DE10101059C2 - Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen und Verfahren und Vorrichtung für deren Ausbildung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Platte mit einer Vielzahl von regelmäßigen Vorsprüngen, die von beiden Seiten der Platte nach außen vorstehen, und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden derselben.

Eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle ist beispielsweise gemäß der folgenden Beschreibung aufgebaut. Elektroden sind vorgesehen, um einen flachen plattenförmigen Elektrolyt schichtweise zu bedecken, wobei so eine Zelleneinheit gebildet wird. Eine Vielzahl von Zelleneinheiten ist geschichtet, um einen Stapel von Brennstoffzellen auszubilden, und eine erforderliche Spannung und ein erforderlicher Strom (insbesondere eine elektrische Leistung) wird daraus erhalten. Um die elektrische Leistung über die Verbindung mit jeweiligen Elektroden und die Zufuhr eines Reaktionsgases, wie zum Beispiel eines Brennstoffgases (zum Beispiel Wasserstoffgas) oder eines Oxidationsgases (zum Beispiel Luft) zu der Oberfläche des Elektrolyts durch die jeweiligen Elektroden, zu erhalten, ist für diesen Fall ein Separator an der Vorderseite von jeder der Elektroden (insbesondere zwischen den Zelleneinheiten) angeordnet.

Dem gemäß ist es erforderlich, dass der Separator aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, um die elektrische Leistung zu erhalten, in Kontakt und in Verbindung mit der Elektrode steht, und mit einem Strömungsdurchgang versehen ist, um die Strömung des Reaktionsgases durch einen Raum zwischen dem Separator und der Oberfläche der Elektrode zu bewirken. Um derartige Anforderungen zu erfüllen, wurde die Ausbildung einer Vielzahl von Vorsprüngen an einem leitfähigen aus einem Metall oder Ähnlichem hergestellten Plattenelement und dessen Verwendung als Separator in Betracht gezogen. In diesem Fall stehen die jeweiligen Vorsprünge in Kontakt mit einer Elektrode, so dass innere Gasdurchgänge zwischen angrenzenden Vorsprüngen ausgebildet werden.

Als eine Vorrichtung zum Ausbilden einer derartigen Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen ist eine Vorrichtung weitläufig bekannt, die eine Pressmaschine hat, bei der ein Paar Formen (Druckform und Aufnahmeform) vorgesehen ist. Ebenso ist eine Vorrichtung bekannt, die ein Paar Walzen hat, deren äußere Umfangsflächen mit einer derartigen Vorsprungskonfiguration ausgebildet sind. Die Vorrichtung biegt einen Rohling dadurch, dass er einem Raum zwischen den Walzen zugeführt wird und fortgesetzt eine Vielzahl von Vorsprüngen daran herstellt. Außerdem offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 10-216847 ein Verfahren zum Verlängern der Lebensdauer einer Form. Gemäß diesem Verfahren ist eine Aufnahmeform, in die sich eine Druckform fortsetzt, zu dem Ausmaß vergrößert, dass der Kontakt mit einem Rohling vermieden wird. Das heißt, dass die Aufnahmeform als eine sogenannte lockere Form gestaltet ist. Während der Rohling durch die Druckform gestreckt wird, wird der Rohling dazu gebracht, sich in die Aufnahmeform fortzusetzen. Da der Rohling entlang der inneren Oberfläche der Aufnahmeform nicht gleitet, wird zu diesem Zeitpunkt keine Abtragung verursacht.

Eine sogenannte Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen, die durch die vorgenannten Vorrichtungen erhalten wird, wird durch eine Ausbildungswalze mit einer Druckform und einer Ausbildungswalze mit einer Aufnahmeform ausgebildet, und ist daher mit Vorsprüngen aufgebaut, die nur in eine der Dickenrichtungen vorstehen. Wenn derartige Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen als Separatoren für einen Stapel Brennstoffzellen verwendet werden, gelangen die Separatoren aufgrund eines Anstoßens der Vorsprünge an den Elektroden in Kontakt miteinander an ihren flachen Seiten, an denen keine Vorsprünge vorhanden sind. Daraus folgt, dass es unmöglich ist, die Bildung eines Strömungsdurchgangs sicherzustellen, um Kühlmittel dort hindurch strömen zu lassen, damit ein mit der Elektrizitätserzeugung zusammenhängender Temperaturanstieg verhindert wird. Um die Bildung eines Strömungsdurchgangs sicherzustellen, ist es erforderlich, ein weiteres Paar Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen zwischen den Separatoren anzuordnen, die in Kontakt mit den Elektroden stehen, wobei ihre Vorsprünge aneinander anstoßen. Das führt zu einer Erhöhung der Anzahl der Separatoren oder Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen, einem Anstieg der Abmessungen des Brennstoffzellenstapels und einer Erhöhung des Gewichts.

Die vorgenannten Vorrichtungen sind so aufgebaut, dass die Druckform locker in die Aufnahmeform gepasst ist, um die Ausbildungslast bzw. die Verformungslast zu verringern und die Lebensdauer der Formen zu verlängern. Daher ist die Last zum Halten des Rohlings nicht ausreichend. Ebenso folgen die Vorsprünge nicht exakt dem Aufbau der Druckform oder der Aufnahmeform, und die Vorderseiten der Vorsprünge sind gekrümmt. Wenn dem gemäß ein Produkt, das so ausgebildet ist, als Separator für eine Brennstoffzelle verwendet wird, kann der Innenwiderstand der Brennstoffzelle aufgrund des unzureichenden Kontakts zwischen Vorsprüngen und Elektroden ansteigen.

Eine Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist in der Druckschrift FR 2 153 824 offenbart.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Umstände gemacht. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Platte schaffen, welche in einfacher Weise mit regelmäßigen Vorsprüngen herzustellen ist, die aus beiden Seiten der Platte vorstehen, wobei die Plattenvorsprünge abwechselnd und fortgesetzt angeordnet sind und Unterseitenabschnitte oder Oberseitenabschnitte haben, welche im Wesentlichen flach sind. Des weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die Platte mit der Kombination der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Außerdem wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit der Kombination der Merkmale des Patentanspruchs 2 bzw. ein Verfahren mit der Kombination der Merkmale des Patentanspruchs 5 oder des Patentanspruchs 6 gelöst.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen mit einer Vielzahl von ersten Vorsprüngen, die in einer ersten Dickenrichtung eines Plattenbezugsabschnitts ausgebildet sind, und einer Vielzahl von zweiten Vorsprüngen vorgesehen, die in der entgegengesetzten Dickenrichtung des Plattenbezugsabschnitts ausgebildet sind, und ausgebildet sind, um mit den Vorsprüngen in zumindest einer Richtung in einer Ebene des Plattenbezugsabschnitts abwechselnd und angrenzend zu sein.

Wenn gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt zwei Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen so angeordnet sind, dass die ersten Vorsprünge aneinander anstoßen oder die oberen Abschnitte der ersten Vorsprünge und die oberen Abschnitte der zweiten Vorsprünge aneinander anstoßen, stehen die inneren Oberflächen der Vorsprungsseiten einer Platte, die inneren Oberflächen der Vorsprünge der zweiten Platte mit breiten Raumabschnitten, die dazwischen ausgebildet sind, und den Raumabschnitten miteinander in Verbindung, um einen Strömungsdurchgang mit einem großen Querschnitt auszubilden. Gleichzeitig werden die Vorsprünge an denjenigen Seiten der Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen erzeugt, die nicht einander gegenüberstehen. Wenn flache plattenförmige Körper, wie zum Beispiel Elektroden einer Brennstoffzelle, dazu gebracht werden, an solchen Seiten anzustoßen, wird ein durchgängiger Raum zwischen denjenigen Seiten und den flachen plattenförmigen Körpern ausgebildet. Folglich kann dieser durchgängige Raum als Strömungsdurchgang für ein Fluid verwendet werden. Das heißt, dass Raumabschnitte, die als Strömungsdurchgänge dienen, sowohl an Vorderseiten als auch an Rückseiten von zwei Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen ausgebildet werden können, und dass diese Platten zum Beispiel als Separatoren für einen Brennstoffzellenstapel verwendet werden können.

Zumindest entweder die Oberseitenabschnitte der ersten oder zweiten Vorsprünge können dicker als ihre Umfangseckabschnitte sein.

Dadurch können die Umfangseckabschnitte komprimiert werden und eine übermäßige dadurch erzeugte Dicke kann in den Oberseitenabschnitten oder den Unterseitenabschnitten aufgenommen werden. Als Ergebnis wird es möglich, die Ecken der Vorsprünge oder die Vorsprünge mit einer Kontur zu versehen und die Oberseitenabschnitte oder die Unterseitenabschnitte abzuflachen.

Gemäß einem anderen Gesichtpunkt der Erfindung ist eine Ausbildungsvorrichtung für eine Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen vorgesehen, die eine erste Ausbildungswalze mit einer ersten Walzenwelle, an welcher eine erste Trennform montiert ist, eine zweite Ausbildungswalze mit einer zweiten Walzenwelle, an welcher eine zweite Trennform montiert ist, die ein Paar der ersten Trennform ist, einen Regler, der die erste und zweite Ausbildungswalze dreht und einen Rohling fortgesetzt einem Raum zwischen den Ausbildungswalzen zuführt, und einen Befestigungssitz, der eine flache Seite hat und an zumindest einer der äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Walzenwellen ausgebildet ist, aufweist. Die erste Trennform hat eine äußere Umfangsfläche, die zumindest teilweise mit einem vorsprungbildenden Aufbau ausgebildet ist. Die zweite Trennform hat eine äußere Umfangsfläche, die zumindest teilweise mit einem vorsprungbildenden Aufbau gepaart mit dem Vorsprungsaufbau ausgebildet ist. Zumindest entweder die erste oder die zweite Trennform ist an dem Befestigungssitz fixiert.

Da gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt die Befestigungssitze für die Trennformen zum Versehen des Rohlings mit Feder und Nut flach sind, kann die Positioniergenauigkeit der Trennformen in einfacher Weise gesteigert werden. Als Ergebnis wird es möglich, eine sogenannte Rüstzeit zu verringern, die Montagesteifigkeit der Trennformen zu verbessern und Produkte mit großer Maßgenauigkeit zu erhalten.

Bei der Ausbildungsvorrichtung gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt kann ein Bezugskeil zum Positionieren der Trennformen durch Anstoßen an einem Rotationsrandabschnitt des Befestigungssitzes des weiteren vorgesehen werden.

Bei der Ausbildungsvorrichtung gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt kann ein Zufuhrabschnitt zum Aufbringen einer Vorschubkraft auf den Rohling durch schichtweises Bedecken des Rohlings an axial entgegengesetzten Seiten über die Vorsprungskonfigurationen der ersten und zweiten Ausbildungswalzen und durch Drehen des Rohlings vorgesehen werden. Dadurch wird es möglich, ein Durchrutschen zwischen dem Rohling und den Ausbildungswalzen zu verhindern.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen vorgesehen, das die Schritte des Drehens eines Paars Ausbildungswalzen und Durchleiten einer Vielzahl von Rohlingen durch einen Raum zwischen den Ausbildungswalzen und fortlaufendes Ausbilden einer Vielzahl von Vorsprüngen an zumindest einem Teil der Rohlinge aufweist.

Gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt kann eine Vielzahl von Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen gleichzeitig erhalten werden. Daher wird es möglich, die Produktionseffizienz für Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen zu steigern.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen vorgesehen, das die Schritte des Durchleitens eines bandförmigen fortlaufend bzw. durchgängig ausgebildeten Materials durch ein Paar Ausbildungswalzen und zumindest entweder maschinelles Bearbeiten oder Schneiden bzw. Scheren eines Vorderabschnitts des Ausbildungsmaterials aufweist, das in Projektion mit einem Rückabschnitt des Ausbildungsmaterials zwischen den Ausbildungswalzen schichtweise bedeckt ist.

Gemäß dem vorgenannten Gesichtpunkt werden die Vorgänge des Vorsehens von Nut und Feder und die maschinelle Bearbeitung oder das Schneiden der vorstehenden Abschnitte mit den Abschnitten, die verarbeitet werden sollen, durchgeführt, die als Einheit mit dem Ausbildungsmaterial übrigbleiben. Folglich ist es möglich, die maschinelle Bearbeitung oder das Schneiden ohne Durchführen von Vorgängen, wie zum Beispiel von erneutem Positionieren oder Kennzeichnen des Ausbildungsmaterials, durchzuführen. Als Folge können Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen mit hoher Präzision und hoher Effizienz hergestellt werden.

Obwohl diese Zusammenfassung nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung beschreibt, sollte es verständlich sein, dass jede Kombination der Merkmale, die in den Unteransprüchen angegeben sind, innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegt.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei welchen ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente darzustellen.

Fig. 1 ist eine Teildarstellung als Draufsicht einer Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen als ein Beispiel der Erfindung.

Fig. 2A ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 2A-2A in Fig. 1.

Fig. 2B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 2B-2B in Fig. 1.

Fig. 2C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 2C-2C in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von Vorsprungsabschnitten der Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen.

Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht der Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen, die als ein Separator für eine Brennstoffzelle verwendet wird.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Gesamtaufbaus einer Ausbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang der Richtung von Achsen von oberen und unteren Ausbildungswalzen der in Fig. 5 gezeigten Ausbildungsvorrichtung.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der zu den Achsen der oberen und unteren Ausbildungswalzen der in Fig. 5 gezeigten Ausbildungsvorrichtung senkrechten Richtung.

Fig. 8 ist eine Teilansicht von Konfigurationen von Ausbuchtungen und Einschnittabschnitten von Trennformen, wobei die Ausbuchtungs- und Einschnittabschnitte einander entsprechen.

Fig. 9 ist ein Anlagendiagramm der gesamten Herstellungseinheit einschließlich einer erfindungsgemäßen Ausbildungsvorrichtung.

Fig. 10 ist eine Teilansicht eines Zustands, bei dem eine Vorsprungsausbildungsbearbeitung durch die oberen und unteren Ausbildungswalzen durchgeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird eine erfindungsgemäße Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen beschrieben. Fig. 1 ist eine Teilansicht einer Draufsicht der Platte 1, in welcher regelmäßige Vorsprünge ausgebildet sind, die eine leitfähige Metallplatte, wie zum Beispiel eine Edelstahlplatte oder eine Aluminiumplatte ist, (beispielsweise mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 0,3 mm). Vorsprünge 2 und Vorsprünge 3 sind abwechselnd und fortlaufend in der Platte 1 ausgebildet. Die Vorsprünge 2 sind in der Form einer Matrix mit einem konstanten Abstand ausgebildet. Die Vorsprünge 3, die an entgegengesetzten Seiten der Platte 1 ausgebildet sind, sind ebenso in der Form einer Matrix angeordnet, aber in nach oben und unten weisende Richtungen und in nach links und rechts weisende Richtungen um eine halbe Teilung versetzt. Die Vorsprünge 2 und die Vorsprünge 3 sind gemäß der folgenden Beschreibung angeordnet. D. h. ein Vorsprung 3 ist in der Mitte eines Rechtecks angeordnet, das durch Verbinden der Mitten von vier Vorsprüngen 2 gebildet wird, und ein Vorsprung 2 ist in der Mitte eines Rechtecks angeordnet, das durch Verbinden der Mitten von vier Vorsprüngen 3 ausgebildet wird.

Die Vorsprünge 2 und die Vorsprünge 3 nehmen eine geeignete Querschnittsgestalt an, wie zum Beispiel eine kreisförmige Gestalt oder eine elliptische Gestalt. In diesem Ausführungsbeispiel nehmen, wie in Fig. 1 und den Fig. 2A bis 2C gezeigt ist, die Vorsprünge 2 und die Vorsprünge 3 eine kreisförmige Querschnittsgestalt mit einem Durchmesser von ungefähr 1 mm und einer trapezförmigen längsgerichteten Querschnittsgestalt an. Die Vorsprünge 2 und die Vorsprünge 3 werden dadurch ausgebildet, dass ein Rohling einer Verformung wie insbesondere einer Prägung ausgesetzt wird. Während der Verformung bewegt sich oder fließt das Material des Rohlings. Es gibt einen geringfügigen Spalt zwischen zwei Vorsprüngen 2, zwischen zwei Vorsprüngen 3 beziehungsweise zwischen einem Vorsprung 2 und einem Vorsprung 3. Der Abschnitt der Platte 1, der nicht zu den Vorsprüngen 2 und den Vorsprüngen 3 gehört, ist ein Plattenbezugsabschnitt 4, der in Dickenrichtung nicht verformt wurde.

Des weiteren werden Oberseitenabschnitte 5 der Vorsprünge 2 und Oberseitenabschnitte 6 der Vorsprünge 3 als flache Seiten bzw. flache Flächen ausgebildet, die parallel zu dem Rohling sind, das heißt, dass die flachen Seiten parallel zu dem Plattenbezugsabschnitt 4 sind. Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht von Oberseitenabschnitten 5, 6. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, haben der Oberseitenabschnitt 5 und der Oberseitenabschnitt 6 eine Dicke tp und ein Umfangseckabschnitt 7 des Oberseitenabschnitts 5 und ein Umfangseckabschnitt 8 des Oberseitenabschnitts 6 haben eine Dicke tc. Um die oben erwähnte flache Gestalt zu realisieren, ist die Dicke tc kleiner gesetzt als die Dicke tp. Das ist ein Aufbau, der durch Komprimieren der Umfangseckabschnitte 7, 8 erhalten wird, und dadurch wird der Oberseitenabschnitt 5 und der Oberseitenabschnitt 6 mit einer übermäßigen Dicke versehen. Da es dem Material gestattet ist, während der Komprimierung zu fließen oder sich zu bewegen, wird die für die Komprimierung erforderliche Last verringert.

Wie mit Strichellinien in Fig. 3 gezeigt ist, werden die Oberseitenabschnitte 5, 6 ausgebildet und bearbeitet, um geringfügig (um ungefähr einige Mikrometer) in Richtung der inneren Oberfläche (insbesondere in Richtung des Plattenbezugsabschnitts 4) gekrümmt zu sein. Durch Heben der Ausbildungslast durchlaufen die Oberseitenabschnitte 5, 6 eine Rückfederung und werden in Richtung der äußeren Oberfläche (insbesondere in die zu dem Plattenbezugsabschnitt 4 entgegengesetzte Richtung) verformt, um abgeflacht zu werden.

Fig. 4 zeigt schematisch die Platte 1 mit Verwendung als Separator für eine Brennstoffzelle. Ein Polymerelektrolytfilm 9 ist von einer Anode 10 und einer Kathode 11 schichtweise bedeckt. Der Polymerelektrolytfilm 9, die Anode 10 und die Kathode 11 bilden eine Zelleneinheit 12. Zwei Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen 1, welche sich in einem gegenseitig berührenden oder verbundenen Zustand befinden, sind zwischen einem Paar Zelleneinheiten 12 angeordnet. Der gegenseitig berührende oder verbundene Zustand bezieht sich auf einen Zustand, bei dem äußere Oberflächen der Vorsprünge 2 aneinander anstoßen (vordere Oberflächen von zwei Platten 1 stehen sich in entgegengesetzter Richtungen gegenüber) oder bei dem äußere Oberflächen eines Vorsprungs 2 und eines Vorsprungs 3 aneinander anstoßen (vordere Oberflächen von zwei Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen 1 weisen in die gleiche Richtung). Mit anderen Worten ist dies ein Zustand, bei dem die Vorsprünge 2 von einer Platte 1 nicht an die Vorsprünge 3 der anderen Platte 1 angepasst sind.

Auf diese Weise werden zwei Platten 1 von den Zelleneinheiten 12 bzw. zwischen diesen so schichtweise bedeckt, dass die äußeren Oberflächen der Vorsprünge 2 oder der Vorsprünge 3 der jeweiligen Platten 1 mit regelmäßigen Vorsprüngen so in Kontakt mit Elektroden 10, 11 der Zelleneinheiten 12 stehen, dass eine Elektrizitätszufuhr gestattet wird. Mit anderen Worten ist jede der Zelleneinheiten 12 schichtweise von den Platten 1 bzw. zwischen diesen bedeckt. Während die Platten mit regelmäßigen Vorsprüngen 1 die Vorsprünge 2, 3 aufweisen, sind in diesem Zustand die Elektroden 10, 11 flach. Daher werden dazwischen Spalte erzeugt. Diese Spalte stehen in Verbindung miteinander. Folglich werden Gasströmungsdurchgänge 13 an den Seiten der vorderen Oberflächen der Elektroden 10, 11 ausgebildet, um das Strömen des Brennstoffgases (Wasserstoffgas) oder des Oxidationsgases (Luft) zu bewirken. Die Vorsprünge 2 und die Vorsprünge 3 bilden Raumabschnitte zwischen einem Paar Platten 1. Diese Raumabschnitte stehen in Verbindung miteinander und bilden so Strömungsdurchgänge 14. Diese Strömungsdurchgänge 14 sind von den Gasströmungsdurchgängen 13 getrennt und so gestaltet, dass zum Beispiel eine Strömung von Kühlmittel dort hindurch verursacht wird.

Wenn eine Wasserstoffgas- oder Luftströmung durch Gasströmungsdurchgänge 13 bewirkt wird, die eine Zelleneinheit 12 schichtweise bedecken, tritt eine elektrochemische Oxidationsreaktion über den Polymerelektrolytfilm 9 auf. Folglich wird elektrische Leistung erzeugt und nach außen durch die Platten 1 abgegeben, die als Separatoren dienen. In diesem Fall sind die Oberseitenabschnitte 5 der Vorsprünge 2 und die Oberseitenabschnitte 6 der Vorsprünge 3 der Platten 1 so wie die Elektroden 10, 11 als flache Flächen ausgebildet. Daher stehen die Platten 1 mit den Elektroden 10, 11 über eine große Kontaktfläche in Kontakt und die elektrische Leitfähigkeit dazwischen wird hoch. Als Ergebnis hat die gesamte Brennstoffzelle einen verringerten Innenwiderstand. Das heißt, dass der Wirkungsgrad der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle hoch wird. Weil eine elektromotorische Kraft bei der Brennstoffzelle durch eine Oxidationsreaktion des Wasserstoffgases erhalten wird, wird gleichzeitig mit der Leistungserzeugung Wärme erzeugt. Da jedoch die Platte 1 die Strömungsdurchgänge 14 hat, die zusammen mit den Gasströmungsdurchgängen 13 ausgebildet sind, wird es möglich, einen übermäßigen Temperaturanstieg dadurch zu verhindern, dass eine Kühlmittelströmung durch die Strömungsdurchgänge 14 bewirkt wird.

Als nächstes wird eine erfindungsgemäße Ausbildungsvorrichtung zum Ausbilden der Platte 1 beschrieben. Fig. 5 ist eine schematische Ansicht der Ausbildungsvorrichtung. Ein Paar oberer und unterer Ausbildungswalzen 15, 16 ist nahe aneinander und parallel zueinander angeordnet. Die obere Ausbildungswalze 15 ist drehbar an beiden Enden durch einen Halter 18 gehalten, der mit einem Körper 17 integral ausgebildet ist, der einen Rahmenabschnitt für die gesamte Vorrichtung bildet. Die untere Ausbildungswalze 16 ist an linken und rechten axialen Enden durch vertikal bewegbare Halter 19a, 19b drehbar gehalten. Die vertikal bewegbaren Halter 19a, 19b sind mit Kugelumlaufspindeleinheiten 21a, 21b gekoppelt, die mit Ausgangsabschnitten von Geschwindigkeitsverringerern 20a, 20b verbunden sind. Eingangselemente der Geschwindigkeitsverringerer 20a, 20b sind mit einem Motor 22 über eine Getriebeeinheit 21 verbunden. Durch Drehen der Kugelumlaufspindeleinheiten 21a, 21b mittels des Motors 22 werden die vertikal bewegbaren Halter 19a, 19b vertikal bewegt, um einen Spalt zwischen der oberen und unteren Ausbildungswalze 15, 16 einzustellen.

Antriebswellen 25, 26 sind jeweils mit den axialen Enden der oberen und unteren Ausbildungswalze 15, 16 über Universalverbindungen 23, 24 verbunden. Die Antriebswellen 25, 26 sind über eine Getriebeeinheit 27 mit einem Motor gekoppelt, der mit einer Verzögerung ausgestattet ist. Dem gemäß wird die obere und untere Ausbildungswalze 15, 16 durch den Motor 28 gedreht.

Die Fig. 6 und 7 zeigen jeweils den Aufbau der Ausbildungswalzen 15, 16. Die Ausbildungswalzen 15, 16 sind jeweils durch Fixieren von Trennformen 31, 32 an äußeren Umfangsabschnitten der Walzenwellen 29, 30 aufgebaut, die jeweils mit den Antriebswellen 25, 26 gekoppelt sind. Die Trennformen 31, 32 haben gekrümmte beziehungsweise gebogene äußere Umfangsoberflächen, die jeweils eine Länge von ungefähr einem Drittel des gesamten Umfangs haben. Vorstehende Abschnitte 33, 34, die den Vorsprungskonfigurationen eines Produkts entsprechen, das erhalten werden soll, sind in seitlichen Zentralabschnitten der äußeren Umfangsoberflächen ausgebildet. Die Formen 31, 32 haben Abschnitte, die als Sehne für die Bögen dienen. Diese Sehnen sind als flache Oberflächen ausgebildet. Dem gemäß haben die Trennformen 31, 32 eine Querschnittsgestalt einer kurzen dünnen Spitze.

Andererseits haben axiale Zentralabschnitte der Walzenwellen 29, 30 im Allgemeinen eine Querschnittsgestalt eines gleichschenkligen Dreiecks. Die Walzenwellen 29, 30 haben flache Abschnitte, die den Seiten des Dreiecks entsprechen. Diese Abschnitte dienen jeweils als Befestigungssitze 35, 36 der Trennformen 31, 32 (siehe Fig. 7).

Die Walzenwellen 29, 30 haben Grenzabschnitte für die Befestigungssitze 35, 36, das heißt Abschnitte, die den Scheitelpunkten der vorhergenannten Dreiecke entsprechen. Bezugskeile 37 sind an diesen Abschnitten montiert. Die Bezugskeile 37 sind blockförmige oder rechteckwellenförmige Elemente, die zum Beispiel eine rechteckige Querschnittsgestalt haben und die länger als die Breite der Befestigungssitze 35, 36 ist. Die Bezugskeile 37 sind mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt, so dass ihre seitlichen Flächen als Bezugsebenen zum Festlegen der Positionen für das Montieren der Trennformen 31, 32 dient.

Des weiteren sind Förderringe 38, die Förderabschnitte bilden, in axial entgegengesetzten Abschnitten der vorstehenden Abschnitte 33, 34 der Trennformen 31, 32 vorgesehen. Die Förderringe 38 sind bandförmige gekrümmte Elemente. Raue Oberflächenabschnitte sind an den äußeren Umfangsoberflächen der Förderringe 38 mittels Rändeln oder dergleichen ausgebildet. Der Rohling wird zwischen dem oberen und dem unteren Förderring 38 schichtweise bedeckt und gedreht. Dadurch wird eine Förderkraft (eine Vortriebskraft) auf den Rohling aufgebracht.

Ein Aufbau und ein Vorgang zum Montieren der Ausbildungswalzen 15, 16 wird kurz beschrieben. Zunächst werden die Bezugskeile 37 an den Walzenwellen 29, 30 montiert. Das wird durch Festziehen von (nicht gezeigten) Bolzen ausgeführt, die die Bezugskeile 37 von außen nach innen bezüglich der Radien der Walzenwellen 29, 30 durchdringen. Die Trennformen 31, 32 werden zwischen die jeweiligen Bezugskeile 37 gesetzt, das heißt an die jeweiligen Befestigungssitze 35, 36. Für diesen Fall werden konische Stifte, die sich in Richtung der Trennformen 31, 32 erstrecken, oder Elemente, die konische Scheitelpunktabschnitte haben, an der Seite des einen axialen Endes der Befestigungssitze 35, 36 angeordnet. Nicht gezeigte mit Nuten versehene Abschnitte, die an die konischen Abschnitte angepasst sind, werden an Seitenabschnitten des axialen Endes der Trennformen 31, 32 ausgebildet. Mit den konischen Abschnitten, die mit einer Gleitpassung an dem mit Nuten versehenen Abschnitten angeordnet sind, werden die Trennformen 31, 32 gegen die konischen Elemente gepresst, so dass eine Last auf die Trennformen 31, 32 in Umfangsrichtung aufgebracht wird. Dadurch gelangen die Trennformen 31, 32 in engen Kontakt mit den Bezugskeilen 37 und werden dann positioniert. In diesem Zustand werden die Förderringe 38 an den axialen Enden der Trennformen 31, 32 gesetzt. Unter Verwendung der in die von außen nach innen gerichtete Richtung geschraubten Bolzen hinsichtlich der Radien der Walzenwellen 29, 30 werden die mit den Förderringen 38 ausgestatteten Trennformen 31, 32 an den Walzenwellen 29, 30 fixiert.

Eine Phaseneinstellung der oberen und unteren Ausbildungswalze 15, 16 wird mittels des Bezugskeils 37 durchgeführt. Das heißt, dass Schlitze für die Phaseneinstellung an den Bezugskeilen 37 für die obere und untere Ausbildungswalze 15, 16 ausgebildet sind, und Schlüssel oder (nicht gezeigte) Stifte werden in die Schlitze eingesetzt, um die Phasen der oberen und unteren Ausbildungswalze 15, 16 festzulegen. Dadurch wird die Phaseneinstellung der oberen und unteren Form 31, 32 durchgeführt.

Die Trennformen 31, 32 sind ausgelegt, um die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten vorstehenden Konfigurationen auszubilden. Dem gemäß sind ein Ausbuchtungsabschnitt 39 einer Form und ein Einschnittabschnitt 40 der anderen Form, der diesem entspricht, aufgebaut, so dass sie teilweise verschiedene Spalte dazwischen haben. Fig. 8 zeigt ein konkretes Beispiel. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird ein Spalt A zwischen einem Randabschnitt 39a des Ausbuchtungsabschnitts 39 und ein Eckabschnitt 40a des Einschnittabschnitts 40 gebildet, und es wird ein Spalt B zwischen einem Oberseitenabschnitt 39b des Ausbuchtungsabschnitts 39 und eines Unterseitenabschnitts 40b des Einschnittabschnitts 40 gebildet. Der Spalt A ist kleiner als der Spalt B gestaltet. Der Spalt A ist auf einen Wert gesetzt, der kleiner als die Dicke des Rohlings ist. Der Rohling wird in dem Spalt A komprimiert.

Des weiteren ist der Oberseitenabschnitt 39b des Ausbuchtungsabschnitts 39 gekrümmt und geht in die Richtung von dem Unterseitenabschnitt 40b des Einschnittabschnitts 40 weg. Andererseits ist der Unterseitenabschnitt 40b des Einschnittabschnitts 40 gekrümmt und steht in Richtung des Oberseitenabschnitts 39b vor. Dadurch, dass ein Betrag, mit dem der Unterseitenabschnitts 40b vorsteht, kleiner als ein Betrag des Einschnitts des Oberseitenabschnitts 39b ausgeführt ist, werden die vorgenannten Spalte A, B unterschiedlich voneinander ausgeführt.

Die vorgenannte Ausbildungsvorrichtung ist in der Lage, einen Rohling zu bearbeiten, der von einer Edelstahlblechrolle oder einer Aluminiumrolle oder deren Legierung abgewickelt wird. Fig. 9 zeigt ein Auslegungsbeispiel der Ausbildungsvorrichtung. Ausbildungsmaterial 51 wird zu einem Ausgleicher 52 von einer Rolle 50 abgewickelt, das von einem bandförmigen Ausbildungsmaterial abgewickelt wurde. Der Ausgleicher 52 begradigt das Ausbildungsmaterial 51. Eine mit den Ausbildungswalzen 15, 16 ausgestattete Ausbildungsvorrichtung 53 ist stromabwärts von dem Ausgleicher 52 angeordnet. Ein Ausgleicher 54 zum Korrigieren des gesamten verformten Abschnitts, der aus der Bearbeitung des Vorsehens von Nut und Feder resultiert, zu einer flachen Gestalt ist stromabwärts von (an der Auslassseite von) der Ausbildungsvorrichtung 53 angeordnet. Eine Schneidvorrichtung 55, wie zum Beispiel eine Pressmaschine, ist stromabwärts von dem Ausgleicher 54 angeordnet.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen mittels der Ausbildungsvorrichtung 53 beschrieben. Das Ausbildungsmaterial 51, das von der Rolle 50 abgewickelt wird, läuft durch den Ausgleicher 52 und wird dadurch zu einer geraden flachen Platte begradigt. Das Ausbildungsmaterial 51 wird in diesem Zustand der Ausbildungsvorrichtung 53 zugeführt und von der oberen und unteren Ausbildungswalze 15, 16 schichtweise bedeckt. Die Ausbildungswalzen 15, 16 werden durch den Motor 28 in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Dem gemäß wird das Ausbildungsmaterial 51, das einem Raum zwischen den Ausbildungswalzen 15, 16 zugeführt wurde, in Vorsprüngen durch den Ausbuchtungsabschnitt 39 einer Trennform und den Einschnittabschnitt 40 der anderen Trennform ausgebildet. Fig. 10 zeigt schematisch diesen Zustand.

Für diesen Fall wird eine sich aus der Vorsprungsausbildungsbearbeitung ergebende Last auf die Trennformen 31, 32 aufgebracht. Jedoch sind die Trennformen 31, 32 an den flachen Befestigungssitzen 35, 36 montiert und durch Anstoßen an Bezugskeilen 37 positioniert, die an den Rotationsendseiten angeordnet sind. Folglich sind die Trennformen 31, 32 starr beziehungsweise steif montiert und daher wird verhindert, dass sie aufgrund einer Ausbildungsbearbeitung verlagert werden. Da die Trennformen 31, 32 positioniert sind, wie obenstehend beschrieben ist, kann ein Paar oberer und unterer Trennformen 31, 32 mit einer hohen Präzision positioniert werden und es kann verhindert werden, dass sie mit Bezug zueinander verlagert werden. Während es möglich ist, die Ausbildungsbearbeitung mit hoher Präzision durchzuführen, ist es so möglich, gegenseitiges Stören der Trennformen 31, 32, das Ansteigen der Ausbildungslast, Bruch der Formen und dergleichen zu verhindern.

Das Ausbildungsmaterial 51 wird schichtweise von der oberen und unteren Trennform 31, 32 bzw. von diesen bedeckt, während es schichtweise von den Förderringen 38 bzw. zwischen diesen bedeckt ist. Die Förderringe 38 bringen eine Vortriebskraft auf das Ausbildungsmaterial 51 auf und bewegen es vorwärts. Als Ergebnis wird verhindert, dass das Ausbildungsmaterial 51 mit Bezug auf die Ausbildungswalzen 15, 16 verlagert wird. Folglich wird die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.

Obwohl nur eine Platte des Ausbildungsmaterials 51 zu der Ausbildungsvorrichtung 53 zugeführt werden kann, können auch eine Vielzahl geschichteter Blätter des Ausbildungsmaterials 51 der gleichen Bauart, verschiedener Bauarten oder unterschiedlicher Zusammensetzungen der Ausbildungsvorrichtung 53 zugeführt werden. Für diesen Fall wird der Spalt zwischen der oberen und der unteren Ausbildungswalze 15, 16 gemäß der Dicke des gesamten Ausbildungsmaterials 51 eingestellt. Dadurch wird es möglich, eine Vielzahl von Platten mir regelmäßigen Vorsprüngen mit einem Schritt auszubilden.

Das Ausbildungsmaterial 51, das zwischen der oberen und unteren Trennform 31, 32 schichtweise bedeckt ist, wird sequentiell und durchgehend gemäß den Konfigurationen der Ausbuchtungsabschnitte 39 und der Einschnittabschnitte 40 der Trennformen 31, 32 verformt. Während das Ausbildungsmaterial 51 unter Streckung (Fließen) des Materials verformt wird, wird in diesem Fall der Abschnitt, der den Eckabschnitt 39a des Ausbuchtungsabschnitts 39 entspricht, komprimiert. Diese Bearbeitung ist dazu vorgesehen, um die Vorsprungsgestalt des Produkts mit einer Kontur zu versehen. Für diesen Fall bewegt sich das Material aufgrund der Komprimierung. Da der Spalt zwischen dem Oberseitenabschnitt 39b des Ausbuchtungsabschnitts 39 und dem Unterseitenabschnitt 40b des Einschnittabschnitts 40 verbreitert wurde, bewegt sich das Material in Richtung des Spalts. Da die Komprimierung durchgeführt wird, während das Fließen des Materials gestattet ist, kann die für die Komprimierung erforderliche Last reduziert werden. Selbst wenn das Ausbildungsmaterial 51 hinsichtlich der Dicke unvermeidlich inhomogen ist, ist es möglich, die überschüssige Dicke zu absorbieren, wenn das Ausbildungsmaterial 51 dick ist. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die Ausbildungslast übermäßig groß wird.

Des weiteren wird in Abschnitten, die zu Vorsprüngen durch den Ausbuchtungsabschnitt 39 und den Einschnittabschnitt 40 ausgebildet werden sollen, das Ausbildungsmaterial 51 so bearbeitet (zum Beispiel geprägt), dass das Strecken oder Fließen des Materials gestattet ist. Der Oberseitenabschnitt 39b des Ausbuchtungsabschnitts 39 und der Unterseitenabschnitt 40b des Einschnittabschnitts sind jedoch gemäß obenstehender Beschreibung gekrümmt und das Ausbildungsmaterial 51 wird verformt, um in die Richtung gekrümmt zu sein, die der Richtung zum Bearbeiten der Vorsprünge 2 und der Vorsprünge 3 entgegengesetzt ist. Sogar wenn der bearbeitete Abschnitt, der aus dem Raum zwischen der oberen und unteren Ausbildungswalze 15, 16 gezogen wurde, einer Rückfederung unterzogen wurde, bleiben daher die Oberseitenabschnitte 5 der Vorsprünge 2 und die Unterseitenabschnitte 6 der Vorsprünge 3 flach.

Der bearbeitete Abschnitt, der zu Vorsprüngen gemäß obenstehender Beschreibung ausgebildet wurde, wird dem Ausgleicher 54 zugeführt, der stromabwärts von der Ausbildungsvorrichtung 53 angeordnet ist. Der vorstehende Abschnitt, der bearbeitet wurde, wird gehalten und zu einer flachen Gestalt als Ganzes korrigiert, und dann wird dieser der Schneidvorrichtung 55 zugeführt. Die Schneidvorrichtung 55 perforiert den bearbeiteten Abschnitt gemäß Erfordernis, oder führt Schneiden oder Bearbeiten, wie zum Beispiel Zurichtung durch, um den bearbeiteten Abschnitt aus dem Ausbildungsmaterial 51 auszustanzen. Diese Bearbeitung wird für den Vorderabschnitt des Ausbildungsmaterials 51 durchgeführt, wobei der Hinterabschnitt davon zwischen den Ausbildungswalzen 15, 16 der Ausbildungsvorrichtung 53 schichtweise bedeckt ist. Daher ist es möglich, in einfacher Weise Abschnitte zu erfassen oder zu ermitteln, die durch die Schneidvorrichtung 55 bearbeitet werden sollen. Da beide Bearbeitungen miteinander synchronisiert werden können, kann auch die Produktivität und die Qualität der Produkte verbessert werden.

Somit kann die Platte 1, die mit einer Vielzahl regelmäßiger Vorsprünge 2, 3 ausgebildet ist, die von beiden Seiten der Platte vorstehen, geeignet als Separator für die Brennstoffzelle verwendet werden. Vorsprünge 2 an einer Seite der Platte und Vorsprünge 3 an der entgegengesetzten Seite der Platte 1 sind abwechselnd und angrenzend in zumindest einer Richtung entlang der Ebene des Plattenbezugsabschnitts einer Metallplatte ausgebildet. Der Plattenbezugsabschnitt 4 wurde nicht verformt. Die Oberseitenabschnitte der Vorsprünge oder die Unterseitenabschnitte 5, 6 der Vorsprünge sind dicker als ihre Umfangseckabschnitte 7, 8.

Claims (6)

1. Platte (1) mit regelmäßigen Vorsprüngen mit
einer Vielzahl erster Vorsprünge (2), die in einer Dickenrichtung eines Plattenbezugsabschnitts (4) der Platte (1) ausgebildet sind; und
einer Vielzahl zweiter Vorsprünge (3), die in entgegengesetzte Dickenrichtung des Plattenbezugsabschnitts (4) ausgebildet sind und ausgebildet sind, um abwechselnd mit den ersten Vorsprüngen (2) und angrenzend an die ersten Vorsprünge (2) in zumindest einer Richtung in einer Ebene des Plattenbezugsabschnitts (4) zu sein,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einer der Oberseitenabschnitte (5, 6) der ersten und zweiten Vorsprünge (2, 3) dicker als dessen Umfangseckabschnitte (7, 8) ist.

2. Ausbildungsvorrichtung zum Ausbilden einer Platte (1) mit regelmäßigen Vorsprüngen mit einer ersten Ausbildungswalze (15), die eine erste Walzenwelle (29) hat, an der eine erste Trennform (31) montiert ist, wobei die erste Trennform (31) eine äußere Umfangsfläche hat, die zumindest teilweise mit einer vorstehenden Ausbildungskonfiguration ausgebildet ist, einer zweiten Ausbildungswalze (16), die eine zweite Walzenwelle (30) hat, an der eine zweite Trennform (32) montiert ist, wobei die zweite Trennform (32) eine äußere Umfangsfläche hat, die zumindest teilweise mit einer Vorsprungsausbildungskonfiguration ausgebildet ist, die mit der vorstehenden Ausbildungskonfiguration gepaart ist, wobei die ersten und zweiten Ausbildungswalzen (15, 16) gedreht werden und ein Rohling fortlaufend einem Raum zwischen den Ausbildungswalzen (15, 16) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungssitz (35, 36) mit einer flachen Seite an zumindest einer der äußeren Umfangsoberflächen der ersten und zweiten Walzenwellen (29, 30) ausgebildet ist, und zumindest eine der ersten und zweiten Trennformen (31, 32) an dem Befestigungssitz (35, 36) befestigt ist.

3. Ausbildungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Bezugskeil (37), der zumindest eine der ersten und zweiten Trennformen (31, 32) durch ein Anstoßen an einen Rotationsrandabschnitt des Befestigungssitzes (35, 36) positioniert.

4. Ausbildungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Förderabschnitt (38) zum Aufbringen einer Vortriebskraft auf den Rohling durch schichtweises Bedecken des Rohlings an axial entgegengesetzten Seiten über die Vorsprungskonfigurationen der ersten und zweiten Ausbildungswalzen (15, 16) und Drehen des Rohlings.

5. Verfahren zum Ausbilden einer Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen durch Drehen eines Paars Ausbildungswalzen (15, 16) und Leiten eines Rohlings durch einen Raum zwischen den Ausbildungswalzen (15, 16) und fortlaufendes Ausbilden einer Vielzahl von Vorsprüngen an dem Rohling, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der Rohlinge durch den Raum zwischen den Ausbildungswalzen (15, 16) geleitet wird und jeder einer Vielzahl der Vorsprünge an jedem Rohling gleichzeitig ausgebildet wird.

6. Verfahren zum Ausbilden einer Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen durch Leiten eines bandförmigen fortlaufenden Ausbildungsmaterials durch ein Paar Ausbildungswalzen (15, 16), dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorderabschnitt des Ausbildungsmaterials, an welchem die Vorsprünge ausgebildet wurden, maschinell bearbeitet oder geschnitten bzw. abgeschert wird, wobei ein hinterer Abschnitt des Ausbildungsmaterials zwischen den Ausbildungswalzen (15, 16) schichtweise bedeckt wird.