JP2010182504A - 燃料電池の製造装置、および燃料電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、セルの生産性を向上させることが可能な燃料電池の製造装置、および燃料電池の製造方法を提供する。
【解決手段】燃料電池の製造装置は、セル構成部品１を支持する棚２ａが複数段設けられた複数のカセット２と、カセット２の各棚２ａにそれぞれ支持されたセル構成部品１を加熱する乾燥炉３と、乾燥炉３の内部で各棚２ａにそれぞれセル構成部品１が支持されたカセット２を搬送する炉内搬送手段４と、乾燥炉３の搬入位置Ｐｉに配置されて複数のカセット２を支持しその各棚２ａ上にセル構成部品１を順次挿入配置する搬入手段５と、乾燥炉３の搬出位置Ｐｏに配置されて複数のカセット２を支持しその各棚２ａ上からセル構成部品１を順次取り出す搬出手段６と、搬出位置Ｐｏから搬入位置Ｐｉへと乾燥炉３の外部で空のカセット２を搬送する戻し搬送手段７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池の製造装置、および燃料電池の製造方法に関し、さらに詳しくは、燃料電池のセル構成部品にガスケットを一体に成形するのに先立って、プライマを塗布し乾燥して、燃料電池を製造する燃料電池の製造装置と、燃料電池のセル構成部品にプライマを塗布した後に乾燥させる燃料電池の製造方法とに関するものである。

一般に、燃料電池は、複数のセルを積層することにより構成されている。燃料電池として組み立てたときには、積層されたセルの積層方向端部にそれぞれエンドプレートが配設され、所定の荷重を付与した状態で両エンドプレートがテンション部材によって締結されており（この状態を締結時という）、セパレータの間に燃料電池構成部品が挟持されている。各セルの構成部品としては、セパレータと、電解質膜の両面に電極層をそれぞれ設けてなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜−電極アセンブリ）と、ＭＥＡの両面にそれぞれ配置されたガス拡散層と、ガス拡散層へガスをそれぞれ流通させる多孔質体を含んでいる。ＭＥＡとその両側に配置されたガス拡散層とにより構成される部品は、一般にＭＥＧＡと呼ばれる。

燃料電池は、各セルに反応ガス（水素、空気等）や冷却媒体をそれぞれ分配・供給するためのマニホールドを有している。セパレータの燃料電池構成部品が積重される領域の周囲には、マニホールド孔が形成されている。そして、各セルには、セパレータの一方の面におけるマニホールド孔の周囲を取り囲み、且つ、燃料電池構成部品の周囲をシールするようにガスケットが一体に成形されており、マニホールドを構成している。

ところで、このようなガスケットを成形するに先立って、各セルの構成部品にはガスケットの接着強度を確保するために、プライマをそれぞれ塗布し、乾燥させることが行われている。なお、セル構成部品の生産はクリーンな環境の下で行われることが要求され、したがってプライマの乾燥時も塵などが付着しないようにクリーンな環境の下で行わなければならない。

セル構成部品に塗布されたプライマを乾燥させるための従来の一般的な装置としては、図５に示すように、プライマ塗布装置Ｃに隣接して乾燥炉３’を設け、プライマ塗布装置Ｃから乾燥炉３’の搬出口に構成部品を搬送するための平ベルト４’を設けていた。乾燥炉３’内の搬出口３ｂ’近傍を除いた部分には、遠赤外線ヒータなどの加熱手段Ｈを上方に設けて加熱ゾーンが構成されており、また、乾燥炉３’内の搬出口３ｂ’近傍部分には、加熱手段Ｈを設けることなく冷却ゾーンが構成されている。そして、このような装置を使用する場合には、セルの構成部品１を平ベルト４’上に載置して、プライマ塗布装置Ｃによってプライマを塗布し、乾燥炉３’内を搬送することによって塗布されたプライマを乾燥させることが一般に行われていた。

また、図６に示すように、乾燥炉３’の占める面積をコンパクトにするために、プライマが塗布されたセルの構成部品１を乾燥炉３’内で蛇行させるように、すなわち上昇移動と、水平移動と下降移動と、水平移動とを繰り返すこと（以後、これらの移動をまとめて「蛇行移動」という）も行われている。そして、かかるセルの構成部品１を乾燥炉３’内で蛇行移動させるための構造としては、たとえば上昇移動させる部分と下降移動させる部分においては構成部品を支持する複数の支持台をチェーンなどによって接続し、水平移動させる部分においては、上昇移動させる部分と下降移動させる部分との間でセルの構成部品１を水平に移載させるためにトラバーサなどの手段を設けていた。

一方、特許文献１には、乾燥炉と、カセットと、上昇側テーブル及び下降側テーブルと、トラバーサーと、上昇側エレベータと、下降側エレベータとを有する連続熱処理装置であって、乾燥炉は、基板の搬入口と搬出口とを有し、基板を熱処理する雰囲気を内部に備えたものであり、カセットは、前記乾燥炉内で熱処理される基板を複数収容するものであり、上昇側テーブル及び下降側テーブルは、前記乾燥炉内に収容された前記カセットを上下に積み重ねて保持するものであり、トラバーサーは、前記上昇側テーブル上に保持された最上段のカセットを前記下降側テーブル上の最上段のカセットに積み重ねて移載するものであり、上昇側エレベータは、基板が収納されたカセットを前記上昇側テーブル側に押し上げて、該カセット上に前記上昇側テーブル上の最下段のカセットを受け入れて新たなカセットを追加し、新たに追加したカセットを前記上昇側テーブルの高さ位置まで上昇させ、新たに追加したカセットを最下段のカセットとして前記上昇側テーブルに支持させるものであり、下降側エレベータは、前記下降側テーブル上の最下段のカセットを受け入れ、該カセットを下降させて前記下降側テーブルから引き抜くものであることを特徴とする連続熱処理装置が開示されている。

そして、特許文献１には、カセットは、「内部の対向する内側壁には、基板の対向縁を受け入れる溝が設けられ、この溝により基板を上下に複数受け入れて収容するようになっている。」などと記載されている（００２３）。また、特許文献１には、「カセット３ｃ内が基板２で満杯になったときに、移載ロボット４による基板２のカセット３ｃ内への移載が停止される。」などと記載されている（００２９）。さらに特許文献１には、「下降側テーブル上の最上段にトラバーサーからのカセットを受け入れるように１個分のスペースを確保するようにしている」などとも記載されている（００３０）。

特開平８−３３０３７８号公報

しかしながら、上記従来の技術のうち、図５に示したものにあっては、乾燥炉３’の搬入口３ａ’から搬出口３ｂ’へと搬送する間にプライマを乾燥させるものであるため、乾燥炉３’の搬入口３ａ’と搬出口３ｂ’との間の長さが長くなり、乾燥炉３’が大型化するという問題がある。

また、上述したように燃料電池のセルの構成部品はクリーンな環境の下で生産されることが要求される。しかしながら、乾燥炉の大型化を解消すべく図６に示したように蛇行移動させるものにあっては、セル構成部品１を支持する複数の支持台をチェーンなどによって接続していたために、このチェーンが屈曲することなどにより摺動する部分から発塵するため、クリーンな環境の下でプライマを乾燥させることが、すなわち燃料電池のセルを生産することができないという問題があった。

さらに、上記特許文献１にあっては、乾燥炉の内部で基板が収納されたカセットを積み重ねてテーブルによって支持した状態から上昇移動および下降移動させることにより循環移動させ、しかも、搬入口および搬出口に臨んで位置する単一のカセットに対して基板を１枚ずつ繰り入れ・繰り出すものであるために、カセット内が基板で満杯になったときに、移載ロボットによる基板のカセット内への移載を停止する必要があることから、かかる基板のカセットへの繰り入れ・繰り出しに時間がかかり、しかも、その間には上昇移動も下降移動もさせることができず、さらには、カセットを上昇移動および下降移動させる際にテーブルの腕を開閉させるなどの動作が必要であることから、カセットの上昇移動および下降移動にも時間がかかるという問題があった。これに対して燃料電池は膨大な数のセルを積層することによって構成されるため、このように時間がかかると、燃料電池の生産性を向上させることが困難であった。

そして、上記特許文献１では、比較的剛性を有する基板を熱処理の対象としているために、カセットの溝に挿入して収容することができるが、燃料電池のセルの構成部品としてＭＥＧＡにプライマを塗布し乾燥させる場合には、ＭＥＧＡが極めて薄く軽量で剛性がないために、特許文献１のようにカセットの溝に挿入することができない。セル構成部品がＭＥＧＡである場合に、その全面にわたって支持する必要があり、さらに、セル構成部品がＭＥＧＡであり塗布されたプライマを乾燥炉内で乾燥させる場合には、乾燥炉内の熱による対流などによってＭＥＧＡが浮遊することがないように支持する必要があるが、特許文献１では比較的重い基板が熱処理する対象であったために、カセットに基板を全面にわたって支持し且つ浮遊を防止することは考慮されていなかった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成により、セルの生産性を向上させることが可能な燃料電池の製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成により、セルの生産性を向上させることが可能な燃料電池の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の燃料電池の製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、燃料電池のセル構成部品に塗布されたプライマを乾燥させて燃料電池を製造する燃料電池の製造装置であって、前記セル構成部品を支持する棚が複数段設けられた複数のカセットと、該カセットの各棚にそれぞれ支持された前記セル構成部品を加熱する乾燥炉と、該乾燥炉の内部で各棚にそれぞれ前記セル構成部品が支持されたカセットを搬送する炉内搬送手段と、前記乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、前記乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、前記搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の燃料電池の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、燃料電池のセル構成部品にプライマを塗布した後に乾燥させる燃料電池の製造方法であって、前記セル構成部品を支持する棚が複数段設けられた複数のカセットと、該カセットの各棚にそれぞれ支持された前記セル構成部品を加熱する乾燥炉と、該乾燥炉の内部で各棚にそれぞれ前記セル構成部品が支持されたカセットを搬送する炉内搬送手段と、前記乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、前記乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、前記搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを予め用意し、前記搬入位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚上にセル構成部品を前記搬入手段によって順次挿入配置する工程と、各棚に対するセル構成部品の挿入配置が完了したカセットを順次炉内搬送手段によって乾燥炉の内部で搬送する工程と、前記搬出位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚からプライマが乾燥したセル構成部品を前記搬出手段によって順次取り出す工程と、前記戻し搬送手段によって前記搬出位置から前記搬入位置へと乾燥炉の外部で空カセットを順次搬送する工程とを同時に行うことを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、複数のカセットと、乾燥炉と、炉内搬送手段と、乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを備えたという簡単な構成により、搬入位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚上にセル構成部品を前記搬入手段によって順次挿入配置する工程と、各棚に対するセル構成部品の挿入配置が完了したカセットを順次炉内搬送手段によって乾燥炉の内部で搬送して複数の棚に配置されたセル構成部品を各カセット毎に順次乾燥させる工程と、搬出位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚からプライマが乾燥したセル構成部品を前記搬出手段によって順次取り出す工程と、戻し搬送手段によって前記搬出位置から前記搬入位置へと乾燥炉の外部で空カセットを順次搬送する工程とを同時に行うことができるため、セルの生産性を向上させることが可能な燃料電池の製造装置を提供することができる。
また、請求項２の発明によれば、複数のカセットと、乾燥炉と、炉内搬送手段と、乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを予め用意しておき、搬入位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚上にセル構成部品を前記搬入手段によって順次挿入配置する工程と、各棚に対するセル構成部品の挿入配置が完了したカセットを順次炉内搬送手段によって乾燥炉の内部で搬送する工程と、搬出位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚からプライマが乾燥したセル構成部品を前記搬出手段によって順次取り出す工程と、戻し搬送手段によって前記搬出位置から前記搬入位置へと乾燥炉の外部で空カセットを順次搬送する工程とを同時に行うことにより、セルの生産性を向上させることが可能な燃料電池の製造方法を提供することができる。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に相当し、（５）項が請求項３に相当し、（６）項が請求項４に相当する。

（１） 燃料電池のセル構成部品に塗布されたプライマを乾燥させて燃料電池を製造する燃料電池の製造装置であって、
前記セル構成部品を支持する棚が複数段設けられた複数のカセットと、
該カセットの各棚にそれぞれ支持された前記セル構成部品を加熱する乾燥炉と、
該乾燥炉の内部で各棚にそれぞれ前記セル構成部品が支持されたカセットを搬送する炉内搬送手段と、
前記乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、
前記乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、
前記搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを備えたことを特徴とする燃料電池の製造装置。

（１）項の発明では、複数のカセットを乾燥炉の搬入位置に配置して、搬入手段によって一のカセットの棚上にセル構成部品を順次挿入配置し、かかるカセットの棚が満杯になったら、このカセットを炉内搬送手段によって乾燥炉の内部で各棚にそれぞれ前記セル構成部品が支持されたカセットを搬送手段によって乾燥炉内で搬送して複数の棚に配置されたセル構成部品を各カセット毎に順次乾燥させ、これと並行して、搬入位置で待機していた他のカセットの棚上にセル構成部品を順次挿入配置する。またこれと同時に、乾燥炉から搬出された複数のカセットをその搬出位置に配置して、搬出手段によって一のカセットの棚からプライマが乾燥されたセル構成部品を順次取り出し、かかるカセットの棚が空になったら、このカセットを戻し搬送手段によって搬出位置から搬入位置へと乾燥炉の外部で搬送し、これと並行して、搬出位置で待機していた他のカセットの棚からセル構成部品を順次取り出す。各工程を同時に行うことができるため、セルの生産性を向上させることが可能な燃料電池の製造装置を提供することができる。

（２） 前記カセットの各棚に、前記セル構成部品を吸着させる吸着手段が設けられていることを特徴とする（１）項に記載の燃料電池の製造装置。

（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、カセットの各棚に、セル構成部品を吸着させる吸着手段が設けられていることにより、セル構成部品が浮き上がりやすいものであっても、確実に各棚上にセル構成部品を全面わたって支持することができる。

（３） 前記セル構成部品が、ＭＥＡまたはＭＥＧＡであることを特徴とする（１）または（２）項のいずれかに記載の燃料電池の製造装置。

（３）項の発明では、（１）または（２）項のいずれかに記載の発明において、セル構成部品として、ＭＥＡまたはＭＥＧＡに塗布されたプライマの乾燥を具現化することができる。

（４） 前記搬入手段および搬出手段の少なくとも一方が水平多関節ロボットと、複数のカセットをそれぞれ昇降移動させるリフタとを備えていることを特徴とする（１）〜（３）項のいずれかに記載の燃料電池の製造装置。

（４）項の発明では、（１）〜（３）項のいずれかに記載の発明において、搬入手段および搬出手段の少なくとも一方が水平多関節ロボットと、複数のカセットをそれぞれ昇降移動させるリフタとを備えていることにより、水平多関節ロボットによって把持されたセル構成部品を各カセットの各棚に対して確実に短時間で支持させ、および／または、各カセットの各棚からセル構成部品を水平多関節ロボットによって把持して確実に短時間で取り出すことができる。

（５） 燃料電池のセル構成部品にプライマを塗布した後に乾燥させる燃料電池の製造方法であって、
前記セル構成部品を支持する棚が複数段設けられた複数のカセットと、該カセットの各棚にそれぞれ支持された前記セル構成部品を加熱する乾燥炉と、該乾燥炉の内部で各棚にそれぞれ前記セル構成部品が支持されたカセットを搬送する炉内搬送手段と、前記乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、前記乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、前記搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを予め用意し、
前記搬入位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚上にセル構成部品を前記搬入手段によって順次挿入配置する工程と、
各棚に対するセル構成部品の挿入配置が完了したカセットを順次炉内搬送手段によって乾燥炉の内部で搬送する工程と、
前記搬出位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚からプライマが乾燥したセル構成部品を前記搬出手段によって順次取り出す工程と、
前記戻し搬送手段によって前記搬出位置から前記搬入位置へと乾燥炉の外部で空カセットを順次搬送する工程とを同時に行うことを特徴とする燃料電池の製造方法。

（５）項の発明では、複数のカセットと、乾燥炉と、炉内搬送手段と、乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを予め用意しておくことにより、搬入位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚上にセル構成部品を前記搬入手段によって順次挿入配置する工程と、各棚に対するセル構成部品の挿入配置が完了したカセットを順次炉内搬送手段によって乾燥炉の内部で搬送して複数の棚に配置されたセル構成部品を各カセット毎に順次乾燥させる工程と、搬出位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚からプライマが乾燥したセル構成部品を前記搬出手段によって順次取り出す工程と、戻し搬送手段によって前記搬出位置から前記搬入位置へと乾燥炉の外部で空カセットを順次搬送する工程とを同時に行うことができ、したがって、セルの生産性を向上させることが可能な燃料電池の製造方法を提供することができる。

（６） 前記カセットの各棚に、前記セル構成部品を吸着させる吸着手段を予め設けて、前記カセットの各棚に挿入配置された前記セル構成部品を吸着させることを特徴とする（５）項の燃料電池の製造方法。

（６）項の発明では、（５）項に記載の発明において、セル構成部品を吸着させる吸着手段をカセットの各棚に予め設けて、カセットの各棚に挿入配置されたセル構成部品を吸着させることにより、セル構成部品が浮き上がりやすいものであっても、確実に各棚上にセル構成部品を全面わたって支持することができる。

（７） 前記燃料電池のセル構成部品が、ＭＥＡまたはＭＥＧＡであることを特徴とする（５）または（６）項のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。

（７）項の発明では、（５）または（６）項のいずれかに記載の発明において、セル構成部品として、ＭＥＡまたはＭＥＧＡに塗布されたプライマを乾燥することが具現化できる。

（８） 前記搬入手段および搬出手段の少なくとも一方を水平多関節ロボットと、複数のカセットをそれぞれ昇降移動させるリフタとにより構成し、
搬入位置および／または搬出位置に配置された複数のカセットのうちの一つの棚に対して、前記水平多関節ロボットによりセル構成部品を順次挿入配置し、および／または、順次取り出し、このカセットをリフタによって昇降移動させることを特徴とする（５）〜（７）項のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。

（８）項の発明では、（５）〜（７）項のいずれかに記載の発明において、搬入手段および搬出手段の少なくとも一方を水平多関節ロボットと、複数のカセットをそれぞれ昇降移動させるリフタとにより構成することにより、水平多関節ロボットによって把持されたセル構成部品を各カセットの各棚に対して確実に短時間で支持させ、および／または、各カセットの各棚からセル構成部品を水平多関節ロボットによって把持して確実に短時間で取り出すことができる。

本発明の燃料電池の製造装置を説明するために概念的に示した平面図である。 図１の正面図である。 搬入手段によってカセットの各棚上に対してセル構成部品を順次挿入配置搬入し、また、搬出手段によってカセットの各棚上からセル構成部品を順次取り出す状態を示した説明図である。 搬入手段によってカセットの棚上に挿入されたセル構成部品を、カセットの各棚に設けられた吸着手段により、セル構成部品を吸着させ、また、カセットの各棚に設けられた吸着手段によって吸着されていたセル構成部品を、搬出手段によって吸着把持してカセットの棚からセル構成部品を取り出す状態を示した説明図である。 セル構成部品に塗布されたプライマを乾燥させるための従来の一般的な装置を説明するために概念的に示した正面図である。 プライマが塗布されたセルの構成部品を乾燥炉内で蛇行移動させる従来の装置を説明するために概念的に示した正面図である。

最初に、本発明の燃料電池の製造装置の実施の一形態を、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。なお、図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の装置は、概略、燃料電池のセル構成部品に塗布されたプライマを乾燥させるもので、セル構成部品１を支持する棚２ａが複数段設けられた複数のカセット２と、このカセット２の各棚２ａにそれぞれ支持されたセル構成部品１を加熱する乾燥炉３と、この乾燥炉３の内部で各棚２ａにそれぞれセル構成部品１が支持されたカセット２を搬送する炉内搬送手段４と、乾燥炉３の搬入位置Ｐｉに配置されて複数のカセット２を支持しその各棚２ａ上にセル構成部品１を順次挿入配置する搬入手段５と、乾燥炉３の搬出位置Ｐｏに配置されて複数のカセット２を支持しその各棚２ａ上からセル構成部品１を順次取り出す搬出手段６と、搬出位置Ｐｏから搬入位置Ｐｉへと乾燥炉３の外部で空のカセット２を搬送する戻し搬送手段７とを備えており、さらに、カセット２の各棚２ａの表面に、セル構成部品１を吸着させる吸着手段８が設けられている。
なお、この実施の形態においては、塗布されたプライマを乾燥させるセル構成部品として、特に薄くて軽いために乾燥炉３内の熱による対流などによって浮遊し易いＭＥＧＡ１の場合により説明する。

乾燥炉３は、図５に参照されるように、遠赤外線ヒータなどの加熱手段Ｈがカセット２の搬送路上に設けられている。図１および図２に示すように、乾燥炉３内の端部には搬入口３ａ（左方）と搬出口３ｂ（右方）が形成されている。したがって、図１および図２では、カセット２の搬入位置Ｐｉが乾燥炉３の左方に示されており、カセット２の搬出位置Ｐｏが乾燥炉３の右方に示されている。乾燥炉３内には、炉内搬送手段として、耐熱性を有するベルトコンベア４が搬入口３ａから搬出口３ｂにわたって配設されている。

乾燥炉３の搬入位置Ｐｉに設けられた搬入装置５は、プライマ塗布装置でプライマが塗布されたＭＥＧＡ１を所定位置まで搬送するベルトコンベア５０と、所定位置でＭＥＧＡ１を受け取って、カセット２に搬送する水平多関節ロボット（以下、スカラロボットという）５１と、搬入位置Ｐｉで複数のカセット２をそれぞれ支持してスカラロボット５１に把持されたＭＥＧＡ１をその支持しているカセット２の棚２ａに順次挿入配置させることができるように昇降移動させるリフタ５２（図１に矢印で模式的に示した）と、各棚２ａにＭＥＧＡ１が挿入配置されたカセット２を乾燥炉３の搬入口３ａに移動させて乾燥炉３内のベルトコンベア４に移載するローダ５３（図１に矢印で模式的に示した）とを備えている。

乾燥炉３の搬出位置Ｐｏに設けられた搬出手段６は、乾燥炉３内で搬送されたカセット２をベルトコンベア４上から取り出すアンローダ（図１に矢印で模式的に示した）６０と、このアンローダ６０からカセット２を受け取って所定の高さにそれぞれ昇降移動可能に支持する複数のリフタ（図２に矢印で模式的に示した）６１と、各リフタ６１によって所定の高さに支持されたカセット２の棚２ａから順次ＭＥＧＡ１を把持して取り出すスカラロボット６２と、スカラロボット６２によって搬出されたＭＥＧＡ１が載置されて送り出すベルトコンベア６３とを備えている。

戻し搬送手段７は、この実施の形態の場合、搬出手段６のリフタ６１から空のカセット２が移載されこれを搬送する搬出側ベルトコンベア７０と、乾燥炉３の外部にこれと平行して設けられたベルトコンベア７１と、搬入手段５のカセット２を支持していないリフタ５２と対応する位置に空のカセット２を搬送してかかるリフタ５２に移載する搬入側ベルトコンベア７２とを備えている。

各カセット２の棚２ａは、ＭＥＧＡ１を全面支持する板状のもので、この実施の形態では相対向する前後の辺が側板２ｂに接続されており、各カセット２の左右側方が開放していて、ＭＥＧＡ１を挿入配置および取り出すことが可能となっている。さらに各棚２ａには、図４に示すように、棚２ａ上にＭＥＧＡ１を吸着させるための吸着手段として、電源８０と、電源８０に接続された内部電極８１，８２と、内部電極８１，８２に電流が印加されることによって静電気を発生させる誘電体８３とからなる静電チャック８が設けられている。各棚２ａの静電チャック８の回路は制御手段に接続されており、たとえば、ＭＥＧＡ１が棚２ａ上に挿入配置されたときにＯＮにされ、また、ＭＥＧＡ１を棚２ａから取り出すときにはＯＦＦとなるよう制御される。

なお、スカラロボット５１、６２の少なくとも一方のアームの先端には、各棚２ａの静電チャック８と同様の静電チャック９が設けられており、ＭＥＧＡ１を吸着して把持するよう構成されている。また、吸着手段８、９は、静電チャックに限定されることはなく、たとえば、真空ポンプに接続された管路を棚２ａの表面上に開口するように設けて、負圧によって棚２ａの表面上、および、スカラロボット５１、６２の少なくとも一方のアームの先端にＭＥＧＡ１を吸着させるものなど、他の形式のものを採用することもできる。

次に、本発明の燃料電池の製造方法を、上述したように構成された装置を用いる場合によって、その作動と共に説明する。
本発明の方法は、概略、燃料電池のセル構成部品１にプライマを塗布した後に乾燥させるものであって、セル構成部品１を支持する棚２ａが複数段設けられた複数のカセット２と、このカセット２の各棚２ａにそれぞれ支持されたセル構成部品１を加熱する乾燥炉３と、この乾燥炉３の内部で各棚２ａにそれぞれセル構成部品１が支持されたカセット１を搬送する炉内搬送手段４と、乾燥炉３の搬入位置Ｐｉに配置されて複数のカセット２を支持しその各棚２ａ上にセル構成部品１を順次挿入配置する搬入手段５と、乾燥炉３の搬出位置Ｐｏに配置されて複数のカセット２を支持しその各棚２ａ上からセル構成部品１を順次取り出す搬出手段６と、搬出位置Ｐｏから搬入位置Ｐｉへと乾燥炉３の外部で空のカセット２を搬送する戻し搬送手段７とを予め用意し、搬入位置Ｐｉに複数のカセット２を配置してそのうちの一つのカセット２の棚２ａ上にセル構成部品１を搬入手段５によって順次挿入配置する工程と、各棚２ａに対するセル構成部品１の挿入配置が完了したカセット２を順次炉内搬送手段４によって乾燥炉３の内部で搬送する工程と、搬出位置Ｐｏに複数のカセット２を配置してそのうちの一つのカセット２の棚２ａからプライマが乾燥したセル構成部品１を搬出手段６によって順次取り出す工程と、戻し搬送手段７によって搬出位置Ｐｏから搬入位置Ｐｉへと乾燥炉３の外部で空のカセット２を順次搬送する工程とを同時に行うものである。
そしてさらに、カセット２の各棚２ａに、セル構成部品１を吸着させる吸着手段８を予め設けておき、カセット２の各棚２ａに挿入配置されたセル構成部品１を吸着手段８によって棚２ａの表面上に吸着させるものである。
なお、この実施の形態においても、塗布されたプライマを乾燥させるセル構成部品として、特に薄くて軽いために乾燥炉３内の熱による対流などによって浮遊し易いＭＥＧＡ１の場合により説明する。

セル構成部品であるＭＥＧＡ１の、後にガスケットを一体成形される部分には、プライマ塗布工程で予めプライマが塗布されている。このプライマが塗布されたＭＥＧＡ１は、ベルトコンベア５０上に載置され所定の位置に搬送されて、スカラロボット５１のアームの先端に設けられた吸着手段９によって吸着・把持される。このとき、搬入位置Ｐｉに設けられた複数のリフタ５２のうちの少なくとも一つには、カセット２が支持されている。そして、たとえば、カセット２の最上段の棚２ａがスカラロボット５１のアームの高さよりも僅かに低く、ＭＥＧＡ１を挿入配置しうる位置に保持されている。この状態で、スカラロボット５１のアームの先端をカセット２の最上段の棚２ａ上にその左右側部の開口から挿入するよう駆動して、吸着手段９によって吸着・把持されていたＭＥＧＡ１を最上段の棚２ａ上に挿入配置して、吸着手段９による吸着を解除し、最上段の棚２ａに設けられた吸着手段８によってその棚２ａの表面にＭＥＧＡ１を吸着させる。このとき、ベルトコンベア５０が駆動されて、次のプライマを塗布されたＭＥＧＡ１が所定の位置に搬送されている。続いて、スカラロボット５１のアームを最上段の棚２ａ上から抜いて、ベルトコンベア５０上の次のプライマが塗布されたＭＥＧＡ１を吸着・把持するとともに、リフタ５２を駆動してカセット２の上から２段目の棚２ａをスカラロボット５１のアームの高さよりも僅かに低い位置となるように上昇移動させ、その後、最上段の棚２ａと同様にしてＭＥＧＡ１を一のカセット２の各棚２ａに順次挿入配置する。また、この一のカセット２の各棚２ａにＭＥＧＡ１を挿入配置するときには、複数のリフタ５２のうちでカセット２を支持していないものがあれば、戻し搬送手段７の搬入側ベルトコンベア７２によりかかるリフタ５２と対応する位置に空のカセット２を搬送してリフタ５２に移載し支持させて待機させておく。そのため、スカラロボット５１は、一のカセット２の各棚２ａにＭＥＧＡ１を順次挿入配置し終えると、すぐに、次に待機している別のカセット２に対してＭＥＧＡ１の挿入配置を一のカセット２と同様に開始することができる。

各棚２ａにＭＥＧＡ１が挿入配置され吸着されたカセット２は、搬入手段５のローダ５３によって乾燥炉３の搬入口３ａに移動され乾燥炉３内のベルトコンベア４に載置されて、乾燥炉３内を搬出口３ｂに向かって所定時間をかけて搬送される。乾燥炉３内は所定の温度に加熱されており、その内部を搬送され搬出口３ｂに到達する間に各カセット２の各棚２ａ上でそれぞれ全面支持された大量のＭＥＧＡ１に塗布されたプライマが乾燥されることとなる。搬出口３ｂに搬送されたカセット２は、搬出手段６のアンローダ６０によってベルトコンベア４上から乾燥炉３外に取り出され、搬出位置Ｐｏに設けられた複数のリフタ６１のうちの一つに支持させる。そして、たとえば最下段の棚２ａがスカラロボット６２のアームよりも僅かに低く、ＭＥＧＡ１を取り出すべくアームをカセット２の左右側部の開口に挿入しうる位置に保持しておく。この状態で、スカラロボット６２のアームの先端をカセット２の最下段の棚２ａ上にその左右側部の開口から挿入するよう駆動して、吸着手段８により棚２ａの表面にＭＥＧＡ１を吸着していたのを解除し、スカラロボット６２のアームの先端の吸着手段９にＭＥＧＡ１を吸着・把持させて、スカラロボット６２を駆動してアームを最下段の棚２ａ上から抜き出しベルトコンベア６３上に位置させてスカラロボット６２のアームの先端の吸着手段９による吸着・把持を解除することにより、かかるＭＥＧＡ１をベルトコンベア６３上に載置し、ベルトコンベア６３を駆動することによってプライマが乾燥したＭＥＧＡ１を所定の位置に搬出する。このとき、リフタ６１の駆動によってカセット２が下降移動され、最下段から２番目の棚２ａをスカラロボット６２のアームの高さよりも僅かに低い位置となるように下降移動させる。その後、最下段の棚２ａと同様にしてＭＥＧＡ１を一のカセット２の各棚２ａから順次取り出して搬出する。また、この一のカセット２の各棚２ａからＭＥＧＡ１を取り出すときには、複数のリフタ６１のうちで既に空となったカセット２を支持しているものがあれば、戻し搬送手段７の搬出側ベルトコンベア７０にかかる空のカセット２を移載して、乾燥炉３から次に搬出されるカセット２の支持に備えておく。そのため、スカラロボット６２は、一のカセット２の各棚２ａからＭＥＧＡ１を取り出し終えると、すぐに、次に待機している別のカセット２からＭＥＧＡ１の取り出しを一のカセット２と同様に開始することができる。そして、戻し搬送手段７の搬出側ベルトコンベア７０に移載された空のカセット２は、ベルトコンベア７１、７２へと搬送され搬入手段５のカセット２を支持していないリフタ５２、または、次にカセット２が乾燥炉３に搬入される予定のリフタ５２と対応する位置に空のカセット２を搬送して、搬入手段５のリフタ５１に移載させ、または移載させるために待機させておく。

以上の説明では、一のカセット２を中心として各工程の内容を順に説明したが、本発明の方法では、複数のカセット２に対して各工程が同時に並行して行われる。そのため、燃料電池を構成するために必要な大量のセル構成部品１に塗布されたプライマを効率よく乾燥させて、それぞれにガスケットを一体に成形することができる。

なお、上述した実施の形態では、セル構成部品１としてＭＥＧＡの場合により説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、セル構成部品１としてＭＥＡやセパレータ、あるいはＭＥＧＡとセパレータの積層品にガスケットを一体に成形する場合にも適用することができる。

１：ＭＥＧＡ（セル構成部品）、 ２：カセット、 ２ａ：棚、 ３：乾燥炉、 ４：炉内搬送手段、 ５：搬入手段、 ６：搬出手段、 ７：戻し搬送手段、 ８：吸着手段、 Ｐｉ：搬入位置、 Ｐｏ：搬出位置、

Claims (4)

1. 燃料電池のセル構成部品に塗布されたプライマを乾燥させて燃料電池を製造する燃料電池の製造装置であって、
   前記セル構成部品を支持する棚が複数段設けられた複数のカセットと、
   該カセットの各棚にそれぞれ支持された前記セル構成部品を加熱する乾燥炉と、
   該乾燥炉の内部で各棚にそれぞれ前記セル構成部品が支持されたカセットを搬送する炉内搬送手段と、
   前記乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、
   前記乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、
   前記搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを備えたことを特徴とする燃料電池の製造装置。
2. 前記カセットの各棚に、前記セル構成部品を吸着させる吸着手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の製造装置。
3. 燃料電池のセル構成部品にプライマを塗布した後に乾燥させる燃料電池の製造方法であって、
   前記セル構成部品を支持する棚が複数段設けられた複数のカセットと、該カセットの各棚にそれぞれ支持された前記セル構成部品を加熱する乾燥炉と、該乾燥炉の内部で各棚にそれぞれ前記セル構成部品が支持されたカセットを搬送する炉内搬送手段と、前記乾燥炉の搬入位置に配置された複数のカセットの各棚上に前記セル構成部品を順次挿入配置する搬入手段と、前記乾燥炉の搬出位置に配置された複数のカセットの各棚上から前記セル構成部品を順次取り出す搬出手段と、前記搬出位置から前記搬入位置へと前記乾燥炉の外部で空カセットを搬送する戻し搬送手段とを予め用意し、
   前記搬入位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚上にセル構成部品を前記搬入手段によって順次挿入配置する工程と、
   各棚に対するセル構成部品の挿入配置が完了したカセットを順次炉内搬送手段によって乾燥炉の内部で搬送する工程と、
   前記搬出位置に複数のカセットを配置してそのうちの一つのカセットの棚からプライマが乾燥したセル構成部品を前記搬出手段によって順次取り出す工程と、
   前記戻し搬送手段によって前記搬出位置から前記搬入位置へと乾燥炉の外部で空カセットを順次搬送する工程とを同時に行うことを特徴とする燃料電池の製造方法。
4. 前記カセットの各棚に、前記セル構成部品を吸着させる吸着手段を予め設けて、前記カセットの各棚に挿入配置された前記セル構成部品を吸着させることを特徴とする請求項３の燃料電池の製造方法。

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