積層型ガス流路形成装置の組付方法
【課題】シート部材とセパレータとの位置合わせを簡略化でき、組付性を改善できるガス流路形成装置の組付方法を提供する。
【解決手段】部分的に切除可能な材料で形成されたシート部材３と、シート部材３に積層されるセパレータ２とを用い、シート部材３とセパレータ２とを積層して積層体７を形成し、シート部材３のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路をシート部材３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成する。シート部材に対して切除可能な切除手段３００を積層体７の積層方向に沿って積層体７に対して相対的に移動させることにより、積層体７を構成するシート部材３を貫通状態に部分的に切除し、表面流路に連通すると共にシート部材３を貫通するシート部材貫通流路をシート部材３に形成する。
【解決手段】部分的に切除可能な材料で形成されたシート部材３と、シート部材３に積層されるセパレータ２とを用い、シート部材３とセパレータ２とを積層して積層体７を形成し、シート部材３のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路をシート部材３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成する。シート部材に対して切除可能な切除手段３００を積層体７の積層方向に沿って積層体７に対して相対的に移動させることにより、積層体７を構成するシート部材３を貫通状態に部分的に切除し、表面流路に連通すると共にシート部材３を貫通するシート部材貫通流路をシート部材３に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシート部材及びセパレータを厚み方向に積層させる構造をもつ積層型ガス流路形成装置の組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型ガス流路形成装置に係る従来技術について、燃料電池に用いられている加湿装置を例にとって説明する。燃料電池に設けられている電解質は過剰に乾燥していると、発電性能を目標どおり発揮できない。そこで、燃料電池に供給される酸化剤ガスを加湿するための加湿装置（特許文献１）が設けられている。
【０００３】
従来、このような加湿装置では、厚み方向に貫通する貫通孔をもつシート部材と、厚み方向に貫通する貫通孔をもつセパレータとを用い、セパレータの貫通孔とシート部材の貫通孔とが対向して連通するようにシート部材及びセパレータを位置合わせした状態で積層させている。そしてシート部材のうち一方の表面に対向する第１表面流路と、シート部材のうち他方の表面に対向する第２表面流路とが形成されている。
【特許文献１】特開平１０−１７２５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来技術によれば、組付時には、前記したように、セパレータの貫通孔とシート部材の貫通孔とが対向して連通するように、シート部材及びセパレータを位置合わせした状態で積層させている。しかしながら複数枚のセパレータとの貫通孔と複数枚のシート部材の貫通孔とが対向して連通するように正確に位置合わせすることは、時間を必要とする。このため加湿装置の組み付け時間が長くなる傾向がある。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、シート部材とセパレータとの位置合わせを簡略化でき、組付性を改善できるガス流路形成装置の組付方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）様相１の本発明に係るガス流路形成装置の組付方法は、部分的に切除可能な材料で形成されたシート部材と、シート部材に積層されるセパレータとを用い、シート部材とセパレータとを積層して積層体を形成し、シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路をシート部材とセパレータとで積層体の内部に形成する積層工程と、
シート部材に対して切除可能な切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させることにより、表面流路に連通すると共にシート部材を厚み方向に貫通するシート部材貫通流路をシート部材に形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【０００７】
この場合、シート部材及びセパレータを積層して積層体を形成した後に、シート部材に対して切除可能な切除手段を用い、切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させる。この結果、積層体を構成するシート部材を貫通状態に部分的に切除する。従って、表面流路に連通すると共にシート部材を貫通するシート部材貫通流路をシート部材に形成する。
【０００８】
（２）様相２の本発明に係るガス流路形成装置の組付方法は、シート部材と、シート部材に積層され部分的に切除可能な材料で形成されたセパレータとを用い、シート部材とセパレータとを積層して積層体を形成し、シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路をシート部材とセパレータとで積層体の内部に形成する積層工程と、
セパレータに対して切除可能な切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させることにより、表面流路に連通すると共にセパレータを厚み方向に貫通するセパレータ貫通孔をセパレータに形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【０００９】
この場合、シート部材及びセパレータを積層して積層体を形成した後に、セパレータに対して切除可能な切除手段を用い、切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させる。この結果、積層体を構成するセパレータを貫通状態に部分的に切除する。従って、表面流路に連通すると共にセパレータを貫通するセパレータ貫通流路をセパレータに形成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シート部材及びセパレータを積層して積層体を形成した後に切除工程を行ない、シート部材貫通孔又はセパレータ貫通孔を形成するため、シート部材とセパレータとの位置合わせを簡略化できる。故にガス流路形成装置の組付性を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
シート部材はセパレータと共に表面流路を形成するものであり、湿分保持可能な膜、あるいは、イオン伝導可能な膜を採用できる。流路形成部材として機能できるセパレータは、シート部材と共に表面流路を形成するものである。
【００１２】
シート部材を切除する様相１に係る本発明によれば、セパレータは、機械的切除力、熱、高エネルギ密度ビーム等の切除手段により切除可能な材質で形成されていても良いし、切除困難又は切除不可能な材質で形成されていても良い。セパレータを切除する様相２に係る本発明によれば、セパレータは機械的切除力、熱、高エネルギ密度ビーム等の切除手段により切除可能な材質で形成されている。
【００１３】
切除手段としては、機械的切除力によりシート部材またはセパレータを部分的に切除可能な機械的切除力発生手段、熱によりシート部材またはセパレータを部分的に切除可能な熱発生手段、シート部材またはセパレータに照射される高エネルギ密度ビームのうちの少なくともいずれかである形態を例示することができる。機械的切除力発生手段としては、打ち抜き力、切り抜き力、切削力等を発生する手段が例示される。このようなものとして、切削可能な切除工具、押抜工具、ドリル工具等を例示できる。熱発生手段としては、ヒータを搭載した工具を例示できる。高エネルギ密度ビームとしてはレーザビーム、電子ビームを例示できる。レーザビームとしてはＹＡＧレーザビーム、ＣＯ2レーザビーム等を例示できる。
【００１４】
切除工程を実施する前のセパレータ及び／又はシート部材には、セパレータ及び／又はシート部材の切除部分を切除容易化させる切除促進部が形成されている形態を例示することができる。切除促進部としては溝等の凹部を例示できる。なお切除促進部のみの材質を変えても良い。
【００１５】
シート部材は湿分保持可能な膜である形態を例示することができる。この場合、表面流路は、シート部材の一方の表面に対向する第１表面流路と、シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、そして第１表面流路及び第２表面流路のいずれか一方には高湿度ガスが流れ、第１表面流路及び第２表面流路のいずれか他方には高湿度ガスよりも相対的に湿度が低い低湿度ガスが流れる加湿装置に適用されている形態を例示することができる。
【００１６】
また、シート部材はイオン伝導可能な膜である形態を例示することができる。この場合、表面流路は、シート部材の一方の表面に対向する第１表面流路と、シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、そして、第１表面流路及び第２表面流路のいずれか一方には燃料が流れ、第１表面流路及び第２表面流路のいずれか他方には酸化剤ガスが流れる燃料電池に適用されている形態を例示することができる。
【００１７】
さらに、積層工程を経た積層体のシート部材は、セパレータの端よりも外側に位置する露出部分を有している形態を例示することができる。この場合、切除工程では、露出部分を切除する露出部分切除操作を行うことが好ましい。露出部分切除操作で用いる切除手段は、シート部材貫通流路を形成する切除手段と同一または別のものとすることができる。また、露出部分切除操作で用いる切除手段は、セパレータ貫通流路を形成する切除手段と同一または別のものとすることができる。露出部分切除操作としては、シート部材貫通流路を形成すると同時にまたは時間的にずらして行うことができる。また、露出部分切除操作で用いる切除手段は、セパレータ貫通流路を形成すると同時にまたは時間的にずらして行うことができる。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図５を参照しつつ具体的に説明する。本実施例は燃料電池１００に用いられる加湿装置１（ガス流路形成装置）に適用したものである。燃料電池用の加湿装置１は、第１エンドプレート１１と第２エンドプレート１２との間にセパレータ２を厚み方向に積層して形成されている。
【００１９】
図２は、側辺２ｒ、２ｓを有するセパレータ２の一方の表面２ａの平面視を示す。図２に示すようにセパレータ２は耐熱性・耐薬品性を有する樹脂製であり、一方の表面２ａに形成された案内突起２１ｆをもつ第１表面流路２１（表面流路）と、セパレータ２の厚み方向に貫通すると共に第１表面流路２１に連通するように対角位置に形成された２つの第１貫通流路２２（セパレータ貫通流路）とを有する。セパレータ２の第１表面流路２１と第１貫通流路２２との間に形成された係合凹部４には、シーリング部材８が取り付けられている。シーリング部材８は、セパレータ２の第１表面流路２１と第１貫通流路２２とを連通させる連通路８８を形成する。
【００２０】
図３はセパレータ２の他方の表面２ｃの平面視を示す。図３に示すようにセパレータ２は、他方の表面２ｃに形成された案内突起２５ｆをもつ第２表面流路２５（表面流路）と、厚み方向に貫通すると共に第２表面流路２５に連通するように対角位置に形成された２つの第２貫通流路２６（セパレータ貫通流路）とを有する。セパレータ２の第２表面流路２５と第２貫通流路２６との間に形成された係合凹部４には、同様なシーリング部材８が取り付けられている。シーリング部材８の連通路８８は、セパレータ２の第２表面流路２５と第２貫通流路２６とを連通させる。
【００２１】
図４は切除工程を実施する前の積層体７の要部を示す。図４に示すように、加湿装置１となる積層体７では、シーリング部材８を取り付けた複数のセパレータ２が膜３（シート部材）と共に厚み方向に積層されている。セパレータ２と膜３との間には、ゴムや軟質樹脂等のシール材料で形成された開口９１ｃを有する第１シール９１が設けられている。膜３とセパレータ２との間には、ゴムや軟質樹脂等のシール材料で形成された開口９２ｃを有する第２シール９２が設けられている。図４に示すように２つのセパレータ２の間には、第１シール９１及び第２シール９２を介して、水分を透過可能な高分子樹脂材料であるイオン交換膜で形成された膜３が介在している。ここで、セパレータ２の第１表面流路２１は膜３の一方の表面３ａに対向する。セパレータ２の第２表面流路２５は膜３の他方の表面３ｃに対向する。膜３により第１表面流路２１及び第２表面流路２５が仕切られている。
【００２２】
図１に示すように、第１表面流路２１は、燃料電池１００の酸化剤極１０１から排出された湿度が相対的に高い発電後の空気オフガス（高湿度ガス）を矢印Ｙ１方向（下向き）に流すためのものである。第２表面流路２５は、燃料電池１００の酸化剤極１０１に向かう湿度が相対的に低い発電前の空気（低湿度ガス）を矢印Ｙ２方向（上向き）流すためのものである。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池１００の酸化剤極１０１から排出された湿度が相対的に高い空気オフガス（高湿度ガス）は、第１入口６１、上側の第１貫通流路２２、第１表面流路２１、下側の第１貫通流路２２、第１出口６２の順に流れる。このとき第１表面流路２１を流れる湿度が相対的に高い空気オフガスは、膜３に接触するため、膜３に湿分を与え、膜３を吸湿させる。
【００２４】
図１に示すように、燃料電池１００の酸化剤極１０１に向かう湿度が相対的に低い発電前の空気（低湿度ガス）は、第２入口６３、下側の第２貫通流路２６、第２表面流路２５、上側の第２貫通流路２６、第２出口６４の順に流れ、燃料電池１００の酸化剤極１０１に向かい、発電反応に使用される。このとき、第２表面流路２５を流れる湿度が相対的に低い発電前の空気は、湿潤状態の膜３に接触するため、膜３から湿分を与えられ、膜３により加湿される。
【００２５】
さて、加湿装置１を形成する形態について更に説明を加える。まず、部分的に切除可能な高分子材料で形成された水分保持可能な複数枚の膜３と、セパレータ貫通孔として機能する第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６をもつ複数枚のセパレータ２とを厚み方向に積層し、これにより図４に示す積層体７を形成する。この場合、図４に示すように、膜３のうちの一方の表面３ａに対向する第１表面流路２１が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されると共に、膜３のうちの他方の表面３ｃに対向する第２表面流路２５が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されている。
【００２６】
次に切徐工程を実施する。即ち、膜３を部分的に切除可能な切除手段として、切除工具３００を用いる。切除工具３００は、機械的なせん断力により膜３を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段として機能する。切除工具３００を、積層体７を構成しているセパレータ２の第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６に矢印Ｘ１方向に向けて挿入させることにより、積層体７の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って積層体７に対して相対的に移動させる。
【００２７】
この結果、積層体７を構成する膜３の部分３ｒを切除工具３００の刃３００ａにより貫通状態に部分的に切除して穿孔する。これにより膜３を厚み方向に貫通する第１膜貫通流路３１（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。第１膜貫通流路３１は第１表面流路２１及び第１貫通流路２２に連通する。同様に、膜３を貫通する第２膜貫通流路３２（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。第２膜貫通流路３２は第２表面流路２５及び第２貫通流路２６に連通する。
【００２８】
このように膜３を厚み方向に貫通する第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に穿孔により形成すれば、膜３の第１膜貫通流路３１とセパレータ２の第１貫通流路２２とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。同様に、膜３の第２膜貫通流路３２とセパレータ２の第２貫通流路２６とを精度良く逐一位置合わせする必要がない（図１参照）。故に加湿装置１の組み付け時間の短縮化に有利である。
【００２９】
また本実施例によれば、図４に示すように、組み付け前の膜３のサイズはセパレータ２のサイズよりも大きく設定されており、組み付け前の膜３の端３ｆはセパレータ２の端２ｆよりも外側に位置して露出し、露出部分を形成してい。このため切除工具３００に一体的に取り付けられている刃３００ｃにより、刃３００ａの作動と同時に、組み付け前の膜３の端３ｆを機械的なせん断力により切除する。切除工具３００は吸引孔３００ｍを有する。吸引孔３００ｍは図略の吸引装置に接続されている。切除工程において切除滓が発生したとしても、切除滓を吸引孔３００ｍから吸引除去し易い。
【００３０】
なお本実施例によれば、切除工具３００の刃３００ｃは刃３００ａと一体的に設けられており、膜３の端３ｆを切除すると同時に第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成するが、これに限らず、刃３００ｃと刃３００ａとが別体として設けられており、膜３の端３ｆを切除する工程と、第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成する工程とを時間的にずらして実行しても良い。
【実施例２】
【００３１】
図６及び図７は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。図１〜図３を準用する。以下、実施例１と相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、セパレータ２は、切除可能な高分子系材料（樹脂）で可撓性を有するように形成されている。セパレータ２には、切除部分２ｒを切除容易化させるリング溝状をなす切除促進部２ｔが形成されている。そして、部分的に切除可能且つ湿分保持可能な高分子材料で形成された複数枚の膜３と、複数枚のセパレータ２とを厚み方向に積層して積層体７（図６参照）を形成する。
【００３２】
図６に示すように、加湿装置１となる積層体７では、膜３のうちの一方の表面３ａに対向する第１表面流路２１（表面流路）が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されている。また、膜３のうちの他方の表面３ｃに対向する第２表面流路２５（表面流路）が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されている。
【００３３】
次に切徐工程を実施する。即ち、膜３に対して切除可能な切除手段として、切除工具３００を用いる。切除工具３００は、機械的なせん断力により膜３を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段として機能する。切除工具３００をセパレータ２にこれを貫通するように矢印Ｘ１方向に挿入させることにより、積層体７の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って積層体７に対して相対的に移動させる。この結果、積層体７を構成するセパレータ２の切除部分２ｒ及び膜３の切除部分３ｒを切除工具３００の刃３００ａにより貫通状態に部分的に切除する。ここで、セパレータ２の切除部分２ｒを切除容易化させるリング溝状をなす切除促進部２ｔがセパレータ２に形成されているため、セパレータ２の切除部分２ｒの切除は容易化される。この結果、図７に示すように、セパレータ２を厚み方向に貫通する第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６（セパレータ貫通孔）をセパレータ２に形成する。更に、膜３を厚み方向に貫通する第２膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。
【００３４】
このようにすれば、膜３の第１膜貫通流路３１とセパレータ２の第１貫通流路２２とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。同様に、膜３の第２膜貫通流路３２とセパレータ２の第２貫通流路２６とを精度良く逐一位置合わせする必要がない（図７参照）。故に組み付け時間の短縮化に有利である。
【００３５】
本実施例によれば、図６に示すように、組み付け前の膜３のサイズはセパレータ２のサイズよりも大きく設定されており、組み付け前の膜３の端３ｆはセパレータ２の端２ｆよりも外側に位置している。このため切除工具３００に一体的に取り付けられている刃３００ｃにより、刃３００ａの作動と同時に、組み付け前の膜３の端３ｆを機械的なせん断力により切除する。
【００３６】
なお本実施例によれば、切除工具３００の刃３００ｃは刃３００ａと一体的に設けられており、膜３の端３ｆを切除すると同時に第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成するが、これに限らず、刃３００ｃと刃３００ａとが別体として設けられており、膜３の端３ｆを切除する工程と、第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成する工程とを時間的にずらして実行しても良い。
【実施例３】
【００３７】
図８は実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位に共通の符号を付する。以下、実施例１と相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、積層型ガス流路形成装置として機能できる燃料電池に適用した例である。
【００３８】
図８に示すように、セパレータ２Ｓの一方の表面２ａには、酸化剤ガス（一般的には空気）が流れる第１表面流路２１が形成されている。第１表面流路２１（表面流路）に対向するように、酸化剤極３００がセパレータ２Ｓと膜３との間に配置されている。第１表面流路２１を流れた酸化剤ガスは酸化剤極３００の内部を流れる。酸化剤極３００は、触媒を有する酸化剤極用の触媒層３０１と、ガス拡散機能および集電機能を有する酸化剤極用のガス拡散層３０２とにより形成されている。
【００３９】
図８に示すように、セパレータ２Ｓの他方の表面２ｃには、燃料ガスが流れる第２表面流路２５（表面流路）が形成されている。第２表面流路２５に対向するように、燃料極４００がセパレータ２Ｓと膜３との間に配置されている。第２表面流路２５を流れた燃料ガスは燃料極４００の内部を流れる。燃料極４００は、触媒を有する燃料極用の触媒層４０１と、ガス拡散機能および集電機能を有する燃料極用のガス拡散層４０２とにより形成されている。図８に示すように、セパレータ２Ｓと共に、燃料極４００、イオン伝導性を有する膜３、酸化剤極３００を厚み方向に積層させることにより、燃料電池１００が構成されている。
【００４０】
実施例１の場合と同様に、図８に示すように、第１表面流路２１と第１貫通流路２２との間に位置するように係合凹部４が形成されている。係合凹部４には連通路８８を有するシーリング部材８が取り付けられている。
【００４１】
そして、部分的に切除可能な高分子材料で形成されたイオン伝導性をもつ複数枚の膜３と、セパレータ貫通孔として機能する第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６をもつ複数枚のセパレータ２とを厚み方向に積層し、積層体７（図８参照）を形成する。
【００４２】
次に切徐工程を実施する。即ち、膜３に対して切除可能な切除手段として、切除工具３００を用いる。切除工具３００は、機械的なせん断力により膜３を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段として機能する。切除工具３００をセパレータ２の第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６に矢印Ｘ１方向に挿入させる。これにより積層体７の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って積層体７に対して相対的に移動させる。この結果、図８に示すように、膜３の部分３ｒを切除工具３００の刃３００ａにより貫通状態に部分的に切除する。これにより膜３を貫通する第１膜貫通流路３１（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。
【００４３】
このようにすれば、膜３の第１膜貫通流路３１とセパレータ２の第１貫通流路２２とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。同様に、膜３の第２膜貫通流路とセパレータ２の第２貫通流路とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。故に、組み付け作業が容易化し、組み付け時間の短縮化に有利である。
【００４４】
本実施例によれば、組み付け前の膜３のサイズはセパレータ２のサイズよりも大きく設定されており、組み付け前の膜３の端３ｆはセパレータ２の端２ｆよりも外側に位置している。このため切除工具３００に一体的に取り付けられている刃３００ｃにより、刃３００ａの作動と同時に、組み付け前の膜３の端３ｆを機械的なせん断力により切除する。なお刃３００ｃと刃３００ａとを別体として設け、膜３の端３ｆを切除する工程と、第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成する工程とを時間的にずらして実行しても良い。
【００４５】
（他の例）
上記した各実施例によれば、膜３又はセパレータ２を部分的に熱により切除可能なヒータを有する工具を用いても良い。更にレーザビーム又は電子ビーム等の高エネルギ密度ビームを照射して膜３又はセパレータ２を部分的に切除しても良い。上記した各実施例によれば、切除工具３００の刃３００ｃは刃３００ａと一体的に設けられており、膜３の端３ｆを切除すると同時に第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成するが、これに限らず、膜３のサイズが適切であれば、刃３００ｃにより膜３の端３ｆを切除する操作を廃止しても良い。切除工具３００は吸引孔３００ｍを有するが、有していなくても良い。セパレータは樹脂製、カーボン製、金属製でも良く、要請される性能及びコストを考慮して選択する。セパレータが加湿装置に適用されるときには、導電性は必要とされないが、セパレータが燃料電池に適用するときには導電性を有することが好ましい。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明はガス流路形成装置に利用することができる。殊に、加湿装置、燃料電池に利用することができる。燃料電池としては、車両用、定置用、携帯用、電気機器用、電子機器用等の燃料電池に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】加湿装置の構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】セパレータの一方の表面を示す平面図である。
【図３】セパレータの他方の表面を示す平面図である。
【図４】切除工程を実施する前の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図５】切除工程を実施した後の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図６】実施例２に係り、切除工程を実施する前の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図７】実施例２に係り、切除工程を実施した後の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図８】実施例３に係り、切除工程を実施する前の燃料電池の要部を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１は加湿装置（ガス流路形成装置）、２はセパレータ、２１は第１表面流路、２２は第１貫通流路（セパレータ貫通孔）、２５は第２表面流路、２６は第２貫通流路（セパレータ貫通孔）、３は膜（シート部材）、３１は第１膜貫通流路（シート部材貫通流路）、３２は第２膜貫通流路（シート部材貫通流路）、１００は燃料電池（ガス流路形成装置）、３００は切除工具（切除手段，機械的切除力発生手段）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明はシート部材及びセパレータを厚み方向に積層させる構造をもつ積層型ガス流路形成装置の組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型ガス流路形成装置に係る従来技術について、燃料電池に用いられている加湿装置を例にとって説明する。燃料電池に設けられている電解質は過剰に乾燥していると、発電性能を目標どおり発揮できない。そこで、燃料電池に供給される酸化剤ガスを加湿するための加湿装置（特許文献１）が設けられている。
【０００３】
従来、このような加湿装置では、厚み方向に貫通する貫通孔をもつシート部材と、厚み方向に貫通する貫通孔をもつセパレータとを用い、セパレータの貫通孔とシート部材の貫通孔とが対向して連通するようにシート部材及びセパレータを位置合わせした状態で積層させている。そしてシート部材のうち一方の表面に対向する第１表面流路と、シート部材のうち他方の表面に対向する第２表面流路とが形成されている。
【特許文献１】特開平１０−１７２５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来技術によれば、組付時には、前記したように、セパレータの貫通孔とシート部材の貫通孔とが対向して連通するように、シート部材及びセパレータを位置合わせした状態で積層させている。しかしながら複数枚のセパレータとの貫通孔と複数枚のシート部材の貫通孔とが対向して連通するように正確に位置合わせすることは、時間を必要とする。このため加湿装置の組み付け時間が長くなる傾向がある。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、シート部材とセパレータとの位置合わせを簡略化でき、組付性を改善できるガス流路形成装置の組付方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）様相１の本発明に係るガス流路形成装置の組付方法は、部分的に切除可能な材料で形成されたシート部材と、シート部材に積層されるセパレータとを用い、シート部材とセパレータとを積層して積層体を形成し、シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路をシート部材とセパレータとで積層体の内部に形成する積層工程と、
シート部材に対して切除可能な切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させることにより、表面流路に連通すると共にシート部材を厚み方向に貫通するシート部材貫通流路をシート部材に形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【０００７】
この場合、シート部材及びセパレータを積層して積層体を形成した後に、シート部材に対して切除可能な切除手段を用い、切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させる。この結果、積層体を構成するシート部材を貫通状態に部分的に切除する。従って、表面流路に連通すると共にシート部材を貫通するシート部材貫通流路をシート部材に形成する。
【０００８】
（２）様相２の本発明に係るガス流路形成装置の組付方法は、シート部材と、シート部材に積層され部分的に切除可能な材料で形成されたセパレータとを用い、シート部材とセパレータとを積層して積層体を形成し、シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路をシート部材とセパレータとで積層体の内部に形成する積層工程と、
セパレータに対して切除可能な切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させることにより、表面流路に連通すると共にセパレータを厚み方向に貫通するセパレータ貫通孔をセパレータに形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【０００９】
この場合、シート部材及びセパレータを積層して積層体を形成した後に、セパレータに対して切除可能な切除手段を用い、切除手段を積層体の積層方向に沿って積層体に対して相対的に移動させる。この結果、積層体を構成するセパレータを貫通状態に部分的に切除する。従って、表面流路に連通すると共にセパレータを貫通するセパレータ貫通流路をセパレータに形成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シート部材及びセパレータを積層して積層体を形成した後に切除工程を行ない、シート部材貫通孔又はセパレータ貫通孔を形成するため、シート部材とセパレータとの位置合わせを簡略化できる。故にガス流路形成装置の組付性を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
シート部材はセパレータと共に表面流路を形成するものであり、湿分保持可能な膜、あるいは、イオン伝導可能な膜を採用できる。流路形成部材として機能できるセパレータは、シート部材と共に表面流路を形成するものである。
【００１２】
シート部材を切除する様相１に係る本発明によれば、セパレータは、機械的切除力、熱、高エネルギ密度ビーム等の切除手段により切除可能な材質で形成されていても良いし、切除困難又は切除不可能な材質で形成されていても良い。セパレータを切除する様相２に係る本発明によれば、セパレータは機械的切除力、熱、高エネルギ密度ビーム等の切除手段により切除可能な材質で形成されている。
【００１３】
切除手段としては、機械的切除力によりシート部材またはセパレータを部分的に切除可能な機械的切除力発生手段、熱によりシート部材またはセパレータを部分的に切除可能な熱発生手段、シート部材またはセパレータに照射される高エネルギ密度ビームのうちの少なくともいずれかである形態を例示することができる。機械的切除力発生手段としては、打ち抜き力、切り抜き力、切削力等を発生する手段が例示される。このようなものとして、切削可能な切除工具、押抜工具、ドリル工具等を例示できる。熱発生手段としては、ヒータを搭載した工具を例示できる。高エネルギ密度ビームとしてはレーザビーム、電子ビームを例示できる。レーザビームとしてはＹＡＧレーザビーム、ＣＯ2レーザビーム等を例示できる。
【００１４】
切除工程を実施する前のセパレータ及び／又はシート部材には、セパレータ及び／又はシート部材の切除部分を切除容易化させる切除促進部が形成されている形態を例示することができる。切除促進部としては溝等の凹部を例示できる。なお切除促進部のみの材質を変えても良い。
【００１５】
シート部材は湿分保持可能な膜である形態を例示することができる。この場合、表面流路は、シート部材の一方の表面に対向する第１表面流路と、シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、そして第１表面流路及び第２表面流路のいずれか一方には高湿度ガスが流れ、第１表面流路及び第２表面流路のいずれか他方には高湿度ガスよりも相対的に湿度が低い低湿度ガスが流れる加湿装置に適用されている形態を例示することができる。
【００１６】
また、シート部材はイオン伝導可能な膜である形態を例示することができる。この場合、表面流路は、シート部材の一方の表面に対向する第１表面流路と、シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、そして、第１表面流路及び第２表面流路のいずれか一方には燃料が流れ、第１表面流路及び第２表面流路のいずれか他方には酸化剤ガスが流れる燃料電池に適用されている形態を例示することができる。
【００１７】
さらに、積層工程を経た積層体のシート部材は、セパレータの端よりも外側に位置する露出部分を有している形態を例示することができる。この場合、切除工程では、露出部分を切除する露出部分切除操作を行うことが好ましい。露出部分切除操作で用いる切除手段は、シート部材貫通流路を形成する切除手段と同一または別のものとすることができる。また、露出部分切除操作で用いる切除手段は、セパレータ貫通流路を形成する切除手段と同一または別のものとすることができる。露出部分切除操作としては、シート部材貫通流路を形成すると同時にまたは時間的にずらして行うことができる。また、露出部分切除操作で用いる切除手段は、セパレータ貫通流路を形成すると同時にまたは時間的にずらして行うことができる。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図５を参照しつつ具体的に説明する。本実施例は燃料電池１００に用いられる加湿装置１（ガス流路形成装置）に適用したものである。燃料電池用の加湿装置１は、第１エンドプレート１１と第２エンドプレート１２との間にセパレータ２を厚み方向に積層して形成されている。
【００１９】
図２は、側辺２ｒ、２ｓを有するセパレータ２の一方の表面２ａの平面視を示す。図２に示すようにセパレータ２は耐熱性・耐薬品性を有する樹脂製であり、一方の表面２ａに形成された案内突起２１ｆをもつ第１表面流路２１（表面流路）と、セパレータ２の厚み方向に貫通すると共に第１表面流路２１に連通するように対角位置に形成された２つの第１貫通流路２２（セパレータ貫通流路）とを有する。セパレータ２の第１表面流路２１と第１貫通流路２２との間に形成された係合凹部４には、シーリング部材８が取り付けられている。シーリング部材８は、セパレータ２の第１表面流路２１と第１貫通流路２２とを連通させる連通路８８を形成する。
【００２０】
図３はセパレータ２の他方の表面２ｃの平面視を示す。図３に示すようにセパレータ２は、他方の表面２ｃに形成された案内突起２５ｆをもつ第２表面流路２５（表面流路）と、厚み方向に貫通すると共に第２表面流路２５に連通するように対角位置に形成された２つの第２貫通流路２６（セパレータ貫通流路）とを有する。セパレータ２の第２表面流路２５と第２貫通流路２６との間に形成された係合凹部４には、同様なシーリング部材８が取り付けられている。シーリング部材８の連通路８８は、セパレータ２の第２表面流路２５と第２貫通流路２６とを連通させる。
【００２１】
図４は切除工程を実施する前の積層体７の要部を示す。図４に示すように、加湿装置１となる積層体７では、シーリング部材８を取り付けた複数のセパレータ２が膜３（シート部材）と共に厚み方向に積層されている。セパレータ２と膜３との間には、ゴムや軟質樹脂等のシール材料で形成された開口９１ｃを有する第１シール９１が設けられている。膜３とセパレータ２との間には、ゴムや軟質樹脂等のシール材料で形成された開口９２ｃを有する第２シール９２が設けられている。図４に示すように２つのセパレータ２の間には、第１シール９１及び第２シール９２を介して、水分を透過可能な高分子樹脂材料であるイオン交換膜で形成された膜３が介在している。ここで、セパレータ２の第１表面流路２１は膜３の一方の表面３ａに対向する。セパレータ２の第２表面流路２５は膜３の他方の表面３ｃに対向する。膜３により第１表面流路２１及び第２表面流路２５が仕切られている。
【００２２】
図１に示すように、第１表面流路２１は、燃料電池１００の酸化剤極１０１から排出された湿度が相対的に高い発電後の空気オフガス（高湿度ガス）を矢印Ｙ１方向（下向き）に流すためのものである。第２表面流路２５は、燃料電池１００の酸化剤極１０１に向かう湿度が相対的に低い発電前の空気（低湿度ガス）を矢印Ｙ２方向（上向き）流すためのものである。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池１００の酸化剤極１０１から排出された湿度が相対的に高い空気オフガス（高湿度ガス）は、第１入口６１、上側の第１貫通流路２２、第１表面流路２１、下側の第１貫通流路２２、第１出口６２の順に流れる。このとき第１表面流路２１を流れる湿度が相対的に高い空気オフガスは、膜３に接触するため、膜３に湿分を与え、膜３を吸湿させる。
【００２４】
図１に示すように、燃料電池１００の酸化剤極１０１に向かう湿度が相対的に低い発電前の空気（低湿度ガス）は、第２入口６３、下側の第２貫通流路２６、第２表面流路２５、上側の第２貫通流路２６、第２出口６４の順に流れ、燃料電池１００の酸化剤極１０１に向かい、発電反応に使用される。このとき、第２表面流路２５を流れる湿度が相対的に低い発電前の空気は、湿潤状態の膜３に接触するため、膜３から湿分を与えられ、膜３により加湿される。
【００２５】
さて、加湿装置１を形成する形態について更に説明を加える。まず、部分的に切除可能な高分子材料で形成された水分保持可能な複数枚の膜３と、セパレータ貫通孔として機能する第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６をもつ複数枚のセパレータ２とを厚み方向に積層し、これにより図４に示す積層体７を形成する。この場合、図４に示すように、膜３のうちの一方の表面３ａに対向する第１表面流路２１が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されると共に、膜３のうちの他方の表面３ｃに対向する第２表面流路２５が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されている。
【００２６】
次に切徐工程を実施する。即ち、膜３を部分的に切除可能な切除手段として、切除工具３００を用いる。切除工具３００は、機械的なせん断力により膜３を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段として機能する。切除工具３００を、積層体７を構成しているセパレータ２の第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６に矢印Ｘ１方向に向けて挿入させることにより、積層体７の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って積層体７に対して相対的に移動させる。
【００２７】
この結果、積層体７を構成する膜３の部分３ｒを切除工具３００の刃３００ａにより貫通状態に部分的に切除して穿孔する。これにより膜３を厚み方向に貫通する第１膜貫通流路３１（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。第１膜貫通流路３１は第１表面流路２１及び第１貫通流路２２に連通する。同様に、膜３を貫通する第２膜貫通流路３２（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。第２膜貫通流路３２は第２表面流路２５及び第２貫通流路２６に連通する。
【００２８】
このように膜３を厚み方向に貫通する第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に穿孔により形成すれば、膜３の第１膜貫通流路３１とセパレータ２の第１貫通流路２２とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。同様に、膜３の第２膜貫通流路３２とセパレータ２の第２貫通流路２６とを精度良く逐一位置合わせする必要がない（図１参照）。故に加湿装置１の組み付け時間の短縮化に有利である。
【００２９】
また本実施例によれば、図４に示すように、組み付け前の膜３のサイズはセパレータ２のサイズよりも大きく設定されており、組み付け前の膜３の端３ｆはセパレータ２の端２ｆよりも外側に位置して露出し、露出部分を形成してい。このため切除工具３００に一体的に取り付けられている刃３００ｃにより、刃３００ａの作動と同時に、組み付け前の膜３の端３ｆを機械的なせん断力により切除する。切除工具３００は吸引孔３００ｍを有する。吸引孔３００ｍは図略の吸引装置に接続されている。切除工程において切除滓が発生したとしても、切除滓を吸引孔３００ｍから吸引除去し易い。
【００３０】
なお本実施例によれば、切除工具３００の刃３００ｃは刃３００ａと一体的に設けられており、膜３の端３ｆを切除すると同時に第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成するが、これに限らず、刃３００ｃと刃３００ａとが別体として設けられており、膜３の端３ｆを切除する工程と、第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成する工程とを時間的にずらして実行しても良い。
【実施例２】
【００３１】
図６及び図７は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。図１〜図３を準用する。以下、実施例１と相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、セパレータ２は、切除可能な高分子系材料（樹脂）で可撓性を有するように形成されている。セパレータ２には、切除部分２ｒを切除容易化させるリング溝状をなす切除促進部２ｔが形成されている。そして、部分的に切除可能且つ湿分保持可能な高分子材料で形成された複数枚の膜３と、複数枚のセパレータ２とを厚み方向に積層して積層体７（図６参照）を形成する。
【００３２】
図６に示すように、加湿装置１となる積層体７では、膜３のうちの一方の表面３ａに対向する第１表面流路２１（表面流路）が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されている。また、膜３のうちの他方の表面３ｃに対向する第２表面流路２５（表面流路）が膜３とセパレータ２とで積層体７の内部に形成されている。
【００３３】
次に切徐工程を実施する。即ち、膜３に対して切除可能な切除手段として、切除工具３００を用いる。切除工具３００は、機械的なせん断力により膜３を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段として機能する。切除工具３００をセパレータ２にこれを貫通するように矢印Ｘ１方向に挿入させることにより、積層体７の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って積層体７に対して相対的に移動させる。この結果、積層体７を構成するセパレータ２の切除部分２ｒ及び膜３の切除部分３ｒを切除工具３００の刃３００ａにより貫通状態に部分的に切除する。ここで、セパレータ２の切除部分２ｒを切除容易化させるリング溝状をなす切除促進部２ｔがセパレータ２に形成されているため、セパレータ２の切除部分２ｒの切除は容易化される。この結果、図７に示すように、セパレータ２を厚み方向に貫通する第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６（セパレータ貫通孔）をセパレータ２に形成する。更に、膜３を厚み方向に貫通する第２膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。
【００３４】
このようにすれば、膜３の第１膜貫通流路３１とセパレータ２の第１貫通流路２２とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。同様に、膜３の第２膜貫通流路３２とセパレータ２の第２貫通流路２６とを精度良く逐一位置合わせする必要がない（図７参照）。故に組み付け時間の短縮化に有利である。
【００３５】
本実施例によれば、図６に示すように、組み付け前の膜３のサイズはセパレータ２のサイズよりも大きく設定されており、組み付け前の膜３の端３ｆはセパレータ２の端２ｆよりも外側に位置している。このため切除工具３００に一体的に取り付けられている刃３００ｃにより、刃３００ａの作動と同時に、組み付け前の膜３の端３ｆを機械的なせん断力により切除する。
【００３６】
なお本実施例によれば、切除工具３００の刃３００ｃは刃３００ａと一体的に設けられており、膜３の端３ｆを切除すると同時に第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成するが、これに限らず、刃３００ｃと刃３００ａとが別体として設けられており、膜３の端３ｆを切除する工程と、第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成する工程とを時間的にずらして実行しても良い。
【実施例３】
【００３７】
図８は実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位に共通の符号を付する。以下、実施例１と相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、積層型ガス流路形成装置として機能できる燃料電池に適用した例である。
【００３８】
図８に示すように、セパレータ２Ｓの一方の表面２ａには、酸化剤ガス（一般的には空気）が流れる第１表面流路２１が形成されている。第１表面流路２１（表面流路）に対向するように、酸化剤極３００がセパレータ２Ｓと膜３との間に配置されている。第１表面流路２１を流れた酸化剤ガスは酸化剤極３００の内部を流れる。酸化剤極３００は、触媒を有する酸化剤極用の触媒層３０１と、ガス拡散機能および集電機能を有する酸化剤極用のガス拡散層３０２とにより形成されている。
【００３９】
図８に示すように、セパレータ２Ｓの他方の表面２ｃには、燃料ガスが流れる第２表面流路２５（表面流路）が形成されている。第２表面流路２５に対向するように、燃料極４００がセパレータ２Ｓと膜３との間に配置されている。第２表面流路２５を流れた燃料ガスは燃料極４００の内部を流れる。燃料極４００は、触媒を有する燃料極用の触媒層４０１と、ガス拡散機能および集電機能を有する燃料極用のガス拡散層４０２とにより形成されている。図８に示すように、セパレータ２Ｓと共に、燃料極４００、イオン伝導性を有する膜３、酸化剤極３００を厚み方向に積層させることにより、燃料電池１００が構成されている。
【００４０】
実施例１の場合と同様に、図８に示すように、第１表面流路２１と第１貫通流路２２との間に位置するように係合凹部４が形成されている。係合凹部４には連通路８８を有するシーリング部材８が取り付けられている。
【００４１】
そして、部分的に切除可能な高分子材料で形成されたイオン伝導性をもつ複数枚の膜３と、セパレータ貫通孔として機能する第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６をもつ複数枚のセパレータ２とを厚み方向に積層し、積層体７（図８参照）を形成する。
【００４２】
次に切徐工程を実施する。即ち、膜３に対して切除可能な切除手段として、切除工具３００を用いる。切除工具３００は、機械的なせん断力により膜３を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段として機能する。切除工具３００をセパレータ２の第１貫通流路２２及び第２貫通流路２６に矢印Ｘ１方向に挿入させる。これにより積層体７の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って積層体７に対して相対的に移動させる。この結果、図８に示すように、膜３の部分３ｒを切除工具３００の刃３００ａにより貫通状態に部分的に切除する。これにより膜３を貫通する第１膜貫通流路３１（シート部材貫通流路）を膜３に形成する。
【００４３】
このようにすれば、膜３の第１膜貫通流路３１とセパレータ２の第１貫通流路２２とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。同様に、膜３の第２膜貫通流路とセパレータ２の第２貫通流路とを精度良く逐一位置合わせする必要がない。故に、組み付け作業が容易化し、組み付け時間の短縮化に有利である。
【００４４】
本実施例によれば、組み付け前の膜３のサイズはセパレータ２のサイズよりも大きく設定されており、組み付け前の膜３の端３ｆはセパレータ２の端２ｆよりも外側に位置している。このため切除工具３００に一体的に取り付けられている刃３００ｃにより、刃３００ａの作動と同時に、組み付け前の膜３の端３ｆを機械的なせん断力により切除する。なお刃３００ｃと刃３００ａとを別体として設け、膜３の端３ｆを切除する工程と、第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成する工程とを時間的にずらして実行しても良い。
【００４５】
（他の例）
上記した各実施例によれば、膜３又はセパレータ２を部分的に熱により切除可能なヒータを有する工具を用いても良い。更にレーザビーム又は電子ビーム等の高エネルギ密度ビームを照射して膜３又はセパレータ２を部分的に切除しても良い。上記した各実施例によれば、切除工具３００の刃３００ｃは刃３００ａと一体的に設けられており、膜３の端３ｆを切除すると同時に第１膜貫通流路３１及び第２膜貫通流路３２を膜３に形成するが、これに限らず、膜３のサイズが適切であれば、刃３００ｃにより膜３の端３ｆを切除する操作を廃止しても良い。切除工具３００は吸引孔３００ｍを有するが、有していなくても良い。セパレータは樹脂製、カーボン製、金属製でも良く、要請される性能及びコストを考慮して選択する。セパレータが加湿装置に適用されるときには、導電性は必要とされないが、セパレータが燃料電池に適用するときには導電性を有することが好ましい。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明はガス流路形成装置に利用することができる。殊に、加湿装置、燃料電池に利用することができる。燃料電池としては、車両用、定置用、携帯用、電気機器用、電子機器用等の燃料電池に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】加湿装置の構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】セパレータの一方の表面を示す平面図である。
【図３】セパレータの他方の表面を示す平面図である。
【図４】切除工程を実施する前の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図５】切除工程を実施した後の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図６】実施例２に係り、切除工程を実施する前の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図７】実施例２に係り、切除工程を実施した後の加湿装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図８】実施例３に係り、切除工程を実施する前の燃料電池の要部を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１は加湿装置（ガス流路形成装置）、２はセパレータ、２１は第１表面流路、２２は第１貫通流路（セパレータ貫通孔）、２５は第２表面流路、２６は第２貫通流路（セパレータ貫通孔）、３は膜（シート部材）、３１は第１膜貫通流路（シート部材貫通流路）、３２は第２膜貫通流路（シート部材貫通流路）、１００は燃料電池（ガス流路形成装置）、３００は切除工具（切除手段，機械的切除力発生手段）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に切除可能な材料で形成されたシート部材と、前記シート部材に積層されるセパレータとを用い、前記シート部材と前記セパレータとを積層して積層体を形成し、前記シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路を前記シート部材と前記セパレータとで前記積層体の内部に形成する積層工程と、
前記シート部材に対して切除可能な切除手段を前記積層体の積層方向に沿って前記積層体に対して相対的に移動させることにより、前記表面流路に連通すると共に前記シート部材を厚み方向に貫通するシート部材貫通流路を前記シート部材に形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項２】
シート部材と、前記シート部材に積層され部分的に切除可能な材料で形成されたセパレータとを用い、前記シート部材と前記セパレータとを積層して積層体を形成し、前記シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路を前記シート部材と前記セパレータとで前記積層体の内部に形成する積層工程と、
前記セパレータに対して切除可能な切除手段を前記積層体の積層方向に沿って前記積層体に対して相対的に移動させることにより、前記表面流路に連通すると共に前記セパレータを厚み方向に貫通するセパレータ貫通流路を前記セパレータに形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記切除手段は、機械的切除力により前記シート部材を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段、熱により前記シート部材を部分的に切除可能な熱発生手段、前記シート部材に照射される高エネルギ密度ビームのうちの少なくともいずれかであることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記シート部材は湿分保持可能な膜であり、前記表面流路は、前記シート部材の一方の表面に対向する前記第１表面流路と、前記シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、
前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか一方には高湿度ガスが流れ、前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか他方には高湿度ガスよりも相対的に湿度が低い低湿度ガスが流れる加湿装置に適用されていることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項において、前記シート部材はイオン伝導可能な膜であり、前記表面流路は、前記シート部材の一方の表面に対向する第１表面流路と、前記シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、
前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか一方には燃料が流れ、前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか他方には酸化剤ガスが流れる燃料電池に適用されていることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、前記切除工程を実施する前記セパレータ及び／又は前記シート部材には、前記セパレータ及び／又は前記シート部材の切除部分を切除容易化させる切除促進部が形成されていることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、前記積層工程を経た前記積層体の前記シート部材は、前記セパレータの端よりも外側に位置する露出部分を有しており、前記切除工程では、前記露出部分を切除する露出部分切除操作を行うことを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項１】
部分的に切除可能な材料で形成されたシート部材と、前記シート部材に積層されるセパレータとを用い、前記シート部材と前記セパレータとを積層して積層体を形成し、前記シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路を前記シート部材と前記セパレータとで前記積層体の内部に形成する積層工程と、
前記シート部材に対して切除可能な切除手段を前記積層体の積層方向に沿って前記積層体に対して相対的に移動させることにより、前記表面流路に連通すると共に前記シート部材を厚み方向に貫通するシート部材貫通流路を前記シート部材に形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項２】
シート部材と、前記シート部材に積層され部分的に切除可能な材料で形成されたセパレータとを用い、前記シート部材と前記セパレータとを積層して積層体を形成し、前記シート部材のうちの少なくとも一方の表面に対向する表面流路を前記シート部材と前記セパレータとで前記積層体の内部に形成する積層工程と、
前記セパレータに対して切除可能な切除手段を前記積層体の積層方向に沿って前記積層体に対して相対的に移動させることにより、前記表面流路に連通すると共に前記セパレータを厚み方向に貫通するセパレータ貫通流路を前記セパレータに形成する切徐工程とを順に実施することを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記切除手段は、機械的切除力により前記シート部材を部分的に切除可能な機械的切除力発生手段、熱により前記シート部材を部分的に切除可能な熱発生手段、前記シート部材に照射される高エネルギ密度ビームのうちの少なくともいずれかであることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記シート部材は湿分保持可能な膜であり、前記表面流路は、前記シート部材の一方の表面に対向する前記第１表面流路と、前記シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、
前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか一方には高湿度ガスが流れ、前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか他方には高湿度ガスよりも相対的に湿度が低い低湿度ガスが流れる加湿装置に適用されていることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項において、前記シート部材はイオン伝導可能な膜であり、前記表面流路は、前記シート部材の一方の表面に対向する第１表面流路と、前記シート部材の他方の表面に対向する第２表面流路とで形成されており、
前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか一方には燃料が流れ、前記第１表面流路及び前記第２表面流路のいずれか他方には酸化剤ガスが流れる燃料電池に適用されていることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、前記切除工程を実施する前記セパレータ及び／又は前記シート部材には、前記セパレータ及び／又は前記シート部材の切除部分を切除容易化させる切除促進部が形成されていることを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、前記積層工程を経た前記積層体の前記シート部材は、前記セパレータの端よりも外側に位置する露出部分を有しており、前記切除工程では、前記露出部分を切除する露出部分切除操作を行うことを特徴とする積層型ガス流路形成装置の組付方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２３６７８０（Ｐ２００６−２３６７８０Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４９６６０（Ｐ２００５−４９６６０）
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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