特開 2024-131654 燃料電池スタックの組立方法および積層装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131654

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】燃料電池スタックの組立方法および積層装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/2404 20160101AFI20240920BHJP

   B65G 57/04 20060101ALN20240920BHJP

【ＦＩ】

H01M8/2404

B65G57/04

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042057

(22)【出願日】2023-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100081972

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】関口 浩

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】池田 透

【テーマコード（参考）】

3F029

5H126

【Ｆターム（参考）】

3F029BA09

3F029CA52

3F029CA82

5H126AA22

5H126BB06

5H126DD05

5H126EE03

5H126EE11

(57)【要約】

【課題】燃料電池スタックのセル積層体を精度よく構成する。
【解決手段】燃料電池スタックの組立方法は、電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータ３とを、所定領域で交互に積層して、セル積層体を構成する積層工程を含む。積層工程は、吸着パッド７４を介してセパレータ３を吸着し、所定領域の上方に搬送する搬送工程と、所定領域の周囲で上方に向けて延在する組立シャフト５７に沿って、セパレータ３を位置決めしながら下降する下降工程と、セパレータ３の下面が所定領域で積層済みの他のセパレータ３の上面に当接すると、吸着パッド７４の吸着を解除する吸着解除工程と、を含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータとを、所定領域で交互に積層して、セル積層体を構成する積層工程を含む、燃料電池スタックの組立方法であって、
前記膜電極構造体および前記セパレータはいずれも積層体要素であり、
前記積層工程は、
吸着部を介して前記積層体要素を吸着し、前記所定領域の上方に搬送する搬送工程と、
前記所定領域の周囲で上方に向けて延在するガイド部材に沿って、前記積層体要素を位置決めしながら下降する下降工程と、
前記積層体要素の下面が前記所定領域で積層済みの他の積層体要素の上面に当接すると、前記吸着部の吸着を解除する吸着解除工程と、を含む燃料電池スタックの組立方法。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記積層工程は、さらに、前記ガイド部材を保持する第１位置と前記ガイド部材から離間する第２位置との間を移動可能に設けられた上下一対のガイド支持部である上ガイド支持部および下ガイド支持部を、前記下降工程における前記積層体要素の下降位置に応じて移動する移動工程を含み、
前記移動工程では、前記積層体要素が前記上ガイド支持部と前記下ガイド支持部との間の所定位置に下降するまで、前記上ガイド支持部を前記第２位置に、かつ、前記下ガイド支持部を前記第１位置に移動し、前記積層体要素が前記所定位置まで下降すると、前記上ガイド支持部を前記第１位置に、かつ、前記下ガイド支持部を前記第２位置に移動することを含む燃料電池スタックの組立方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記下降工程では、アクチュエータの駆動によって移動するベース部に、上下方向に収縮可能な弾性体を介して前記吸着部を支持しながら、前記積層体要素を下降することを含む燃料電池スタックの組立方法。

【請求項4】

所定領域で積層体要素を積層して積層体を形成する積層装置であって、
前記積層体要素を吸着する吸着部を有し、昇降可能に設けられた可動体と、
前記所定領域の周囲で上方に向けて延設され、前記可動体の下降時の前記積層体要素の縁部の位置を規制するガイド部材と、
前記可動体を昇降するアクチュエータと、
前記吸着部および前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記可動体が、前記積層体要素の下面が前記所定領域で積層済みの他の積層体要素の上面に当接する目標位置まで移動するように前記アクチュエータを制御するととともに、前記可動体が前記目標位置に移動すると、前記積層体要素の吸着を解除するように前記吸着部を制御することを特徴とする積層装置。

【請求項5】

請求項４に記載の積層装置において、
前記アクチュエータは第１アクチュエータであり、
前記ガイド部材を保持する第１位置と前記ガイド部材から離間する第２位置との間を移動可能に設けられた上下一対のガイド支持部である上ガイド支持部および下ガイド支持部と、
前記上ガイド支持部および前記下ガイド支持部を駆動する第２アクチュエータと、
前記積層体要素の下降位置を検出する位置検出部と、をさらに備え、
前記制御部は、さらに、前記位置検出部により検出された前記積層体要素の下降位置が前記上ガイド支持部と前記下ガイド支持部との間の所定位置に達するまでは、前記上ガイド支持部を前記第２位置に、かつ、前記下ガイド支持部を前記第１位置に移動し、前記所定位置に達すると、前記上ガイド支持部を前記第１位置に、かつ、前記下ガイド支持部を前記第２位置に移動するように前記第２アクチュエータを制御することを特徴とする積層装置。

【請求項6】

請求項４または５に記載の積層装置において、
前記可動体は、前記アクチュエータの駆動により昇降するベース部と、前記ベース部から弾性体を介して前記吸着部を上下方向に相対移動可能に支持する支持部と、をさらに有することを特徴とする積層装置。

【請求項7】

請求項４または５に記載の積層装置において、
前記吸着部の吸着面と同一平面上に延在する先端面を有し、前記吸着部を包囲する筒体をさらに備えることを特徴とする積層装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池スタックの組立方法および燃料電池スタックの組立に用いることができる積層装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギの効率化に貢献する燃料電池に関する技術開発が行われている。このような燃料電池に関する技術として、従来より、ロボットのハンドに設けられた吸着パッドを介してセパレータを吸着した上で、ロボットによりセパレータを所定位置に搬送し、積層するようにした燃料電池スタックの組立方法が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の組立方法では、セパレータを突き当て部材に突き当てて位置決めした後、吸着を解除してセパレータを降ろしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２８７４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１記載のように、吸着を解除してセパレータを自由落下により降ろす方法では、セパレータに反りやうねりがある場合に、積層位置がずれて組立用のシャフトなどに引っ掛かり、積層が困難となるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータとを、所定領域で交互に積層して、セル積層体を構成する積層工程を含む、燃料電池スタックの組立方法であって、膜電極構造体およびセパレータはいずれも積層体要素であり、積層工程は、吸着部を介して積層体要素を吸着し、所定領域の上方に搬送する搬送工程と、所定領域の周囲で上方に向けて延在するガイド部材に沿って、積層体要素を位置決めしながら下降する下降工程と、積層体要素の下面が所定領域で積層済みの他の積層体要素の上面に当接すると、吸着部の吸着を解除する吸着解除工程と、を含む。

【0006】

本発明の他の態様は、所定領域で積層体要素を積層して積層体を形成する積層装置であって、積層体要素を吸着する吸着部を有し、昇降可能に設けられた可動体と、所定領域の周囲で上方に向けて延設され、可動体の下降時の積層体要素の縁部の位置を規制するガイド部材と、可動体を昇降するアクチュエータと、吸着部およびアクチュエータを制御する制御部と、を備える。制御部は、可動体が、積層体要素の下面が所定領域で積層済みの他の積層体要素の上面に当接する目標位置まで移動するようにアクチュエータを制御するととともに、可動体が目標位置に移動すると、積層体要素の吸着を解除するように吸着部を制御する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、セパレータに反りやうねりがある場合であっても、組立用のシャフトなどに引っ掛かることなく、セパレータを精度よく積層することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法が適用される燃料電池スタックの全体構成を概略的に示す斜視図。

【図2A】図１の燃料電池スタックに含まれるセパレータの平面図。

【図2B】図１の燃料電池スタックに含まれる電極アッセンブリの平面図。

【図3】セパレータの積層時に生じる課題を説明する図。

【図4】本発明の実施形態に係る積層装置を概略的に示す側面図。

【図5】図４の矢視V図。

【図6】図４の吸着パッドの要部構成を拡大して示す断面図。

【図7A】吸着パッドでの吸着によりセパレータのうねりが矯正された状態を示す図。

【図7B】吸着パッドでの吸着によりセパレータの反りが矯正された状態を示す図。

【図8】本発明の実施形態に係る積層装置の制御構成を示すブロック図。

【図9A】図８のＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャート。

【図9B】図９Ａに続く処理の一例を示すフローチャート図。

【図10A】本発明の実施形態に係る積層装置の動作の一例を示す図。

【図10B】図１０Ａに続く動作の一例を示す図。

【図10C】図１０Ｂに続く動作の一例を示す図。

【図10D】図１０Ｃに続く動作の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図１～図１０Ｄを参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法により組み立てられた、燃料電池スタック１００の概略構成を示す斜視図である。燃料電池スタック１００は、燃料電池の主たる要素を構成する。燃料電池は、例えば車両に搭載され、車両駆動用の電力を発生することができる。燃料電池は、航空機や船舶等の車両以外の移動体、ロボットの他、各種産業機械に搭載することもできる。

【0010】

図１には、互いに直交する３軸方向を、便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向で示す。Ｘ方向は、燃料電池スタック１００を構成する複数の発電セル１の積層方向であり、例えば車両の前後方向、左右方向または上下方向に相当する。図１に示すように、燃料電池スタック１００は、セル積層体１０と、セル積層体１０のＹ方向両端部に配置されたエンドユニット２０と、セル積層体１０を包囲するケース３０と、を有し、全体が略直方体形状を呈する。

【0011】

ケース３０は、セル積層体１０のＹ方向に沿って延在する４つの側面に対向した４つの側壁３００を有し、全体が略ボックス状に構成される。ケース３０のＹ方向両端面は開放され、これら開放面はエンドユニット２０で覆われる。図１のＡ部には、ケース３０の側壁３００の一部を破断して示す。図１のＡ部に示すように、セル積層体１０は、複数の発電セル１（便宜上、単一のセル１のみ示す）をＹ方向に積層して構成される。

【0012】

発電セル１は、電解質膜と電極とを含む接合体を有する電極アッセンブリ２と、電極アッセンブリ２のＹ方向両側に配置され、電極アッセンブリ２を挟持するセパレータ３と、を有する。電極アッセンブリ２とセパレータ３とは、Ｙ方向に交互に配置される。

【0013】

図２Ａは、セパレータ３の平面図である。図２Ａに示すように、セパレータ３は、断面が波板状の前後一対の金属製の薄板３１，３２を有し、これら一対の薄板３１，３２の外周部同士を接合して一体に構成される。セパレータ３には耐腐食性に優れた導電性の材料が用いられ、例えばチタン、チタン合金、ステンレス等を用いることができる。一対の薄板３１，３２は、セパレータ３の内部に冷却媒体（例えば水）が流れる冷却流路を形成するようにプレス成形などによって凹凸状に形成され、冷却媒体の流れにより発電セル１の発電面が冷却される。

【0014】

薄板３１の表面を凹凸状に形成することにより、セパレータ３の薄板３１と電極アッセンブリ２との間に、Ｘ方向に沿って水素を含む燃料ガスが流れるアノード流路が形成される。薄板３２の表面を凹凸状に形成することにより、セパレータ３の薄板３２と電極アッセンブリ２との間に、Ｘ方向に沿って酸素を含む酸化剤ガスが流れるカソード流路が形成される。

【0015】

セパレータ３のＸ方向一端部および他端部には、セパレータ３を貫通する複数の貫通孔３ａ～３ｃおよび３ｄ～３ｆがそれぞれＺ方向に並んで開口される。セパレータ３のＺ方向一端部および他端部には、それぞれ樹脂製のタブ３５が溶接やロウ付けなどで接合され、セパレータ３の縁部からはＺ方向一方および他方に向けてそれぞれタブ３５が突設される。タブ３５は、平面視略矩形状を呈し、その中央部に、積層時のセパレータ３の位置決め用の貫通孔３５ａが開口される。一対のタブ３５は、Ｘ方向に互いに異なる位置に設けられる。

【0016】

図２Ｂは、電極アッセンブリ２の平面図である。図２Ｂに示すように、電極アッセンブリ２は、膜電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）２１と、膜電極接合体の周囲を支持する樹脂製のフレーム２２と、を有する。膜電極接合体２１は、電解質膜と、電解質膜のＹ方向一方側のアノード流路に対向して設けられたアノード電極と、電解質膜のＹ方向他方側のカソード流路に対向して設けられたカソード電極とを有する。膜電極接合体２１を、膜電極構造体と呼ぶこともある。電解質膜は、例えば固体高分子電解質膜である。アノード電極は、電解質膜の表面に形成された触媒層と触媒層の外側に形成されたガス拡散層とを有する。カソード電極も、電解質膜の表面に形成された触媒層と触媒層の外側に形成されたガス拡散層とを有する。

【0017】

アノード電極では、アノード流路およびガス拡散層を介して供給された燃料ガス（水素）が、触媒の作用によってイオン化され、電解質膜を通過してカソード電極側へ移動する。このとき生じた電子は、外部回路を通過し、電気エネルギとして取り出される。カソード電極では、カソード流路およびガス拡散層を介して供給された酸化剤ガス（酸素）と、アノード電極から導かれた水素イオンおよびアノード電極から移動した電子とが反応し、水が生成される。生成された水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水は電極アッセンブリ２の外部へ排出される。

【0018】

電極アッセンブリ２のＸ方向一端部および他端部には、フレーム２２を貫通する複数の貫通孔２ａ～２ｃおよび２ｄ～２ｆがそれぞれＺ方向に並んで開口される。貫通孔２ａ～２ｆは、セパレータの貫通孔３ａ～３ｆにそれぞれ連通するように設けられる。セル積層体１０（図１）を形成する際、単一の電極アッセンブリ２は単一のセパレータ３に溶着または接着等により一体に接合され、予め一組の単位セルが形成される。そして、単位セルの積層が行われる。そのため、電極アッセンブリ２のフレーム２２には、セパレータ３と異なり、積層時の位置決め用のタブは設けられない。

【0019】

図１におけるＹ方向一方側および他方側のエンドユニット２０はいずれも、セル積層体１０のＹ方向外側に配置されたターミナルプレートと、ターミナルプレートのＹ方向外側に配置された絶縁プレートと、絶縁プレートのＹ方向外側に配置されたエンドプレートとを有する。ターミナルプレートは、金属製の略矩形状の板状部材であり、セル積層体１０で電気化学反応により生成された電力を取り出すための端子部を有する。絶縁プレートは、非導電性を有する樹脂製またはゴム製の略矩形状の板状部材であり、ターミナルプレートとエンドプレートとを電気的に絶縁する。エンドプレートは、金属製または高強度に構成された樹脂製の板状部材である。

【0020】

Ｙ方向一方側のエンドユニット２０には、Ｘ方向一端部および他端部に、エンドユニット２０を貫通する複数の貫通孔２０ａ～２０ｃおよび２０ｄ～２０ｆがＺ方向に並んで開口される。貫通孔２０ａは、セル積層体１０の内部に燃料ガスを供給するための貫通孔である。貫通孔２０ｂは、セル積層体１０から外部に冷却媒体を排出するための貫通孔である。貫通孔２０ｃは、セル積層体１０から外部に酸化剤ガスを排出するための貫通孔である。貫通孔２０ｄは、セル積層体１０の内部に酸化剤ガスを供給するための貫通孔である。貫通孔２０ｅは、セル積層体１０の内部に冷却媒体を供給するための貫通孔である。貫通孔２０ｆは、セル積層体１０から外部に燃料ガスを排出するための貫通孔である。

【0021】

セル積層体１０の左右方向両端部には、貫通孔２０ａ～２０ｆに連通するようにＹ方向に延在する複数の流路（マニホールド）が形成される。これら流路は、図２Ａ、図２Ｂの貫通孔３ａ～３ｆ，２ａ～２ｆの集合によって形成される。これら流路を介して、セル積層体１０の内部のアノード流路とカソード流路には、それぞれ反応ガスとして燃料ガスと酸化剤ガスとが導かれ、発電セル１で発電が行われる。また、セル積層体１０の内部の冷却流路に冷却媒体が導かれ、発電面が冷却される。なお、図示は省略するが、一対のエンドユニット２０には、タブ３５の貫通孔３５ａに対応する位置に貫通孔が開口される。

【0022】

以上のように構成された燃料電池スタック１００の組立方法は、概略すると以下のようになる。まず、組立台から上方に突設された組立シャフトに沿って、組立台上にＹ方向一端側のエンドユニット２０を搭載する。そして、エンドユニット２０の上方に、セパレータ３と電極アッセンブリ２とを交互に所定枚数だけ積層する（積層工程）。より詳しくは、単一のセパレータ３に単一の電極アッセンブリ２を接合してなる一組の単位セルを、組立シャフトをタブ３５の貫通孔３５ａに挿通して単位セルを位置決めしながら、所定組数だけ積層する。積層工程の最後には、Ｙ方向他端側のエンドユニット２０を積層し、これにより加圧前の積層体を形成する。

【0023】

次いで、加圧機を用いて積層体に上方から加圧力を付与し、積層体を積層方向に縮める（加圧工程）。上下のエンドユニット２０間の長さが所定長さになると、積層体に圧縮荷重が付加されたまま、エンドユニット２０間の長さが所定長さに保持されるように、ボルトを用いてエンドユニット２０に連結部材を締結する。例えば上下のエンドユニット２０に、連結部材としてケース３０の上下両端部を固定する（締結工程）。これにより、所定長さのセル積層体１０が形成される。次いで、セル積層体１０を含む全体を持ち上げて、セル積層体１０を組立シャフトから離脱する（離脱工程）。最後に、エンドユニット２０に穿設された組立シャフト用の貫通孔を塞いで、燃料電池スタック１００を外部からシールする。

【0024】

ところで、セパレータ３は薄板によって構成されるため、セパレータ全体に反りやうねりが生じるおそれがある。また、セパレータ３に接合されたタブ３５が曲がるおそれもある。その場合には、図３に示すように、タブ３５の貫通孔３５ａと組立シャフト５７とが平行状態にないため、積層工程においてタブ３５の貫通孔３５ａが組立シャフト５７に引っ掛かり、セパレータ３（単位セル）のスムーズな積層（矢印Ａ方向の移動）を行うことができないおそれがある。そこで、単位セルのスムーズな積層を行うことができるよう、本実施形態は以下のように構成する。

【0025】

本実施形態に係る燃料電池スタック１００の組立方法は、特に積層工程に特徴がある。単位セルの積層は、積層装置を用いて行われる。図４は、本発明の実施形態に係る積層装置５０の全体構成を示す概略的に示す図である。以下では、図示のように上下左右方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。上下方向は重力方向であり、図１のＹ方向（積層方向）に相当する。左右方向は図１のＺ方向に相当する。

【0026】

図４に示すように、積層装置５０は、組立台５５と、組立台５５の上方で動作するロボット６０と、ロボット６０に取り付けられた吸着ユニット７０と、組立台５５の左右側方に設けられた左右一対のグリップ装置８０とを有する。図４では、グリップ装置８０の上方に吸着ユニット７０が位置し、かつ、吸着ユニット７０によりセパレータ３が吸着された状態を示す。なお、以下では、積層装置５０を用いて積層されるセパレータ３を、すなわち積層対象であるセパレータ３を、ワークと呼ぶことがある。

【0027】

組立台５５は、略水平に配置された基台５６と、基台５６の上面から上方に延在する左右一対の組立シャフト５７とを有する。組立シャフト５７は略円柱形状であり、その上端部は上方に向かうに従い徐々に径が細くなる。これにより、タブ３５の貫通孔３５ａに組立シャフト５７を容易に挿通できる。

【0028】

ロボット６０は、アーム６１，６２とアーム６２の先端部に設けられたハンド６３とを有する多関節型の産業用ロボットである。アーム６１とアーム６２とは回動軸６０ａを介して回動可能に連結され、アーム６２とハンド６３とは回動軸６０ｂを介して回動可能に連結される。なお、ロボット６０の構成（アームの個数など）は図示したものに限らない。アーム６１，６２とハンド６３とは、例えば回動軸６０ａ，６０ｂに設けられたサーボモータなどのロボット用アクチュエータの駆動により回動し、これによりハンド６３の位置および姿勢が変化する。ロボット用アクチュエータは、ＥＣＵ（図８）により制御される。

【0029】

図５は、吸着ユニット７０を上方から見た図（図４の矢視V図）である。図４，図５に示すように、吸着ユニット７０は、ハンド６３に固定されたベースプレート７１と、ベースプレート７１の下方にベースプレート７１に対し略平行に配置された可動プレート７２と、ベースプレート７１から可動プレート７２を支持するプレート支持部７３と、可動プレート７２に支持された複数の吸着パッド７４とを有する。

【0030】

図５に示すように、ベースプレート７１は、平面視略矩形状を呈し、その中央部がハンド６３に固定される。可動プレート７２は、ベースプレート７１よりも一回り大きい平面視略矩形状を呈し、可動プレート７２の前後両端部はベースプレート７１よりも前後方向外側に突出し、可動プレート７２の左右両端部はベースプレート７１よりも左右方向外側に突出する。可動プレート７２の周縁部の形状は、セパレータ３の周縁部（図２Ａ）の形状とほぼ同一である。したがって、可動プレート７２の左右両端部には、セパレータ３のタブ３５と同様、左右方向に突出する突出部７５が設けられる。突出部７５には、タブ３５と同様、上下方向に貫通孔７５ａが設けられる。

【0031】

図４、図５に示すように、プレート支持部７３は、ベースプレート７１の４つの角部の近傍にそれぞれ設けられる。プレート支持部７３は、ベースプレート７１の上面から上方に突出されたケース７３１と、ベースプレート７１を貫通して上下方向に延在するロッド７３２と、ベースプレート７１と可動プレート７２との間に介装されたばね７３３とを有する。ケース７３１は、上面が閉塞され、かつ、下面が開放された筒体である。

【0032】

ロッド７３２の下端部は可動プレート７２に固定され、上端部はケース７３１に上下動可能に挿入される。なお、図示は省略するが、プレート支持部７３には、ロッド７３２の上端部がケース７３１の外側に移動しないようにロッド７３２の上方および下方への移動を制限する移動制限部（下方移動制限部、上方移動制限部）が設けられる。移動制限部は、例えばロッド７３２の外周面から突出したロッド側突起と、ケース７３１の内周面の上下２箇所から突出したケース側突起とにより構成することができる。すなわち、上下のケース側突起の間にロッド側突起を配置し、ロッド側突起がケース側突起に当接することで、ロッド７３２の上下方向の移動を制限することができる。ロッド７３２は、可動プレート７２の重力により、初期時点では下方に引っ張られ、ケース内を下方に最大に移動した当接した初期位置にある。なお、移動制限部の構成は上述したものに限らない。

【0033】

ばね７３３は、例えばロッド７３２を包囲して設けられたコイルばね（より詳しくは圧縮コイルばね）である。ばね７３３の下端面は可動プレート７２の上面に当接し、上端面はベースプレート７１の下面に当接する。これにより、可動プレート７２は、ばね７３３を介してベースプレート７１から上下動可能に支持され、ばね７３３を縮退しながらベースプレート７１と可動プレート７２とが接近可能である。

【0034】

図５に示すように、吸着パッド７４は、ベースプレート７１の前後方向外側および左右方向外側において可動プレート７２の下面に取り付けられる。より詳しくは、可動プレート７２の前後方向両端部に、左右方向に並んで複数の吸着パッド７４が設けられるとともに、突出部７５に、貫通孔７５ａを挟んで前後一対の吸着パッド７４が設けられる。吸着パッド７４の配置はこれに限らず、可動プレート７２の左右両端部（突出部７５以外）にさらに吸着パッド７４を設けられてもよい。

【0035】

図６は、吸着パッド７４の構成を概略的に示す断面図である。図６に示すように、吸着パッド７４は、略円筒形状のパッド部７４１と、パッド部７４１の上端部が固定される略リング状のパッド支持部７４２とを有する。パッド部７４１は、ゴムや樹脂などの弾力性を有する部材によって構成される。パッド支持部７４２は、例えば金属によって構成される。

【0036】

吸着パッド７４の周囲には、吸着パッド７４を包囲するように略円筒形状の金属製のパイプ７６が配置される。パイプ７６の外周面は段付き状に構成され、パイプ７６の上側の外周面に、ねじ部が設けられる。可動プレート７２には貫通孔７２ａが開口される。貫通孔７２ａは例えばねじ孔であり、パイプ７６の上端部はねじ孔に螺合して貫通孔７２ａから上方に突出する。パイプ７６の外周面にはナット７６１が螺合し、これによりパイプ７６が可動プレート７２に固定される。パイプ７６の上端部には、不図示の継手を介して配管７７が接続される。

【0037】

吸着パッド７４のパッド支持部７４２は、パイプ７６の内周面に気密に固定される。例えばパッド支持部７４２の外周面とパイプ７６の内周面とにそれぞれねじ部を設け、パッド支持部７４２を所定位置まで螺合した後、周面がシールされてパイプ７６に固定される。なお、パッド支持部７４２を溶接などによってパイプ７６の内周面に固定してもよく、シール材を介して内周面に固定してもよい。パイプ７６の上端部を、貫通孔７２ａを通過することなく可動プレート７２の下面に固定するようにしてもよい。この場合、可動プレート７２の貫通孔７２ａを通過するようにパッド支持部７４２を構成するとともに、パッド支持部７４２の上端部を、ナット７６１などを介して可動プレート７２に固定するようにしてもよい。

【0038】

吸着パッド７４のパッド部７４１の外周面は、パッド支持部７４２の外周面よりも小径であり、パッド部７４１の外周面とパイプ７６の内周面との間には隙間がある。パッド部７４１の下端面は吸着面７４１ａであり、吸着面７４１ａはパイプ７６の下端面（先端面）７６ａと同一面上に位置する。吸着パッド７４の内部には、パッド支持部７４２の上端面から吸着面７４１ａにかけて、吸着パッド全体を上下方向に貫通する内部通路７４ａが設けられる。内部通路７４ａは、パイプ７６および配管７７を介して真空発生器に連通する。

【0039】

真空発生器がオンして内部通路７４ａが真空状態になると、ワーク（セパレータ３）に対して吸着力が作用し、ワークを吸着することができる。真空発生器がオフすると、吸着力が除去され、吸着面からワークを離脱することができる。真空発生器のオンオフは、真空発生器と内部通路７４ａとを接続する流路の途中に設けられた電磁弁の開閉を含む。真空発生器のオンオフ（例えば電磁弁の開閉）は、ＥＣＵ（図８）により制御される。

【0040】

本実施形態では、吸着パッド７４の周囲に金属製のパイプ７６を設けるので、吸着パッド７４でセパレータ３（ワーク）を吸着した際に、セパレータ３の反りやうねりなどの撓みを矯正することができる。例えば図７Ａに示すように、セパレータ３にうねりがある場合、タブ３５の上端面が吸着パッド７４により吸着されると、吸着力によってタブ３５の上端面がパイプ７６の下端面７６ａの全面に密接する。また、図７Ｂに示すように、セパレータ３に反りがある場合にも、タブ３５の上端面が吸着パッド７４により吸着されると、吸着力によってタブ３５の上端面がパイプ７６の下端面７６ａの全面に密接する。

【0041】

これにより、セパレータ３の反りやうねりが矯正されて、左右のタブ３５の上端面が同一水平面状に位置するようになる。その結果、セパレータ３が全体的に均一な水平姿勢となる。これにより、図３と異なり、組立シャフト５７の上方から、セパレータ３のタブ３５の貫通孔３５ａに、組立シャフト５７をスムーズに挿通することができる。図５に示すように、吸着パッド７４は、可動プレート７２の周縁部に設けられるが、セパレータ３のタブ３５に対応する位置には、貫通孔７５ａを挟んで一対の吸着パッド７４が互いに接近して設けられる。このため、タブ３５に水平姿勢となるような強い矯正力を付与することができ、貫通孔３５ａと組立シャフト５７との引っ掛かりを確実に防ぐことができる。

【0042】

図４に示すように、左右一対のグリップ装置８０はそれぞれ、上グリップ８１と、上グリップ８１の所定距離Ｌ１だけ下方に配置された下グリップ８２とを有する。上グリップ８１と下グリップ８２の構成は互いに等しい。図５には、グリップ装置８０として、左右一対の上グリップ８１の平面図が示される。なお、下グリップ８２の平面図も図５に示したものと同一である。

【0043】

図５に示すように、グリップ装置８０は、吸着ユニット７０の左右方向外側に固定的に配置されたブラケット８３と、ブラケット８３から左右方向内側に向けて突設された前後一対のレバー８４とを有する。レバー８４は、略直方体形状を呈し、上下方向に延在するピン８５を介して、ブラケット８３の端部に回動可能に支持される。図５の実線は、レバー８４の閉位置（閉姿勢）を示す。閉位置では、一対のレバー８４の端面８４ｂ同士が互いに当接する。この端面８４ｂは、組立シャフト５７（図４）を把持する把持面であり、把持面８４ｂには、組立シャフト５７の位置および形状に対応して、上下方向にわたって略半円形状ないし略三角形状の凹部８４ａが設けられる。閉位置では、組立シャフト５７が一対の凹部８４ａの内側に挟まれて保持される。

【0044】

図５の二点鎖線は、レバー８４の開位置（開姿勢）を示す。開位置では、一対のレバー８４が閉位置から前後方向外側に約９０°回動する。これにより、組立シャフト５７からレバー８４が離間し、突出部７５の左右方向外側の端面よりもレバー８４が左右方向外側に退避する。その結果、グリップ装置８０と干渉することなく、吸着ユニット７０が昇降可能となる。レバー８４は、グリップ用アクチュエータの駆動により回動（開閉）する。グリップ用アクチュエータは、レバー８４を閉位置と開位置との間で回動する空圧シリンダなどのアクチュエータである。グリップ用アクチュエータは、ＥＣＵ（図８）により制御される。

【0045】

図８は、積層装置５０の制御構成を示すブロック図である。図８に示すように、積層装置５０は、ＥＣＵ９０と、ＥＣＵ９０にそれぞれ通信可能に接続された角度センサ９１と、ロボット用アクチュエータ９２と、グリップ用アクチュエータ９３と、真空発生器９４とを有する。

【0046】

角度センサ９１は、ロボット６０の回動軸６０ａ，６０ｂの回転角を検出するセンサであり、ロータリーエンコーダやレゾルバにより構成される。角度センサ９１からの信号に基づいてハンド６３の位置および姿勢を検出（算出）することができ、これによりハンド６３と一体のベースプレート７１の位置および姿勢を検出できる。

【0047】

ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびその他の周辺回路を有するコンピュータを含んで構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ９０は、角度センサ９１からの信号に基づいて、吸着装置７０の現在位置、例えば吸着パッド７４の吸着面７４ａの位置を検出（算出）する。そして、吸着面７４ａの現在位置に基づいて、ロボット用アクチュエータ９２およびグリップ用アクチュエータ９３を制御するとともに、真空発生器９４をオンまたはオフする。なお、真空発生器９４のオンオフ制御には、真空発生器９４と吸着パッド７４の内部通路７４ａとを接続する流路の途中に設けられた電磁弁の開閉制御が含まれる。

【0048】

吸着面７４ａの位置検出に関し、予めＥＣＵ９０のメモリには、ロボット６０のハンド６３と吸着面７４ａとの位置関係（ハンド６３から吸着面７４ａまでの３軸方向の相対距離）が記憶される。そして、ＥＣＵ９０は、角度センサ９１からの信号に基づいてロボット６０のハンド６１の基準点（例えば基台５６の上面の中心点）からの３次元位置を算出するとともに、この３次元位置に予め記憶された、ハンド６３から吸着面７４ａまでの相対距離を加算することで、基準点に対する吸着面７４ａの位置、すなわちケース７３１内をロッド７３２が下方に最大移動した初期位置を検出する。この場合の吸着面７４ａの位置には、基台５６から吸着面７４ａまでの高さが含まれる。

【0049】

図９Ａ，図９Ｂは、予め定められたプログラムに従いＥＣＵ９０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば基台５６の上面にエンドユニット２０が搭載された後、単位セル（一組の電極アッセンブリ２とセパレータ３）の積層開始が指令されると開始され、単位セルの所定枚数の積層が終了するまで繰り返される。処理が開始される初期時点では、グリップ装置８０の上グリップ８１が開放され、下グリップ８２が閉鎖されている。また、初期時点では、吸着ユニット７０が初期位置に位置する。初期位置では、吸着ユニット７０が、積層用の単位セルが保管されたトレイ（不図示）の上方に位置する。

【0050】

図９Ａに示すように、ＥＣＵ９０は、まず、ステップＳ１で真空発生器９４をオンする。これにより吸着パッド７４に吸着力が作用し、セパレータ３（単位セル）が吸着される。より詳しくは、可動プレート７２の突出部７５の貫通孔７５ａの位置を、セパレータ３のタブ３５の貫通孔３５ａの位置に一致させた状態で、セパレータ３が吸着される。このとき、セパレータ３の上面（タブ３５の上端面など）がパイプ７６の下端面７６ａに密接することで、セパレータ３のうねりや反りが矯正される（図７Ａ，図７Ｂ）。このため、セパレータ全体を水平姿勢に保持できる。

【0051】

次いで、ステップＳ２で、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、角度センサ９１からの信号に基づき吸着ユニット７０（例えば吸着面７４ａ）の現在位置を把握しながら、吸着ユニット７０を予め定められた下降開始位置に移動する（搬送工程）。下降開始位置は、例えば図４に示す位置である。下降開始位置では、吸着されたセパレータ３のタブ３５の貫通孔３５ａが組立シャフト５７の上方に位置する。より厳密には、貫通孔３５ａと貫通孔７５ａの中心線が、組立シャフト５７の中心線の延長線上に位置する。次いで、ステップＳ３で、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、角度センサ９１からの信号に基づき吸着ユニット７０の現在位置を把握しながら、吸着ユニット７０（吸着パッド７４）の前後方向および上下方向の位置を一定に保ったまま、吸着ユニット７０を下降させる（下降工程）。

【0052】

これにより、図１０Ａに示すように、セパレータ３（厳密には電極アッセンブリ２と一体の単位セル）が矢印Ａ１方向に移動し、セパレータ３のタブ３５の貫通孔３５ａに組立シャフト５７が挿通されながら、セパレータ３が組立シャフト５７に沿って下降する。この段階では、組立シャフト５７は下グリップ８２により保持されているので、長尺の組立シャフト５７の撓みが防止される。このため、セパレータ３の貫通孔３５ａが組立シャフト５７に引っ掛からずに、セパレータ３はスムーズに下降することができる。また、上グリップ８１のレバー８４は開位置であるため、セパレータ３は上グリップ８１に干渉することなく、上グリップ８１の下方まで下降できる。

【0053】

次いで、ステップＳ４で、ＥＣＵ９０は、角度センサ９１からの信号に基づき吸着ユニット７０が所定位置に到達したか否かを判定する。換言すると、ＥＣＵ９０は、図１０Ｂに示すように、セパレータ３（吸着面７４ａ）が基台５６から所定高さＨ１だけ上方である所定位置に到達したか否かを判定する。所定位置は、セパレータ３が上グリップ８１の下方かつ下グリップ８２の上方となる位置である。所定位置では、セパレータ３や吸着ユニット７０と干渉することなく、上下のグリップ８１，８２を開閉することが可能である。ステップＳ４で否定されるとステップＳ３に戻り、吸着ユニット７０の下降を継続する。ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進む。

【0054】

ステップＳ５では、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、吸着ユニット７０の下降を停止する。次いで、ステップＳ６で、ＥＣＵ９０は、上グリップ８１のグリップ用アクチュエータ９３に制御信号を出力し、図１０Ｂに示すように、上グリップ８１のレバー８４を閉位置に移動する（移動工程）。次いで、ステップＳ７で、ＥＣＵ９０は、下グリップ８２のグリップ用アクチュエータ９３に制御信号を出力し、図１０Ｂに示すように、下グリップ８２のレバー８４を開位置に移動する（移動工程）。

【0055】

次いで、ステップＳ８で、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、角度センサ９１からの信号に基づき吸着ユニット７０の現在位置を把握しながら、吸着ユニット７０（例えば吸着パッド７４）の前後方向および上下方向の位置を一定に保ったまま、吸着ユニット７０を下降させる。これにより、図１０Ｂの矢印Ａ２に示すように、セパレータ３が組立シャフト５７に沿って下降する。この段階では、組立シャフト５７が上グリップ８１により保持されているので、長尺の組立シャフト５７の撓みが防止される。このため、セパレータ３の貫通孔３５ａが組立シャフト５７に引っ掛からずに、セパレータ３はスムーズに下降できる。また、下グリップ８２のレバー８４は開位置であるため、セパレータ３は下グリップ８２に干渉することなく、図１０Ｃに示すように、下グリップ８２の下方まで下降できる。

【0056】

次いで、ステップＳ９で、ＥＣＵ９０は、角度センサ９１からの信号に基づき吸着ユニット７０が目標位置に到達したか否か、すなわち、セパレータ３が図１０Ｃの矢印Ａ３方向へ移動することにより、セパレータ３が目標位置に到達したか否かを判定する。目標位置は、図１０Ｄに示すように、既に積層された積層体（積層工程が完了する前の積層体であり、これを完成前積層体と呼ぶ）１０Ａの上面位置に相当し、基台５６から目標高さＨ２だけ上方の位置が目標位置となる。ＥＣＵ９０は、積層済みのセパレータ３の枚数（完成前積層体１０Ａの枚数）に基づいて、さらに、完成前積層体１０Ａの重力による全体の押しつぶれ量を考慮して、目標高さＨ２を算出するとともに、目標位置を算出する。

【0057】

より具体的には、予めＥＣＵ９０のメモリには、セパレータ３の１枚当たりの厚さ（厳密には単位セルの１組当たりの厚さ）が記憶されるとともに、セパレータ３の積層数と押しつぶれ量との関係が記憶される。この関係を用いて、目標高さＨ２を算出する。
目標高さＨ２は、セパレータ３が積層される度に高くなる。

【0058】

セパレータ３の厚みには誤差があるため、算出された目標位置は、実際の完成前積層体１０Ａの上面位置と異なることがある。その場合、完成前積層体１０Ａの上面が、吸着パッド７４により吸着されたセパレータ３を介してロボット６０により押圧されるおそれがある。この場合には、ベースプレート７１と可動プレート７２との間のばね７３３が縮退される。これにより、吸着パッド７４、吸着パッド７４に吸着されたセパレータ、および完成前積層体１０Ａに、過大な押し付け荷重が作用することを防止することができる。また、セパレータ３の厚みの誤差をばね７３３で吸収できるため、ＥＣＵ９０が目標位置を精度よく算出する必要はない。

【0059】

ステップＳ９で否定されるとステップＳ８に戻り、吸着ユニット７０の下降を継続する。ステップＳ９で肯定されるとステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、ＥＣＵ９０は、真空発生器９４に制御信号を出力し、真空発生器９４をオフする。これにより吸着パッド７４によるセパレータ３の吸着が解除される（吸着解除工程）。この場合、セパレータ３が完成前積層体１０Ａの上面に当接した後に吸着が解除されるので、セパレータ３は自由落下せず、セパレータ３を精度よく位置決めした状態で完成前積層体１０Ａの上面に良好に積層できる。以上のステップＳ１～ステップＳ１０の処理が、セパレータ３（単位セル）を積層するまでの処理である。

【0060】

次いで、図９ＢのステップＳ１１に進み、吸着ユニット７０を初期位置に戻す処理が開始される。ステップＳ１１では、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、吸着ユニット７０を上昇させる。このとき、下グリップ８２のレバー８４は開位置であるため、吸着ユニット７０は下グリップ８２と干渉することなく下グリップ８２の上方まで移動できる。次いで、ステップＳ１２で、吸着ユニット７０が所定位置に到達したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ４と同様の判定であり、所定位置は、上グリップ８１と下グリップ８２との間の位置に設定される。ステップＳ１２が否定されると、ステップＳ１１に進み、吸着ユニット７０の上昇が継続される。ステップＳ１２が肯定されると、ステップＳ１３に進む。

【0061】

ステップＳ１３では、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、吸着ユニット７０の上昇を停止する。次いで、ステップＳ１４で、ＥＣＵ９０は、下グリップ８２のグリップ用アクチュエータ９３に制御信号を出力し、下グリップ８２のレバー８４を閉位置に移動する。次いで、ステップＳ１５で、ＥＣＵ９０は、上グリップ８１のグリップ用アクチュエータ９３に制御信号を出力し、上グリップ８１のレバーを閉位置に移動する。このとき、可動プレート７２は下グリップ８２と上グリップ８１の間に位置するため、可動プレート７２と上下のグリップ８１，８２とが干渉することなく、グリップ８１，８２を開閉することができる。

【0062】

次いで、ステップＳ１６で、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、吸着ユニット７０を上昇させる。このとき、上グリップ８１のレバー８４は開位置であるので、吸着ユニット７０（可動プレート７２）が上グリップ８１と干渉することなく、吸着ユニット７０は上昇できる。次いで、ステップＳ１７で、ＥＣＵ９０は、角度センサ９１からの信号に基づき吸着ユニット７０が所定の離脱位置まで上昇したか否かを判定する。離脱位置は、可動プレート７２が組立シャフト５７の上端よりも上方に移動して、貫通孔７５ａが組立シャフト５７から離脱する位置である。離脱位置を、ステップＳ２の下降開始位置と同一位置に設定してもよい。

【0063】

次いで、ステップＳ１８で、ＥＣＵ９０は、ロボット用アクチュエータ９２に制御信号を出力し、吸着ユニット７０をトレイの上方の初期位置に移動する。以上で、積層工程の１サイクルが終了する。以降、所定枚数のセパレータ３（単位セル）が積層されるまで、同一の処理が繰り返される。

【0064】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）燃料電池スタックの組立方法は、電解質膜と電極とを含む電極アッセンブリ２（膜電極構造体）と、セパレータ３とを、所定領域である基台５６上で交互に積層して、セル積層体１０を構成する積層工程を含む。積層工程は、吸着パッド７４を介してセパレータ３（厳密には電極アッセンブリ２が一体に設けられた単位セル）を吸着し、所定領域の上方に搬送する搬送工程（ステップＳ２）と、所定領域の周囲で上方に向けて延在する組立シャフト５７に沿って、セパレータ３を位置決めしながら下降する下降工程（ステップＳ３）と、セパレータ３の下面が所定領域で積層済みの他の積層体要素（完成前積層体１０Ａ）の上面に当接すると、吸着パッド７４の吸着を解除する吸着解除工程（ステップＳ１０）と、を含む（図９Ａ）。この組立方法では、組立シャフト５７に沿ってセパレータ３を自由落下させるのではなく、完成前積層体１０Ａの上面に当接するまで、セパレータ３をロボット６０が搬送する。このため、セパレータ３に反りやうねりがある場合であっても、セパレータ３の積層位置がずれることなく、精度よくセル積層体１０を構成することができる。

【0065】

（２）積層工程は、さらに、組立シャフト５７を保持する閉位置（第１位置）と組立シャフト５７から離間する開位置（第２位置）との間を移動可能に設けられたレバー８４を、上下一対のグリップ装置８０を構成する上グリップ８１および下グリップ８２のレバー８４を、下降工程におけるセパレータ３の下降位置に応じて移動する移動工程（ステップＳ６，ステップＳ７）を含む（図９Ａ）。移動工程では、セパレータ３が上グリップ８１と下グリップ８２との間の所定位置に下降するまで、上グリップ８１のレバー８４を開位置に、かつ、下グリップ８２のレバー８４を閉位置に移動する。そして、セパレータ３が所定位置まで下降すると、上グリップ８１のレバー８４を閉位置に、かつ、下グリップ８２のレバー８４を開位置に移動する（図９Ａ）。これにより、組立シャフト５７に沿ったセパレータ３の下降時に、長尺の組立シャフト５７が少なくとも上グリップ８１および下グリップ８２のいずれかで保持される。このため、組立シャフト５７の撓みを防止することができ、組立シャフト５７に沿ってセパレータ３をスムーズに目標位置まで下降させることができる。

【0066】

（３）下降工程では、ロボット用アクチュエータ９２の駆動によって移動するベースプレート７１に、上下方向に収縮可能なばね７３３を介して吸着パッド７４を支持しながら、セパレータ３を下降する（図１０Ｄ）。これにより、セパレータ３を搬送するロボット６０によって完成前積層体１０Ａに過大な荷重が作用することを防止することができる。このため、セパレータ３の積層位置に誤差がある場合であっても、セパレータ３を目標位置まで良好に下降させることができる。

【0067】

（４）積層装置５０は、所定領域である基台５６上でセパレータ３を積層してセル積層体１０を形成するように構成される。この積層装置５０は、セパレータ３を吸着する吸着パッド７４を有し、昇降可能に設けられた吸着ユニット７０と、所定領域の周囲で上方に向けて延設され、吸着ユニット７０の下降時のセパレータ３の縁部の位置を規制する組立シャフト５７と、ロボット６０を介して吸着ユニット７０を昇降するロボット用アクチュエータ９２と、吸着パッド７４による吸着を可能にする真空発生器９４と、真空発生器９４とロボット用アクチュエータ９２とを制御するＥＣＵ９０と、を備える（図４，図８）。ＥＣＵ９０は、吸着ユニット７０が、セパレータ３の下面が所定領域で積層済みの他の積層体要素（完成前積層体１０Ａ）の上面に当接する目標位置まで移動するようにロボット用アクチュエータ９２を制御するととともに、吸着ユニット７０が目標位置に移動すると、セパレータ３の吸着を解除するように真空発生器９４を制御する（図９Ａ）。これにより、セパレータ３に反りやうねりがある場合であっても、セパレータ３を位置ずれすることなく、精度よくセル積層体１０を構成することができる。

【0068】

（５）積層装置５０は、組立シャフト５７を保持する閉位置と組立シャフト５７から離間する開位置との間を移動可能に設けられたレバー８４を有する上下一対のグリップ装置８０を構成する上グリップ８１および下グリップ８２と、上グリップ８１および下グリップ８２を開閉駆動するグリップ用アクチュエータ９３と、セパレータ３の下降位置を検出する角度センサ９１と、をさらに備える（図８）。ＥＣＵ９０は、さらに、角度センサ９１により検出されたセパレータ３の下降位置が上グリップ８１と下グリップ８２との間の所定位置に達するまでは、上グリップ８１のレバー８４を開位置に、かつ、下グリップ８２のレバー８４を閉位置に移動し、所定位置に達すると、上グリップ８１のレバー８４を閉位置に、かつ、下グリップ８２のレバー８４を開位置に移動するようにグリップ用アクチュエータ９３を制御する（図９Ａ）。これにより組立シャフト５７に沿ってセパレータ３を下降させるとき、組立シャフト５７の撓みを防止することができ、セパレータ３を精度よく完成前積層体１０Ａの上面に搭載することができる。

【0069】

（６）吸着ユニット７０は、ロボット用アクチュエータ９２の駆動により昇降するベースプレート７１と、ベースプレート７１からばね７３３を介して吸着パッド７４を上下方向に相対移動可能に支持するプレート支持部７３と、をさらに有する（図４）。これにより、ロボット６０を用いて完成前積層体１０Ａの上面にセパレータ３を搭載する場合に、完成前積層体１０Ａに過大な荷重が作用することを防止することができる。

【0070】

（７）積層装置５０は、吸着パッド７４の吸着面７４１ａと同一平面上に延在する下端面７６ａを有し、吸着パッド７４を包囲するパイプ７６をさらに備える（図６）。これにより、セパレータ３の反りやうねりを矯正した状態で、セパレータ３を組立シャフト５７に沿って下降させることができ、セパレータ３のスムーズな下降動作が可能である。

【0071】

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。上記実施形態では、予め電極アッセンブリ２（膜電極構造体）とセパレータ３とを一体化して単位セルとした上で、セパレータ３を吸着するようにしたが、電極アッセンブリ２とセパレータ３とを一体化することなく、電極アッセンブリ２とセパレータ３を交互に吸着するようにしてもよい。すなわち、積層体要素としての膜電極構造体とセパレータのいずれか一方を吸着するようにしてもよく、双方を吸着するようにしてもよい。上記実施形態では、ＥＣＵ９０が真空発生器９４のオンオフを制御することにより、吸着部としての吸着パッド７４の動作を制御するようにした。つまり、ＥＣＵ９０と真空発生器９４とを、吸着部を制御する制御部として用いたが、制御部の構成はこれに限らない。

【0072】

上記実施形態では、ガイド部材としての組立シャフト５７を基台５６の上面から立設したが、下側のエンドユニット２０から立設するようにしてもよい。この場合、加圧工程の後、または締結工程の後、ガイド部材を上方から引き抜くようにしてもよい。上記実施形態では、組立シャフト５７を略円柱形状に構成し、組立シャフト５７がセパレータ３のタブ３５の貫通孔３５ａに挿通されるようにしたが、ガイド部材はセパレータの縁部の位置を規制するものであればよく、円柱形状に限らない。例えセパレータ３の縁部に凹部または凸部を設け、これに係合するようにガイド部材を構成してもよい。ガイド部材をエンドユニット２０の上面から上方に突設するとともに、燃料電池スタック１００の要素としてケース３０内に格納するようにしてもよい。

【0073】

上記実施形態では、基台５６の周囲に組立シャフト５７を立設し、基台上でセパレータ３などの積層体要素を積層するようにしたが、積層工程が行われる所定領域は上述したものに限らない。上記実施形態では、吸着ユニット７０を昇降可能に設けたが、吸着部を有する可動体の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、ロボット用アクチュエータ９２により吸着ユニット７０を搬送および昇降するようにしたが、ロボット６０を介さずに搬送および昇降するようにしてもよく、可動体を昇降するアクチュエータ（第１アクチュエータ）の構成は上述したものに限らない。

【0074】

上記実施形態では、開閉可能なレバー８４を有する上下一対のグリップ装置８０をガイド支持部として構成した。すなわち上グリップ８１および下グリップをそれぞれ上ガイド支持部および下ガイド支持部として構成したが、ガイド支持部の構成は上述したものに限らない。したがって、第１位置はレバー８４の閉位置でなくてもよく、第２位置はレバー８４の開位置でなくてもよい。グリップ用アクチュエータ９３（第２アクチュエータ）の構成も上述したものに限らない。

【0075】

上記実施形態では、角度センサ９１からの信号に基づいてセパレータ３の下降位置を検出するようにしたが、他のセンサを用いて下降位置を検出してもよく、位置検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、プレート支持部７３を介して吸着パッド７４をベースプレート７１から相対移動可能に支持するようにした。すなわち、吸着ユニット７０のベースプレート７１（ベース部）から弾性体としてのばね７３３を介して吸着パッド７４を上下方向に相対移動可能に支持するようにしたが、支持部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、吸着パッド７４を包囲するようにパイプ７６を設けたが、筒体の構成は上述したものに限らない。

【0076】

上記実施形態では、積層装置５０を用いて燃料電池スタック１００のセル積層体１０を構成するようにしたが、本発明の積層装置は、位置決めしながら積層体要素を積層して他の積層体を構成する場合にも同様に適用することができる。

【0077】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

【0078】

２ 電極アッセンブリ、３ セパレータ、１０ セル積層体、３５ タブ、３５ａ 貫通孔、５０ 積層装置、５６ 基台、５７ 組立シャフト、７０ 吸着ユニット、７１ ベースプレート、７３ プレート支持部、７４ 吸着パッド、７６ パイプ、９０ ＥＣＵ、９１ 角度センサ、９２ ロボット用アクチュエータ、９３ グリップ用アクチュエータ、９４ 真空発生器、１００ 燃料電池スタック、７３３ ばね

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】