Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7647544B2 - Separator leak inspection device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7647544B2 - Separator leak inspection device - Google Patents

Separator leak inspection device Download PDF

Info

Publication number
JP7647544B2
JP7647544B2 JP2021214411A JP2021214411A JP7647544B2 JP 7647544 B2 JP7647544 B2 JP 7647544B2 JP 2021214411 A JP2021214411 A JP 2021214411A JP 2021214411 A JP2021214411 A JP 2021214411A JP 7647544 B2 JP7647544 B2 JP 7647544B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
gas
inspection device
leak inspection
sealed space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021214411A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023097975A (en
Inventor
安浩 野畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021214411A priority Critical patent/JP7647544B2/en
Publication of JP2023097975A publication Critical patent/JP2023097975A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7647544B2 publication Critical patent/JP7647544B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

本明細書が開示する技術は、燃料電池用のセパレータのリーク検査装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a leak inspection device for separators for fuel cells.

燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層されて構成されている。各々の燃料電池セルは、一対のセパレータ(即ち、アノード側セパレータとカソード側セパレータ)と、膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)と、アノード側ガス拡散層と、カソード側ガス拡散層とを備える。 A fuel cell is composed of multiple fuel cell cells stacked together. Each fuel cell has a pair of separators (i.e., an anode separator and a cathode separator), a membrane electrode assembly (MEA), an anode gas diffusion layer, and a cathode gas diffusion layer.

セパレータには、アノードガス、カソードガス及び冷却媒体といった、流体を供給又は排出するためのマニホールド孔が設けられている。マニホールド孔は、複数の燃料電池セルが積層されたときに、一連に連結されて連結流路を形成する。そして、各燃料電池セルでは、前述した各種の流体が連結流路から供給され、あるいは連結流路へ排出される。各々のセパレータには、例えばマニホールド孔を取り囲むようにガスケットが設けられており、連結流路から流体が漏洩することが防止される。 The separators are provided with manifold holes for supplying or discharging fluids such as anode gas, cathode gas, and cooling medium. When multiple fuel cells are stacked, the manifold holes are connected in series to form a connecting flow path. In each fuel cell, the various fluids mentioned above are supplied from the connecting flow path or discharged to the connecting flow path. Each separator is provided with a gasket, for example, surrounding the manifold hole to prevent fluids from leaking from the connecting flow path.

燃料電池のセパレータには、ピンホールが存在しないことが求められる。これに関連して、特許文献1には、燃料電池用のセパレータの検査装置が記載されている。この検査装置は、セパレータの一方の面に向けて光を照射する投光部と、セパレータのピンホールを透過した光を、セパレータの他方の面側で検出する受光部と、を備える。このような構成によると、光透過により、セパレータにピンホールが存在するのか否かを検査することができる。 Fuel cell separators are required to be free of pinholes. In this regard, Patent Document 1 describes an inspection device for fuel cell separators. This inspection device includes a light-projecting unit that irradiates light toward one side of the separator, and a light-receiving unit that detects the light that has passed through pinholes in the separator on the other side of the separator. With this configuration, it is possible to inspect the separator for the presence or absence of pinholes by light transmission.

特開2019-087385号公報JP 2019-087385 A

近年、燃料電池用のセパレータとして、従来の金属製のセパレータに代えて、樹脂製のセパレータを採用することが検討されている。樹脂製のセパレータでは、金属製のセパレータの同等の性能を確保するために、セパレータの厚みが大きくなる場合がある。そのため、樹脂製のセパレータについて、光透過によってピンホールの有無を検査する場合には、セパレータの厚みが大きいために、セパレータにピンホールが存在していても、そのピンホールを光が透過できないおそれがある。その結果、ピンホールの検出精度が低下するおそれがある。 In recent years, the use of resin separators instead of conventional metal separators as separators for fuel cells has been considered. Resin separators may be made thicker in order to ensure the same performance as metal separators. As a result, when inspecting resin separators for pinholes by light transmission, there is a risk that the light will not be able to transmit through pinholes even if they exist in the separator due to their large thickness. As a result, there is a risk that the accuracy of pinhole detection will decrease.

上記の実情を鑑み、本明細書は、セパレータにピンホールが存在するのか否かを、精度よく検出するための技術を提供する。 In view of the above situation, this specification provides a technology for accurately detecting whether or not a pinhole is present in a separator.

本明細書が開示する技術は、燃料電池用のセパレータのリーク検査装置に具現化される。セパレータは、ガスを供給又は排出するマニホールド孔と、前記マニホールド孔から放射状に延びる複数の溝と、を備える。リーク検査装置は、前記セパレータを挟持する一対の治具と、前記一対の治具の一方に設けられ、前記セパレータに当接することによって、前記一対の治具の前記一方と前記セパレータとの間に密閉空間を形成するゴム製のシール部材と、前記密閉空間にガスを供給するガス供給器と、前記密閉空間の圧力を監視する圧力測定器と、を備える。前記シール部材は、前記マニホールド孔の周囲に沿って配置され、前記複数の溝に亘って当接する前記マニホールド孔用のシール部を含む。前記マニホールド孔用のシール部は、無負荷状態において矩形の断面形状を有するととともに、そのゴム硬度は40度~80度である。 The technology disclosed in this specification is embodied in a leak inspection device for a separator for a fuel cell. The separator has a manifold hole for supplying or discharging gas, and a plurality of grooves extending radially from the manifold hole. The leak inspection device includes a pair of jigs for clamping the separator, a rubber seal member provided on one of the pair of jigs and abutting against the separator to form a sealed space between the one of the pair of jigs and the separator, a gas supplier for supplying gas to the sealed space, and a pressure gauge for monitoring the pressure of the sealed space. The seal member is disposed along the periphery of the manifold hole and includes a seal portion for the manifold hole that abuts across the plurality of grooves. The seal portion for the manifold hole has a rectangular cross-sectional shape in an unloaded state, and its rubber hardness is 40 degrees to 80 degrees.

上記のリーク検査装置では、一対の治具の一方にシール部材が設けられている。シール部材は、セパレータに当接することによって、一対の治具の一方とセパレータとの間に密閉空間を形成する。言い換えると、密閉空間は、一対の治具の一方と、セパレータの一方の面と、シール部材とによって画定される。このとき、シール部材に含まれるマニホールド孔用のシール部は、マニホールド孔の周囲に沿って配置され、マニホールド孔から放射状に延びる複数の溝をそれぞれシールする必要がある。この点に関して、当該シール部は、無負荷状態において矩形の断面形状を有していることから、複数の溝のそれぞれに広く当接することができ、複数の溝を確実にシールすることができる。これにより、リーク検査装置は、当該密閉空間にガスを供給するとともに、密閉空間の圧力を監視することによって、密閉空間からガス漏れが発生しているのか否かを判断することができる。即ち、セパレータにピンホールが存在するといった不具合が生じていると判断することができる。このようなリーク検査は、光透過による検査と異なり、セパレータの厚みにかかわらず、ピンホールが存在するのか否かを精度よく検出することができる。 In the above leak inspection device, a seal member is provided on one of the pair of jigs. The seal member forms a sealed space between one of the pair of jigs and the separator by contacting the separator. In other words, the sealed space is defined by one of the pair of jigs, one surface of the separator, and the seal member. At this time, the seal portion for the manifold hole included in the seal member is arranged along the periphery of the manifold hole and needs to seal each of the multiple grooves extending radially from the manifold hole. In this regard, since the seal portion has a rectangular cross-sectional shape in the unloaded state, it can widely contact each of the multiple grooves and reliably seal the multiple grooves. As a result, the leak inspection device can supply gas to the sealed space and monitor the pressure of the sealed space to determine whether or not gas leakage is occurring from the sealed space. In other words, it can determine that a defect such as the presence of a pinhole in the separator has occurred. Unlike an inspection by light transmission, such a leak inspection can accurately detect whether or not a pinhole exists regardless of the thickness of the separator.

セパレータ100を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining a separator 100. リーク検査装置10の概略的な構成を示す図。ここで、セパレータ100は下側治具16のステージ上に配置されている。1 is a diagram showing a schematic configuration of a leak inspection device 10. Here, a separator 100 is placed on a stage of a lower jig 16. シール部材20を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining a seal member 20. 図3のIV-IV線における断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 実施例2のリーク検査装置200の概略的な構成を示す図。ここで、セパレータ100は下側治具16のステージ上に配置されている。1 is a diagram showing a schematic configuration of a leak inspection device 200 according to a second embodiment. Here, a separator 100 is placed on a stage of a lower jig 16. 実施例3のリーク検査装置300の概略的な構成を示す図。ここで、セパレータ100は下側治具16のステージ上に配置されている。1 is a diagram showing a schematic configuration of a leak inspection device 300 according to a third embodiment. Here, the separator 100 is placed on a stage of a lower jig 16.

本技術の一実施形態において、シール部材は、エチレンプロピレンジエンゴムで構成されていてもよい。但し、シール部材は、必ずしもエチレンプロピレンジエンゴムで構成されている必要はない。即ち、シール部材としては、ゴム硬度が40度~80度である任意のゴム材料を採用することができる。 In one embodiment of the present technology, the sealing member may be made of ethylene propylene diene rubber. However, the sealing member does not necessarily have to be made of ethylene propylene diene rubber. In other words, any rubber material with a rubber hardness of 40 degrees to 80 degrees can be used as the sealing member.

(実施例1)図面を参照して、実施例1のリーク検査装置10について説明する。本実施例のリーク検査装置10は、燃料電池用のセパレータ100を検査する装置である。特に、このリーク検査装置10では、セパレータ100にピンホールといった不良箇所の存在を検出することができる。最初に、図1を参照して、本実施例の検査対象であるセパレータ100について説明する。ここでは、セパレータ100がアノード側セパレータである場合について説明する。但し、セパレータ100は、カソード側セパレータであってもよい。図1に示すように、セパレータ100は、板形状を有する部材である。セパレータ100は、例えば、チタンを含む基材、又はカーボンを含む基材といった、ガス不透性の導電性材料により構成されている。 (Example 1) With reference to the drawings, the leak inspection device 10 of Example 1 will be described. The leak inspection device 10 of this example is a device for inspecting a separator 100 for a fuel cell. In particular, this leak inspection device 10 can detect the presence of defective parts such as pinholes in the separator 100. First, with reference to FIG. 1, the separator 100 to be inspected in this example will be described. Here, the case where the separator 100 is an anode side separator will be described. However, the separator 100 may also be a cathode side separator. As shown in FIG. 1, the separator 100 is a member having a plate shape. The separator 100 is made of a gas-impermeable conductive material, such as a substrate containing titanium or a substrate containing carbon.

図1に示すように、セパレータ100は、六つのマニホールド孔102a-102fを備える。六つのマニホールド孔102a-102fには、三つの供給孔102a-102cと、三つの排出孔102d-102fとが含まれる。三つの供給孔102a-102cは、発電領域PGに流体を供給するための孔である。三つの排出孔102d-102fは、発電領域PGを通過した流体を排出するための孔である。三つの供給孔102a-102c及び三つの排出孔102d-102fの各々は、セパレータ100の長手方向における両端部に配置されている。一例ではあるが、第1供給孔102aはアノードガス供給孔であり、第1排出孔102bはアノードガス排出孔であり、第2供給孔102cはカソードガス供給孔であり、第2排出孔102dはカソードガス排出孔であり、第3供給孔102eは冷却媒体供給孔であり、第3排出孔102fは冷却媒体排出孔である。 As shown in FIG. 1, the separator 100 has six manifold holes 102a-102f. The six manifold holes 102a-102f include three supply holes 102a-102c and three discharge holes 102d-102f. The three supply holes 102a-102c are holes for supplying fluid to the power generation region PG. The three discharge holes 102d-102f are holes for discharging fluid that has passed through the power generation region PG. Each of the three supply holes 102a-102c and the three discharge holes 102d-102f is located at both ends of the separator 100 in the longitudinal direction. As an example, the first supply hole 102a is an anode gas supply hole, the first exhaust hole 102b is an anode gas exhaust hole, the second supply hole 102c is a cathode gas supply hole, the second exhaust hole 102d is a cathode gas exhaust hole, the third supply hole 102e is a cooling medium supply hole, and the third exhaust hole 102f is a cooling medium exhaust hole.

図1に示すように、セパレータ100は、流路104と、複数の溝106とをさらに備える。流路104は、セパレータ100の中央部に設けられている。本実施例では、セパレータ100はアノード側セパレータであるため、セパレータ100の一方の面(以下、「ガス面」と称することがある)には、第1供給孔102aからアノードガスが通過する流路104に向かって、放射状に延びる複数の溝106が設けられている。加えて、セパレータ100のガス面には、第1排出孔102bからアノードガスが通過する流路104に向かって、放射状に延びる複数の溝106がさらに設けられている。これにより、アノードガスは、第1供給孔102a、複数の溝106、流路104を順に通過して、発電領域PGに供給された後、流路104、複数の溝106を順に通過して、第1排出孔102bへ排出されることができる。 As shown in FIG. 1, the separator 100 further includes a flow path 104 and a plurality of grooves 106. The flow path 104 is provided in the center of the separator 100. In this embodiment, since the separator 100 is an anode-side separator, one surface of the separator 100 (hereinafter sometimes referred to as the "gas surface") is provided with a plurality of grooves 106 extending radially from the first supply hole 102a toward the flow path 104 through which the anode gas passes. In addition, the gas surface of the separator 100 is further provided with a plurality of grooves 106 extending radially from the first discharge hole 102b toward the flow path 104 through which the anode gas passes. As a result, the anode gas passes through the first supply hole 102a, the plurality of grooves 106, and the flow path 104 in order, and is then supplied to the power generation region PG, and then passes through the flow path 104 and the plurality of grooves 106 in order, and is then discharged to the first discharge hole 102b.

特に限定されないが、セパレータ100の他方の面(不図示)には、第3供給孔102eから冷却媒体が通過する流路104に向かって放射状に延びる複数の溝106と、第3排出孔102fから冷却媒体が通過する流路104に向かって放射状に延びる複数の溝106とが設けられていてもよい。これにより、冷却媒体は、第3供給孔102e、複数の溝106、流路104を順に通過して、発電領域PGを冷却した後、流路104及び複数の溝106を順に通過して、第3排出孔102fへ排出されることができる。 Although not particularly limited, the other surface (not shown) of the separator 100 may be provided with a plurality of grooves 106 extending radially from the third supply hole 102e toward the flow path 104 through which the cooling medium passes, and a plurality of grooves 106 extending radially from the third discharge hole 102f toward the flow path 104 through which the cooling medium passes. As a result, the cooling medium passes through the third supply hole 102e, the plurality of grooves 106, and the flow path 104 in this order to cool the power generation region PG, and then passes through the flow path 104 and the plurality of grooves 106 in this order to be discharged to the third discharge hole 102f.

次に、図2を参照して、リーク検査装置10について説明する。図2に示すように、リーク検査装置10は、メインフレーム12と、一対の治具14、16とを備える。メインフレーム12は、一対の治具14、16といった構成部品を支持するための部材である。一対の治具14、16には、上側治具14と、下側治具16とが含まれる。上側治具14と下側治具16とは、互いに対向するように配置されている。上側治具14の下側治具16に対向する部分と、下側治具16の上側治具14に対向する部分とは、いずれも所定の厚さを有する金属板によって構成されている。これにより、下側治具16の上側治具14に対向する部分は、検査対象であるセパレータ100を配置するためのステージとして機能することができる。 Next, the leak inspection device 10 will be described with reference to FIG. 2. As shown in FIG. 2, the leak inspection device 10 includes a main frame 12 and a pair of jigs 14 and 16. The main frame 12 is a member for supporting components such as the pair of jigs 14 and 16. The pair of jigs 14 and 16 includes an upper jig 14 and a lower jig 16. The upper jig 14 and the lower jig 16 are arranged to face each other. The portion of the upper jig 14 facing the lower jig 16 and the portion of the lower jig 16 facing the upper jig 14 are both made of metal plates having a predetermined thickness. As a result, the portion of the lower jig 16 facing the upper jig 14 can function as a stage for placing the separator 100 to be inspected.

図2に示すように、リーク検査装置10は、プレス機構18をさらに備える。プレス機構18は、油圧シリンダやエアシリンダ等のアクチュエータである。例えば、プレス機構18は、上側治具14に設けられており、上側治具14を上下方向に移動することができる。これにより、検査対象であるセパレータ100が下側治具16のステージに配置された状態で、プレス機構18を用いて上側治具14を下方に移動させることにより、上側治具14と下側治具16とによって、セパレータ100を挟持することができる。このとき、セパレータ100は、セパレータ100のガス面が下側となるように、下側治具16のステージに配置されている。 As shown in FIG. 2, the leak inspection device 10 further includes a press mechanism 18. The press mechanism 18 is an actuator such as a hydraulic cylinder or an air cylinder. For example, the press mechanism 18 is provided on the upper jig 14 and can move the upper jig 14 in the vertical direction. With the separator 100 to be inspected placed on the stage of the lower jig 16, the upper jig 14 can be moved downward using the press mechanism 18, thereby sandwiching the separator 100 between the upper jig 14 and the lower jig 16. At this time, the separator 100 is placed on the stage of the lower jig 16 so that the gas surface of the separator 100 faces downward.

図3に示すように、リーク検査装置10は、シール部材20をさらに備える。シール部材20は、下側治具16に設けられている。シール部材20は、マニホールド孔用の複数のシール部20a-20dと、全体シール部20eとを含む。マニホールド孔用の複数のシール部20a-20dは、第1シール部20aと、第2シール部20bと、第3シール部20cと、第4シール部20dとを含む。第1シール部20aは第1供給孔102aに対応するシール部であり、第2シール部20bは第1排出孔102bに対応するシール部であり、第3シール部20cは第2供給孔102cに対応するシール部であり、第4シール部20dは第2排出孔102dに対応するシール部である。上側治具14と下側治具16とによってセパレータ100が挟持されると、マニホールド孔用の複数のシール部20a-20dの各々は、対応するマニホールド孔102a-102dの周囲に沿って配置される。このとき、第1シール部20aと第2シール部20bとの各々は、対応するマニホールド孔(即ち、第1供給孔102aと第1排出孔102bとの各々)から放射状に形成された複数の溝106に亘って当接することができる。 As shown in FIG. 3, the leak inspection device 10 further includes a seal member 20. The seal member 20 is provided on the lower jig 16. The seal member 20 includes a plurality of seal portions 20a-20d for the manifold holes and an overall seal portion 20e. The plurality of seal portions 20a-20d for the manifold holes include a first seal portion 20a, a second seal portion 20b, a third seal portion 20c, and a fourth seal portion 20d. The first seal portion 20a is a seal portion corresponding to the first supply hole 102a, the second seal portion 20b is a seal portion corresponding to the first discharge hole 102b, the third seal portion 20c is a seal portion corresponding to the second supply hole 102c, and the fourth seal portion 20d is a seal portion corresponding to the second discharge hole 102d. When the separator 100 is clamped between the upper jig 14 and the lower jig 16, each of the multiple seal portions 20a-20d for the manifold holes is arranged along the periphery of the corresponding manifold hole 102a-102d. At this time, each of the first seal portion 20a and the second seal portion 20b can abut across the multiple grooves 106 formed radially from the corresponding manifold hole (i.e., each of the first supply hole 102a and the first discharge hole 102b).

全体シール部20eは、第3供給孔102eと、第3排出孔102fと、発電領域PGとに対応するシール部である。上側治具14と下側治具16とによってセパレータ100が挟持されると、全体シール部20eは、セパレータ100のガス面と当接することができる。以上により、シール部材20は全体として、セパレータ100に当接することにより、下側治具16とセパレータ100との間に密閉空間を形成することができる。 The overall seal portion 20e is a seal portion that corresponds to the third supply hole 102e, the third exhaust hole 102f, and the power generation region PG. When the separator 100 is clamped between the upper jig 14 and the lower jig 16, the overall seal portion 20e can abut against the gas surface of the separator 100. As a result, the seal member 20 as a whole abuts against the separator 100, thereby forming an airtight space between the lower jig 16 and the separator 100.

図4に示すように、シール部材20は、無負荷状態において矩形の断面形状を有する。一例ではあるが、下側治具16には、シール部材20を配置するための溝が形成されており、シール部材20は、その溝に収容されるように配置されている。シール部材20の厚みは、例えば2mmである。また、シール部材20は、例えば、エチレンプロピレンジエンゴムといった、ゴム材料により構成されており、ゴム硬度は40度~80度である。ここで、ゴム硬度とは、JIS K 6253に準拠したタイプAデュロメータ高度計によって測定される硬度を意味する。なお、シール部材20は、必ずしもエチレンプロピレンジエンゴムで構成されている必要はない。即ち、シール部材20として、ゴム硬度が40度~80度である任意のゴム材料を採用することができる。 As shown in FIG. 4, the seal member 20 has a rectangular cross-sectional shape in an unloaded state. As an example, a groove for placing the seal member 20 is formed in the lower jig 16, and the seal member 20 is placed so as to be accommodated in the groove. The thickness of the seal member 20 is, for example, 2 mm. The seal member 20 is made of a rubber material such as ethylene propylene diene rubber, and has a rubber hardness of 40 degrees to 80 degrees. Here, the rubber hardness means the hardness measured by a type A durometer in accordance with JIS K 6253. Note that the seal member 20 does not necessarily have to be made of ethylene propylene diene rubber. In other words, any rubber material having a rubber hardness of 40 degrees to 80 degrees can be used as the seal member 20.

特に限定されないが、上側治具14についても、下側治具16と同様に、シール部材20が設けられていてもよい。 Although not particularly limited, the upper jig 14 may also be provided with a sealing member 20, similar to the lower jig 16.

図2に示すように、リーク検査装置10は、ガス供給器22と、圧力測定器24とをさらに備える。ガス供給器22は、ガス供給源22aと、バルブ22bとを備える。ガス供給源22aは、下側治具16(及びメインフレーム12)に設けられたガス供給経路Rに接続されており、前述した密閉空間にガスを供給することができる。一例ではあるが、ガス供給源22aは、ガスが貯留されたタンク及びコンプレッサを備えており、所定の圧力に昇圧させたガスを密閉空間へ供給することができる。バルブ22bは、ガス供給経路Rに設けられており、ガス供給源22aから密閉空間へのガスの供給状態を切り替えることができる。バルブ22bが開放状態のときには、ガス供給源22aから密閉空間へガスが供給され、バルブ22bが閉鎖状態のときには、ガス供給源22aから密閉空間へのガスの供給が休止される。また、バルブ22bが閉鎖状態のときには、シール部材20及びバルブ22bによって、下側治具16とセパレータ100との間に形成される密閉空間が密閉される。なお、特に限定されないが、ガス供給源22aから供給されるガスは、空気、窒素、水素、ヘリウム等である。 As shown in FIG. 2, the leak inspection device 10 further includes a gas supply 22 and a pressure measuring device 24. The gas supply 22 includes a gas supply source 22a and a valve 22b. The gas supply source 22a is connected to a gas supply path R provided on the lower jig 16 (and the main frame 12) and can supply gas to the sealed space described above. As an example, the gas supply source 22a includes a tank in which gas is stored and a compressor, and can supply gas pressurized to a predetermined pressure to the sealed space. The valve 22b is provided on the gas supply path R and can switch the supply state of gas from the gas supply source 22a to the sealed space. When the valve 22b is in an open state, gas is supplied from the gas supply source 22a to the sealed space, and when the valve 22b is in a closed state, the supply of gas from the gas supply source 22a to the sealed space is stopped. When the valve 22b is closed, the sealing member 20 and the valve 22b seal the sealed space formed between the lower jig 16 and the separator 100. Although not limited thereto, the gas supplied from the gas supply source 22a may be air, nitrogen, hydrogen, helium, or the like.

圧力測定器24は、ガス供給経路Rに接続されており、密閉空間とガス供給器22との間に位置する。ガス供給経路Rは、前述した密閉空間に連通しているため、圧力測定器24は、密閉空間内のガスの圧力を監視することができる。例えば、ガス供給器22からのガス供給が休止されたときの圧力と、その後、所定の時間を経過したときの圧力との圧力差が許容範囲内であれば、密閉空間からガス漏れが生じていないと判定することができる。一例ではあるが、圧力測定器24は差圧式リークテスタである。 The pressure measuring instrument 24 is connected to the gas supply path R and is located between the sealed space and the gas supplier 22. Because the gas supply path R is connected to the sealed space described above, the pressure measuring instrument 24 can monitor the gas pressure in the sealed space. For example, if the pressure difference between the pressure when the gas supply from the gas supplier 22 is stopped and the pressure after a predetermined time has elapsed thereafter is within an allowable range, it can be determined that no gas leak is occurring from the sealed space. As one example, the pressure measuring instrument 24 is a differential pressure leak tester.

以上により、リーク検査装置10は、当該密閉空間にガスを供給するとともに、密閉空間の圧力を監視することによって、密閉空間からガス漏れが発生しているのか否かを判断することができる。即ち、セパレータ100にピンホールが存在するといった不具合が生じていると判断することができる。このようなリーク検査は、光透過による検査と異なり、セパレータ100の厚みにかかわらず、ピンホールが存在するのか否かを精度よく検出することができる。 As described above, the leak inspection device 10 supplies gas to the sealed space and monitors the pressure in the sealed space, thereby making it possible to determine whether or not gas is leaking from the sealed space. In other words, it is possible to determine that a defect such as the presence of a pinhole in the separator 100 has occurred. Unlike inspections that use light transmission, this type of leak inspection can accurately detect whether or not a pinhole is present, regardless of the thickness of the separator 100.

本実施例のリーク検査装置10では、シール部材20によって、下側治具16とセパレータ100との間に密閉空間が形成される。このとき、第1供給孔102aの周囲に沿って配置される第1シール部20aは、当該第1供給孔102aから放射状に延びる複数の溝106をシールする必要がある。同様に、第1排出孔102bの周囲に沿って配置される第2シール部20bは、当該第1排出孔102bから放射状に延びる複数の溝106をシールする必要がある。この点に関して、第1シール部20a及び第2シール部20bは、無負荷状態において矩形の断面形状を有していることから、複数の溝106のそれぞれに広く当接することができ、複数の溝106を確実にシールすることができる。 In the leak inspection device 10 of this embodiment, a sealed space is formed between the lower jig 16 and the separator 100 by the seal member 20. At this time, the first seal portion 20a arranged along the periphery of the first supply hole 102a needs to seal the multiple grooves 106 extending radially from the first supply hole 102a. Similarly, the second seal portion 20b arranged along the periphery of the first discharge hole 102b needs to seal the multiple grooves 106 extending radially from the first discharge hole 102b. In this regard, since the first seal portion 20a and the second seal portion 20b have a rectangular cross-sectional shape in the unloaded state, they can widely abut against each of the multiple grooves 106, and can reliably seal the multiple grooves 106.

(実施例2)次に、実施例2のリーク検査装置200について説明する。本実施例は、実施例1の各構成要素の配置を変更したものであり、各構成要素の機能は共通する。そのため、共通する構成要素については同一の符号を付すことによって、ここでは重複する説明を省略する。図5に示すように、実施例1のリーク検査装置10と比較して、本実施例のリーク検査装置200では、シール部材20が上側治具14に設けられており、上側治具14のシール部材20がセパレータ100に当接することによって、密閉空間は、上側治具14とセパレータ100との間に形成される。詳しくは、リーク検査装置200では、下側治具16に代えて、上側治具14に、シール部材20と、ガス供給器22と、圧力測定器24とが設けられている。加えて、リーク検査装置200では、上側治具14に代えて、下側治具16に、プレス機構18が設けられている。これにより、検査対象であるセパレータ100が下側治具16のステージに配置された状態で、プレス機構18を用いて下側治具16を上方に移動させることにより、上側治具14と下側治具16とによって、セパレータ100を挟持することができる。このように、シール部材20は全体として、セパレータ100に当接することにより、上側治具14とセパレータ100との間に密閉空間を形成することができる。なお、実施例2のリーク検査装置200では、実施例1のリーク検査装置10と異なり、セパレータ100のガス面が上側となるように、下側治具16のステージにセパレータ100が配置される。 (Example 2) Next, a leak inspection device 200 of Example 2 will be described. In this example, the arrangement of each component of Example 1 is changed, and the functions of each component are common. Therefore, the common components are given the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted here. As shown in FIG. 5, compared to the leak inspection device 10 of Example 1, in the leak inspection device 200 of this example, the seal member 20 is provided on the upper jig 14, and the seal member 20 of the upper jig 14 abuts against the separator 100, so that an enclosed space is formed between the upper jig 14 and the separator 100. In detail, in the leak inspection device 200, instead of the lower jig 16, the seal member 20, the gas supply device 22, and the pressure measuring device 24 are provided on the upper jig 14. In addition, in the leak inspection device 200, instead of the upper jig 14, the press mechanism 18 is provided on the lower jig 16. With the separator 100 to be inspected placed on the stage of the lower jig 16, the lower jig 16 can be moved upward using the press mechanism 18, so that the separator 100 can be sandwiched between the upper jig 14 and the lower jig 16. In this way, the seal member 20 as a whole abuts against the separator 100, forming an airtight space between the upper jig 14 and the separator 100. Note that in the leak inspection device 200 of Example 2, unlike the leak inspection device 10 of Example 1, the separator 100 is placed on the stage of the lower jig 16 so that the gas surface of the separator 100 is on the upper side.

特に限定されないが、リーク検査装置10は、傾き防止ガイド(不図示)をさらに備えてもよい。傾き防止ガイドを下側治具16に設けることにより、プレス機構18によって下側治具16が上下方向に移動する際に、下側治具16のステージに配置されたセパレータ100が傾くことを防止することができる。また、他の実施形態として、本実施例のリーク検査装置200は、上側治具14と下側治具16との両方に、プレス機構18を設けていてもよい。 Although not particularly limited, the leak inspection device 10 may further include a tilt prevention guide (not shown). By providing the tilt prevention guide on the lower jig 16, it is possible to prevent the separator 100 arranged on the stage of the lower jig 16 from tilting when the lower jig 16 is moved up and down by the press mechanism 18. In another embodiment, the leak inspection device 200 of this embodiment may be provided with press mechanisms 18 on both the upper jig 14 and the lower jig 16.

以上の構成によっても、当該密閉空間にガスを供給するとともに、密閉空間の圧力を監視することによって、密閉空間からガス漏れが発生しているのか否かを判断することができる。即ち、セパレータ100にピンホールが存在するといった不具合が生じていると判断することができる。 With the above configuration, it is possible to determine whether gas is leaking from the sealed space by supplying gas to the sealed space and monitoring the pressure in the sealed space. In other words, it is possible to determine whether a defect such as a pinhole exists in the separator 100.

(実施例3)次に、実施例3のリーク検査装置300について説明する。本実施例では、実施例1、2のプレス機構18に代えて、作業者等が、上側治具14と下側治具16とを用いてセパレータ100を挟持する。そのため、リーク検査装置300では、実施例1と比較して、プレス機構18によって上側治具14が上下方向に移動する代わりに、作業者等によって、上側治具14が上下方向に移動されるように構成されている。詳しくは、リーク検査装置300は、プレス機構18に代えて、持ち手26と、ガイドピン28と、ガイド孔30とをさらに備える。なお、その他の共通する構成要素については同一の符号を付すことによって、ここでは重複する説明を省略する。持ち手26は、上側治具14に設けられている。作業者等は、持ち手26を掴むことにより、上側治具14を簡便に移動させることができる。一例ではあるが、ガイドピン28は下側治具16に設けられており、ガイド孔30は上側治具14に設けられている。作業者等は、ガイドピン28をガイド孔30に挿入することで、上側治具14を傾けることなく、上下方向に移動することができる。図示省略するが、ボルト、ワッシャー、ナット等を用いて、上側治具14を下側治具16に対して固定することにより、実施例1、2と同様に、上側治具14と下側治具16とによってセパレータ100を挟持することができる。 (Example 3) Next, a leak inspection device 300 of Example 3 will be described. In this example, instead of the press mechanism 18 of Examples 1 and 2, an operator or the like clamps the separator 100 using the upper jig 14 and the lower jig 16. Therefore, in the leak inspection device 300, compared to Example 1, instead of the upper jig 14 being moved in the vertical direction by the press mechanism 18, the upper jig 14 is moved in the vertical direction by an operator or the like. In detail, the leak inspection device 300 further includes a handle 26, a guide pin 28, and a guide hole 30 instead of the press mechanism 18. Note that other common components are given the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted here. The handle 26 is provided on the upper jig 14. An operator or the like can easily move the upper jig 14 by holding the handle 26. As an example, the guide pin 28 is provided in the lower jig 16, and the guide hole 30 is provided in the upper jig 14. By inserting the guide pin 28 into the guide hole 30, an operator can move the upper jig 14 in the vertical direction without tilting it. Although not shown, the upper jig 14 can be fixed to the lower jig 16 using bolts, washers, nuts, etc., so that the separator 100 can be sandwiched between the upper jig 14 and the lower jig 16, as in Examples 1 and 2.

以上の構成によっても、当該密閉空間にガスを供給するとともに、密閉空間の圧力を監視することによって、密閉空間からガス漏れが発生しているのか否かを判断することができる。即ち、セパレータ100にピンホールが存在するといった不具合が生じていると判断することができる。 With the above configuration, it is possible to determine whether gas is leaking from the sealed space by supplying gas to the sealed space and monitoring the pressure in the sealed space. In other words, it is possible to determine whether a defect such as a pinhole exists in the separator 100.

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは組み合わせによって技術的有用性を発揮するものである。 Although several specific examples have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples given above. The technical elements described in this specification or drawings exhibit technical usefulness either alone or in combination.

10、200、300:リーク検査装置
12 :メインフレーム
14 :上側治具
16 :下側治具
18 :プレス機構
20 :シール部材
20a-20d :シール部
20e :全体シール部
22 :ガス供給器
22a :ガス供給源
22b :バルブ
24 :圧力測定器
26 :持ち手
28 :ガイドピン
30 :ガイド孔
100 :セパレータ
102a-102f :マニホールド孔
104 :流路
106 :溝
PG :発電領域
R :ガス供給経路
Reference Signs List 10, 200, 300: Leak inspection device 12: Main frame 14: Upper jig 16: Lower jig 18: Press mechanism 20: Sealing members 20a-20d: Sealing section 20e: Overall sealing section 22: Gas supplier 22a: Gas supply source 22b: Valve 24: Pressure measuring device 26: Handle 28: Guide pin 30: Guide hole 100: Separators 102a-102f: Manifold hole 104: Flow path 106: Groove PG: Power generation region R: Gas supply path

Claims (2)

ガスを供給又は排出するマニホールド孔と、前記マニホールド孔から放射状に延びる複数の溝と、を備える燃料電池用のセパレータのリーク検査装置であって、
前記セパレータを挟持する一対の治具と、
前記一対の治具の一方に設けられ、前記セパレータの一表面前記セパレータの厚み方向から当接することによって、前記一対の治具の前記一方と前記セパレータの前記一表面との間に密閉空間を形成するゴム製のシール部材と、
前記密閉空間にガスを供給するガス供給器と、
前記密閉空間の圧力を監視する圧力測定器と、
を備え、
前記シール部材は、前記セパレータの前記一表面上で前記マニホールド孔の周囲を取り囲むように配置され、前記複数の溝に亘って当接する前記マニホールド孔用のシール部を含み、
前記マニホールド孔用のシール部は、無負荷状態において矩形の断面形状を有するととともに、そのゴム硬度は40度~80度である、
リーク検査装置。
A leak inspection device for a separator for a fuel cell, the device comprising: a manifold hole for supplying or discharging gas; and a plurality of grooves extending radially from the manifold hole,
A pair of jigs that sandwich the separator;
a rubber seal member provided on one of the pair of jigs and abutting against one surface of the separator in a thickness direction of the separator to form an enclosed space between the one of the pair of jigs and the one surface of the separator;
A gas supplier for supplying gas to the sealed space;
A pressure measuring device for monitoring the pressure in the sealed space;
Equipped with
the seal member is disposed on the one surface of the separator so as to surround a periphery of the manifold hole and includes a seal portion for the manifold hole that abuts across the plurality of grooves,
The manifold hole seal portion has a rectangular cross-sectional shape in an unloaded state, and its rubber hardness is 40 degrees to 80 degrees.
Leak testing equipment.
前記シール部材は、エチレンプロピレンジエンゴムで構成されている、請求項1に記載のリーク検査装置。 The leak inspection device according to claim 1, wherein the sealing member is made of ethylene propylene diene rubber.
JP2021214411A 2021-12-28 2021-12-28 Separator leak inspection device Active JP7647544B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021214411A JP7647544B2 (en) 2021-12-28 2021-12-28 Separator leak inspection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021214411A JP7647544B2 (en) 2021-12-28 2021-12-28 Separator leak inspection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023097975A JP2023097975A (en) 2023-07-10
JP7647544B2 true JP7647544B2 (en) 2025-03-18

Family

ID=87071855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021214411A Active JP7647544B2 (en) 2021-12-28 2021-12-28 Separator leak inspection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7647544B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4729163A1 (en) 2023-06-14 2026-04-22 artience Co., Ltd. Method for producing dispersion composition

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009093797A (en) 2007-10-03 2009-04-30 Dic Corp Crack detection method for fuel cell separator and crack detection device for fuel cell separator
JP2016038981A (en) 2014-08-06 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell leak inspection method
JP2016106215A (en) 2013-03-19 2016-06-16 日産自動車株式会社 Inspection method and inspection device of connection body
JP2016164827A (en) 2015-03-06 2016-09-08 住友理工株式会社 Seal inspection device and seal inspection method for fuel battery cell
JP2018141712A (en) 2017-02-28 2018-09-13 住友理工株式会社 Device and method for sealing inspection
JP2019133874A (en) 2018-02-01 2019-08-08 トヨタ自動車株式会社 Leak inspection device for fuel cell
JP2020076588A (en) 2018-11-06 2020-05-21 トヨタ自動車株式会社 Gas leak checking device
JP2020119647A (en) 2019-01-21 2020-08-06 トヨタ自動車株式会社 Inspection apparatus and inspection method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009093797A (en) 2007-10-03 2009-04-30 Dic Corp Crack detection method for fuel cell separator and crack detection device for fuel cell separator
JP2016106215A (en) 2013-03-19 2016-06-16 日産自動車株式会社 Inspection method and inspection device of connection body
JP2016038981A (en) 2014-08-06 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell leak inspection method
JP2016164827A (en) 2015-03-06 2016-09-08 住友理工株式会社 Seal inspection device and seal inspection method for fuel battery cell
JP2018141712A (en) 2017-02-28 2018-09-13 住友理工株式会社 Device and method for sealing inspection
JP2019133874A (en) 2018-02-01 2019-08-08 トヨタ自動車株式会社 Leak inspection device for fuel cell
JP2020076588A (en) 2018-11-06 2020-05-21 トヨタ自動車株式会社 Gas leak checking device
JP2020119647A (en) 2019-01-21 2020-08-06 トヨタ自動車株式会社 Inspection apparatus and inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023097975A (en) 2023-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100969065B1 (en) Leak test system and method of fuel cell stack
KR102273782B1 (en) Apparatus for leak detection of battery cell and method for leak detection of battery cell
JP6449055B2 (en) Fuel cell seal inspection apparatus and seal inspection method
US12046783B2 (en) Leak inspection method and leak inspection apparatus
JP2016038981A (en) Fuel cell leak inspection method
JP6895272B2 (en) Seal inspection device and seal inspection method
JP7647544B2 (en) Separator leak inspection device
Asghari et al. Leak diagnosis of polymer electrolyte membrane fuel cell stacks
KR100954526B1 (en) Gasket test equipment and method for fuel cell
KR102898371B1 (en) Apparatus for testing airtightness of separator for fuel cell
KR20220065128A (en) Apparatus for inspecting membrane electrode assembly of fuel cell
JP2016042413A (en) Inspection device and inspection method
US6874352B2 (en) Method and apparatus for locating internal transfer leaks within fuel cell stacks
JP6642121B2 (en) Cell module leak inspection method
JP7441697B2 (en) Gas leak inspection method from fuel cell stack
JP6631142B2 (en) Inspection method and inspection device
JP7518790B2 (en) Seal inspection device and seal inspection method
TWI749581B (en) Leak test system for thin film unit of battery
JP2006156038A (en) Gas leak detection device for fuel cell stack and gas leak detection method for fuel cell stack
KR100588507B1 (en) Damage cell detector of fuel cell stack
KR20250171963A (en) Device for inspecting air tightness of separator
JP4961639B2 (en) Fluid cell fluid leak inspection method
JP2009093797A (en) Crack detection method for fuel cell separator and crack detection device for fuel cell separator
JP7329614B2 (en) SEAL INSPECTION DEVICE AND SEAL INSPECTION METHOD
JP7817864B2 (en) Fuel cell stack inspection method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240320

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241023

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241029

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241210

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7647544

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150