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技術 燃料電池スタック組立装置

出願人 現代自動車株式会社
発明者 朱ホ均
出願日 2015年12月1日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2015-234548
公開日 2017年2月9日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2017-033916
状態 特許登録済
技術分野 自動組立 燃料電池(本体)
主要キーワード 付属要素 加圧解除後 開放枠 締結ピン 固定ホール 結合ホール 組立生産性 プレスブロック
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

燃料電池スタック締結作業性を高めることにより組立生産性を向上を図ることができる燃料電池スタック組立装置の提供。

解決手段

積層ガイド17に積層された燃料電池部品加圧し、この加圧積層体締結手段で締結するもので、積層ガイド17の内側底に配置されるリフトプレート20と、プレスフレーム31に上下方向に移動可能に設けられ、燃料電池部品を加圧するプレスディ30と、プレスボディ30に設けられ、リフトプレート20と締結され、加圧積層体を挟んでプレスボディ30とリフトプレート20とを一体に結合する複数の固定ロッド70とを含み、プレスボディ30は、プレスフレーム20に備えられたプレスシリンダ41の作動ロッドに連結され、プレスフレーム31には、プレスボディ30を支持し、上下方向に案内する複数のガイドロッド35が設けられる燃料電池スタック組立装置100。

概要

背景

周知のように、燃料電池スタックは、水素酸素電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させる一種発電装置であって、一例として、燃料電池車両に適用されている。
燃料電池スタックは、数百単位の燃料電池単位セル)が連続的に配列された燃料電池組立体である。燃料電池は、膜電極接合体MEA)を挟んでその両側に分離板が配置され、加圧された状態で、エンドプレートおよび締結手段を介して締結される。
このような燃料電池スタックは、燃料電池を1つずつ積層し、その積層された燃料電池を上下側のエンドプレートの間においてプレスで加圧し、締結手段を介してエンドプレートを締結する工程で組立てられる。
従来技術では、燃料電池を所定のガイド機構を介して一括積層したり、小モジュール単位に分割積層し、その小モジュール単位の燃料電池を積層して燃料電池スタックを組立てている。

さらに、従来技術では、積層された燃料電池部品をプレスで加圧し、これら燃料電池部品の積層体簡易締結し、プレスの加圧を解除した後に積層体の全ての締結が行われる。
しかし、従来技術では、プレスの加圧解除後に積層体の全ての締結が行われるため、積層体の反発力の変化によるスタックのリークの可能性を内在しており、スタックの組立品質が低下することがある。
また、従来技術では、積層体の簡易締結後に全ての締結が行われるため、全体的な組立工程が複雑で、組立時間が多くかかるなど、生産性が低下することがある。そして、従来技術では、底側で積層体の締結作業が行われるため、作業者の締結作業が不便である問題がある。
一方、従来技術では、積層体の全ての締結後にスタックの気密検査を実施するが、スタックの気密不良発生時、スタックを分解し再び組立てなければならないなどの煩わしさがある。

概要

燃料電池スタック締結作業性を高めることにより組立生産性を向上をることができる燃料電池スタック組立装置の提供。積層ガイド17に積層された燃料電池部品を加圧し、この加圧積層体を締結手段で締結するもので、積層ガイド17の内側底に配置されるリフトプレート20と、プレスフレーム31に上下方向に移動可能に設けられ、燃料電池部品を加圧するプレスボディ30と、プレスボディ30に設けられ、リフトプレート20と締結され、加圧積層体を挟んでプレスボディ30とリフトプレート20とを一体に結合する複数の固定ロッド70とを含み、プレスボディ30は、プレスフレーム20に備えられたプレスシリンダ41の作動ロッドに連結され、プレスフレーム31には、プレスボディ30を支持し、上下方向に案内する複数のガイドロッド35が設けられる燃料電池スタック組立装置100。

目的

本発明の目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

積層ガイドに積層された燃料電池部品加圧し、その加圧された燃料電池部品の加圧積層体締結手段で締結するための燃料電池スタック組立装置であって、積層ガイドの内側底に置かれるリフトプレートと、プレスフレームに上下方向に移動可能に設けられ、前記リフトプレート上に積層されている燃料電池部品を加圧するプレスディと、前記プレスボディに設けられ、前記リフトプレートと締結され、前記加圧積層体を挟んで前記プレスボディとリフトプレートとを一体に結合する複数の固定ロッドと、を含むことを特徴とする燃料電池スタック組立装置。

請求項2

前記プレスボディは、前記プレスフレームに備えられたプレスシリンダ作動ロッドに連結されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項3

前記プレスフレームには、前記プレスボディを支持し、上下方向に案内する複数のガイドロッドが設けられることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項4

前記プレスシリンダは、前記作動ロッドを介して前記プレスボディを上側方向に移動させ、前記固定ロッドを介して前記プレスボディとリフトプレートとの間に固定された加圧積層体を積層ガイドの外側にリフティングさせることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項5

積層ガイドに積層された燃料電池部品を加圧し、その加圧された燃料電池部品の加圧積層体を締結手段で締結するための燃料電池スタック組立装置であって、積層ガイドの底側に配置されるリフトプレートと、プレスフレームに上下方向に移動可能に設けられ、前記リフトプレート上に積層されている燃料電池部品を加圧するプレスボディと、前記プレスボディに設けられ、前記リフトプレートと締結され、前記加圧積層体を挟んで前記プレスボディとリフトプレートとを一体に結合する複数の固定ロッドとを含み、前記プレスボディは、前記固定ロッドの上端部と結合され、駆動部を介して回転可能に備えられる回転部材を含むことを特徴とする燃料電池スタック組立装置。

請求項6

前記回転部材は、前記固定ロッドを介して前記回転部材とリフトプレートとの間に固定された加圧積層体が前記プレスボディによって積層ガイドの上側にリフティングされた状態で、前記加圧積層体に前記締結手段を締結するように、前記駆動部によって回転されることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項7

前記駆動部は、前記プレスボディに固定されて設けられる駆動モータと、前記回転部材の回転中心側に結合され、前記駆動モータの駆動軸と実質的に連結される回転軸とを含むことを特徴とする請求項5に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項8

前記駆動軸には駆動ギヤが結合され、前記回転軸には被動ギヤが結合され、前記駆動ギヤおよび被動ギヤは、少なくとも1つのアイドルギヤを介して相互連結されることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項9

前記駆動軸、回転軸およびアイドルギヤは、前記プレスボディに固定された支持プレートに回転可能に設けられることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項10

前記プレスボディには、前記回転部材を拘束するためのストッパシリンダが設けられることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項11

前記ストッパシリンダは、上下方向に作動し、前記回転部材に備えられたストッピング溝に選択的に結合されるストッピングロッドを含むことを特徴とする請求項10に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項12

前記プレスボディは、前記加圧積層体の上部両側を支持する支持端を含み、前記回転部材は、前記支持端の間に回転可能に設けられ、前記加圧積層体の上部両側の間を加圧することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項13

前記回転部材には、前記支持端に対応する両側にラウンド部が形成されることを特徴とする請求項12に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項14

前記回転部材には、前記固定ロッドの上端を結合するための結合部が形成されることを特徴とする請求項12に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項15

前記リフトプレートは、前記回転部材に対応する形状に形成され、前記固定ロッドの下端が嵌合する結合ホールが形成されることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項16

前記固定ロッドの下端部には、ピンホールが形成され、前記ピンホールには、前記加圧積層体の前後方向に向き合う一対の固定ロッドを締結するための締結ピンが締結されることを特徴とする請求項15に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項17

前記固定ロッドは、前記加圧積層体の前面に対応して前記回転部材の前方周縁部分に一対で結合され、前記加圧積層体の後面に対応して前記回転部材の後方周縁部分に他の一対で結合されることを特徴とする請求項16に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項18

前記締結ピンは、前記積層ガイドの底面に備えられたピン支持溝を介して前記加圧積層体の前後方向に沿って前記ピンホールに締結されることを特徴とする請求項16に記載の燃料電池スタック組立装置。

請求項19

積層ガイドに積層された燃料電池部品を加圧し、その加圧された燃料電池部品の加圧積層体を締結手段で締結するための燃料電池スタック組立装置であって、積層ガイドの底側に配置されるリフトプレートと、プレスフレームに上下方向に移動可能に設けられ、前記リフトプレート上に積層されている燃料電池部品を加圧するプレスボディと、前記プレスボディに設けられ、前記リフトプレートと締結され、前記加圧積層体を挟んで前記プレスボディとリフトプレートとを一体に結合する複数の固定ロッドと、前記プレスボディおよび積層ガイドに連結されて設けられ、前記燃料電池部品が前記プレスボディによって加圧された状態で、前記加圧積層体に流体を供給し、その加圧積層体の気密を検査する気密検査ユニットとを含むことを特徴とする燃料電池スタック組立装置。

請求項20

前記気密検査ユニットは、前記プレスボディおよび積層ガイドを介して前記加圧積層体にエアを供給し、前記エアの漏れ量を測定することを特徴とする請求項19に記載の燃料電池スタック組立装置。

技術分野

0001

本発明は、燃料電池スタック組立装置係り、より詳しくは、積層された燃料電池部品加圧し、燃料電池組立体としてのスタック組立てる燃料電池スタック組立装置に関する。

背景技術

0002

周知のように、燃料電池スタックは、水素酸素電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させる一種発電装置であって、一例として、燃料電池車両に適用されている。
燃料電池スタックは、数百単位の燃料電池単位セル)が連続的に配列された燃料電池組立体である。燃料電池は、膜電極接合体MEA)を挟んでその両側に分離板が配置され、加圧された状態で、エンドプレートおよび締結手段を介して締結される。
このような燃料電池スタックは、燃料電池を1つずつ積層し、その積層された燃料電池を上下側のエンドプレートの間においてプレスで加圧し、締結手段を介してエンドプレートを締結する工程で組立てられる。
従来技術では、燃料電池を所定のガイド機構を介して一括積層したり、小モジュール単位に分割積層し、その小モジュール単位の燃料電池を積層して燃料電池スタックを組立てている。

0003

さらに、従来技術では、積層された燃料電池部品をプレスで加圧し、これら燃料電池部品の積層体簡易締結し、プレスの加圧を解除した後に積層体の全ての締結が行われる。
しかし、従来技術では、プレスの加圧解除後に積層体の全ての締結が行われるため、積層体の反発力の変化によるスタックのリークの可能性を内在しており、スタックの組立品質が低下することがある。
また、従来技術では、積層体の簡易締結後に全ての締結が行われるため、全体的な組立工程が複雑で、組立時間が多くかかるなど、生産性が低下することがある。そして、従来技術では、底側で積層体の締結作業が行われるため、作業者の締結作業が不便である問題がある。
一方、従来技術では、積層体の全ての締結後にスタックの気密検査を実施するが、スタックの気密不良発生時、スタックを分解し再び組立てなければならないなどの煩わしさがある。

先行技術

0004

特開2006−339118号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的とするところは、、組立生産性を向上させるとともに、スタック締結作業の便宜性を図ることができる燃料電池スタック組立装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の燃料電池スタック組立装置は、積層ガイドに積層された燃料電池部品を加圧し、その加圧された燃料電池部品の加圧積層体を締結手段で締結するための燃料電池スタック組立装置であって、積層ガイドの内側底に置かれるリフトプレートと、プレスフレームに上下方向に移動可能に設けられ、前記リフトプレート上に積層されている燃料電池部品を加圧するプレスボディと、前記プレスボディに設けられ、前記リフトプレートと締結され、前記加圧積層体を挟んで前記プレスボディとリフトプレートとを一体に結合する複数の固定ロッドとを含むことを特徴とする。

0007

前記プレスボディは、前記プレスフレームに備えられたプレスシリンダ作動ロッドに連結されることを特徴とする。

0008

前記プレスフレームには、前記プレスボディを支持し、上下方向に案内する複数のガイドロッドが設けられることを特徴とする。

0009

前記プレスシリンダは、前記作動ロッドを介して前記プレスボディを上側方向に移動させ、前記固定ロッドを介して前記プレスボディとリフトプレートとの間に固定された加圧積層体を積層ガイドの外側にリフティングさせることを特徴とする。

0010

また、本発明は、積層ガイドに積層された燃料電池部品を加圧し、その加圧された燃料電池部品の加圧積層体を締結手段で締結するための燃料電池スタック組立装置は、積層ガイドの底側に配置されるリフトプレートと、プレスフレームに上下方向に移動可能に設けられ、前記リフトプレート上に積層されている燃料電池部品を加圧するプレスボディと、前記プレスボディに設けられ、前記リフトプレートと締結され、前記加圧積層体を挟んで前記プレスボディとリフトプレートとを一体に結合する複数の固定ロッドとを含み、前記プレスボディは、前記固定ロッドの上端部と結合され、駆動部を介して回転可能に備えられる回転部材を含むことを特徴とする。

0011

前記回転部材は、前記固定ロッドを介して前記回転部材とリフトプレートとの間に固定された加圧積層体が前記プレスボディによって積層ガイドの上側にリフティングされた状態で、前記加圧積層体に前記締結手段を締結するように、前記駆動部によって回転されることを特徴とする。

0012

前記駆動部は、前記プレスボディに固定されて設けられる駆動モータと、前記回転部材の回転中心側に結合され、前記駆動モータの駆動軸と実質的に連結される回転軸とを含むことを特徴とする。

0013

前記駆動軸には駆動ギヤが結合され、前記回転軸には被動ギヤが結合され、
前記駆動ギヤおよび被動ギヤは、少なくとも1つのアイドルギヤを介して相互連結されることを特徴とする。

0014

前記駆動軸、回転軸およびアイドルギヤは、前記プレスボディに固定された支持プレートに回転可能に設けられることを特徴とする。

0015

前記プレスボディには、前記回転部材を拘束するためのストッパシリンダが設けられることを特徴とする。

0016

前記ストッパシリンダは、上下方向に作動し、前記回転部材に備えられたストッピング溝に選択的に結合されるストッピングロッドを含むことを特徴とする。

0017

前記プレスボディは、前記加圧積層体の上部両側を支持する支持端を含み、
前記回転部材は、前記支持端の間に回転可能に設けられ、前記加圧積層体の上部両側の間を加圧することを特徴とする。

0018

前記回転部材には、前記支持端に対応する両側にラウンド部が形成されることを特徴とする。

0019

前記回転部材には、前記固定ロッドの上端を結合するための結合部が形成されることを特徴とする。

0020

前記リフトプレートは、前記回転部材に対応する形状に形成され、前記固定ロッドの下端が嵌合する結合ホールが形成されることを特徴とする。

0021

前記固定ロッドの下端部には、ピンホールが形成され、前記ピンホールには、前記加圧積層体の前後方向に向き合う一対の固定ロッドを締結するための締結ピンが締結されることを特徴とする。

0022

前記固定ロッドは、前記加圧積層体の前面に対応して前記回転部材の前方周縁部分に一対で結合され、前記加圧積層体の後面に対応して前記回転部材の後方周縁部分に他の一対で結合されることを特徴とする。

0023

前記締結ピンは、前記積層ガイドの底面に備えられたピン支持溝を介して前記加圧積層体の前後方向に沿って前記ピンホールに締結されることを特徴とする。

0024

また、本発明は、積層ガイドに積層された燃料電池部品を加圧し、その加圧された燃料電池部品の加圧積層体を締結手段で締結するための燃料電池スタック組立装置は、積層ガイドの底側に置かれるリフトプレートと、プレスフレームに上下方向に移動可能に設けられ、前記リフトプレート上に積層されている燃料電池部品を加圧するプレスボディと、前記プレスボディに設けられ、前記リフトプレートと締結され、前記加圧積層体を挟んで前記プレスボディとリフトプレートとを一体に結合する複数の固定ロッドと、前記プレスボディおよび積層ガイドに連結されて設けられ、前記燃料電池部品が前記プレスボディによって加圧された状態で、前記加圧積層体に流体を供給し、その加圧積層体の気密を検査する気密検査ユニットとを含むことを特徴とする。

0025

前記気密検査ユニットは、前記プレスボディおよび積層ガイドを介して前記加圧積層体にエアを供給し、前記エアの漏れ量を測定することを特徴とする。

発明の効果

0026

本発明によれば、締結手段を加圧積層体に装着する前にその加圧積層体の気密を検査することができ、燃料電池部品の加圧状態を維持し、加圧積層体を締結手段で便利に締結することができる。
したがって、本発明の実施形態では、リフトプレート、プレスボディおよび固定ロッドを介して加圧状態を維持している加圧積層体を締結するため、加圧積層体の反発力の変化による燃料電池スタックのリークの可能性を排除することができ、全体的な組立工程を単純化させることができ、組立時間を短縮するなど、燃料電池スタックの組立生産性を向上させることができる。
また、本発明の実施形態では、リフトプレート、プレスボディおよび固定ロッドを介して加圧状態を維持している加圧積層体を持ち上げた状態で、その加圧積層体を回転させて締結可能なため、スタック締結作業の便宜性を図ることができる。
さらに、本発明の実施形態では、加圧状態を維持している加圧積層体を締結する前に気密検査ユニットを介して加圧積層体の気密検査を実施するため、燃料電池部品の気密不良発生時、従来技術のような、スタックを分解し再び組立てるなどの煩わしい作業を省くことができる。

図面の簡単な説明

0027

本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置を示した斜視図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置を示した側面構成図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置によって組立てられる燃料電池スタックを概略的に示した図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置に適用されるリフトプレート部位を示した図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置に適用されるプレスボディを示した斜視図である。
図5の側面構成図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置に適用されるプレスボディを示した分解斜視図である。
(A)は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置に適用される固定ロッドを示した図である。(B)は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置に適用される固定ロッドを示した図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置の作動を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置の作動を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置の作動を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置の作動を説明するための図である。

実施例

0028

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置を示した斜視図であり、図2は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置を示した側面構成図である。
図1および図2に示す通り、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック組立装置100は、順次積層された多数枚の燃料電池を加圧し締結して燃料電池スタック1(以下、図3参照)を組立てる。
燃料電池スタック1は、図3のように、連続的に積層された燃料電池部品3と、燃料電池部品3を締結する締結手段7とを含む。
ここで、燃料電池部品3は、負極金属分離板および正極金属分離板が相互接合された分離板部品と、膜電極接合体(MEA)の両側にガス拡散層GDL)が接合されたMEAシート部品とを含む。
、燃料電池部品3は、多数枚の分離板部品およびMEAシート部品が上下方向に連続積層されたものを意味し、その燃料電池部品3の上下側にはエンドプレート5が配置される。
エンドプレート5は、多数枚の分離板部品およびMEAシート部品を最上側および最下側で支持する部品である。
締結手段7は、燃料電池部品3を一体締結するためのバー形状締結ブラケットであって、一定圧力で加圧された燃料電池部品3の上下側エンドプレート5に締結できる。

0029

一方、本発明の実施形態では、燃料電池部品3が一定圧力で加圧されたものを加圧積層体9と定義し、加圧積層体9に締結手段7が締結されたものを燃料電池スタック1と定義する。
図3において、符号8は、加圧積層体9の前面および後面(図面を基準とする)にそれぞれ配置され、締結手段7を介して加圧積層体9の前面および後面に密着する絶縁板を示す。
本発明の燃料電池スタック組立装置100は、締結手段7を加圧積層体9に締結する前にその加圧積層体9の気密性を検査することができ、燃料電池部品3の加圧状態を維持し、加圧積層体9を締結手段7で締結容易な構造からなる。
このために、図1および図2のように、リフトプレート20と、プレスボディ30と、固定ロッド70と、気密検査ユニット90とを含む。
燃料電池部品3は、別の部品積層装置(図示せず)によって積層ガイド10に積層された状態で、燃料電池スタック組立装置100によって加圧できる。

0030

ここで、積層ガイド10は、燃料電池部品3を上下方向に積層するためのガイド機構であって、ベースフレーム11上で所定の移送経路に沿って移送可能である。
具体的に、積層ガイド10は、四角形状の底体13と、底体13の上面に固定されて設けられ、燃料電池部品3を支持する支持体15と、底体13に直立して設けられ、支持体15の周縁側を支持し、燃料電池部品3をガイドする複数のガイド体17とを含む(図4参照)。
そして、ガイド体17は、バー形状に備えられ、ガイド体17の上端部には、その上端部を支持し、燃料電池部品3を支持体15側に誘導する四角形状の開放枠19が設けられている。
一方、ベースフレーム11は、燃料電池スタック組立装置100を支持するものであって、1つのフレームまたは2以上の区画されたフレームから構成されてもよい。
ベースフレーム11には、燃料電池スタック組立装置100を支持するための各種ブラケット、バー、ロッド、プレートハウジングケースブロックなどのような各種付属要素を含む。しかし、各種付属要素は、燃料電池スタック組立装置100の構成要素をベースフレーム11に設けるためのものであるので、本発明の実施形態では、例外的な場合を除いて前記付属要素をベースフレーム11として通称する。

0031

リフトプレート20は、積層ガイド10のガイド体17にガイドされながら支持体15の上面に置かれるもので、燃料電池部品3を支持する。つまり、リフトプレート20は、燃料電池部品3の最下側に位置するエンドプレート5を支持する。
リフトプレート20は、図4のように、前方周縁の両側および後方周縁の両側から突出する突出部21を形成している。突出部21は、ガイド体17を支持するが、リフトプレート20は、突出部21を介してガイド体17に沿って上側方向に案内されて移動できる。そして、突出部21には、固定ロッド70の下端が嵌合される結合ホール23が形成される。
プレスボディ30は、積層ガイド10のリフトプレート20上に積層されている燃料電池部品3を加圧するためのものである。プレスボディ30は、プレスフレーム31に上下方向に往復移動可能に設けられる。
ここで、プレスフレーム31は、ベースフレーム11に設けられる。プレスフレーム31は、ベースフレーム11の上面に固定されて設けられる四角形状の下板33と、下板33の各角部分に上下方向に直立して設けられるガイドロッド35と、ガイドロッド35の上端部に固定されて設けられる四角形状の上板37とを含む。

0032

ガイドロッド35は、プレスボディ30を支持し、上下方向に案内するもので、その下端部は下板33の各角部分に結合され、上端部は上板37の各角部分に結合される。
プレスボディ30は、ガイドロッド35に嵌合し、プレスシリンダ41の前進および後進作動によってガイドロッド35に沿って上下方向に往復移動可能に設けられる。
プレスシリンダ41は、プレスフレーム31の上板37に設けられるもので、上板37を貫通して上下方向に前進および後進作動する作動ロッド43を含んでいる。作動ロッド43の先端(下端)には、プレスボディ30が連結されて設けられる。
図5は、燃料電池スタック組立装置に適用されるプレスボディを示した斜視図であり、図6は、図5の側面構成図であり、図7は、燃料電池スタック組立装置に適用されるプレスボディを示した分解斜視図である。
図5図7に示す通り、プレスボディ30は、プレスブロック45と、支持プレート47と、回転部材49とを含む。
プレスブロック45は、プレスシリンダ41の前進および後進作動力が伝達されるもので、プレスシリンダ41の作動ロッド43が前進作動するに伴い、積層ガイド10に積層されている燃料電池部品3の上側エンドプレート5に所定の加圧力を提供することができる。

0033

プレスブロック45は、プレスシリンダ41の作動ロッド43の先端に結合される。プレスブロック45の下面両側には、上側エンドプレート5の両側を支持する支持端51が設けられる。
そして、プレスブロック45の上面両側には、ガイドブロック53がそれぞれ固定されるが、そのガイドブロック53は、プレスフレーム31のガイドロッド35に嵌合される。
つまり、プレスブロック45は、ガイドブロック53がガイドロッド35に嵌合するに伴い、プレスシリンダ41の前進および後進作動によってガイドロッド35に案内されて上下方向に往復移動できる。
支持プレート47は、回転部材49を支持するもので、プレスブロック45の支持端51の間でそのプレスブロック45の下面に固定される。
回転部材49は、支持プレート47を介してプレスブロック45に回転可能に設けられるもので、駆動部55を介して支持プレート47の下面に回転可能に設けられる。
回転部材49は、リフトプレート20に対応する形状であって、プレスブロック45の支持端51の間で支持プレート47に回転可能に設けられる。回転部材49は、支持端51の間で燃料電池部品3の上側エンドプレート5の両側の間を加圧する。

0034

回転部材49は、上側エンドプレート5の両側の間を加圧するプレート形状であって、プレスブロック45の支持端51に対応する両側にラウンド部49aを形成している。このように回転部材49の両側にラウンド部49aを形成した理由は、支持端51の間で回転部材49を円滑に回転させるためである。
そして、回転部材49には、固定ロッド70の上端部を結合するための結合部49bを形成している。例えば、結合部49bは、回転部材49の前方側周縁部分に一対で形成され、回転部材49の後方側周縁部分に他の一対で形成される。各結合部49bには、固定ロッド70の上端部が嵌合して固定可能な固定ホール49cが形成される。
結合部49bは、積層ガイド10のガイド体17を支持するが、回転部材49は、結合部49bを介してガイド体17に沿って上下方向に案内されて移動できる。
駆動部55は、プレスボディ30のプレスブロック45に固定されて設けられる駆動モータ57と、回転部材49の回転中心側に結合され、駆動モータ57の駆動軸58と実質的に連結される回転軸59とを含む。

0035

駆動モータ57の駆動軸58は、プレスブロック45を介して支持プレート47に回転可能に設けられる。回転軸59は、支持プレート47に回転可能に支持され、回転部材49の回転中心側に固定される。
そして、駆動モータ57の駆動軸58には駆動ギヤ61が結合され、回転軸59には被動ギヤ63が結合される。駆動ギヤ61および被動ギヤ63は、少なくとも1つ、例えば、2つのアイドルギヤ65を介して相互連結される。
ここで、駆動軸58、回転軸59およびギヤ61、63、65は、プレスブロック45の内側に収容され、支持プレート47に回転可能に設けられる。
駆動モータ57の駆動によって駆動軸58が回転すると、相互噛み合った駆動ギヤ61、アイドルギヤ65および被動ギヤ63を介して回転軸59が回転することによって、その回転軸59を介して回転部材49をプレスブロック45の支持端51の間で回転させることができる。
したがって、固定ロッド70を介して回転部材49とリフトプレート20との間に加圧積層体9を固定し、プレスブロック45によって加圧積層体9を積層ガイド10の上側にリフティングさせた状態で、駆動部55を介して回転部材49を回転させることができる。

0036

これによって、加圧積層体9を積層ガイド10の上側にリフティングさせた状態で、回転部材49を介して加圧積層体9を回転させ、その加圧積層体9に絶縁板8と締結手段7を締結することができる。
一方、回転部材49の下面と支持端51の下面との間には所定のギャップGを形成している。つまり、回転部材49の下面と接触する上側エンドプレート5の上面と支持端51の下面との間にギャップGを形成している。
前記のように回転部材49の下面と支持端51の下面との間にギャップGを形成した理由は、リフティングされた加圧積層体9を回転部材49を介して回転させる時、加圧積層体9と支持端51との干渉を回避するためである。
他方で、プレスボディ30のプレスブロック45には、回転部材49を拘束するためのストッパシリンダ67が設けられる。ストッパシリンダ67は、プレスブロック45および支持プレート47を介して上下方向に前進および後進作動するストッピングロッド69を含んでいる。

0037

ストッピングロッド69は、プレスブロック45および支持プレート47を介して上下方向に前進および後進作動し、回転部材49の上面に備えられたストッピング溝49dに選択的に結合される。
つまり、ストッピングロッド69は、回転部材49が回転する時点で後進作動してストッピング溝49dから抜け出て、回転部材49の回転が完了した時点で前進作動してストッピング溝49dに結合される。
図1および図2と共に、図8Aおよび図8Bに示す通り、固定ロッド70は、加圧積層体9を挟んでプレスボディ30とリフトプレート20とを一体に結合するためのものである。固定ロッド70は、回転部材49の前方周縁部分に一対で結合され、回転部材49の後方周縁部分に他の一対で結合される(図7参照)。
固定ロッド70は、プレスボディ30の回転部材49に設けられ、リフトプレート20と締結される。固定ロッド70の上端部は、回転部材49の結合部49bに結合されるが、その結合部49bが固定ホール49cに嵌合して固定される。そして、固定ロッド70の下端部は、リフトプレート20の突出部21に結合され、その突出部21の結合ホール23に嵌合される(図4および図7参照)。

0038

ここで、固定ロッド70の下端部には、ピンホール71が形成される。固定ロッド70の下端部が突出部21の結合ホール23に嵌合された状態で、その下端部のピンホール71には、加圧積層体9の前後方向に向き合う一対の固定ロッド70を締結するための締結ピン75が締結される。
この場合、締結ピン75は、積層ガイド10の支持体15に備えられたピン支持溝16(図4参照)を介して加圧積層体9の前後方向に沿って固定ロッド70のピンホール71に締結される。
図2に示す通り、気密検査ユニット90は、燃料電池部品3が積層ガイド10の内側でプレスボディ30によって加圧された状態で、燃料電池部品3の加圧積層体9に流体を供給し、その加圧積層体9の気密性を検査するためのものである。
気密検査ユニット90は、流体配管を介してプレスボディ30のプレスブロック45および積層ガイド10の支持体15に連結される。このような気密検査ユニット90は、例えば、プレスブロック45および支持体15を介して加圧積層体9にエアを供給し、そのエアの漏れ量を測定することによって、加圧積層体9の気密を検査することができる。

0039

以下、本発明の燃料電池スタック組立装置100の作動を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図9図12は、燃料電池スタック組立装置の作動を説明するための図である。
まず、図9に示す通り、部品積層装置を介して積層ガイド10に燃料電池部品3を積層した状態で、その積層ガイド10をベースフレーム11の移送経路に沿ってプレスボディ30の下側に移送させる。
ここで、燃料電池部品3は、積層ガイド10のガイド体17に沿って支持体15上に積層されることから、積層ガイド10の内側で支持体15の上面に置かれたリフトプレート20上に積層された状態にある。プレスボディ30は、プレスシリンダ41の後進作動で作動ロッド43によって積層ガイド10の上側に移動した状態にある。この場合、固定ロッド70は、その上端部がプレスボディ30の回転部材49に固定された状態で、その下端部は積層ガイド10の上側(外側)に位置している。そして、ストッパシリンダ67のストッピングロッド69は、前進作動で回転部材49のストッピング溝49dに嵌合してその回転部材49を拘束している。
この状態で、図10のように、プレスシリンダ41の作動ロッド43を前進作動させてプレスボディ30を下側方向に移動させる。

0040

さらに、プレスボディ30のプレスブロック45は、プレスシリンダ41の作動ロッド43によって下側方向に移動する。この時、プレスブロック45に固定されたガイドブロック53は、プレスフレーム31のガイドロッド35に嵌合した状態で、そのガイドロッド35に沿って案内されて下側方向に移動する。
すると、プレスボディ30は、積層ガイド10の開放枠19を介してその積層ガイド10の内側に進入し、積層ガイド10に積層されている燃料電池部品3は、プレスボディ30の回転部材49によって加圧される。
この過程で、固定ロッド70の下端部はリフトプレート20の突出部21の結合ホール23に嵌合する。
その後、燃料電池部品3が加圧された加圧積層体9に気密検査ユニット90を介してエアを供給する。
エアは、プレスボディ30のプレスブロック45および積層ガイド10の支持体15を介して加圧積層体9に供給される。そのため、気密検査ユニット90は、加圧積層体9から漏れるエアの漏れ量を測定することによって、燃料電池部品3の気密不良の有無を判定する。

0041

前記のように、気密検査ユニット90を介して加圧積層体9の気密性を検査してその加圧積層体9の気密程度が良好と判定されると、リフトプレート20の結合ホール23に嵌合した固定ロッド70の下端部のピンホール71に締結ピン75が締結される。
ここで、締結ピン75は、積層ガイド10の支持体15に備えられたピン支持溝16を介して加圧積層体9の前後方向に沿って固定ロッド70のピンホール71に締結される。
したがって、プレスボディ30を介して積層ガイド10の内側で燃料電池部品3を加圧した状態で、その燃料電池部品3の加圧積層体9を挟んで固定ロッド70を介してプレスボディ30とリフトプレート20とを一体に結合することができる。つまり、、加圧積層体9は、プレスボディ30の回転部材49とリフトプレート20との間で固定ロッド70を介して積層ガイド10と別個に加圧状態を維持している。

0042

このように加圧積層体9を挟んで固定ロッド70を介してプレスボディ30とリフトプレート20とを一体結合した状態で、図11のように、プレスシリンダ41の作動ロッド43を後進作動させてプレスボディ30を上側方向に移動させる。
すると、プレスボディ30とリフトプレート20との間で固定ロッド70を介して積層ガイド10と別に加圧状態を維持している加圧積層体9も、プレスボディ30によって積層ガイド10の上側(外側)に移動する。
このように加圧積層体9を積層ガイド10の上側に移動させた状態で、加圧積層体9の前面に絶縁板8を装着し、締結手段7を加圧積層体9の前面に装着し、その締結手段7を介して加圧積層体9の上下側エンドプレート5を締結する。この過程において、積層ガイド10は、ベースフレーム11の移送経路に沿ってプレスフレーム31の外側に移送される。
前記のように加圧積層体9の前面に絶縁板8および締結手段7を装着した状態で、ストッパシリンダ67のストッピングロッド69を後進作動させて回転部材49の拘束を解除する。つまり、ストッパシリンダ67のストッピングロッド69は、後進作動して回転部材49のストッピング溝49dから抜け出ながら回転部材49の拘束を解除することができる。

0043

その後、図12のように、駆動部55を作動させてプレスボディ30の回転部材49を180度方向に回転させる。これによって、本発明の実施形態では、加圧積層体9の後面に絶縁板8と締結手段7を装着し、その締結手段7を介して加圧積層体9の上下側エンドプレート5を締結する。
上述のように、加圧積層体9の前面および後面に絶縁板8と締結手段7を装着した状態で、、プレスシリンダ41の作動ロッド43を前進作動させてプレスボディ30と共に加圧積層体9を下側方向に移動させる。
その後、固定ロッド70の下端部から締結ピン75を除去し、プレスボディ30をプレスシリンダ41を介して上側方向に移動させると、燃料電池部品3が加圧された加圧積層体9の前面および後面に絶縁板8と締結手段7が装着された燃料電池スタック1の組立が完了する。
これまで説明したような、本発明の燃料電池スタック組立装置100によれば、締結手段7を加圧積層体9に締結する前にその加圧積層体9の気密を検査することができ、燃料電池部品3の加圧状態を維持し、加圧積層体9を締結手段7で容易に締結することができる。

0044

したがって、リフトプレート20、プレスボディ30および固定ロッド70を介して加圧状態を維持している加圧積層体9を締結するため、加圧積層体9の反発力の変化による燃料電池スタック1のリークの可能性を排除することができ、全体的な組立工程を単純化させることができ、組立時間を短縮するなど、燃料電池スタック1の組立生産性を向上させることができる。
また、リフトプレート20、プレスボディ30および固定ロッド70を介して加圧状態を維持している加圧積層体9を持ち上げた状態で、その加圧積層体9を回転させて締結可能なため、スタック締結作業の便宜性を図ることができる。
さらに、加圧状態を維持している加圧積層体9を締結する前に気密検査ユニット90を介して加圧積層体9の気密検査を実施するため、燃料電池部品3の気密不良発生時、従来技術のような、スタックを分解し再び組立てるなどの煩わしい作業を省くことができる。

0045

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

0046

1:燃料電池スタック
3:燃料電池部品
5:エンドプレート
7:締結手段
8:絶縁板
9:加圧積層体
10:積層ガイド
11:ベースフレーム
13:底体
15:支持体
16:ピン支持溝
17:ガイド体
19:開放枠
20:リフトプレート
21:突出部
23:結合ホール
30:プレスボディ
31:プレスフレーム
33:下板
35:ガイドロッド
37:上板
41:プレスシリンダ
43:作動ロッド
45:プレスブロック
47:支持プレート
49:回転部材
49a:ラウンド部
49b:結合部
49c:固定ホール
49d:ストッピング溝
51:支持端
53:ガイドブロック
55:駆動部
57:駆動モータ
58:駆動軸
59:回転軸
61:駆動ギヤ
63:被動ギヤ
65:アイドルギヤ
67:ストッパシリンダ
69:ストッピングロッド
70:固定ロッド
71:ピンホール
75:締結ピン
90:気密検査ユニット
G:ギャップ

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