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JP2003022827A - 燃料電池用セパレータ及び膜・電極接合体の積層方法及び同積層装置 - Google Patents

燃料電池用セパレータ及び膜・電極接合体の積層方法及び同積層装置

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JP2003022827A
JP2003022827A JP2001206757A JP2001206757A JP2003022827A JP 2003022827 A JP2003022827 A JP 2003022827A JP 2001206757 A JP2001206757 A JP 2001206757A JP 2001206757 A JP2001206757 A JP 2001206757A JP 2003022827 A JP2003022827 A JP 2003022827A
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Japan
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separator
membrane
laminating
electrode assembly
sealing material
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JP2001206757A
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Yoichi Kamiyama
陽一 神山
Osamu Sumiya
修 角谷
Tetsuo Ishii
哲夫 石井
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】セパレータに塗布したシール材を均一な厚さに
押し広げることができ、良好なシール性を得ることがで
きる、燃料電池用セパレータ及び膜・電極接合体の積層
方法、並びに同積層装置の提供。 【解決手段】積層ステーションに付設した矯正装置４７
で、圧縮空気を噴出させたときに発生する負圧でシール
材９７を塗布したセパレータ７８を吸引し、高さＤが所
定値以下となるように負圧を制御して平坦化することで
セパレータの反りを矯正し、この矯正装置を働かせなが
らセパレータに膜・電極接合体１０３を積層する、燃料
電池用セパレータ及び膜・電極接合体の積層方法、並び
に同積層装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池での良好
なシール性を得るのに好適な燃料電池用セパレータ及び
膜・電極接合体の積層方法及び同積層装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、水の電気分解の逆の原理を
利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気
を得ることができる電池である。一般に、水素に燃料ガ
スを置き換え、酸素に空気や酸化剤ガスを置き換えるの
で、燃料ガス、空気、酸化剤ガスの用語を使用すること
が多い。
【０００３】このような燃料電池としては、例えば、特
開２０００−１２３８４８公報「燃料電池」が知られて
いる。同公報の図１によれば、電解質膜１８（符号は公
報に記載されているものを使用した。以下同様。）にア
ノード側電極２０及びカソード側電極２２を添わせ、こ
れらをガスケット２４，２６を介して第１セパレータ１
４及び第２セパレータ１６で挟むことでセルモジュール
を構成する。
【０００４】詳細には、第１セパレータ１４の面１４ａ
に燃料ガスの流路となる第１流路３８が形成され、第２
セパレータ１６の面１６ａに酸化剤ガスの流路となる第
２流路４６が形成され、各々中央の電解質膜１８に燃料
ガスと酸化剤ガスとを臨ませる構造である。
【０００５】図１に記載の１個のセルモジュールで得る
電気出力はごく小さいので、このようなセルモジュール
を多数個積層することで、所望の電気出力を得る。従っ
て、第１・第２セパレータ１４，１６は隣のセルに燃料
ガスや酸化剤ガスが洩れないようにする分離部材である
ことから「セパレータ」と呼ばれる。
【０００６】第１セパレータ１４は面１４ａに燃料ガス
のための流路３８を備え、第２セパレータ１６は面１６
ａに酸化剤ガスのための流路４６を備えるが、ガスを効
果的にアノード側電極２０及びカソード側電極２２に接
触させる必要があり、そのために、流路３８，４６はご
く浅い溝を多数本条設する必要がある。
【０００７】そして、第１・第２セパレータ１４，１６
は、流路３８，４６に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給す
るために一端部にそれぞれ燃料ガス供給孔部３２ａ、酸
化剤ガス供給孔部３４ａを備え、他端部にそれぞれ燃料
ガス排出孔部３２ｂ、酸化剤ガス排出孔部３４ｂを備
え、また、冷却水を通すための冷却水供給孔部３６ａを
一端部に備え、冷却水排出孔部３６ｂを他端部に備え
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、ガスケ
ット２４，２６の代わりに液状シール材をセパレータに
塗布し、２枚のセパレータで電解質膜及び電極からなる
膜・電極接合体を挟んでセルモジュールの製造を種々試
みたが、次に示す課題が発生した。
【０００９】図１８（ａ），（ｂ）はセパレータと膜・
電極接合体との積層要領を説明する作用図である。
（ａ）において、積層ステーション２０１に、シール材
２０２を塗布したセパレータ２０３を載せ、このセパレ
ータ２０３に、電解質膜２０４及びこの電解質膜２０４
の両側に貼り付けたカーボン電極２０５，２０５からな
る膜・電極接合体２０６を載せ、この膜・電極接合体２
０６に更に、シール材２０２を塗布したセパレータ２０
７を載せて、セパレータ２０３、膜・電極接合体２０６
及びセパレータ２０７を積層することでセルを造る。
【００１０】（ｂ）は（ａ）で積層した後の要部断面図
であり、セパレータ２０３，２０７の縁に塗布したシー
ル材２０２，２０２は、積層により押し広げられるが、
セパレータ２０３，２０７が反っているために、シール
材２０２の厚さが外側ではｔ１、内側では外側よりも薄
いｔ２となり、カーボン電極２０５，２０５の厚さが薄
くなれば、それだけシール材２０２の薄い部分が更に薄
くなり、良好なシール性を得ることが難しくなる。
【００１１】そこで、本発明の目的は、燃料電池用セパ
レータ及び膜・電極接合体の積層方法及び同積層装置を
改良することで、燃料電池での良好なシール性を得るこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、シール材を塗布したセパレータに積層ス
テーションで膜・電極接合体を積層する燃料電池用セパ
レータ及び膜・電極接合体の積層方法において、積層ス
テーションに付設した矯正手段でセパレータの反りを矯
正し、この矯正手段を働かせながらセパレータに膜・電
極接合体を積層することを特徴とする。
【００１３】セパレータに片面にのみガス流路等になる
溝を形成したり、一方の面と他方の面とで形状の異なる
溝を形成した場合に反りが発生することがある。この反
りは、例えば樹脂製のセパレータでは、一旦矯正しても
弾性で再び反ってしまう。本発明では、矯正手段を働か
せながらセパレータを矯正しつつセパレータに膜・電極
接合体を積層することで、セパレータに塗布したシール
材を均一な厚さに押し広げることができ、良好なシール
性を得ることができる。
【００１４】請求項２は、矯正手段を、圧縮空気を噴出
させたときに発生する負圧でセパレータを吸引し平坦化
するものとしたことを特徴とする。矯正手段は圧縮空気
を噴出させる構造なので、セパレータを吸引したときに
セパレータが矯正手段に接触することがなく、セパレー
タに傷をつける心配がない。
【００１５】請求項３は、セパレータにおけるシール材
を塗布したシール材塗布面と反りを矯正する矯正面との
高さが所定値以下となるように矯正手段で発生する負圧
を制御するようにしたことを特徴とする。矯正手段の負
圧を制御することでシール材塗布面と矯正面との高さを
所定値以下となるようにするので、例えば、圧縮空気の
噴射量を調整するだけで負圧を変化させ、上記高さを容
易に設定することができる。従って、積層工程の準備が
容易になり、作業性を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る燃料電池用セパレータ
のシール塗布積層装置の正面図であり、シール塗布積層
装置１０は、セパレータにシール材を塗布するシール材
塗布ステーション１１と、シール材を塗布したセパレー
タに膜・電極接合体を積層する積層ステーション１２と
を備える。
【００１７】膜・電極接合体体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａ
ｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、高
分子化合物からなる高分子電解質膜の両面に、カーボン
ペーパーからなるアノード側電極及びカソード側電極を
それぞれ貼り合わせたものである。
【００１８】図２は本発明に係るシール材塗布ステーシ
ョンの要部拡大正面図であり、シール材塗布ステーショ
ン１１は、ベース部２１に取付けたセパレータ載置台２
２と、ベース部２１に取付けたアーム部２３と、このア
ーム部２３に取付けたシール材塗布ガン２４と、このシ
ール材塗布ガン２４の先端に近接させて配置した非接触
式センサ２５とからなる。
【００１９】シール材塗布ガン２４は、シール材を蓄え
るとともに交換可能としたシール材カートリッジ２７
と、このシール材カートリッジ２７に取付けたシール材
供給ホース２８と、このシール材供給ホース２８の先端
を連結したシール材押出し部３１と、このシール材押出
し部３１を駆動する電動モータ３２と、シール材を吐出
するためにシール材押出し部３１の先端に取付けたノズ
ル部３３とからなる。
【００２０】非接触式センサ２５は、ノズル部３３のほ
ぼ下方のセパレータ面に、例えばレーザを照射すること
で、シール材をセパレータに塗布中に、既に塗布したシ
ール材を非接触の状態で検知するものであり、図示せぬ
制御装置は、この非接触式センサ２５からの信号に基づ
いて、アーム部２３を駆動し、シール材塗布ガン２４の
水平移動や昇降を制御する。
【００２１】シール材塗布ガン２４のシール材押出し部
３１は、例えば、螺旋状の溝を設けたスクリューをシリ
ンダ内に挿入したものであり、電動モータ３２でスクリ
ューを回転させることで、シール材カートリッジ２７内
のシール材をシール材供給ホース２８を介して吸引する
とともに、シリンダ内壁とスクリューの溝との間でシー
ル材を押出し、ノズル部３３から吐出させる。
【００２２】図３は図２の３矢視図であり、シール材塗
布ガン２４の後部に背板３５を取付け、この背板３５の
下端からステー３６，３６（奥側のステー３６は不図
示）を斜め下方に延ばし、これらのステー３６，３６の
先端に非接触式センサ２５を取付けたことを示す。非接
触式センサ２５は、先端をノズル部３３の下方に向けた
ものである。
【００２３】図４は図２の４矢視図であり、シール材塗
布ステーション１１の平面図を示す。シール材塗布ステ
ーション１１のセパレータ載置台２２は、セパレータを
搬送するパレット（後述する。）を載せるパレット載置
部４１，４２，４３，４４と、パレットをセパレータ載
置台２２に位置決めするための第１位置決め部材４５及
び第２位置決め部材４６と、パレットに載せたセパレー
タの反りを矯正するための矯正手段としての矯正装置４
７，４７とを備える。
【００２４】パレット載置部４１は、載置面５１及びこ
の載置面５１から突出させたＬ字状凸部５２とを備え、
Ｌ字状凸部５２は位置決め面５２ａ，５２ｂを形成した
部材である。パレット載置部４２は、載置面５３及びこ
の載置面５３から突出させた矩形状凸部５４を備え、矩
形状凸部５４は位置決め面５４ａを形成した部材であ
る。パレット載置部４３，４４は、載置面５５，５６を
備える。
【００２５】第１位置決め部材４５は、シリンダ部６１
と、このシリンダ部６１内の図示せぬシリンダ内に挿入
したロッド６２，６２と、これらのロッド６２，６２の
先端に取付けた押圧部６３とからなり、吸入口６４，６
４からオイル又はエアをシリンダ内に供給することでロ
ッド６２，６２を押出し、押圧部６３で上記したパレッ
トの一部を押圧して、パレットを位置決めする。なお、
６３ａは押圧部６３に設けた斜面である。
【００２６】第２位置決め部材４６は、シリンダ部６６
と、このシリンダ部６６内の図示せぬシリンダ内に挿入
したロッド６７，６７と、これらのロッド６７，６７の
先端に取付けた押圧部６８とからなり、吸入口６９，６
９からオイル又はエアをシリンダ内に供給することでロ
ッド６７，６７を押出し、押圧部６８で上記したパレッ
トの一部を押圧して、パレットを位置決めする。６８ａ
は押圧部６８に設けた斜面である。
【００２７】図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電
池用セパレータの矯正装置の説明図である。（ａ）にお
いて、矯正装置４７は、円柱部７２と、この円柱部７２
内に形成するとともに上面７３の縁に開口させた噴出孔
７４・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）に連結した
ジョイント管７５と、このジョイント管７５に接続した
エアホース７６とからなる。
【００２８】以上に述べた矯正装置４７の作用を次に説
明する。（ｂ）において、エアホース７６から圧縮エア
を供給し、ジョイント管７５及び噴出孔７４・・・を介し
て外部に噴出すると、矯正装置４７にセパレータ７８を
近接させたときに、エアは、矢印，のように、円柱
部７２の縁とセパレータ７８との間から勢いよく外部に
流れ出る。これにより、円柱部７２の上面７３の中央部
とセパレータ７８との間に負圧が発生するために、セパ
レータ７８は矢印のように円柱部７２側に吸引され
る。但し、噴出孔７４・・・からのエアの噴き出しによ
り、セパレータ７８は円柱部７２の上面７３に密着する
ことはない。
【００２９】即ち、矯正装置４７は、セパレータ７８に
接触することなしに離れた状態でセパレータ７８を吸引
することができるものであり、セパレータ７８の反りを
矯正することができる。また、矯正装置４７はセパレー
タ７８に接触することがないため、セパレータ７８に金
属イオンが付着することがない。
【００３０】もし、セパレータ７８に金属イオンが付着
すると、セパレータ７８に積層するＭＥＡのカーボン電
極に金属イオンが付着し、この金属イオンと電子とが結
合して、カーボン電極に金属が析出する。これにより、
析出した金属が水素と酸素との反応を妨げ、燃料電池の
性能を低下させることがある。
【００３１】図６は本発明に係る燃料電池用セパレータ
を搬送するパレットの平面図であり、搬送部材としての
パレット８１は、枠体８２に、セパレータ７８を位置決
めするための位置決めピン８３，８３と、セパレータ７
８を固定するためのフック８４・・・と、前述のセパレー
タ載置台２２（図４参照）に位置決めするための位置決
めブロック８５・・・とを取付けたものである。なお、８
６，８６は取っ手である。
【００３２】図７は図６の７−７線断面図であり、枠体
８２の下面にビス９１で位置決めブロック８５を取付け
たことを示す。位置決めブロック８５は図６にも示した
ように、ほぼ円柱状の部材である。
【００３３】図８は図６の８−８線断面図であり、フッ
ク８４は、枠体８２の上面にボルト９３でセパレータ止
め片９４及びカラー９５を取付けたものである。ボルト
９３を締め付けて枠体８２にカラー９５を固定したとき
に、カラー９５の段部９５ａの高さがセパレータ止め片
９４の厚さよりも大きいため、セパレータ止め片９４を
カラー９５を中心に回転させることができる。なお、９
４ａはセパレータ７８の縁に掛けるためにセパレータ止
め片９４の下面に設けた切欠き部である。
【００３４】図９は図６の９−９線断面図であり、枠体
８２の上面に位置決めピン８３を打込み、この位置決め
ピン８３にセパレータ７８の位置決め穴７８ａを嵌める
状態を示す。
【００３５】以上に述べた燃料電池用セパレータのシー
ル塗布積層装置１０の作用を次に説明する。図１０は本
発明に係る燃料電池用セパレータのシール材塗布及び積
層のフロー図である。なお、ＳＴ××はステップ番号を
示す。 ＳＴ０１…セパレータをパレットに位置決めする。 ＳＴ０２…パレットでセパレータを搬送する
【００３６】ＳＴ０３…パレットをシール材塗布ステー
ションに位置決めする。このようにして、セパレータを
シール材塗布ステーションに位置決めする。 ＳＴ０４…セパレータの反りを矯正した状態でセパレー
タにシール材を塗布する。 ＳＴ０５…パレットでセパレータを搬送する。
【００３７】ＳＴ０６…パレットを積層ステーションに
位置決めする。 ＳＴ０７…セパレータの反りを矯正した状態でセパレー
タにＭＥＡを積層する。このようにしてセルを造り、こ
のセルを複数積層することで燃料電池を造る。
【００３８】図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第１作
用図である。（ａ）において、まず、パレット８１の位
置決めピン８３，８３に、セパレータ７８の位置決め穴
７８ａ，７８ａを嵌め、パレット８１にセパレータ７８
を位置決めする。（ｂ）において、パレット８１に設け
たフック８４のセパレータ止め片９４を矢印のように回
転させ、（ｃ）に示すようにセパレータ止め片９４の切
欠き部９４ａをセパレータ７８に掛けてセパレータ７８
の縁を止めたことを示す。
【００３９】図１２は本発明に係るセパレータのシール
材塗布及び積層の作用を説明する第２作用図であり、セ
パレータ載置台２２のパレット載置部４１，４２，４
３，４４にパレット８１の各位置決めブロック８５を載
せる。
【００４０】図１３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第３作
用図である。（ａ）において、位置決めブロック８５は
Ｌ字状凸部５２の位置決め面５２ａ，５２ｂから離れて
載置面５１に載った状態にある。（ｂ）において、位置
決めブロック８５は矩形状凸部５４の位置決め面５４ａ
から離れて載置面５３に載った状態にある。
【００４１】（ｃ）において、シリンダ部６１にオイル
又はエアを供給し、ロッド６２，６２を介して押圧部６
３を白抜き矢印に示すようにＬ字状凸部５２側に移動さ
せながら、押圧部６３の斜面６３ａを位置決めブロック
８５に当てる。これにより、位置決めブロック８５は、
斜面６３ａから受ける図の左方向及び上方向の分力を受
けて、矢印のように左方及び上方に移動する。
【００４２】（ｄ）において、シリンダ部６６にオイル
又はエアを供給し、ロッド６７，６７を介して押圧部６
８を白抜き矢印に示すように矩形状凸部５４側に移動さ
せながら、（ａ）に示した斜面６３ａを位置決めブロッ
ク８５に当てるのとほぼ同時に（ｂ）に示した押圧部６
８の斜面６８ａを位置決めブロック８５に当てる。これ
により、位置決めブロック８５は、斜面６８ａから受け
る図の左方向及び上方向の分力を受けて、矢印のように
左方及び上方に移動する。
【００４３】（ｃ）及び（ｄ）において、押圧部６３，
６８を移動させ続けると、斜面６３ａ，６８ａによっ
て、（ａ）の位置決めブロック８５は位置決め面５２
ａ，５２ｂに当たり、（ｂ）の位置決めブロック８５は
位置決め面５４ａに当たる。この時、押圧部６３の側面
６３ｂと位置決めブロック８５との間にはクリアランス
量Ｃが存在する、即ち位置決めブロック８５を、位置決
め面５２ａ，５２ｂ及び斜面６３ａの３箇所で支持す
る。
【００４４】図１２に示したパレット載置部４３の載置
面５５及びパレット載置部４４の載置面５６のそれぞれ
に載せた位置決めブロック８５，８５は、上記した載置
面５１，５３に載せた位置決めブロック８５，８５と一
体的に移動する。このようにして、セパレータ載置台２
２へのパレット８１の位置決めが完了する。
【００４５】図１４（ａ），（ｂ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第４作
用図である。（ａ）は、パレット８１に載せたセパレー
タ７８の下方に矯正装置４７を配置した状態を示す。
（２台の矯正装置４７のうち、１台は便宜上省いた。）
セパレータ７８は、片面にのみガス流路等になる溝を形
成したものや、一方の面と他方の面とで形状の異なる溝
を形成したものでは図の如く反りが発生する。
【００４６】（ｂ）において、セパレータ７８の反りを
矯正するために、矯正装置４７に圧縮エアを供給し、矢
印のように矯正装置４７とセパレータ７８との間からエ
アを噴出し、矯正装置４７でセパレータ７８を吸引す
る。この結果、セパレータ７８は白抜き矢印に示すよう
に平坦になる。
【００４７】図１５は本発明に係るセパレータのシール
材塗布及び積層の作用を説明する第５作用図である。セ
パレータ７８の反りを矯正している状態で、即ち矯正装
置４７（図１４（ｂ）参照）を働かせながら、セパレー
タ７８にシール材９７を塗布する。
【００４８】例えば、位置決め穴７８ａの近傍からシー
ル材９７を塗り始め（９７ａは塗り始め部分）、セパレ
ータ７８の縁にほぼ沿ってその内側を矢印に示すように
矩形状に塗り、塗り終わり部分９７ｂを塗り始め部分９
７ａに交差させて重ねるようにする。
【００４９】図１６（ａ）〜（ｈ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第６作
用図であり、図１５で説明したシール材９７の塗り始め
部分９７ａと塗り終わり部分９７ｂとの交差位置付近で
のシール材塗布要領を説明する。（ａ）において、シー
ル材塗布ガンのノズル部３３は、セパレータ７８からの
高さｈ１を維持しつつ、セパレータ７８にシール材９７
を塗布しながら移動する。
【００５０】（ｂ）において、ノズル部３３がシール材
９７の塗り始め部分９７ａに近づき、非接触式センサか
ら発射したレーザ９９がシール材９７の塗り始め部分９
７ａを検知すると、ノズル部３３は矢印のように下降を
開始し、（ｃ）ノズル部３３がセパレータ７８から高さ
ｈ２の位置まで下降したら、ノズル部３３は矢印のよう
に上昇を開始する。（ｄ）において、ノズル部３３がセ
パレータ７８から元の高さｈ１（（ａ）参照）に達した
ら、再び高さｈ１を維持しながら水平に移動する。
【００５１】そして、（ｅ）及び（ｆ）に示す矢印のよ
うに、ノズル部３３は、水平移動しながらシール材９７
の塗布を続け、（ｇ）でシール材９７の塗布を終了す
る。（ｇ）に示した塗り始め部分９７ａと塗り終わり部
分９７ｂとの交差部分９７ｃには、塗り始め部分９７ａ
の左側（交差した後の側）に隙間１０１が出来る。塗り
始め部分９７ａの右側（交差する手前の側）の部分には
隙間がなくなり、シール性を高めることができる。
【００５２】塗り始め部分９７ａの左側の隙間１０１を
埋める場合は、（ｈ）のように、シール材塗布位置が塗
り始め部分９７ａを越えた位置、例えば（ｂ）及び
（ｃ）で昇降したノズル部３３の位置から水平方向に所
定距離Ｌだけ移動したときに、ノズル部３３をセパレー
タ７８から高さｈ３（ｈ３＜ｈ１であり、また、ｈ３＝
ｈ２でもよい。）の位置まで下降させればよい。
【００５３】この後、図１４（ｂ）に示した矯正装置４
７によるセパレータ７８の吸引を停止し、シール材９７
を塗布したセパレータ７８をパレット８１（図６参照）
で積層ステーションまで搬送する。積層ステーション
は、図４に示したセパレータ載置台２２と同じセパレー
タ載置台を備えるため、図１２及び図１３で説明したの
と同様に、積層ステーションのセパレータ載置台にパレ
ット８１を位置決めする。
【００５４】図１７（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第７作
用図である。（ａ）は、積層ステーションのセパレータ
載置台にセットしたパレット８１を示す。シール材９７
を塗布したセパレータ７８は、図１４（ａ）に示した状
態までほぼ反りが戻った状態にある。このときのシール
材塗布面と反りを矯正する矯正面との高さ、即ち、図に
示すセパレータ７８の上面上の点Ａ（シール材９７の幅
の中央に対応する点）と点Ｂ（反ったセパレータ７８の
頂点、即ち、セパレータ７８の矯正位置）との距離をＤ
とする。
【００５５】（ｂ）において、積層ステーションに設け
た矯正装置４７に圧縮エアを供給し、矢印のように矯正
装置４７と、セパレータ７８との間からエアを噴出し、
矯正装置４７でセパレータ７８を吸引する。そして、
（ａ）に示した距離Ｄを所定値以下にする、望ましく
は、距離Ｄをゼロにして、セパレータ７８を平坦にす
る。
【００５６】セパレータ７８を吸引し続けてセパレータ
７８を矯正している状態で、セパレータ７８のシール材
９７を塗布した面にＭＥＡ１０３を載せ、更にこのＭＥ
Ａ１０３に、シール材９７を塗布しておいた別のセパレ
ータ１０４を載せ、このセパレータ１０４に更に枠部材
１０５を載せる。（ｃ）において、重ねたセパレータ７
８、ＭＥＡ１０３及びセパレータ１０４を枠部材１０５
を介して図１に示したプレス装置１０７で矢印のように
加圧することでセルが出来上がる。
【００５７】例えば、矯正装置４７を用いずに枠部材１
０５で加圧しても、セパレータ７８をある程度平坦にす
ることはできるが、セパレータ７８の中央部を枠部材１
０５で押すことができないため、セパレータ７８を完全
に平坦にすることは難しい。本発明では、セパレータ７
８を矯正装置４７で矯正することで、セパレータ７８を
十分に平坦にしてから枠部材１０５で加圧することがで
きるため、シール材９７を平坦な面で押し広げることが
できる。
【００５８】以上の図１７（ａ）〜（ｃ）で説明したよ
うに、本発明は第１に、シール材９７を塗布したセパレ
ータ７８に積層ステーション１２（図１参照）でＭＥＡ
１０３を積層する燃料電池用セパレータ７８及びＭＥＡ
１０３の積層方法において、積層ステーション１２に付
設した矯正装置４７でセパレータ７８の反りを矯正し、
この矯正装置４７を働かせながらセパレータ７８にＭＥ
Ａを積層することを特徴とする。
【００５９】矯正装置４７を働かせながらセパレータ７
８を矯正しつつセパレータ７８にＭＥＡ１０３を積層す
ることで、セパレータ７８に塗布したシール材９７を均
一な厚さに押し広げることができ、良好なシール性を得
ることができる。
【００６０】本発明は第２に、矯正装置４７を、圧縮空
気を噴出させたときに発生する負圧でセパレータ７８を
吸引し平坦化するものとしたことを特徴とする。矯正装
置４７は圧縮空気を噴出させる構造なので、セパレータ
７８を吸引したときにセパレータ７８が矯正装置４７に
接触することがなく、セパレータ７８に傷をつける心配
がない。
【００６１】本発明は第３に、セパレータ７８における
シール材９７を塗布したシール材塗布面上の点Ａと反り
を矯正する矯正面上の点Ｂとの鉛直方向の距離Ｄが所定
値以下となるように矯正装置４７で発生する負圧を制御
するようにしたことを特徴とする。
【００６２】矯正装置４７の負圧を制御することで、上
記した距離Ｄを所定値以下（距離Ｄの最小値はゼロであ
る。この時セパレータ７８は平坦になる。）となるよう
にするので、例えば、圧縮空気の噴射量を調整するだけ
で負圧を変化させ、上記距離Ｄを容易に設定することが
できる。従って、積層工程の準備が容易になり、作業性
を向上させることができる。
【００６３】尚、本発明の矯正手段としては、実施の形
態に示した矯正装置４７に限らず、エア噴出手段とエア
吸引手段とを組合わせたものでもよい。
【００６４】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１の燃料電池用セパレータ及び膜・電極接
合体の積層方法は、積層ステーションに付設した矯正手
段でセパレータの反りを矯正し、この矯正手段を働かせ
ながらセパレータに膜・電極接合体を積層するので、セ
パレータに塗布したシール材を均一な厚さに押し広げる
ことができ、良好なシール性を得ることができる。
【００６５】請求項２の燃料電池用セパレータ及び膜・
電極接合体の積層装置は、矯正手段を、圧縮空気を噴出
させたときに発生する負圧でセパレータを吸引し平坦化
するものとしたので、圧縮空気を噴出させることによ
り、セパレータを吸引したときにセパレータが矯正手段
に接触することがなく、セパレータに傷をつける心配が
ない。
【００６６】請求項３の燃料電池用セパレータ及び膜・
電極接合体の積層方法は、セパレータにおけるシール材
を塗布したシール材塗布面と反りを矯正する矯正面との
高さが所定値以下となるように矯正手段で発生する負圧
を制御するようにしたので、例えば、圧縮空気の噴射量
を調整するだけで負圧を変化させ、上記高さを容易に設
定することができる。従って、積層工程の準備が容易に
なり、作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用セパレータのシール材
塗布積層装置の正面図
【図２】本発明に係るシール材塗布ステーションの要部
拡大正面図
【図３】図２の３矢視図
【図４】図２の４矢視図
【図５】本発明に係る燃料電池用セパレータの矯正装置
の説明図
【図６】本発明に係る燃料電池用セパレータを搬送する
パレットの平面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図６の８−８線断面図
【図９】図６の９−９線断面図
【図１０】本発明に係る燃料電池用セパレータのシール
材塗布及び積層のフロー図
【図１１】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第１作用図
【図１２】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第２作用図
【図１３】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第３作用図
【図１４】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第４作用図
【図１５】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第５作用図
【図１６】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第６作用図
【図１７】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第７作用図
【図１８】セパレータと膜・電極接合体との積層要領を
説明する作用図
【符号の説明】
１２…積層ステーション、４７…矯正手段（矯正装
置）、７８…セパレータ、９７…シール材、１０３…膜
・電極接合体（ＭＥＡ）、Ｄ…高さ（距離）。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月２４日（２００２．７．２
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 燃料電池用セパレータ及び膜・電極接
合体の積層方法及び同積層装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池での良好
なシール性を得るのに好適な燃料電池用セパレータ及び
膜・電極接合体の積層方法及び同積層装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、水の電気分解の逆の原理を
利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気
を得ることができる電池である。一般に、水素に燃料ガ
スを置き換え、酸素に空気や酸化剤ガスを置き換えるの
で、燃料ガス、空気、酸化剤ガスの用語を使用すること
が多い。
【０００３】このような燃料電池としては、例えば、特
開２０００−１２３８４８公報「燃料電池」が知られて
いる。同公報の図１によれば、電解質膜１８（符号は公
報に記載されているものを使用した。以下同様。）にア
ノード側電極２０及びカソード側電極２２を添わせ、こ
れらをガスケット２４，２６を介して第１セパレータ１
４及び第２セパレータ１６で挟むことでセルモジュール
を構成する。
【０００４】詳細には、第１セパレータ１４の面１４ａ
に燃料ガスの流路となる第１流路３８が形成され、第２
セパレータ１６の面１６ａに酸化剤ガスの流路となる第
２流路４６が形成され、各々中央の電解質膜１８に燃料
ガスと酸化剤ガスとを臨ませる構造である。
【０００５】図１に記載の１個のセルモジュールで得る
電気出力はごく小さいので、このようなセルモジュール
を多数個積層することで、所望の電気出力を得る。従っ
て、第１・第２セパレータ１４，１６は隣のセルに燃料
ガスや酸化剤ガスが洩れないようにする分離部材である
ことから「セパレータ」と呼ばれる。
【０００６】第１セパレータ１４は面１４ａに燃料ガス
のための流路３８を備え、第２セパレータ１６は面１６
ａに酸化剤ガスのための流路４６を備えるが、ガスを効
果的にアノード側電極２０及びカソード側電極２２に接
触させる必要があり、そのために、流路３８，４６はご
く浅い溝を多数本条設する必要がある。
【０００７】そして、第１・第２セパレータ１４，１６
は、流路３８，４６に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給す
るために一端部にそれぞれ燃料ガス供給孔部３２ａ、酸
化剤ガス供給孔部３４ａを備え、他端部にそれぞれ燃料
ガス排出孔部３２ｂ、酸化剤ガス排出孔部３４ｂを備
え、また、冷却水を通すための冷却水供給孔部３６ａを
一端部に備え、冷却水排出孔部３６ｂを他端部に備え
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、ガスケ
ット２４，２６の代わりに液状シール材をセパレータに
塗布し、２枚のセパレータで電解質膜及び電極からなる
膜・電極接合体を挟んでセルモジュールの製造を種々試
みたが、次に示す課題が発生した。
【０００９】図１８（ａ），（ｂ）はセパレータと膜・
電極接合体との積層要領を説明する作用図である。
（ａ）において、積層ステーション２０１に、シール材
２０２を塗布したセパレータ２０３を載せ、このセパレ
ータ２０３に、電解質膜２０４及びこの電解質膜２０４
の両側に貼り付けたカーボン電極２０５，２０５からな
る膜・電極接合体２０６を載せ、この膜・電極接合体２
０６に更に、シール材２０２を塗布したセパレータ２０
７を載せて、セパレータ２０３、膜・電極接合体２０６
及びセパレータ２０７を積層することでセルを造る。
【００１０】（ｂ）は（ａ）で積層した後の要部断面図
であり、セパレータ２０３，２０７の縁に塗布したシー
ル材２０２，２０２は、積層により押し広げられるが、
セパレータ２０３，２０７が反っているために、シール
材２０２の厚さが外側ではｔ１、内側では外側よりも薄
いｔ２となり、カーボン電極２０５，２０５の厚さが薄
くなれば、それだけシール材２０２の薄い部分が更に薄
くなり、良好なシール性を得ることが難しくなる。
【００１１】そこで、本発明の目的は、燃料電池用セパ
レータ及び膜・電極接合体の積層方法及び同積層装置を
改良することで、燃料電池での良好なシール性を得るこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、シール材を塗布したセパレータに積層ス
テーションで膜・電極接合体を積層する燃料電池用セパ
レータ及び膜・電極接合体の積層方法において、積層ス
テーションに付設した矯正手段でセパレータの反りを矯
正し、この矯正手段を働かせながらセパレータに膜・電
極接合体を積層することを特徴とする。
【００１３】セパレータに片面にのみガス流路等になる
溝を形成したり、一方の面と他方の面とで形状の異なる
溝を形成した場合に反りが発生することがある。この反
りは、例えば樹脂製のセパレータでは、一旦矯正しても
弾性で再び反ってしまう。本発明では、矯正手段を働か
せながらセパレータを矯正しつつセパレータに膜・電極
接合体を積層することで、セパレータに塗布したシール
材を均一な厚さに押し広げることができ、良好なシール
性を得ることができる。
【００１４】請求項２は、セパレータの反りの矯正を、
矯正手段から圧縮空気を噴出させたときに発生する負圧
でセパレータを吸引し平坦化するようにしたことを特徴
とする。矯正手段から圧縮空気を噴出させるので、セパ
レータを吸引したときにセパレータが矯正手段に接触す
ることがなく、セパレータに傷をつける心配がない。
【００１５】請求項３は、セパレータにおけるシール材
を塗布したシール材塗布面と反りを矯正する矯正面との
高さが所定値以下となるように矯正手段で発生する負圧
を制御するようにしたことを特徴とする。矯正手段の負
圧を制御することでシール材塗布面と矯正面との高さを
所定値以下となるようにするので、例えば、圧縮空気の
噴射量を調整するだけで負圧を変化させ、上記高さを容
易に設定することができる。従って、積層工程の準備が
容易になり、作業性を向上させることができる。
【００１６】請求項４は、シール材を塗布したセパレー
タに積層ステーションで膜・電極接合体を積層する燃料
電池用セパレータ及び膜・電極接合体の積層装置におい
て、この積層装置に、シール材を塗布したセパレータを
載置するためのパレットと、このパレットに載せたセパ
レータの反りを矯正する矯正手段とを備え、この矯正手
段を働かせながら、セパレータに膜・電極接合体を積層
することを特徴とする。シール材を塗布したセパレータ
をパレットに載置することで、セパレータに膜・電極接
合体を積層する位置にパレットを介してセパレータを位
置決めすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る燃料電池用セパレータ
のシール塗布積層装置の正面図であり、シール塗布積層
装置１０は、セパレータにシール材を塗布するシール材
塗布ステーション１１と、シール材を塗布したセパレー
タに膜・電極接合体を積層する積層ステーション１２と
を備える。
【００１８】膜・電極接合体体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａ
ｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、高
分子化合物からなる高分子電解質膜の両面に、カーボン
ペーパーからなるアノード側電極及びカソード側電極を
それぞれ貼り合わせたものである。
【００１９】図２は本発明に係るシール材塗布ステーシ
ョンの要部拡大正面図であり、シール材塗布ステーショ
ン１１は、ベース部２１に取付けたセパレータ載置台２
２と、ベース部２１に取付けたアーム部２３と、このア
ーム部２３に取付けたシール材塗布ガン２４と、このシ
ール材塗布ガン２４の先端に近接させて配置した非接触
式センサ２５とからなる。
【００２０】シール材塗布ガン２４は、シール材を蓄え
るとともに交換可能としたシール材カートリッジ２７
と、このシール材カートリッジ２７に取付けたシール材
供給ホース２８と、このシール材供給ホース２８の先端
を連結したシール材押出し部３１と、このシール材押出
し部３１を駆動する電動モータ３２と、シール材を吐出
するためにシール材押出し部３１の先端に取付けたノズ
ル部３３とからなる。
【００２１】非接触式センサ２５は、ノズル部３３のほ
ぼ下方のセパレータ面に、例えばレーザを照射すること
で、シール材をセパレータに塗布中に、既に塗布したシ
ール材を非接触の状態で検知するものであり、図示せぬ
制御装置は、この非接触式センサ２５からの信号に基づ
いて、アーム部２３を駆動し、シール材塗布ガン２４の
水平移動や昇降を制御する。
【００２２】シール材塗布ガン２４のシール材押出し部
３１は、例えば、螺旋状の溝を設けたスクリューをシリ
ンダ内に挿入したものであり、電動モータ３２でスクリ
ューを回転させることで、シール材カートリッジ２７内
のシール材をシール材供給ホース２８を介して吸引する
とともに、シリンダ内壁とスクリューの溝との間でシー
ル材を押出し、ノズル部３３から吐出させる。
【００２３】図３は図２の３矢視図であり、シール材塗
布ガン２４の後部に背板３５を取付け、この背板３５の
下端からステー３６，３６（奥側のステー３６は不図
示）を斜め下方に延ばし、これらのステー３６，３６の
先端に非接触式センサ２５を取付けたことを示す。非接
触式センサ２５は、先端をノズル部３３の下方に向けた
ものである。
【００２４】図４は図２の４矢視図であり、シール材塗
布ステーション１１の平面図を示す。シール材塗布ステ
ーション１１のセパレータ載置台２２は、セパレータを
搬送するパレット（後述する。）を載せるパレット載置
部４１，４２，４３，４４と、パレットをセパレータ載
置台２２に位置決めするための第１位置決め部材４５及
び第２位置決め部材４６と、パレットに載せたセパレー
タの反りを矯正するための矯正手段としての矯正装置４
７，４７とを備える。
【００２５】パレット載置部４１は、載置面５１及びこ
の載置面５１から突出させたＬ字状凸部５２とを備え、
Ｌ字状凸部５２は位置決め面５２ａ，５２ｂを形成した
部材である。パレット載置部４２は、載置面５３及びこ
の載置面５３から突出させた矩形状凸部５４を備え、矩
形状凸部５４は位置決め面５４ａを形成した部材であ
る。パレット載置部４３，４４は、載置面５５，５６を
備える。
【００２６】第１位置決め部材４５は、シリンダ部６１
と、このシリンダ部６１内の図示せぬシリンダ内に挿入
したロッド６２，６２と、これらのロッド６２，６２の
先端に取付けた押圧部６３とからなり、吸入口６４，６
４からオイル又はエアをシリンダ内に供給することでロ
ッド６２，６２を押出し、押圧部６３で上記したパレッ
トの一部を押圧して、パレットを位置決めする。なお、
６３ａは押圧部６３に設けた斜面である。
【００２７】第２位置決め部材４６は、シリンダ部６６
と、このシリンダ部６６内の図示せぬシリンダ内に挿入
したロッド６７，６７と、これらのロッド６７，６７の
先端に取付けた押圧部６８とからなり、吸入口６９，６
９からオイル又はエアをシリンダ内に供給することでロ
ッド６７，６７を押出し、押圧部６８で上記したパレッ
トの一部を押圧して、パレットを位置決めする。６８ａ
は押圧部６８に設けた斜面である。
【００２８】図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電
池用セパレータの矯正装置の説明図である。（ａ）にお
いて、矯正装置４７は、円柱部７２と、この円柱部７２
内に形成するとともに上面７３の縁に開口させた噴出孔
７４・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）に連結した
ジョイント管７５と、このジョイント管７５に接続した
エアホース７６とからなる。
【００２９】以上に述べた矯正装置４７の作用を次に説
明する。（ｂ）において、エアホース７６から圧縮エア
を供給し、ジョイント管７５及び噴出孔７４・・・を介し
て外部に噴出すると、矯正装置４７にセパレータ７８を
近接させたときに、エアは、矢印，のように、円柱
部７２の縁とセパレータ７８との間から勢いよく外部に
流れ出る。これにより、円柱部７２の上面７３の中央部
とセパレータ７８との間に負圧が発生するために、セパ
レータ７８は矢印のように円柱部７２側に吸引され
る。但し、噴出孔７４・・・からのエアの噴き出しによ
り、セパレータ７８は円柱部７２の上面７３に密着する
ことはない。
【００３０】即ち、矯正装置４７は、セパレータ７８に
接触することなしに離れた状態でセパレータ７８を吸引
することができるものであり、セパレータ７８の反りを
矯正することができる。また、矯正装置４７はセパレー
タ７８に接触することがないため、セパレータ７８に金
属イオンが付着することがない。
【００３１】もし、セパレータ７８に金属イオンが付着
すると、セパレータ７８に積層するＭＥＡのカーボン電
極に金属イオンが付着し、この金属イオンと電子とが結
合して、カーボン電極に金属が析出する。これにより、
析出した金属が水素と酸素との反応を妨げ、燃料電池の
性能を低下させることがある。
【００３２】図６は本発明に係る燃料電池用セパレータ
を搬送するパレットの平面図であり、搬送部材としての
パレット８１は、枠体８２に、セパレータ７８を位置決
めするための位置決めピン８３，８３と、セパレータ７
８を固定するためのフック８４・・・と、前述のセパレー
タ載置台２２（図４参照）に位置決めするための位置決
めブロック８５・・・とを取付けたものである。なお、８
６，８６は取っ手である。
【００３３】図７は図６の７−７線断面図であり、枠体
８２の下面にビス９１で位置決めブロック８５を取付け
たことを示す。位置決めブロック８５は図６にも示した
ように、ほぼ円柱状の部材である。
【００３４】図８は図６の８−８線断面図であり、フッ
ク８４は、枠体８２の上面にボルト９３でセパレータ止
め片９４及びカラー９５を取付けたものである。ボルト
９３を締め付けて枠体８２にカラー９５を固定したとき
に、カラー９５の段部９５ａの高さがセパレータ止め片
９４の厚さよりも大きいため、セパレータ止め片９４を
カラー９５を中心に回転させることができる。なお、９
４ａはセパレータ７８の縁に掛けるためにセパレータ止
め片９４の下面に設けた切欠き部である。
【００３５】図９は図６の９−９線断面図であり、枠体
８２の上面に位置決めピン８３を打込み、この位置決め
ピン８３にセパレータ７８の位置決め穴７８ａを嵌める
状態を示す。
【００３６】以上に述べた燃料電池用セパレータのシー
ル塗布積層装置１０の作用を次に説明する。図１０は本
発明に係る燃料電池用セパレータのシール材塗布及び積
層のフロー図である。なお、ＳＴ××はステップ番号を
示す。 ＳＴ０１…セパレータをパレットに位置決めする。 ＳＴ０２…パレットでセパレータを搬送する
【００３７】ＳＴ０３…パレットをシール材塗布ステー
ションに位置決めする。このようにして、セパレータを
シール材塗布ステーションに位置決めする。 ＳＴ０４…セパレータの反りを矯正した状態でセパレー
タにシール材を塗布する。 ＳＴ０５…パレットでセパレータを搬送する。
【００３８】ＳＴ０６…パレットを積層ステーションに
位置決めする。 ＳＴ０７…セパレータの反りを矯正した状態でセパレー
タにＭＥＡを積層する。このようにしてセルを造り、こ
のセルを複数積層することで燃料電池を造る。
【００３９】図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第１作
用図である。（ａ）において、まず、パレット８１の位
置決めピン８３，８３に、セパレータ７８の位置決め穴
７８ａ，７８ａを嵌め、パレット８１にセパレータ７８
を位置決めする。（ｂ）において、パレット８１に設け
たフック８４のセパレータ止め片９４を矢印のように回
転させ、（ｃ）に示すようにセパレータ止め片９４の切
欠き部９４ａをセパレータ７８に掛けてセパレータ７８
の縁を止めたことを示す。
【００４０】図１２は本発明に係るセパレータのシール
材塗布及び積層の作用を説明する第２作用図であり、セ
パレータ載置台２２のパレット載置部４１，４２，４
３，４４にパレット８１の各位置決めブロック８５を載
せる。
【００４１】図１３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第３作
用図である。（ａ）において、位置決めブロック８５は
Ｌ字状凸部５２の位置決め面５２ａ，５２ｂから離れて
載置面５１に載った状態にある。（ｂ）において、位置
決めブロック８５は矩形状凸部５４の位置決め面５４ａ
から離れて載置面５３に載った状態にある。
【００４２】（ｃ）において、シリンダ部６１にオイル
又はエアを供給し、ロッド６２，６２を介して押圧部６
３を白抜き矢印に示すようにＬ字状凸部５２側に移動さ
せながら、押圧部６３の斜面６３ａを位置決めブロック
８５に当てる。これにより、位置決めブロック８５は、
斜面６３ａから受ける図の左方向及び上方向の分力を受
けて、矢印のように左方及び上方に移動する。
【００４３】（ｄ）において、シリンダ部６６にオイル
又はエアを供給し、ロッド６７，６７を介して押圧部６
８を白抜き矢印に示すように矩形状凸部５４側に移動さ
せながら、（ａ）に示した斜面６３ａを位置決めブロッ
ク８５に当てるのとほぼ同時に（ｂ）に示した押圧部６
８の斜面６８ａを位置決めブロック８５に当てる。これ
により、位置決めブロック８５は、斜面６８ａから受け
る図の左方向及び上方向の分力を受けて、矢印のように
左方及び上方に移動する。
【００４４】（ｃ）及び（ｄ）において、押圧部６３，
６８を移動させ続けると、斜面６３ａ，６８ａによっ
て、（ａ）の位置決めブロック８５は位置決め面５２
ａ，５２ｂに当たり、（ｂ）の位置決めブロック８５は
位置決め面５４ａに当たる。この時、押圧部６３の側面
６３ｂと位置決めブロック８５との間にはクリアランス
量Ｃが存在する、即ち位置決めブロック８５を、位置決
め面５２ａ，５２ｂ及び斜面６３ａの３箇所で支持す
る。
【００４５】図１２に示したパレット載置部４３の載置
面５５及びパレット載置部４４の載置面５６のそれぞれ
に載せた位置決めブロック８５，８５は、上記した載置
面５１，５３に載せた位置決めブロック８５，８５と一
体的に移動する。このようにして、セパレータ載置台２
２へのパレット８１の位置決めが完了する。
【００４６】図１４（ａ），（ｂ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第４作
用図である。（ａ）は、パレット８１に載せたセパレー
タ７８の下方に矯正装置４７を配置した状態を示す。
（２台の矯正装置４７のうち、１台は便宜上省いた。） セパレータ７８は、片面にのみガス流路等になる溝を形
成したものや、一方の面と他方の面とで形状の異なる溝
を形成したものでは図の如く反りが発生する。
【００４７】（ｂ）において、セパレータ７８の反りを
矯正するために、矯正装置４７に圧縮エアを供給し、矢
印のように矯正装置４７とセパレータ７８との間からエ
アを噴出し、矯正装置４７でセパレータ７８を吸引す
る。この結果、セパレータ７８は白抜き矢印に示すよう
に平坦になる。
【００４８】図１５は本発明に係るセパレータのシール
材塗布及び積層の作用を説明する第５作用図である。セ
パレータ７８の反りを矯正している状態で、即ち矯正装
置４７（図１４（ｂ）参照）を働かせながら、セパレー
タ７８にシール材９７を塗布する。
【００４９】例えば、位置決め穴７８ａの近傍からシー
ル材９７を塗り始め（９７ａは塗り始め部分）、セパレ
ータ７８の縁にほぼ沿ってその内側を矢印に示すように
矩形状に塗り、塗り終わり部分９７ｂを塗り始め部分９
７ａに交差させて重ねるようにする。
【００５０】図１６（ａ）〜（ｈ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第６作
用図であり、図１５で説明したシール材９７の塗り始め
部分９７ａと塗り終わり部分９７ｂとの交差位置付近で
のシール材塗布要領を説明する。（ａ）において、シー
ル材塗布ガンのノズル部３３は、セパレータ７８からの
高さｈ１を維持しつつ、セパレータ７８にシール材９７
を塗布しながら移動する。
【００５１】（ｂ）において、ノズル部３３がシール材
９７の塗り始め部分９７ａに近づき、非接触式センサか
ら発射したレーザ９９がシール材９７の塗り始め部分９
７ａを検知すると、ノズル部３３は矢印のように下降を
開始し、（ｃ）ノズル部３３がセパレータ７８から高さ
ｈ２の位置まで下降したら、ノズル部３３は矢印のよう
に上昇を開始する。（ｄ）において、ノズル部３３がセ
パレータ７８から元の高さｈ１（（ａ）参照）に達した
ら、再び高さｈ１を維持しながら水平に移動する。
【００５２】そして、（ｅ）及び（ｆ）に示す矢印のよ
うに、ノズル部３３は、水平移動しながらシール材９７
の塗布を続け、（ｇ）でシール材９７の塗布を終了す
る。（ｇ）に示した塗り始め部分９７ａと塗り終わり部
分９７ｂとの交差部分９７ｃには、塗り始め部分９７ａ
の左側（交差した後の側）に隙間１０１が出来る。塗り
始め部分９７ａの右側（交差する手前の側）の部分には
隙間がなくなり、シール性を高めることができる。
【００５３】塗り始め部分９７ａの左側の隙間１０１を
埋める場合は、（ｈ）のように、シール材塗布位置が塗
り始め部分９７ａを越えた位置、例えば（ｂ）及び
（ｃ）で昇降したノズル部３３の位置から水平方向に所
定距離Ｌだけ移動したときに、ノズル部３３をセパレー
タ７８から高さｈ３（ｈ３＜ｈ１であり、また、ｈ３＝
ｈ２でもよい。）の位置まで下降させればよい。
【００５４】この後、図１４（ｂ）に示した矯正装置４
７によるセパレータ７８の吸引を停止し、シール材９７
を塗布したセパレータ７８をパレット８１（図６参照）
で積層ステーションまで搬送する。積層ステーション
は、図４に示したセパレータ載置台２２と同じセパレー
タ載置台を備えるため、図１２及び図１３で説明したの
と同様に、積層ステーションのセパレータ載置台にパレ
ット８１を位置決めする。
【００５５】図１７（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るセパ
レータのシール材塗布及び積層の作用を説明する第７作
用図である。（ａ）は、積層ステーションのセパレータ
載置台にセットしたパレット８１を示す。シール材９７
を塗布したセパレータ７８は、図１４（ａ）に示した状
態までほぼ反りが戻った状態にある。このときのシール
材塗布面と反りを矯正する矯正面との高さ、即ち、図に
示すセパレータ７８の上面上の点Ａ（シール材９７の幅
の中央に対応する点）と点Ｂ（反ったセパレータ７８の
頂点、即ち、セパレータ７８の矯正位置）との距離をＤ
とする。
【００５６】（ｂ）において、積層ステーションに設け
た矯正装置４７に圧縮エアを供給し、矢印のように矯正
装置４７と、セパレータ７８との間からエアを噴出し、
矯正装置４７でセパレータ７８を吸引する。そして、
（ａ）に示した距離Ｄを所定値以下にする、望ましく
は、距離Ｄをゼロにして、セパレータ７８を平坦にす
る。
【００５７】セパレータ７８を吸引し続けてセパレータ
７８を矯正している状態で、セパレータ７８のシール材
９７を塗布した面にＭＥＡ１０３を載せ、更にこのＭＥ
Ａ１０３に、シール材９７を塗布しておいた別のセパレ
ータ１０４を載せ、このセパレータ１０４に更に枠部材
１０５を載せる。（ｃ）において、重ねたセパレータ７
８、ＭＥＡ１０３及びセパレータ１０４を枠部材１０５
を介して図１に示したプレス装置１０７で矢印のように
加圧することでセルが出来上がる。
【００５８】例えば、矯正装置４７を用いずに枠部材１
０５で加圧しても、セパレータ７８をある程度平坦にす
ることはできるが、セパレータ７８の中央部を枠部材１
０５で押すことができないため、セパレータ７８を完全
に平坦にすることは難しい。本発明では、セパレータ７
８を矯正装置４７で矯正することで、セパレータ７８を
十分に平坦にしてから枠部材１０５で加圧することがで
きるため、シール材９７を平坦な面で押し広げることが
できる。
【００５９】以上の図１７（ａ）〜（ｃ）で説明したよ
うに、本発明は第１に、シール材９７を塗布したセパレ
ータ７８に積層ステーション１２（図１参照）でＭＥＡ
１０３を積層する燃料電池用セパレータ７８及びＭＥＡ
１０３の積層方法において、積層ステーション１２に付
設した矯正装置４７でセパレータ７８の反りを矯正し、
この矯正装置４７を働かせながらセパレータ７８にＭＥ
Ａを積層することを特徴とする。
【００６０】矯正装置４７を働かせながらセパレータ７
８を矯正しつつセパレータ７８にＭＥＡ１０３を積層す
ることで、セパレータ７８に塗布したシール材９７を均
一な厚さに押し広げることができ、良好なシール性を得
ることができる。
【００６１】本発明は第２に、セパレータ７８の反りの
矯正を、矯正装置４７から圧縮空気を噴出させたときに
発生する負圧でセパレータ７８を吸引し平坦化するよう
にしたことを特徴とする。矯正装置４７から圧縮空気を
噴出させるので、セパレータ７８を吸引したときにセパ
レータ７８が矯正装置４７に接触することがなく、セパ
レータ７８に傷をつける心配がない。
【００６２】本発明は第３に、セパレータ７８における
シール材９７を塗布したシール材塗布面上の点Ａと反り
を矯正する矯正面上の点Ｂとの鉛直方向の距離Ｄが所定
値以下となるように矯正装置４７で発生する負圧を制御
するようにしたことを特徴とする。
【００６３】矯正装置４７の負圧を制御することで、上
記した距離Ｄを所定値以下（距離Ｄの最小値はゼロであ
る。この時セパレータ７８は平坦になる。）となるよう
にするので、例えば、圧縮空気の噴射量を調整するだけ
で負圧を変化させ、上記距離Ｄを容易に設定することが
できる。従って、積層工程の準備が容易になり、作業性
を向上させることができる。
【００６４】尚、本発明の矯正手段としては、実施の形
態に示した矯正装置４７に限らず、エア噴出手段とエア
吸引手段とを組合わせたものでもよい。
【００６５】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１の燃料電池用セパレータ及び膜・電極接
合体の積層方法は、積層ステーションに付設した矯正手
段でセパレータの反りを矯正し、この矯正手段を働かせ
ながらセパレータに膜・電極接合体を積層するので、セ
パレータに塗布したシール材を均一な厚さに押し広げる
ことができ、良好なシール性を得ることができる。
【００６６】請求項２の燃料電池用セパレータ及び膜・
電極接合体の積層装置は、セパレータの反りの矯正を、
矯正手段から圧縮空気を噴出させたときに発生する負圧
でセパレータを吸引し平坦化するようにしたので、圧縮
空気を噴出させることにより、セパレータを吸引したと
きにセパレータが矯正手段に接触することがなく、セパ
レータに傷をつける心配がない。
【００６７】請求項３の燃料電池用セパレータ及び膜・
電極接合体の積層方法は、セパレータにおけるシール材
を塗布したシール材塗布面と反りを矯正する矯正面との
高さが所定値以下となるように矯正手段で発生する負圧
を制御するようにしたので、例えば、圧縮空気の噴射量
を調整するだけで負圧を変化させ、上記高さを容易に設
定することができる。従って、積層工程の準備が容易に
なり、作業性を向上させることができる。
【００６８】請求項４の燃料電池用セパレータ及び膜・
電極接合体の積層装置は、シール材を塗布したセパレー
タを載置するためのパレットと、このパレットに載せた
セパレータの反りを矯正する矯正手段とを備え、この矯
正手段を働かせながら、セパレータに膜・電極接合体を
積層するので、セパレータに膜・電極接合体を積層する
位置にパレットを介してセパレータを位置決めすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用セパレータのシール材
塗布積層装置の正面図
【図２】本発明に係るシール材塗布ステーションの要部
拡大正面図
【図３】図２の３矢視図
【図４】図２の４矢視図
【図５】本発明に係る燃料電池用セパレータの矯正装置
の説明図
【図６】本発明に係る燃料電池用セパレータを搬送する
パレットの平面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図６の８−８線断面図
【図９】図６の９−９線断面図
【図１０】本発明に係る燃料電池用セパレータのシール
材塗布及び積層のフロー図
【図１１】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第１作用図
【図１２】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第２作用図
【図１３】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第３作用図
【図１４】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第４作用図
【図１５】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第５作用図
【図１６】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第６作用図
【図１７】本発明に係るセパレータのシール材塗布及び
積層の作用を説明する第７作用図
【図１８】セパレータと膜・電極接合体との積層要領を
説明する作用図
【符号の説明】 １２…積層ステーション、４７…矯正手段（矯正装
置）、７８…セパレータ、８１…パレット、９７…シー
ル材、１０３…膜・電極接合体（ＭＥＡ）、Ｄ…高さ
（距離）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 哲夫 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS01 BB03 BB08 CC06 DD08 EE05 EE17 HH03 HH09 5H026 AA06 BB02 BB04 CX04 EE18 HH03 HH09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シール材を塗布したセパレータに積層ス
    テーションで膜・電極接合体を積層する燃料電池用セパ
    レータ及び膜・電極接合体の積層方法において、 前記積層ステーションに付設した矯正手段でセパレータ
    の反りを矯正し、この矯正手段を働かせながら前記セパ
    レータに膜・電極接合体を積層することを特徴とする燃
    料電池用セパレータ及び膜・電極接合体の積層方法。
  2. 【請求項２】 前記矯正手段は、圧縮空気を噴出させた
    ときに発生する負圧でセパレータを吸引し平坦化するも
    のであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セ
    パレータ及び膜・電極接合体の積層装置。
  3. 【請求項３】 前記セパレータにおけるシール材を塗布
    したシール材塗布面と反りを矯正する矯正面との高さが
    所定値以下となるように前記矯正手段で発生する負圧を
    制御するようにしたことを特徴とする請求項２記載の燃
    料電池用セパレータ及び膜・電極接合体の積層方法。
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