WO2020138339A1 - 製品管理方法 - Google Patents

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WO2020138339A1
WO2020138339A1 PCT/JP2019/051245 JP2019051245W WO2020138339A1 WO 2020138339 A1 WO2020138339 A1 WO 2020138339A1 JP 2019051245 W JP2019051245 W JP 2019051245W WO 2020138339 A1 WO2020138339 A1 WO 2020138339A1
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WO
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gas diffusion
primary
storage medium
electrode
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PCT/JP2019/051245
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賢哉 井垣
俊介 小西
弥生 松下
泰郎 勝山
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Honda Motor Co Ltd
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    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8807—Gas diffusion layers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • the present invention relates to a product management method. More specifically, the present invention relates to a product management method for managing a product made of carbon paper by a computer.
  • a fuel cell is formed by sandwiching a membrane electrode structure (so-called MEA) formed by disposing an electrolyte layer containing a solid polymer between an anode electrode body and a cathode electrode body with a pair of separators. .. Further, the fuel cell stack is configured by stacking a plurality of such fuel cells, and is mounted in a vehicle as a power source that generates electric power to be supplied to a drive motor, for example.
  • MEA membrane electrode structure
  • the fuel cell stack is configured by stacking a plurality of such fuel cells, and is mounted in a vehicle as a power source that generates electric power to be supplied to a drive motor, for example.
  • carbon paper with conductivity and acid resistance is often used as the base material of the anode electrode body and the cathode electrode body that make up each fuel cell. Therefore, a plurality of carbon papers are used for one fuel cell stack. Further, the performance of the fuel cell stack is greatly influenced by the performance of each carbon paper. Therefore, in the manufacturing process for manufacturing the fuel cell stack, what kind of fuel cell stack is formed by stacking the cathode electrode body, the anode electrode body, the fuel cell unit including these electrode structure bodies, or these fuel cell units There is a demand for a management system that manages whether carbon paper is used.
  • Patent Document 1 discloses a management system that manages a fuel cell stack by attaching an identifier on which information about the inspection result is printed to the MEA. Therefore, it is conceivable to attach an identifier to the carbon paper in the process of manufacturing the fuel cell stack using such a technique. However, in this case, since it is necessary to directly attach the identifier to the carbon paper, there is a possibility that the portion of the carbon paper to which the identifier is attached cannot be used for power generation or the carbon paper may be damaged. is there. Further, in order to obtain information from the identifier, it is necessary to use a dedicated reader, and management may be complicated.
  • the object of the present invention is to provide a product management method for managing parts and products based on carbon paper, which can be managed without damaging the carbon paper.
  • a material for example, carbon paper CA, CC and a first gas diffusion layer 25b and a second gas diffusion layer 26b, which will be described later
  • a base material for example, A structure (for example, an anode electrode body 25 to be described later) manufactured through a material forming step (for example, a bonding step S8 to be described later) for bonding or coating a first electrode catalyst layer 25a and a second electrode catalyst layer 26a described below.
  • a cathode electrode body 26, and a membrane electrode structure 21) or a product (for example, a fuel cell 2 or a fuel cell stack 1 described later) having the structure as a component is managed by a computer (for example, a computer 5). Therefore, the primary work data (for example, the specific work data (for example, a specific position P, PA, PC described later) in a portion where the material is not bonded or coated on each of the plurality of works is taken.
  • a registration step (for example, anode-side initial registration described later) of acquiring primary feature vector data in FIG. 6 described later) and storing the acquired primary work data of each work in a storage medium (for example, storage medium 55 described later).
  • Reference work data is acquired by capturing an image of the specific portion of the work after the registration process and the step S2 and the cathode side initial registration process S5), and the reference work data is stored in the storage medium. And a collating process (for example, a cell managing process S9, a cell inspecting process S11, and a stack assembling/stack managing process S12, which will be described later).
  • a collating process for example, a cell managing process S9, a cell inspecting process S11, and a stack assembling/stack managing process S12, which will be described later).
  • the specific portion is a part of a surface (for example, a second surface CAb or CCb described later) of the workpiece to which the material is not bonded or coated.
  • the product management method uses the secondary work data (for example, the secondary work data in FIG. 6 to be described later) by capturing an image of the specific portion of the work after the registration process and the material forming process.
  • the secondary work data is collated with a plurality of primary work data stored in the storage medium, and the primary work data having the highest degree of coincidence and the secondary work data are associated with each other.
  • an anode electrode material for example, a first electrode catalyst layer 25a described below
  • a first gas diffusion layer for example, a first gas diffusion layer 25b described below
  • the cathode electrode material for example, the second electrode catalyst layer 26a described later
  • the second gas diffusion layer for example, the second gas diffusion layer 26b described later
  • the formed anode electrode body for example, the anode electrode body 25 described later.
  • a cathode electrode body for example, a cathode electrode body 26 described later
  • an ion exchange layer for example, an electrolyte membrane 24 described later
  • Primary anode electrode data (eg, specific anode PA data) is obtained by capturing an image of a first specific location (eg, a specific location PA described later) in a portion where the anode electrode material is not bonded or coated on each of the first gas diffusion layers.
  • Primary feature vector data within a broken line 6a of FIG. 6 described below) and the obtained primary anode electrode data of each first gas diffusion layer is stored in a storage medium (for example, a storage medium 55 described later).
  • a side registration step for example, an anode side initial registration step S2 described later
  • a second specific portion for example, a later-described later-described portion
  • Primary cathode electrode data is acquired by capturing an image of a specific portion PC), and the acquired primary cathode of each second gas diffusion layer.
  • a cathode side registration step of storing electrode data in the storage medium for example, a cathode side initial registration step S5 described later
  • the product management method is such that the primary anode electrode data of the first gas diffusion layer included in the integrated electrode structure and the primary cathode electrode of the second gas diffusion layer included in the integrated electrode structure. It is preferable to further include a cell management step (for example, a cell management step S9 described later) of storing the data in the storage medium in association with the data.
  • a cell management step for example, a cell management step S9 described later
  • the product management method may include a plurality of first gas diffusion layers included in a laminated body (for example, a fuel cell stack 1 described later) configured by laminating a plurality of the integrated electrode structures.
  • /Stack management step S12) is preferably further provided.
  • the pattern of the surface of the work made of carbon paper as a base material is different.
  • primary work data is acquired by capturing an image of a predetermined specific portion for each of a plurality of works, and the acquired primary work data of each work is stored in a storage medium.
  • reference work data is acquired by capturing an image of a specific portion of the work after the registration step, and the reference work data is collated with the data stored in the storage medium.
  • the product management method of the present invention when performing the registration process, the collation process, etc., it is only necessary to capture an image of a specific portion of the work, so that the work may be scratched or the performance of the parts or products may be degraded.
  • the specific portion for obtaining the primary work data and the reference work data is set to the portion of the work where the material is not joined or coated.
  • the pattern on the surface of the work changes due to this processing.
  • the change in the pattern due to this processing is smaller on the surface on which the material is not bonded or coated than on the surface on which the material is bonded or coated. Therefore, in the product management method of the present invention, the specific portion is set as a part of the surface of the work on which the material considered to have a small change in the pattern due to the processing is not joined or coated. Therefore, according to the product management method of the present invention, by determining the specific portion at such a position, it is possible to reduce the change in the pattern of the specific portion before and after the material forming process, and thus it is possible to improve the accuracy in the matching process.
  • the pattern at a specific location may change before and after the material forming process. Therefore, in the updating process, secondary work data is acquired by capturing an image of a specific portion of the work after the registration process and the material forming process, and the secondary work data and a plurality of primary works stored in the storage medium are acquired. The work data is collated, and the primary work data having the highest degree of coincidence and the secondary work data are associated and stored in the storage medium.
  • the secondary work data acquired after the material forming process in this way in the storage medium in association with the primary work data acquired before the material forming process, the reference work can be stored in the subsequent collating process. Since the data can be collated with the latest secondary work data, the accuracy in this collation process can be further improved.
  • the primary cathode electrode data is obtained by capturing an image of the first specific portion in the portion where the cathode electrode material is not joined or coated on each of the plurality of first gas diffusion layers.
  • the obtained primary cathode electrode data of each first gas diffusion layer is stored in a storage medium, and the anode electrode material is bonded or coated to each of the plurality of second gas diffusion layers in the anode side registration step.
  • the primary anode electrode data is acquired by capturing an image of the second specific portion in the unprocessed portion, and the acquired primary anode electrode data of each second gas diffusion layer is stored in the storage medium.
  • reference electrode data is acquired by capturing an image of the first specific portion of the first gas diffusion layer that has undergone the cathode side registration step or the second specific portion of the second gas diffusion layer that has undergone the anode side registration step. Then, the reference electrode data is collated with the data stored in the storage medium.
  • what kind of gas diffusion does an integrated electrode structure including a pair of cathode electrode body and anode electrode body, or a laminated body formed by laminating the integrated electrode structure It can be specified which layer is being used.
  • the product management method of the present invention when performing the cathode side registration step, the anode side registration step, the collation step, etc., it is only necessary to take an image of a specific portion of the gas diffusion layer, so that the gas diffusion layer is damaged or laminated It does not reduce the performance of the body. Further, in the product management method of the present invention, the specific portion for acquiring the primary cathode electrode data, the primary anode electrode data, and the reference electrode data is set to the portion of the gas diffusion layer where the electrode material is not bonded or coated.
  • an image of the specific portion can be easily captured even on the integrated electrode structure or the laminated body, and the obtained reference electrode data is used as the primary cathode electrode data or the primary anode data.
  • the origin and characteristics of this gas diffusion layer can be specified by collating with the electrode data.
  • the data is stored in the storage medium in association with the primary anode electrode data of the layer. This makes it possible to specify what kind of origin, characteristics, and the like the gas diffusion layer is used in in the fuel cell unit including the integrated electrode structure.
  • the primary cathode electrode data of each of the plurality of first gas diffusion layers included in the stacked body configured by stacking the integrated electrode structures are included in the same stacked body.
  • the data is stored in the storage medium in association with the primary anode electrode data of each of the second gas diffusion layers. This makes it possible to identify what kind of origin, characteristics, and the like the gas diffusion layer is used in in the fuel cell stack including the stack.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the fuel cell stack which is the management target of the product management method which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the structure of the management system used in the product management method. It is a functional block diagram implement
  • a product management method is executed in a manufacturing process for manufacturing the fuel cell stack 1 as shown in FIG. 1, and the plurality of fuel cell stacks 1 manufactured in this manufacturing process and the plurality of fuels constituting the fuel cell stack 1 are manufactured.
  • Battery cell 2 a plurality of membrane electrode structures 21 constituting these plurality of fuel battery cells 2, a plurality of electrode bodies 25, 26 constituting these plurality of membrane electrode structures 21, and these electrode bodies 25, 26
  • the plurality of gas diffusion layers 25b, 26b, etc. constituting the above are managed as a work made of carbon paper, which will be described later, and their manufacturing numbers, origins, etc. are managed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell stack 1 which is a management target of the product management method according to the present embodiment. In FIG. 1, only a part of the plurality of fuel battery cells 2 forming the fuel battery stack 1 is shown.
  • the fuel cell 2 includes a membrane electrode structure 21 (hereinafter referred to as “MEA 21”), and a first separator 22 and a second separator 23 that sandwich the MEA 21.
  • the MEA 21 includes, for example, an electrolyte membrane 24 as an ion exchange layer containing a solid polymer such as a perfluorosulfonic acid thin film, an anode electrode body 25 provided on one surface of the electrolyte membrane 24, and the other of the electrolyte membrane 24. And a cathode electrode body 26 provided on the surface.
  • the anode electrode body 25 is a porous body including a first electrode catalyst layer 25a facing one surface of the electrolyte membrane 24 and a first gas diffusion layer 25b laminated on the first electrode catalyst layer 25a.
  • the cathode electrode body 26 is a porous body including a second electrode catalyst layer 26a facing the other surface of the electrolyte membrane 24 and a second gas diffusion layer 26b laminated on the second electrode catalyst layer 26a.
  • the first electrode catalyst layer 25a and the second electrode catalyst layer 26a include, for example, catalyst particles (electrode catalyst) configured by supporting a catalyst metal such as platinum on a carbon catalyst carrier such as carbon black (electrode catalyst), and high ion conductivity. And a molecular binder.
  • the electrode catalyst may be made of only a catalyst metal such as platinum black and may not include a catalyst carrier.
  • the first gas diffusion layer 25b and the second gas diffusion layer 26b are sheet materials using carbon paper as a base material, for example.
  • the first gas diffusion layer 25b is arranged so as to face the first separator 22, and the second gas diffusion layer 26b is arranged so as to face the second separator 23.
  • carbon separators are used as the first separator 22 and the second separator 23, for example, metal separators may be used instead.
  • An anode side gas inlet communication hole (not shown) for supplying the anode side gas and an anode side gas for discharging the anode side gas are formed on the surface of the first separator 22 facing the first gas diffusion layer 25b.
  • An anode-side gas flow channel 27 that communicates with the outlet communication hole (not shown) is formed.
  • a cathode-side gas inlet communication hole (not shown) for supplying the cathode-side gas and a cathode-side gas for discharging the cathode-side gas are formed on the surface of the second separator 23 facing the second gas diffusion layer 26b.
  • a cathode-side gas flow channel 28 that communicates with the outlet communication hole (not shown) is formed.
  • the fuel cell stack 1 is configured by stacking a plurality of fuel cell cells 2 as described above.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the management system S used in the product management method.
  • the management system S is incorporated in a part of the manufacturing line 3 in which the manufacturing process of the fuel cell stack (see FIG. 5 described later) is performed.
  • the management system S includes a camera C that captures images of n pieces (n is an integer of 2 or more) of works W1,..., Wn that are management targets that flow through the manufacturing line 3, and an image obtained by the camera C.
  • a computer 5 in which a program for processing data is installed.
  • the work pieces W1,..., Wn flowing through the production line 3 are the fuel cell stack 1, the fuel cell 2, the membrane electrode structure 21, the anode electrode body 25, the cathode electrode body 26, the first gas diffusion layer 25b, and The second gas diffusion layer 26b and the like.
  • the workpieces W1,..., Wn include gas diffusion layers 25b and 26b having carbon paper as a base material.
  • the pattern formed on the surface of carbon paper differs depending on each individual. Therefore, the management system S manages these works W1,..., Wn by using the pattern of carbon paper at a specific location P predetermined for these works W1,.
  • the camera C takes an image of a specific portion P of the works W1,..., Wn flowing through the manufacturing line 3, and sends the obtained image data to the computer 5.
  • FIG. 3 is a functional block diagram realized in the computer 5 by a program installed in the computer 5.
  • the feature vector calculation unit 51 that calculates the feature vector data that characterizes the work W
  • the feature vector calculation unit 51 calculates the feature vector data.
  • An initial registration unit 52 for newly constructing a management database by associating the characteristic vector data and various information (such as a carbon sheet manufacturing number and unique information described later) that characterize this work W in the storage medium 55
  • An update registration unit 53 that collates the feature vector data calculated by the vector calculation unit 51 with a management database stored in the storage medium 55 and updates the management database.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the feature vector calculation unit 51.
  • the feature vector calculation unit 51 includes, for example, 256 types of filters from the first filter F1 to the 256th filter F256, and based on the image data of the specific location P obtained by the camera C by using these, Feature vector data, which is 256-dimensional vector data having 256 scalar amounts up to the 256th feature amount as components, is calculated.
  • Each of the filters F1 to F256 outputs the first to the 256th feature amount that is an integer within a predetermined range (for example, 0 to 99) when the pixel value that characterizes the image data of the specific portion P is input.
  • Each of the filters F1 to F256 is composed of, for example, a four-layer neural network including first, second, third, and fourth layers.
  • the neural network that constitutes each of the filters F1 to F256 prepares a plurality of carbon papers as samples, and learns in advance so that an appropriate sample can be identified by the feature amount vector calculated from the image data of these samples.
  • the old one is used. More specifically, by using a camera, images of a predetermined portion of a plurality of carbon papers prepared as samples are imaged under different times and environments, and learning image data and verification image data are sampled for each sample.
  • the neural network forming each of the filters F1 to F256 includes feature vector data calculated using the learning image data prepared for each sample, and a verification image obtained by imaging each sample under different times and environments.
  • the degree of coincidence with the feature vector data calculated using the data is evaluated, and learning is performed so that the degree of coincidence between the two feature vector data obtained from the same sample is the highest.
  • the degree of coincidence between the two feature vector data can be quantified by calculating the norm value of the difference vector data whose component is the difference between the respective components of the two feature vector data. That is, the smaller the norm value of the difference vector data, the higher the degree of coincidence between the two feature vector data can be evaluated.
  • FIG. 5 is a diagram showing a procedure of a manufacturing process of a fuel cell stack in which the product management method according to the present embodiment is incorporated.
  • the manufacturing process of the fuel cell stack includes the anode side trim step S1, the anode side initial registration step S2, the anode side cleaning step S3, the cathode side trim step S4, the cathode side initial registration step S5, and the cathode side cleaning step S6.
  • the base paper roll RA1 is cut by a trim device (not shown), thereby making a plurality of Cut out a rectangular carbon paper CA.
  • FIG. 5 illustrates a case where four carbon papers CA are cut out in a row along the width direction of the raw paper roll RA1, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of carbon papers CA cut out from the base paper roll RA1 by the anode side trim step S1 become the first gas diffusion layer 25b.
  • the camera C captures an image of a specific location PA predetermined for each carbon paper CA as shown in FIG.
  • the specific portion PA is defined as a portion of the carbon paper CA where the anode electrode material is not joined in the joining step S8 described later. More specifically, the specific portion PA is set to a part of the second surface CAb of the carbon paper CA opposite to the first surface CAa to which the anode electrode material is bonded in the bonding step S8.
  • the feature vector calculation unit 51 calculates the feature vector data based on the image data of the specific portion PA imaged by the camera C.
  • the initial registration unit 52 sets the feature vector data calculated by the feature vector calculation unit 51 for each sheet as primary feature vector data, and the primary feature vector data is stored in the storage medium 55. Memorize.
  • the initial registration unit 52 applies the primary feature vector data calculated for each sheet and the carbon sheets CA cut out in the anode side trim step S1 in a predetermined order to each sheet.
  • the production number and unique information unique to the target carbon paper CA are stored in the storage medium 55 in association with each other.
  • the unique information includes, for example, a manufacturing date of the carbon paper CA, a roll number given to each one of the base paper rolls RA1, a cutting position of the carbon paper CA, and the like.
  • the management database as shown by the broken line 6a in FIG. 6 is constructed in the storage medium 55.
  • the base paper roll RC1 is cut by a trim device (not shown) Cut out a rectangular carbon paper CC.
  • FIG. 5 illustrates a case where four carbon papers CC are cut out in a row along the width direction of the base paper roll RC1 at one time, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of carbon papers CC cut out from the base paper roll RC1 by the cathode side trim step S4 become the second gas diffusion layer 26b.
  • the cathode side initial registration step S5 by using the management system S, information on each of the plurality of carbon papers CC cut out in the cathode side trim step S4 is registered, and a management database as illustrated in FIG. 6 is newly added.
  • the camera C captures an image of a specific location PC predetermined for each carbon paper CC as shown in FIG.
  • the specific portion PC is defined as a portion of the carbon paper CC where the cathode electrode material is not joined in the joining step S8 described later. More specifically, the specific portion PC is set to a part of the second surface CCb of the carbon paper CC opposite to the first surface CCa to which the cathode electrode material is bonded in the bonding step S8.
  • the feature vector calculation unit 51 calculates the feature vector data based on the image data of the specific portion PC imaged by the camera C.
  • the initial registration unit 52 sets the feature vector data calculated for each sheet by the feature vector calculation unit 51 as primary feature vector data, and the primary feature vector data is stored in the storage medium 55. Memorize.
  • the initial registration unit 52 applies the primary feature vector data calculated for each sheet and the carbon sheets CC that are cut out in the cathode side trim step S4 to each other in a predetermined order.
  • the manufacturing number and unique information unique to the target carbon paper CC are stored in the storage medium 55 in association with each other.
  • the unique information includes, for example, a manufacturing date of the carbon paper CC, a roll number given to each one of the base paper rolls RC1, a cutting position of the carbon paper CC, and the like.
  • the management database as shown by the broken line 6b in FIG. 6 is constructed in the storage medium 55.
  • the anode electrodes cut out from the base paper roll RA2 of the anode electrode material prepared in advance for the first electrode catalyst layer 25a of the anode electrode body 25 are formed on both surfaces of the sheet-shaped electrolyte membrane 24 prepared in advance.
  • the material and the cathode electrode material cut out from the base paper roll RC2 of the cathode electrode material prepared in advance for the second electrode catalyst layer 26a of the cathode electrode body 26 are joined by, for example, thermal transfer.
  • the first electrode catalyst layer 25a and the second electrode catalyst layer 26a are bonded to both surfaces of the electrolyte membrane 24, respectively.
  • the MEA 21 configured by being sandwiched between the body 25 and the cathode electrode body 26 is manufactured. As described above, the specific locations PA and PC are set on the second surfaces CAb and CCb of the carbon papers CA and CC. Therefore, these specific parts PA and PC can be visually recognized from the outside even in the MEA 21 manufactured through the joining step S8.
  • the management system S is used to register the information of each of the MEAs 21 manufactured through the joining step S8, and update the management database as illustrated in FIG. More specifically, in the cell management step S9, the camera C is set to a portion other than the portion to which the first electrode catalyst layer 25a is joined, of the first gas diffusion layer 25b forming the MEA 21 as shown in FIG. The camera C captures an image of the specified specific area PA, and the camera C displays an image of the specific area PC set in a part of the second gas diffusion layer 26b forming the MEA 21 other than the part to which the second electrode catalyst layer 26a is joined. Image.
  • the feature vector calculation unit 51 calculates the feature vector data based on the image data of the specific portions PA and PC captured by the camera C, respectively.
  • the update registration unit 53 sets the feature vector data calculated based on the image data of the specific portion PA as the secondary feature vector data, and the secondary feature vector data is stored in the storage medium 55.
  • the carbon sheet manufacturing number of the first gas diffusion layer 25b that constitutes the target MEA 21 is specified by collating with the management database. More specifically, the update registration unit 53 reads out a plurality of primary feature vector data included in the management database, and calculates 2 based on the image data of the specific portion PA among the plurality of primary feature vector data.
  • the one having the highest degree of coincidence with the next feature vector data is extracted, and the carbon sheet manufacturing number associated with the primary feature vector data having the highest degree of coincidence is specified.
  • the degree of coincidence between the two feature vector data can be digitized by the norm value of the difference vector data whose component is the difference between the respective components of the two feature vector data as described above. That is, the closer the two feature vector data are, the smaller the norm value of the difference vector data is, and therefore the combination having the smallest norm value can be determined to have a high degree of coincidence.
  • the update registration unit 53 stores the secondary feature vector data calculated based on the image data of the specific portion PA in the storage medium 55 in association with the carbon sheet manufacturing number and the primary feature vector data identified as described above.
  • the update registration unit 53 sets the feature vector data calculated based on the image data of the specific location PC as the secondary feature vector data, and collates the secondary feature vector data with the management database stored in the storage medium 55.
  • the carbon sheet manufacturing number of the second gas diffusion layer 26b forming the target MEA 21 is specified by the same procedure as described above.
  • the update registration unit 53 stores the secondary feature vector data calculated based on the image data of the specific location PC in the storage medium 55 in association with the carbon sheet manufacturing number and the primary feature vector data identified as described above. Let In addition, when the update registration unit 53 stores the secondary feature vector data given to each MEA 21 in the above-described manner in the storage medium 55, two sets of the secondary feature vector data and the joining process are performed.
  • the MEA 21 manufactured in S8 is stored in the storage medium 55 in association with the cell manufacturing number assigned in a predetermined order for each set.
  • the management database as shown by the broken line 6c in FIG. 6 is constructed in the storage medium 55.
  • the first gas diffusion layer having the carbon sheet manufacturing number “An*****1” is the carbon to which the same cell manufacturing number “***1” is given.
  • the sheet manufacturing number is associated with the second gas diffusion layer having “Ca*****1”. Therefore, according to the example shown in FIG. 6, the MEA having the cell serial number “***1” has the carbon sheet serial number “An*****1” as the first gas diffusion layer. Then, it can be specified that the carbon sheet having the carbon sheet production number "Ca*****1” is assembled as the second gas diffusion layer. As shown in FIG. 6, there is a slight deviation between the primary feature vector data and the secondary feature vector data associated therewith.
  • This deviation is caused by performing an anode-side cleaning process, a cathode-side cleaning process, a bonding process, etc. between the acquisition of the primary feature vector data and the acquisition of the secondary feature vector data. This is due to the change in the pattern at the specific places PA and PC. Therefore, when the feature vector data calculated based on the image captured by the camera C in the process after the cell management process is collated with the management database, the newly acquired feature vector data and the latest state of the carbon paper are obtained. It is preferable to calculate the degree of coincidence with the secondary feature vector data that is considered to reflect.
  • the cell inspection step S11 various inspections are performed on the MEA 21 that has undergone the cell cleaning step S10 to determine whether or not sufficient performance is ensured.
  • the management system S is used to register information regarding the result of this inspection and update the management database. More specifically, in the cell inspection step S11, the camera C captures an image of the specific portion PA of the MEA 21 that has undergone the cell cleaning step S10.
  • the feature vector calculation unit 51 calculates feature vector data based on the image data of the specific portion PA. Further, the update registration unit 53 collates the feature vector data calculated based on the image data of the specific portion PA with the management database stored in the storage medium 55, and the secondary feature having the highest degree of coincidence with the feature vector data.
  • the update registration unit 53 stores the information on the inspection result as described above in the storage medium 55 in association with the cell manufacturing number specified as described above.
  • the management database as shown by the broken line 6d in FIG. 6 is constructed in the storage medium 55.
  • the MEA having the cell serial number “***1” has the carbon sheet having the carbon sheet serial number “An*****1” as the first gas diffusion layer.
  • a carbon sheet whose serial number is "Ca*****1” was assembled as a second gas diffusion layer, and the inspection result is that the result of inspection A is "aa point”. It is possible to specify that the result of the inspection B is “ba point” and the result of the inspection C is “ca point”.
  • the management system S is used to register information about the fuel cell stack 1 and update the management database as illustrated in FIG.
  • the camera C captures an image of each specific portion PA of the m MEAs 21 selected for assembling one set of fuel cell stacks 1.
  • the feature vector calculation unit 51 calculates the feature vector data based on the image data of the specific locations PA of these m MEAs 21.
  • the update registration unit 53 collates the feature vector data calculated based on the image data of the specific locations PA of the plurality of MEAs 21 with the management database stored in the storage medium 55, and finds that the degree of coincidence with each feature vector data is the highest. Identify the cell serial number associated with the high secondary feature vector data.
  • the update registration unit 53 targets the stack manufacturing number assigned to each set of the fuel cell stacks 1 in the stack assembly/stack management step S12 in a predetermined order and the set of the fuel cell stacks 1.
  • the layer number corresponding to the position where the MEA 21 is inserted is stored in the storage medium 55 in association with the cell manufacturing number specified as described above.
  • the management database as shown by the broken line 6e in FIG. 6 is constructed in the storage medium 55.
  • the fuel cell stack having the stack production number “***1” has the MEA having the cell production number “***1” and the cell production number “***1”. It can be specified that the MEA that is "*2" is used. Further, according to the example of FIG. 6, in the fuel cell stack having the stack production number “***1”, the MEA having the cell production number “***1” is used as the “a1st layer”. Therefore, it can be specified that the MEA having the cell manufacturing number “***2” is used as the “a2 layer”.
  • the present invention is not limited to this.
  • the detailed configuration may be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention.
  • the anode electrode body 25 and the cathode electrode body 26 are formed by joining the first gas diffusion layer 25b and the second gas diffusion layer 26b to the first electrode catalyst layer 25a and the second electrode catalyst layer 26a, respectively.
  • the present invention is not limited to this. Even if the anode electrode body 25 and the cathode electrode body 26 are manufactured by applying the first electrode catalyst layer 25a and the second electrode catalyst layer 26a to the first gas diffusion layer 25b and the second gas diffusion layer 26b, respectively. Good.

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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

製品管理方法
　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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