がある。また冷媒流路 6を含む面でセパレータ 1, 2を接着すると、その接着領域或いは接着条件がユニット 4により、異なる場合もあつて製造管理が複雑になり、この点でも、各セパレータユニット 4の厚さはうまく管理できても、燃料電池スタックの積層厚中でセパレータユニット 4が占める総厚を首尾良く管理することは難しい。

[0041] そこで、接着剤 3を硬化させるときの面圧を、燃料電池スタックを積層するときに付加する面圧（約 0. 2MPa〜2MPa)以上に設定している。これにより、各セパレータ 1, 2の接着完了と同時に、燃料電池スタック中でのセパレータユニット積層厚の寸法出しが済み、必要に応じ設定圧を増して、寸法の修正も行なえる。

[0042] 接着剤 3の硬化温度 (つまり、接着剤 3の硬化時の平均温度で、接着剤 3を挟持するセパレータ 1, 2の平均温度として管理される）は、各セパレータ 1, 2の成形温度以上に設定する。

[0043] カーボンセパレータは榭脂分を含み、それが、セパレータ成形温度以上で流動性を得る。従って、セパレータ 1, 2をカーボンセパレータで厚勝手 (プラス公差）に製造し、その成形温度以上で接着剤 3を硬化させれば、セパレータ 1, 2の接着結合と同時に、セパレータユニット 4の厚さを調整でき、従って、セパレータ 1, 2の製造誤差を適宜吸収できる。

[0044] 次に、図 2を参照し、以上に述べたセパレータの接着方法を実行するセパレータの接着装置 8を説明する。図 2は接着装置 8の側断面図である。

[0045] この接着装置 8は、コンクリート基礎 (不図示）に対し芯出しされた機枠の要部を成す前後の外枠 9, 9と、これらの外枠 9, 9に設けられたストッパー付きガイド (不図示）に沿、上下に可動なセパレータ受け部としての台 11と、この台 11にセパレータ（例えば、図 2のセパレータ 15, 16)を搬送する搬送部 17と、この搬送部 17で台 11上に載置積層されたセパレータ (例えば、図 2のセパレータ 10)を台 11に保持固定する前後の固定部 12, 12と、これらの固定部 12, 12で台 11に保持固定されたセパレータに接着剤を連続的に塗布可能な接着剤塗布部 14とを含み、台 11、搬送部 17、固定部 12、及び接着剤塗布部 14の操作を手動 Z自動の各モードで行える操作パネル 4 0を備える。

[0046] セパレータユニットを取り扱う取扱部である台 11は、前後の縁部が外枠 9, 9のガイドに係合するテーブル 11aと、このテーブル 11aの下面に固定された駆動部 l ibとから成り、テーブル 11aは一番下のセパレータ (又は集電板或いは固定ジグ)の一部を収容保持する保持部 (不図示)を上面に備え、駆動部 1 lbは自身をテーブル 1 laと共に昇降させる Z軸モータ (不図示)を有する。

[0047] 搬送部 17は、一組のセパレータユニットを構成するセパレータ（図 2のセパレータ 1 5, 16)を水平に重ねて収容保持する保持部 17bと、この保持部 17bを斜め上方から支持する支持部 17aと、この支持部 17aを任意な三次元方向へ送る X軸、 Y軸、及び Z軸モータの組 (不図示）を備えた送り部 32とを含む。保持部 17bは、最下層のセパレータ（図 2のセパレータ 15)をその側面又は下面力係止保持するストッパ又はフックとなる側面視略 L形の爪（図 7参照）を備え、この爪は支持部 17aを介して送られた制御信号に従い動作する。

[0048] 各固定部 12は、指定されたセパレータ、例えば、一番上又は中間のセパレータ（又は集電板或いは固定ジグ)の外周又は側縁部（図 2では、前後の縁部）に内縁又は先端が側方から係合する略 C形又は I形の係合部 12aと、この係合部 12aの外縁又は基端から下方に延出し、テーブル 11aのガイド孔に遊嵌して駆動部 l ibの前後に臨み、外枠 9, 9の対応する側面に設けた前後送り機構 (不図示)と上下送り機構 (不図示）との組合せに下端が係止される係止部 12bとを有する。

[0049] なお、セパレータは種類が多ぐその構造も多様であり、側面に流路開口又は作業穴を設けたものも存在する。こうした側面の開口又は作業穴に前記係合部 12aの先端を差し込んでセパレータを台 11に固定しても良ぐそれだと、セパレータの上方から荷重を付与する際に、係合部 12aの逃げを必要とせず、セパレータの上面全体を有効に使える。

[0050] 接着剤硬化部としての接着剤塗布部 14は、台 11に固定されたセパレータ（図 2のセパレータ 10)の上面を転動し、この上面の接触領域に接着剤を塗布する複数の接着剤塗布ローラ 13と、これらのローラ 13に上方から接着剤を連続的に付着可能な一列の接着剤ノズル 18と、これらのノズル 18に接着剤を送給する接着剤デイスペンサ 3 0と、このディスペンサ 30を任意な三次元方向へ移動させる X軸、 Y軸、及び Z軸モ一タの組 (不図示)を備えた移動部 31とを含む。移動部 31は、接着剤塗布後、ローラ 13の保持枠をセパレータから離れたレスト位置へデイスペンサ 30と一緒に移動させる。

[0051] 接着剤の塗布は、ローラ 13によらず、スクリーン印刷法等、他の方法によっても良い。

[0052] 例えば、ローラ 13の形状に丸めた接着剤をノズル 18から負極セパレータ上に供給し、それに荷重をかけて押し潰し、広げるようにしても良ぐその場合、図面中、 13は接着剤を示すことになる。

[0053] 操作パネル 40は、その制御信号ライン 41が装置 8の各可動部に接続されている。

[0054] この接着装置 8は、各セパレータの反りを矯正でき、最上層のセパレータに接着剤を塗布し、これに次のセパレータを重ねユニットの状態にした後も、それをそのまま保持して反りの再発を防止しつつ、更に次のセパレータを重ね、これに接着剤を塗布できる。従って、複数組のセパレータュニットを接着剤塗布状態で順次積層し、各ュニットの接着剤を同時に硬化させて、それらの各厚味寸法及び総厚を効率よく出すことができる。 [0055] 次に、図 3〜図 6を参照し、接着装置 8を用いたセパレータの接着方法を具体的に説明する。混同を避けるため、セパレータに 19〜26の番号を付す。

[0056] まず、図 3に示すように、現在接着対象になつているセパレータユニットの負極セパレータ 19を手又は搬送部 17により台 11に載置固定し、ノズル 18からローラ 13の外周に接着剤を流す。接着剤は、セパレータ 19の材料及び硬化温度に応じて、例えば、シリコーン系或いはエポキシ系と、適宜選択する。

[0057] 次に、図 4に示すように、現在接着対象になつているセパレータユニットの正極セパレータ 20と次に接着対象になるセパレータユニットの負極セパレータ 21とを、搬送部 17により、重ね保持して、台 11上に搬送し、搬送部 17を下げて、セパレータ 20の下面をローラ 13に接触させ、台 11又は搬送部 17を前後動させるかローラ 13を回転させて、セパレータ 19の上面とセパレータ 20の下面とに接着剤を塗布する。

[0058] 次に、台 11の位置を A方向にずらして、ローラ 13をレスト位置へ移すとともに、固定部 12を前後送り機構で外方 (B方向）にスライドさせ、セパレータ 19から離す。

[0059] 次に、図 5に示すように、台 11をセパレータ 20, 21の厚味分だけ下げた後、搬送部 17を下降させて、セパレータ 19の上にセパレータ 20, 21の重なりを載せ、固定部 12を内方 (C方向）にスライドさせて、セパレータ 21に係合させる。これにより、セパレータ 19, 20, 21が接着剤未硬化の状態で台 11上にセットされる。

[0060] 以上の操作を繰り返して、図 6に示すように、セパレータ 22, 23の重なり及びセパレータ 24, 25の重なりがセットされ、最後に最上層のセパレータュニットの正極セパレータ 26をセットすることにより、複数糸且のセノレータュニット 19, 20 ; 21, 22 ; 23, 24 ; 25, 26の接着剤未硬化状態での積層体 27を得、台 11及び Z又は固定部 12を上下動させて、寸法出し及び付加条件を設定し、更に温度条件を設定して、接着剤の硬化処理を開始する。

ここで、図 2の接着装置 8の台 11、固定部 12及び搬送部 17の要部と、セパレータ 1 0, 15, 16との位置関係を図 7に示す。

[0061] 図 7に例示するように、ローラ 13で接着剤を塗布した正極セパレータ 10が固定部 1 2により台 11にセットされ、搬送部 17が、セパレータ 10と対になる正極セパレータ 15 と次の負極セパレータ 16とを重ね持ち、台 11上のセパレータ 10に上方から臨む。 [0062] 搬送部 17により搬送されたセパレータ 15, 16を台 11上にセットする際、搬送部 17 が固定部 12に接近しても干渉しないように、固定部 12は、その係合部の前後中央部に、搬送部 17の爪のセパレータ係止 ·解放動作を許容する溝が形成されて！、る。

[0063] 次に、図 8を参照して、接着装置 8の操作パネル 40による制御動作を説明する。操作パネル 40は中央演算処理装置を内蔵しており、図 8は、その制御動作のフローチヤートである。

[0064] 先ず、接着対象となるセパレータユニットの組数 Sを設定する (ステップ 10)。この組数 Sは、セパレータの厚さ、硬化ジグの寸法等に応じ適宜設定される。

[0065] 次に、搬送部 17の作動を開始する。セパレータユニットの搬送組数を、各組の搬送仕掛力り時に積算するカウンタのカウント値 Cがリセット (C= l)される (ステップ 11)。

[0066] 次に、テーブル 11aの上面の高さがゼロ点の位置にあるかチェックする。ゼロ点の高さになげれば、ゼロ点にリセットする (ステップ 12)。

[0067] 次に、第 C組目に搬送対象となるセパレータユニットの正極及び負極セパレータの内、先に搬送されたセパレータ（つまり、第 C回目に搬送された負極セパレータ：以下、「第 Cのセパレータ」と呼ぶ。）を、テーブル 11a (その上に既にセパレータが置かれてヽれば、その中で一番上のセパレータ）の上に載置する（ステップ 13)。

[0068] 次に、上記第 Cのセパレータを、固定部 12で固定する (ステップ 14)。

[0069] 次に、第 Cのセパレータに接着剤を塗布する (ステップ 15)。

[0070] 次に、セパレータユニットの搬送組数積算値 Cが、接着対象組数 Sに達した (C = S )か判断する (ステップ 16)。そして、 No (つまり、 Cく S)であれば、接着対象ユニットの搬送を次サイクルでも継続すべくステップ S 17へ進み、 Yes (つまり、 C = S)であれば、接着対象ユニットの搬送を現サイクルで終了すべくステップ S23へ進む。

[0071] ステップ S 17では、第 C組目に搬送対象となるセパレータユニットの正極及び負極セパレータの内、後で搬送されるセパレータ（つまり、第 C+ 1回目に搬送される正極セパレータ：以下、「第 cのセパレータの相手セパレータ」と呼ぶ。）と、第 C+ 1のセパレータ (つまり、第 C+ 1回目に搬送される負極セパレータ）とを、搬送部 17により、台 11上へ搬送し、第 C 1セパレータの相手セパレータ（つまり、テーブル 11a上に置かれた中で一番上のセパレータ）の上に載置し、 13が接着剤の場合には荷重を付与する。ステップ S23の場合は、第 Cのセパレータの相手セパレータを、搬送部 17により、台 11上へ搬送し、第 C—1のセパレータの相手セパレータの上に載置し、 13が接着剤の場合には荷重を付与して、接着剤の硬化処理へ移る。

[0072] 上記ステップ S17の後、固定部 12を外方へスライドさせて、第 C— 1のセパレータの相手セパレータの固定を解除し (ステップ 18)、台 11を下げてテーブル 1 laを下降させ (ステップ 19)、固定部 12を内方へスライドさせて、第 C+ 1のセパレータを固定し（ステップ 20)、セパレータの運搬部としての役目終えた搬送部 17を待機位置へ移動させ (ステップ 21)、搬送組数カウント値 Cを C = C + 1とインクリメントし (ステップ 22)、ステップ S 15へ進む。

[0073] この制御方式によれば、搬送部 17で 2つのセパレータを同時に搬送できるだけでなぐセパレータに接着剤を連続的に塗布することができ、製造時間を短縮できる。

[0074] 13が接着剤の場合、セパレータに荷重を付加した後に、固定部 12によりセパレータを固定でき、セパレータの反りの矯正と、その再発防止とを好適に行え、セパレータ接着体が安定する。しカゝも、図 4に示すように、接着剤を塗布した負極セパレータの上に正極セパレータと負極セパレータとを重ねたものを載置した上で荷重を付加しているため、粘度の高い接着剤を確実につぶすことができ、セパレータの接着性を高めることができる。

[0075] この実施形態によれば、厚さが薄く脆性材料力ゝらセパレータが形成される場合であつても、接着により剛性が向上し、セパレータの取り扱い性が向上する。

[0076] 第 2の実施形餱

この実施の形態は、第 1の実施形態に示したセパレータの接着装置を改良したものであり、これを図 9及び図 10に基づき説明する。なお、図 2に示す構成と同じ箇所には、同じ参照符号を用いる。 13は接着剤である。

[0077] この実施の形態に係るセパレータの接着装置は、セパレータを載置する台 11を動力さず、固定部 12を上下方向と左右方向へ可動にしたものである。

[0078] 図 9に示すように、搬送部 17を用いてセパレータ 15,16を台 11に搬送した後、固定部 12を外側（B方向）にスライドさせて、セパレータから引き抜いた後、固定部 12を D 方向へ上昇させる。そして、再度、セパレータに荷重を付加して、図 10に示すように、固定部 12を内側（C方向）にスライドさせて、セパレータを固定する。このため、図 1 0に示すように、セパレータの接着が進行するにつれて固定部 12の位置が上昇する

[0079] この実施形態によれば、固定部が上下左右の方向に可動なため、セパレータに反りが生じた場合であっても、そりを矯正しながら連続的にセパレータを接着することができる。

[0080] 第 3の実施形餱

この実施の形態は、第 1の実施形態に示したセパレータの接着装置を改良したもので、これを図 11及び図 12に基づき説明する。 13は接着剤である。

[0081] この実施の形態では、セパレータを固定する台に、接着剤を硬化させる治具（固定ジグ)を適用したセパレータの接着装置を用いた。

[0082] 図 11に示すように、最初に、搬送部 17を用いて、台 11に接着剤 13を硬化させる治具（固定ジグ） 28を搬送した後、セパレータ 19, 20を搬送してセパレータ 19, 20の接着を行う。セパレータ 19, 20 ; 21, 22 ; 23, 24 : 25, 26の接着と積層の各工程を繰り返し、セパレータが所定の枚数に達した後、最後に、接着剤を硬化させる治具（固定ジグ） 29を積層した上で接着剤 13を硬化させる。

[0083] 接着剤 13塗布後、接着剤 13を硬化するためにセパレータ 19〜26を加熱する際、セパレータ 19〜26を固定し、所定の面圧をセパレータ 19〜26に付カ卩する必要がある。この実施の形態によれば、複数積層したセパレータ 19〜26を上下から挟み込んだ治具（固定ジグ） 28, 29を台 11に載置したため、より一層効率的にセパレータを接着することができる。

[0084] また、この実施の形態によれば、第 1実施形態と同様の効果を得られることはもちろんである。

[0085] 以上の実施の形態に係るセパレータの接着方法よれば、短時間で効率良く複数のセパレータを接着することができ、製造時間を短縮化し、かつ反りを矯正して連続的にセパレータを接着し、信頼性の高ヽ燃料電池を得ることもできる。

[0086] 以上の実施の形態に係るセパレータの接着装置によれば、反りが低減され、寸法精度が高、セパレータの接着が可能である。 [0087] 従って、以上の実施の形態によれば、反りが少なぐ寸法精度が高いセパレータの接着体が提供される。

[0088] 本願は、 2004年 11月 17日に日本国特許庁へ出願された特願 2004-333389号に基づく優先権を主張しており、これを参照し、その内容を含む。

[0089] なお、上述した各実施形態では、本発明のセパレータの接着方法及び接着装置の一例にすぎず、例示した実施形態に限定されるものではなぐ当業者であれば、本発明の趣旨、つまり、請求の範囲を逸脱しない様々な形態で実施可能なこと理解できるであろう。

産業上の利用の可能性

[0090] 本発明によれば、短時間で効率良く複数のセパレータを接着できるセパレータの接着方法、製造時間を短縮化し、かつ反りを矯正して連続的にセパレータを接着し、信頼性の高い燃料電池が得られるセパレータの接着方法、並びに、反りが低減され、寸法精度の高い接着が可能なセパレータの接着装置が提供され、また反りが少なく、寸法精度が高いセパレータの接着体が提供される。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1のセパレータ（1)の接着剤 (3)を塗布した面に、前記第 1のセパレータ（1)の対極となる第 2のセパレータ（2)を重ねて 1組のセパレータユニット（4)を得、

2組以上のセパレータユニット (4)を積層して接着剤 (3)を硬化させるセパレータの接着方法。

[2] 前記接着剤 (3)を硬化させる面圧が燃料電池スタックを積層するときに付加する面圧以上である請求項 1記載のセパレータの接着方法。

[3] 前記接着剤 (3)を硬化させるときの硬化温度がセパレータの成型温度以上である請求項 1記載のセパレータの接着方法。

[4] セパレータ（10)を載置する台（11)と、セパレータ（10)に接着剤を塗布する接着剤塗布部（14)と、セパレータ（10)を台（11)に固定する上下左右に可動な固定部（12

)と、セパレータ（10)を台（11)に搬送する搬送部（17)とを備えるセパレータの接着装置を用いて、

第 1のセパレータ（19)を前記台（11)に搬送して固定した後、前記第 1のセパレータ（19)に接着剤を塗布し、前記搬送部（17)を用いて第 2のセパレータ（20)と第 3のセパレータ（21)とを搬送し、前記台（11)又は前記固定部（12)を移動させて接着剤を硬化するセパレータの接着方法。

[5] 前記第 2のセパレータ（20)と前記第 3のセパレータ（21)とを前記第 1のセパレータ（ 19)の上に搬送した後、各セパレータ（19, 20, 21)に荷重を付加する請求項 4記載のセパレータの接着方法。

[6] 前記各セパレータ（19, 20, 21)に荷重を付加した後に、前記固定部（12)により前記各セパレータ（19, 20, 21)を固定する請求項 5記載のセパレータの接着方法。

[7] 前記台（11)の上に固定ジグ（28)を配置した後、前記固定ジグ（28)の上に複数のセパレータ（19〜26)を積層し、積層されたセパレータ（19〜26)の最上面に別の固定ジグ（29)を配置する請求項 4記載のセパレータの接着方法。

[8] 前記固定部（12)は、前記セパレータの側面を固定する請求項 4記載のセパレータの接着方法。

[9] セパレータ（10)を載置する台（11)と、前記セパレータ（10)に接着剤を塗布する接着剤塗布部（14)と、

前記セパレータ（10)を前記台（11)に固定する上下左右に可動な固定部（12)と、前記セパレータ（10)を前記台（11)に搬送する搬送部（17)と

を備えるセパレータの接着装置。

[10] さらに、第 1のセパレータ（19)を前記台（11)に搬送して固定した後、前記第 1のセパレータ（19)に接着剤を塗布し、前記搬送部（17)を用いて第 2のセパレータ（20) と第 3のセパレータ（21)とを搬送し、前記台（11)又は前記固定部（12)を移動させて接着剤を硬化する制御部 (40)を備える請求項 9記載のセパレータの接着装置。

[11] 第 1のセパレータ（1)の接着剤 (3)を塗布した面に、前記第 1のセパレータ（1)の対極となる第 2のセパレータ（2)を重ねたセパレータユニット (4)を取り扱う取扱部と、前記取扱部に 2組以上のセパレータユニットを積層させる制御部 (40)と、積層された前記セパレータュニットの接着剤を硬化させる接着剤硬化部と、を備えるセパレータの接着装置。

[12] 前記接着剤 (3)を硬化させる面圧が燃料電池スタックを積層するときに付加する面圧以上である請求項 9記載のセパレータの接着装置。

[13] 前記接着剤 (3)を硬化させるときの硬化温度がセパレータの成型温度以上である請求項 9記載のセパレータの接着装置。

[14] 前記固定部（12)は、前記搬送部（17)が停止している間も可動で、前記台（11)の最上面に載置されたセパレータ（10)を固定する請求項 9記載のセパレータの接着装置。

[15] 前記接着剤塗布部（14)は、ノズル（18)を備えた接着剤を塗布するデイスペンサ（3

0)と、前記ディスペンサ（30)を前後左右の方向に移動させる移動部（31)と、を備える請求項 9記載のセパレータの接着装置。

[16] 前記制御部 (40)は、前記第 2のセパレータ（20)と前記第 3のセパレータ（21)とを前記第 1のセパレータ（19)の上に搬送した後、各セパレータ（19, 20, 21)に荷重を付加する請求項 10記載のセパレータの接着装置。

[17] 前記制御部 (40)は、前記各セパレータ（19, 20, 21)に荷重を付加した後に、前記固定部（12)により前記各セパレータ（19, 20, 21)を固定する請求項 10記載のセパレータの接着装置。

[18] 前記制御部 (40)は、前記台（11)の上に固定ジグ（28)を配置した後、前記固定ジグ（28)の上に複数のセパレータ（19〜26)を積層し、積層されたセパレータ（19〜2 6)の最上面に別の固定ジグ（29)を配置する請求項 10記載のセパレータの接着装置。

[19] 第 1のセパレータ（1)の接着剤 (3)を塗布した面に、前記第 1のセパレータ（1)の対極となる第 2のセパレータ（2)を重ねて 1組のセパレータユニット（4)とし、

2組以上のセパレータユニット (4)を積層して接着剤 (3)を硬化させたセパレータ接着体。

[20] 燃料電池スタックを積層するときに付加する面圧以上の面圧として接着剤 (3)を硬化させた請求項 19記載のセパレータ接着体。

[21] 硬化温度をセパレータの成形温度以上として接着剤 (3)を硬化させた請求項 19記載のセパレータ接着体。