JP2005060748A

JP2005060748A - Method of producing composite porous body

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Publication number: JP2005060748A
Application number: JP2003208067A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Usui; 裕雄碓井; Yoshihiro Horikawa; 義広堀川; Masahiro Wada; 正弘和田; Eiko Kanda; 栄子神田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: JP4103707B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and securely produce a composite porous body improved in handleability without sacrificing its effective area. <P>SOLUTION: The method of producing a composite porous body 10 in which a sheetlike porous body 11 having a three-dimensional network structure and a resin part 12 elongated at least from a part of the outer circumferential edge of the porous body 11 to the facial direction are integrally formed comprises an arranging stage wherein a sheetlike member 13 and the porous body 11 are arranged side by side; and a joining stage wherein the resin member 13 is pressurized, and is further heated at the thermal deformation temperature of the resin member 13 or higher, so that the porous body 11 and the resin member 13 are joined while crushing the resin member 13 to form the resin part 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタ、ガス拡散部材、放熱部材、吸水部材等に用いられる多孔質体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質体は、フィルタ、ガス拡散部材、放熱部材、吸水部材といった様々な用途に適用可能であり、種々の装置に備えられている。しかしながら、多孔質体は強度が低く、変形し易いという性質を有しているため、この取り扱いが困難であるという問題があった。
【０００３】
そこで、多孔質体からなるフィルタ要素をフィルタ装置に組み込む際などの取り扱い時に生じる多孔質体の損傷を防止するために、フィルタ要素の端区域に異なる物質を充填して補強する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、金属発泡体を装置に取り付ける固定用穴等を設けるために、多孔質体の細孔中に金属やプラスチック等の固体を充填することにより、強度を向上させる部分を設ける技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭４８−１３９５６号公報
【特許文献２】
特開平０８−５３７２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多孔質体の表面に樹脂等を重ねることにより強度を向上させようとすると、補強部分に固定用穴を設けようとする場合に、例えば樹脂と金属とのように二種類の材料を同時に切削することになり、加工しにくく、形状付与が困難となってしまう。
また、多孔質体は一般に製造が困難で、高価なものであるから、この多孔質体を無駄なく利用してその性質を存分に発揮させることが望まれる。これに対し、表面に樹脂や金属等を塗り重ねるような補強では、多孔質体の有効面積を小さくしてしまうため、結果的にコスト増大を招くことになる。
【０００７】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、多孔質体の有効面積を犠牲にせず、多孔質体の取り扱い性が向上された複合多孔質体を容易かつ確実に製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、三次元網目構造を有するシート状の多孔質体と、該多孔質体の外周縁の少なくとも一部から面方向に延びる樹脂部とが一体に形成された複合多孔質体の製造方法であって、シート状の樹脂部材と、前記多孔質体とを並べて配置する配置工程と、前記樹脂部材を加圧するとともに、該樹脂部材の熱変形温度以上で加熱することにより、この樹脂部材を押し潰しながら、前記多孔質体と前記樹脂部材とを接合して、前記樹脂部を形成する接合工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、例えば多孔質体の全周にわたって樹脂部が配設された構成の複合多孔質体を確実に形成することができる。
すなわち、多孔質体をインサート部品とし、この多孔質体の周縁に連続するように樹脂部を射出するインサート成形により、多孔質体の全周にわたって樹脂部を配設しようとすると、特に多孔質体の厚さが、例えば０．２ｍｍ程度と薄い場合には、射出された樹脂が多孔質体の全周に至らない虞がある。さらに、この場合、多孔質体に作用する溶融樹脂の射出圧や温度が、多孔質体の周縁において不均一となり、形成された複合多孔質体に反りなどの変形が発生し易いことになる。
しかしながら、この発明では、前記配置工程と前記接合工程とを経て複合多孔質体を形成するので、容易かつ確実に多孔質体の全周にわたって樹脂部を配設することができ、さらに、反りなどの変形の発生を抑制することができる。
なお、多孔質体の全周に限らず、多孔質体の所定の周方向位置に、所定の長さの樹脂部を配設する場合にも、その周方向位置にその長さの樹脂部を確実に配設することができる。
【００１０】
また、多孔質体と樹脂部材とを接合して樹脂部を形成する際、多孔質体と樹脂部とが接合される部分において、多孔質体の側部に開口する気孔中に、樹脂部材が入り込み樹脂部が形成されることになるので、多孔質体と樹脂部とをアンカー効果により強固に接合することができる。
【００１１】
以上のように形成された金属多孔質体は、強度の低い多孔質体の全周にわたって樹脂部が配設されているので、この多孔質体の取り扱い性の向上を図ることができる。また、樹脂部は、多孔質体の周縁から張り出すように配設されているので、樹脂部のみに限定して例えば機械加工を施すことが可能になり、これにより、装置固定用の穴等の形状を容易に付与することができる。
なお、本発明は、複数の多孔質体を樹脂部で連結するような構成を形成する場合にも適用可能である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の複合多孔質体の製造方法において、前記樹脂部材は長尺とされ、この長手方向に間欠的に搬送され、前記配置工程は、前記樹脂部材の長手方向に所定の間隔を有し複数形成される孔内に、前記多孔質体を配置し、前記接合工程は、前記多孔質体の周辺部に位置する前記樹脂部材を加圧するとともに、該樹脂部材の熱変形温度以上で加熱することにより、この樹脂部材を押し潰しながら、前記多孔質体と前記樹脂部材とを接合して、前記樹脂部を形成し、その後、前記樹脂部材から前記樹脂部を打抜いて、前記複合多孔質体を形成する打抜き工程を有することを特徴とする。
なお、樹脂部材に形成される孔は、予め形成されたものであっても良いし、あるいは、前記配置工程の直前に樹脂部材を打抜いて形成されたものであってもよい。
【００１３】
この発明によれば、連続的に前記複合多孔質体を形成することができ、高効率生産を実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。
本発明の複合多孔質体１０は、図１に示すように、シート状の多孔質体１１と、この多孔質体１１の面方向に延びる樹脂部１２とが一体に形成された矩形薄板状とされている。
【００１５】
多孔質体１１は、三次元網目構造を有する矩形の薄板であり、側部に開口する気孔が各方向に連通していることにより通気性、吸水性を有し、軽量で表面積が大きいという特性を有している。なお、この多孔質体１１は、金属製でも、結晶性の黒鉛や、結晶性でない無定形炭素を含むものとしての炭素質であってもよい。
樹脂部１２は、多孔質体１１の外周縁部に連なる薄板状で、多孔質体１１と略同じ厚さで段差なく形成されている。
これら多孔質体１１および樹脂部１２が一体に形成された複合多孔質体１０は、全体として１枚の薄板部材をなしており、樹脂部１２が固定あるいは挟持されるなどして装置に取り付けられて、フィルタ、吸水部材、放熱体等に用いられる。
【００１６】
次に、金属製とされた多孔質体１１、すなわち金属多孔質体の製造方法について説明する。
この多孔質体１１は、各種方法により製造できるが、たとえば、金属粉末を含むスラリーＳを、薄く成形して乾燥させたグリーンシートＧを焼成することにより製造することができる。図２は、ドクターブレード法によりスラリーＳを薄く成形するグリーンシート製造装置３０である。
【００１７】
スラリーＳは、たとえばＳＵＳ３１６Ｌ等の金属粉末、有機バインダ（メチルセルロース）、溶媒（水）を混合したものであり、さらに必要に応じて、加熱処理により昇華あるいは気化する発泡剤（ヘキサン）や消泡剤（エタノール）等が添加される。
【００１８】
グリーンシート製造装置３０において、まず、スラリーＳが貯蔵されたホッパ３１から、ローラ３２によって搬送されるキャリアシート３３上にスラリーＳが供給される。キャリアシート３３上のスラリーＳは、移動するキャリアシート３３とドクターブレード３４との間で延ばされ、所要の厚さに成形される。
【００１９】
成形されたスラリーＳは、さらにキャリアシート３３によって搬送され、加熱炉３５を通過する。そして、加熱炉３５中で乾燥されることにより、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が有機バインダによって接合された状態のグリーンシートＧが形成される。
なお、スラリーＳに発泡剤が含まれる場合、キャリアシート３３上に延ばされた状態のスラリーＳを、乾燥前に、高湿度雰囲気下にて加熱処理し、発泡剤を発泡させて発泡スラリーとしてから、乾燥処理を行ってグリーンシートＧを形成する。
【００２０】
このグリーンシートＧは、キャリアシート３３から取り外された後、図示しない真空炉にて脱脂・焼成されることにより、有機バインダが取り除かれ、金属粉末同士が焼結した多孔質体１１とされる。
【００２１】
次に、以上のようにして形成された多孔質体１１の外周縁部に、この全周にわたって樹脂部１２を配設し、図１に示す複合多孔質体１０を製造する方法について、図３、図４に従い説明する。
図３は、長尺とされたシート状の樹脂部材１３が巻き出され、この長手方向に間欠的に搬送されている状態を示すものである。この図において、樹脂部材１３は間欠的に搬送され、すなわち、所定量ずつ巻き出されて搬送され、この巻き出し及び搬送が停止されたときに、次のような工程を順次経て、図１に示す複合多孔質体１０が形成されることになる。
【００２２】
すなわち、まず、樹脂部材１３のうち、巻き出し及び搬送が停止されたときに、図示しない第１の打抜き装置の配設位置に到達した部分が、この装置により打抜かれ、孔１４が形成される。そして、さらに前述と同様にして樹脂部材１３が所定量だけ巻き出し及び搬送されたとき、この孔１４は、図示しない配置装置の配設位置に到達し、この装置により、孔１４内に多孔質体１１が配置される（配置工程）。
【００２３】
その後、前述と同様にして所定量だけ樹脂部材１３が巻き出し及び搬送されると、孔１４内に配置された多孔質体１１は、ホットプレス装置１５の配設位置に到達し、図４に示すように、前記配置された多孔質体１１と、多孔質体１１の周辺部に位置する樹脂部材１３とが、この装置１５の型１５ａに形成された孔１５ｂの内部に配置される。そして、この装置１５により、前記配置された多孔質体１１と、多孔質体１１の周辺部に位置する樹脂部材１３とを加圧するとともに、樹脂部材１３の熱変形温度以上で加熱することにより、この樹脂部材１３を押し潰しながら、多孔質体１１と樹脂部材１３とを接合して、樹脂部１２を形成する（接合工程）。
ここで、多孔質体１１と樹脂部１２とは、多孔質体１１の側部に開口する気孔中、５μｍ〜１０００μｍ程度の深さまで樹脂材料が入り込むことにより強固に接合されることになる。
なお、多孔質体１１の厚さを、図４に示す型１５ａに形成された孔１５ｂの深さより大きくしておくことにより、前述した接合工程時に多孔質体１１が圧縮され、多孔質体１１の厚さと樹脂部１２の厚さとを略同一とすることができる。
【００２４】
次に、樹脂部材１３がさらに前述と同様に搬送されると、樹脂部１２を介して樹脂部材１３に接合された多孔質体１０は、図示しない第２の打抜き装置の配設位置に到達し、この装置により、多孔質体１０の周辺部に位置する樹脂部１２が樹脂部材１３から打抜かれる（打抜き工程）。
以上により、多孔質体１１の外周縁部に、この全周にわたって樹脂部１２が配設された、図１に示す複合多孔質体１０が得られる。
なお、金属多孔質体としての多孔質体１１は、図２に示した方法で製造されるものに限らず、金属不織布でもよい。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態による複合多孔質体の製造方法によれば、多孔質体１１の全周にわたって樹脂部１２が配設された構成の複合多孔質体１０を確実に形成することができる。
すなわち、多孔質体１１をインサート部品とし、この多孔質体１１の外周縁に連続するように樹脂部１２を射出するインサート成形により、多孔質体１０の全周にわたって樹脂部１２を配設しようとすると、特に多孔質体１１の厚さが、例えば０．２ｍｍ程度と薄い場合には、射出された樹脂が多孔質体１１の全周に至らない虞がある。さらに、この場合、多孔質体１１に作用する溶融樹脂の射出圧や温度が、多孔質体１１の外周縁において不均一となり、形成された複合多孔質体１０に反りなどの変形が発生し易いことになる。
【００２６】
しかしながら、前記実施形態では、樹脂部材１３に形成された孔１４に多孔質体１１を配置した後に、これらを加圧、加熱し、多孔質体１１と樹脂部材１３とを接合して樹脂部１２を形成するので、容易かつ確実に多孔質体１１の全周にわたって樹脂部１２を配設することができ、さらに、反りなどの変形の発生を抑制することができる。
また、連続的に複合多孔質体１０を形成することが可能になり、高効率生産を実現できる。
【００２７】
また、このように形成された金属多孔質体１０は、強度の低い多孔質体１１の全周にわたって樹脂部１２が配設されているので、この多孔質体１１の取り扱い性の向上を図ることができる。また、樹脂部１２は、多孔質体１１の外周縁から張り出すように配設されているので、樹脂部１２のみに限定して例えば機械加工を施すことが可能になり、これにより、装置固定用の穴等の形状を容易に付与することができる。
【００２８】
ここで、多孔質体１１は、気孔径や気孔率が小さすぎると樹脂部１２が気孔中に入り込めないのでアンカー効果が不十分となり、樹脂部１２との接合強度が十分に得られず、接合部で剥離する虞がある。一方、気孔径や気孔率が大きすぎると、強度が不足し、樹脂硬化時の圧縮に耐えられず、変形してしまう虞がある。従って、気孔径１０μｍ〜２ｍｍ程度、気孔率４０〜９８％程度であるとより好ましい。
一方、樹脂部１２の材質は、熱可塑性樹脂など、加熱により溶融可能な材質であればよいので、耐熱温度や硬度等を考慮し、用途に応じて適宜選択すればよい。
【００２９】
なお、本実施形態においては、長尺の樹脂部材１３を間欠的にこの長手方向に搬送し、連続的に複合多孔質体１０を形成する方法を示したが、この方法に限らず、例えば、枠形状とされた樹脂部材を形成しておき、この樹脂部材の内側に多孔質体１１を配置し、この状態で、前記接合工程を経ることにより、樹脂部材と多孔質体１１とを接合して樹脂部を形成し、複合多孔質体１０を得るようにしてもよい。
また、多孔質体１０の全周に樹脂部１２を配設した構成を示したが、多孔質体１０の所定の周方向位置に、所定の長さの樹脂部を配設する場合にも、その周方向位置にその長さの樹脂部を確実に配設することができる。
【００３０】
このようにして製造された複合多孔質体１０は、次のような用途に用いられる。
図５に、複合多孔質体１０をフィルタ４０として備える空気清浄機等の多層フィルタ装置において、フィルタ４０を収容するフィルタユニット４１を示す。フィルタユニット４１は、樹脂や金属からなるフィルタボックス４２に、複数枚のフィルタ４０を挿入し、フィルタボックス４２に蓋部材４３を取り付けた構成である。
【００３１】
このフィルタユニット４１では、フィルタ４０の樹脂部１２をエラストマー等の弾性部材で形成することにより、フィルタボックス４２および蓋部材４３に対して気密性を持たせ、ろ過対象となる流体をもれなく多孔質体１１部分に通過させることができる。なお、酸化チタンなどの光触媒を担持させて多孔質体１１を製造すれば、フィルタに捕捉されたガス状汚染物質を光の照射により分解することができ、より空気清浄効果を高めることができる。
【００３２】
図６に、複合多孔質体１０を充填物支持板５０として備える充填塔５１を示す。充填塔５１は、垂直な円筒形シェル５２内に充填物５３を充填したもので、充填物５３の上部に配置された液分散板５４を通じて上方から均一に分散された液が充填物５３の表面を流下するとともに、下方から送り込まれたガスが充填物５３の間隙を流れて液と接触しながら上昇する構造により、ガス中の成分を液中に吸収させる装置であり、脱臭、排ガスの洗浄等を行うことができる。
【００３３】
この充填塔５１において、充填物支持板５０としての複合多孔質体１０は、固定用穴が設けられた樹脂部１２がシェル５２にねじ止め等により固定されて、多孔質体１１で液体およびガスを通過させながら充填物を支持している。
【００３４】
図７に、複合多孔質体１０を吸水部材６０として備える加湿器６１を示す。この加湿器６１は、水を保持するタンク６２の底部６３に吸水部材６０を立設した構成を有し、微細な連通気孔の浸透圧により吸水部材６０の気孔中にタンク６２から水を吸い上げさせ、表面積の大きい多孔質体１１から蒸発させることにより、空気中の湿度を高めることができる。この加湿器６１において、吸水部材６０としての複合多孔質体１０は、タンク６２の底部６３に形成された溝部６４に樹脂部１２を挿入させることにより固定され、多孔質の多孔質体１１の一部が水没している。
【００３５】
図８に、電極７０およびフィルタ７１として複合多孔質体１０を備え、塵埃を帯電させて集塵する集塵装置７２を示す。この集塵装置７２では、複合多孔質体１０である電極７０と電極７３との間に電圧を印加して放電させ、これら電極間で帯電した塵埃をフィルタ７１で集塵させることができる。複合多孔質体１０である電極７０およびフィルタ７１は、樹脂部１２に穴等の固定用形状が設けられ、装置にねじ止め等により固定されている。
【００３６】
この電極７０およびフィルタ７１は、樹脂部１２の部分で装置に固定することができるので、樹脂部１２を電気絶縁性材料で形成することにより容易に絶縁でき、装置構成を単純化することができる。また、電極７０において多孔質体１１と電源とを接続するために、樹脂部１２を導電性樹脂で形成したり、樹脂部１２の表面に金属配線をプリントしたりしてもよい。
【００３７】
図９に、放熱体８０として複合多孔質体１０を備えるクーラーユニット８１を示す。このクーラーユニット８１は、基板部８２に樹脂部１２が固定されて並列する複合多孔質体１０の多孔質体１１がヒートシンクを構成しており、ファン８３の送風で多孔質体１１が冷却されることにより、基板部８２側に配置されたコンピュータのＣＰＵ等を冷却するための装置である。この場合、樹脂部１２には熱伝導性樹脂が使用される。複合多孔質体１０は多孔質体１１の表面積が大きく軽量であるので、このようなＣＰＵクーラの他、種々の装置における放熱体に好適である。
【００３８】
図１０に、固体高分子型燃料電池のガス拡散電極９０，９１に適用された複合多孔質体１０を示す。このガス拡散電極９０，９１は、複数枚の多孔質体１１が面方向に間隔をおいて配置された状態で、各多孔質体１１間を埋めるとともに全体の外周を囲むように樹脂部１２が設けられている。そして、各多孔質体１１の一端には、樹脂部１２の外周まで延びる金属薄板タブ９２が接続されている。金属薄板タブ９２は、インサート成形前の各多孔質体１１に溶着されていて、インサート成形により樹脂部１２と一体とされている。
【００３９】
この燃料電池は、図１１に示すように、陽極のガス拡散電極（空気極）９０と陰極のガス拡散電極（燃料極）９１との間に電解質膜９３を挟んだ層状構造となっていて、各ガス拡散電極９０，９１の多孔質体１１の表面には、電解質膜９３に接する触媒９４が塗布形成されている。電解質膜９３を挟んで対向する空気極９０および燃料極９１は、各多孔質体１１が交互に直列に接続されるように、各金属薄板タブ９２が配線９７により接続されており、直列の両端に位置する多孔質体１１（金属薄板タブ９２）が電池の陽極９５、陰極９６として機能する。
【００４０】
ここで、燃料極９１に燃料を供給する燃料供給部９８は、毛管作用により燃料を供給保持する多孔質部９９と、シールのために外周に設けられた樹脂部１００とからなる構造となっている。燃料供給部９８と燃料極９１とは、燃料供給部９８の樹脂部１００と燃料極９１の樹脂部１２とをたとえば超音波接合することにより固定される。
【００４１】
また、本発明の複合多孔質体１０は、図１２および図１３に示すような構成の燃料電池においても、ガス拡散電極１１０として用いることもできる。
このガス拡散電極１１０（１０）は、複数枚の多孔質体１１が面方向に間隔をおいて配置された状態で、各多孔質体１１間を埋めるとともに全体の外周を囲むように樹脂部１２が設けられていて、各多孔質体１１の一方の面に触媒層（図示せず）が形成されている。そして燃料電池は、２枚のガス拡散電極１１０間に電解質層１１１を挟み込み、各ガス拡散電極１１０の触媒層を電解質層１１１に臨ませて、各多孔質体１１を順次直接に配線する構成となっている。
【００４２】
図１２に示す構成は、多孔質体１１に食い込む突起１１２ａを有する導電性コ字状の接続部材１１２によって、互いに対向して配置された多孔質体１１をたすきがけ状に順次接続するものである。
また、図１３に示す構成は、対向する２対の多孔質体１１近傍の樹脂部１２部分を挟み込む挟持部１１３ａと、この挟持部１１３ａから多孔質体１１へ向かって延びる接続部１１３ｂとを有する導電性クリップ状の接続部材１１３によって、互いに対向して配置された多孔質体１１をたすきがけ状に順次接続するものである。
このような接続部材１１２，１１３を用いて多孔質体１１を接続する構成とすれば、図１０に示すような別部材の金属薄板タブ９２を設ける必要がない。
【００４３】
さらに、本発明の複合多孔質体１０は、電極１２０、電解質層１２１およびセパレータ板１２２を多層に積層する構成のスタック型の固体高分子型燃料電池（図１４）におけるガス拡散電極１２０として用いることもできる。なお、セパレータ板１２２は、空気や燃料となるガスまたは液体を通過させず、導電性を有するたとえばカーボン板や耐食性のある金属板などで形成されている。
【００４４】
図１５および図１６に、本実施形態の複合多孔質体１０（ガス拡散電極１２０）を示す。このガス拡散電極１２０は、多孔質体１１の周囲を囲み面方向に延びる樹脂部１２とからなる板状の部材で、多孔質体１１に隣接して樹脂部１２を貫通し、多孔質体１１の気孔に連通する２つの連通孔１２０ａ，１２０ｂと、多孔質体１１から離れた位置に設けられて樹脂部１２を貫通する２つの貫通孔１２０ｃ，１２０ｄと、樹脂部１２の四隅に設けられて固定用のボルト等を挿通させるボルト挿通孔１２０ｅとを有している。これら連通孔１２０ａ，１２０ｂ、貫通孔１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅは、複合多孔質体１０の製造時に金型によって成形することができる。
【００４５】
電解質層１２１には、ガス拡散電極１２０の各孔に連通する貫通孔が設けられている。すなわち、電解質層１２１には、ガス拡散電極の連通孔１２０ａ，１２０ｂおよび貫通孔１２０ｃ，１２０ｄに連通する貫通孔１２１ａと、ボルト挿通孔１２０ｅに連通するボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。
また、セパレータ板１２２にも、ガス拡散電極１２０の各孔に連通する貫通孔が設けられている。すなわち、セパレータ板１２２には、ガス拡散電極の連通孔１２０ａ，１２０ｂおよび貫通孔１２０ｃ，１２０ｄに連通する貫通孔１２２ａと、ボルト挿通孔１２０ｅに連通するボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。
【００４６】
積層されたガス拡散電極１２０、電解質層１２１およびセパレータ板１２２は、各ボルト挿通孔にボルトを挿通させてナットで固定することにより、一体に固定することができる。
【００４７】
電解質層１２１を挟んで積層された２枚のガス拡散電極１２０は、表裏を異ならせて配置され、一方が燃料極１２０Ａ、他方が空気極Ｂとなっている。
すなわち、燃料極１２０Ａの連通孔１２０ａと空気極１２０Ｂの貫通孔１２０ｄ、燃料極１２０Ａの連通孔１２０ｂと空気極１２０Ｂの貫通孔１２０ｃとが連通して、燃料電池の厚さ方向（図１４の左右方向）に延びる燃料供給路Ｆ１および燃料排出路Ｆ２が形成される。燃料供給路Ｆ１に供給された燃料は、各燃料極１２０Ａの多孔質体１１の連通気孔中を通過しながら電解質層１２１と触媒層の界面に水素を供給し、残ガスは燃料排出路Ｆ２を通じて排出される。なお、図１４は、図１５に示すＡ−Ａ線に沿う断面図であり、燃料の供給経路のみを示している。
【００４８】
同様に、燃料極１２０Ａの連通孔１２０ｃと空気極１２０Ｂの貫通孔１２０ｂとが連通して、燃料電池の厚さ方向に延びる空気供給路（図示せず）が形成されるとともに、燃料極１２０Ａの連通孔１２０ｄと空気極１２０Ｂの貫通孔１２０ａとが連通して、燃料電池の厚さ方向（図１４の左右方向）に延びる空気排出路（図示せず）が形成される。空気供給路に供給された空気は、各空気極１２０Ｂの多孔質体１１の連通気孔中を通過しながら電解質層１２１と触媒層の界面に酸素を供給し、反応により生成した水とともに空気排出路を通じて排出される。
【００４９】
すなわち、本実施形態の燃料電池は、２枚のガス拡散電極１２０間に電解質層１２１を挟み、これらの両面をセパレータ板１２２に覆うことにより、単独のセルが構成されている。そして、セパレータ板１２２を挟んで燃料極１２０Ａと空気極１２０Ｂとを配置することにより、これら燃料極１２０Ａと空気極１２０Ｂとを気密に隔てるとともにセパレータ板１２２を通じて電子のやりとりが行われる構成とすることができ、複数のセルを直列に接続した燃料電池を構成することができる。
【００５０】
なお、以上の実施形態において示した各構成部材、その諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求に基づき種々変更可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る複合多孔質体の製造方法によれば、多孔質体の全周にわたって樹脂部が配設された構成の複合多孔質体を、反りなどの変形を発生させることなく容易かつ確実に形成することができる。また、多孔質体の所定の周方向位置に、所定の長さの樹脂部を配設する場合にも、その周方向位置にその長さの樹脂部を確実に配設することができる。
さらに、多孔質体と樹脂部材とを接合して樹脂部を形成する際、多孔質体と樹脂部とが接合される部分において、多孔質体の側部に開口する気孔中に樹脂部材が入り込み樹脂部が形成されることになるので、多孔質体と樹脂部とをアンカー効果により強固に接合することができる。
【００５２】
さらに、本発明に係る複合多孔質体の製造方法により得られた多孔質体は、この外周縁の少なくとも一部から面方向に延びる樹脂部を備えているので、この多孔質体の取り扱い性の向上を図ることができる。また、樹脂部は、多孔質体の外周縁から張り出すように配設されているので、樹脂部のみに限定して例えば機械加工を施すことが可能になり、これにより、装置固定用の穴等の形状を容易に付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として示した複合多孔質体の製造方法により得られる複合多孔質体を示す平面図である。
【図２】図１に示す多孔質体を製造する方法の一例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る複合多孔質体の製造方法の一例を示す模式図である。
【図４】図３に示すホットプレス装置により樹脂部材と多孔質体とを接合する際の断面図である。
【図５】空気清浄機のフィルタとして用いた本発明の複合多孔質体の例を示す斜視分解図である。
【図６】充填塔の充填物支持板として用いた本発明の複合多孔質体の例を示す模式図である。
【図７】加湿器の吸水部材として用いた本発明の複合多孔質体の例を示す模式図である。
【図８】電気集塵装置の電極および集塵フィルタとして用いた本発明の複合多孔質体の例を示す模式図である。
【図９】ＣＰＵクーラのヒートシンクに用いた本発明の複合多孔質体の例を示す模式図である。
【図１０】燃料電池のガス拡散電極として用いた本発明の複合多孔質体の例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示すガス拡散電極を備えた燃料電池において、燃料供給部を一体化した例を示す模式図である。
【図１２】本発明の複合多孔質体をガス拡散電極として用いた燃料電池の一例を示す斜視図である。
【図１３】本発明の複合多孔質体をガス拡散電極として用いた燃料電池の他の例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の複合多孔質体をガス拡散電極として用いたスタック型の燃料電池の例を示す断面図である。
【図１５】図１４に示す燃料電池を構成する複合多孔質体（燃料極）を示す平面図である。
【図１６】図１４に示す燃料電池を構成する複合多孔質体（空気極）を示す平面図である。
【符号の説明】
１０複合多孔質体
１１多孔質体
１２樹脂部
１３樹脂部材
１４孔
４０フィルタ（複合多孔質体）
５０充填物支持板（複合多孔質体）
６０吸水部材（複合多孔質体）
７０電極（複合多孔質体）
７１フィルタ（複合多孔質体）
８０放熱体（複合多孔質体）
９０，９１，１１０，１２０ガス拡散電極（複合多孔質体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a porous body used for a filter, a gas diffusion member, a heat radiating member, a water absorbing member, and the like.
[0002]
[Prior art]
The porous body can be applied to various uses such as a filter, a gas diffusion member, a heat radiating member, and a water absorbing member, and is provided in various devices. However, since the porous body has the properties of low strength and easy deformation, there is a problem that this handling is difficult.
[0003]
Therefore, in order to prevent the porous body from being damaged when the filter element made of the porous body is incorporated in the filter device, a technique for filling the end area of the filter element with a different substance and reinforcing it has been proposed. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
In addition, in order to provide a fixing hole for attaching the metal foam to the apparatus, a technique for providing a portion for improving the strength by filling the pores of the porous body with a solid such as metal or plastic has been proposed. (For example, see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 48-13956 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-53723
[Problems to be solved by the invention]
However, if an attempt is made to improve the strength by overlaying a resin or the like on the surface of the porous body, two types of materials, such as resin and metal, can be used simultaneously when trying to provide a fixing hole in the reinforcing portion. It will cut, it will be difficult to process, and shape provision will become difficult.
In addition, since the porous body is generally difficult to manufacture and expensive, it is desired to utilize the porous body without waste to fully exhibit its properties. On the other hand, the reinforcement in which the surface is coated with resin, metal or the like reduces the effective area of the porous body, resulting in an increase in cost.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for easily and reliably producing a composite porous body with improved handling of the porous body without sacrificing the effective area of the porous body. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve such an object, the present invention proposes the following means.
The invention according to claim 1 is a composite porous body in which a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure and a resin portion extending in a plane direction from at least a part of the outer peripheral edge of the porous body are integrally formed. A method for producing a body, wherein a sheet-shaped resin member and an arrangement step of arranging the porous body side by side, pressurizing the resin member, and heating at a temperature equal to or higher than a heat deformation temperature of the resin member, A bonding step of bonding the porous body and the resin member to form the resin portion while crushing the resin member.
[0009]
According to this invention, for example, a composite porous body having a configuration in which a resin portion is disposed over the entire circumference of the porous body can be reliably formed.
That is, when an attempt is made to dispose the resin portion over the entire circumference of the porous body by insert molding in which the porous body is an insert part and the resin portion is injected so as to be continuous with the periphery of the porous body, If the thickness is as thin as about 0.2 mm, for example, the injected resin may not reach the entire circumference of the porous body. Further, in this case, the injection pressure and temperature of the molten resin acting on the porous body become non-uniform at the periphery of the porous body, and deformation such as warpage is likely to occur in the formed composite porous body.
However, in the present invention, since the composite porous body is formed through the placement step and the joining step, the resin portion can be easily and surely disposed over the entire circumference of the porous body, and further, warpage and the like. Occurrence of deformation can be suppressed.
In addition, not only in the entire circumference of the porous body, but also when a resin portion having a predetermined length is disposed at a predetermined circumferential position of the porous body, the resin portion having the length is disposed at the circumferential position. It can arrange | position reliably.
[0010]
Further, when the resin part is formed by joining the porous body and the resin member, the resin member is inserted into the pores that open to the side of the porous body at the part where the porous body and the resin part are joined. Since the entering resin portion is formed, the porous body and the resin portion can be firmly bonded to each other by the anchor effect.
[0011]
Since the metal porous body formed as described above is provided with the resin portion over the entire circumference of the low-strength porous body, the handleability of the porous body can be improved. Further, since the resin portion is arranged so as to protrude from the peripheral edge of the porous body, it is possible to perform machining, for example, only on the resin portion, thereby, for example, a hole for fixing the device. The shape can be easily provided.
In addition, this invention is applicable also when forming the structure which connects a some porous body in a resin part.
[0012]
The invention according to claim 2 is the method for producing a composite porous body according to claim 1, wherein the resin member is elongated and is intermittently conveyed in the longitudinal direction. The porous body is disposed in a plurality of holes formed at a predetermined interval in the longitudinal direction, and the joining step pressurizes the resin member located in the peripheral portion of the porous body and the resin The porous body and the resin member are joined by crushing the resin member by heating at a temperature equal to or higher than the thermal deformation temperature of the member to form the resin portion, and then the resin portion is removed from the resin member. And a punching process for forming the composite porous body.
The holes formed in the resin member may be formed in advance, or may be formed by punching the resin member immediately before the arrangement step.
[0013]
According to this invention, the composite porous body can be continuously formed, and high-efficiency production can be realized.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the composite porous body 10 of the present invention has a rectangular thin plate shape in which a sheet-like porous body 11 and a resin portion 12 extending in the surface direction of the porous body 11 are integrally formed. Has been.
[0015]
The porous body 11 is a rectangular thin plate having a three-dimensional network structure, and has air permeability and water absorption due to pores opened in the side portions in each direction, and is lightweight and has a large surface area. have. The porous body 11 may be made of metal or may be carbonaceous as containing crystalline graphite or non-crystalline amorphous carbon.
The resin portion 12 is a thin plate connected to the outer peripheral edge portion of the porous body 11, and is formed with substantially the same thickness as the porous body 11 without a step.
The composite porous body 10 in which the porous body 11 and the resin portion 12 are integrally formed constitutes a single thin plate member as a whole, and is attached to the apparatus by fixing or sandwiching the resin portion 12. And used for filters, water-absorbing members, radiators and the like.
[0016]
Next, a porous body 11 made of metal, that is, a method for manufacturing the metal porous body will be described.
The porous body 11 can be manufactured by various methods. For example, the porous body 11 can be manufactured by firing a green sheet G obtained by thinly molding and drying a slurry S containing a metal powder. FIG. 2 shows a green sheet manufacturing apparatus 30 that thinly forms the slurry S by the doctor blade method.
[0017]
The slurry S is, for example, a mixture of metal powder such as SUS316L, an organic binder (methyl cellulose), and a solvent (water). If necessary, a foaming agent (hexane) or an antifoaming agent that sublimates or vaporizes by heat treatment. (Ethanol) etc. are added.
[0018]
In the green sheet manufacturing apparatus 30, first, the slurry S is supplied from the hopper 31 in which the slurry S is stored onto the carrier sheet 33 conveyed by the roller 32. The slurry S on the carrier sheet 33 is extended between the moving carrier sheet 33 and the doctor blade 34 and formed into a required thickness.
[0019]
The formed slurry S is further conveyed by the carrier sheet 33 and passes through the heating furnace 35. And it dries in the heating furnace 35, and the green sheet G of the state which the SUS316L powder was joined by the organic binder is formed.
In addition, when a foaming agent is contained in the slurry S, the slurry S in a state of being extended on the carrier sheet 33 is heat-treated in a high humidity atmosphere before drying to foam the foaming agent to obtain a foamed slurry. The green sheet G is formed by performing a drying process.
[0020]
The green sheet G is removed from the carrier sheet 33 and then degreased and fired in a vacuum furnace (not shown), thereby removing the organic binder and forming the porous body 11 in which the metal powders are sintered.
[0021]
Next, a method for manufacturing the composite porous body 10 shown in FIG. 1 by disposing the resin portion 12 over the entire circumference on the outer peripheral edge portion of the porous body 11 formed as described above will be described with reference to FIG. This will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows a state in which a long sheet-like resin member 13 is unwound and conveyed intermittently in the longitudinal direction. In this figure, the resin member 13 is intermittently conveyed, that is, unwound by a predetermined amount and conveyed, and when the unwinding and conveyance are stopped, the following steps are sequentially performed to obtain FIG. The composite porous body 10 shown will be formed.
[0022]
That is, first, of the resin member 13, when unwinding and conveyance are stopped, a portion that has reached the arrangement position of the first punching device (not shown) is punched by this device to form a hole 14. . Further, when the resin member 13 is unwound and conveyed by a predetermined amount in the same manner as described above, the hole 14 reaches the arrangement position of an arrangement device (not shown), and the porous material is formed in the hole 14 by this device. The body 11 is placed (placement step).
[0023]
Thereafter, when the resin member 13 is unwound and conveyed by a predetermined amount in the same manner as described above, the porous body 11 disposed in the hole 14 reaches the position where the hot press device 15 is disposed, and FIG. As shown, the disposed porous body 11 and the resin member 13 located in the peripheral portion of the porous body 11 are disposed inside the hole 15b formed in the mold 15a of the device 15. And by this apparatus 15, while pressing the said porous body 11 and the resin member 13 located in the peripheral part of the porous body 11, by heating above the heat deformation temperature of the resin member 13, While crushing the resin member 13, the porous body 11 and the resin member 13 are joined to form the resin portion 12 (joining step).
Here, the porous body 11 and the resin portion 12 are firmly joined by the resin material entering into the pores opened in the side portions of the porous body 11 to a depth of about 5 μm to 1000 μm.
In addition, by making the thickness of the porous body 11 larger than the depth of the hole 15b formed in the mold 15a shown in FIG. And the thickness of the resin portion 12 can be made substantially the same.
[0024]
Next, when the resin member 13 is further transported in the same manner as described above, the porous body 10 joined to the resin member 13 via the resin portion 12 reaches the position where the second punching device (not shown) is disposed. By this apparatus, the resin part 12 located in the peripheral part of the porous body 10 is punched from the resin member 13 (punching process).
As described above, the composite porous body 10 shown in FIG. 1 in which the resin portion 12 is disposed on the outer peripheral edge portion of the porous body 11 over the entire circumference is obtained.
In addition, the porous body 11 as a metal porous body is not limited to that manufactured by the method shown in FIG.
[0025]
As described above, according to the method for manufacturing a composite porous body according to the present embodiment, the composite porous body 10 having the configuration in which the resin portion 12 is disposed over the entire circumference of the porous body 11 is reliably formed. Can do.
That is, the resin part 12 is arranged over the entire circumference of the porous body 10 by insert molding in which the porous body 11 is an insert part and the resin part 12 is injected so as to be continuous with the outer peripheral edge of the porous body 11. Then, especially when the thickness of the porous body 11 is as thin as about 0.2 mm, the injected resin may not reach the entire circumference of the porous body 11. Further, in this case, the injection pressure and temperature of the molten resin acting on the porous body 11 are not uniform at the outer peripheral edge of the porous body 11, and the formed composite porous body 10 is likely to be deformed such as warpage. It will be.
[0026]
However, in the said embodiment, after arrange | positioning the porous body 11 in the hole 14 formed in the resin member 13, these are pressurized and heated, the porous body 11 and the resin member 13 are joined, and the resin part 12 is joined. Therefore, the resin portion 12 can be disposed easily and reliably over the entire circumference of the porous body 11, and the occurrence of deformation such as warpage can be suppressed.
In addition, the composite porous body 10 can be continuously formed, and high-efficiency production can be realized.
[0027]
Moreover, since the metal porous body 10 formed in this way is provided with the resin portion 12 over the entire circumference of the low-strength porous body 11, the handling of the porous body 11 is improved. Can do. Further, since the resin portion 12 is disposed so as to protrude from the outer peripheral edge of the porous body 11, for example, machining can be performed only on the resin portion 12, thereby fixing the device. A shape such as a hole can be easily provided.
[0028]
Here, if the porous body 11 has a pore diameter or porosity that is too small, the resin portion 12 cannot enter the pores, so the anchor effect is insufficient, and the bonding strength with the resin portion 12 cannot be sufficiently obtained. There is a risk of peeling at the joint. On the other hand, if the pore diameter or the porosity is too large, the strength is insufficient, the compression during resin curing cannot be endured, and there is a risk of deformation. Therefore, it is more preferable that the pore diameter is about 10 μm to 2 mm and the porosity is about 40 to 98%.
On the other hand, the material of the resin portion 12 may be any material that can be melted by heating, such as a thermoplastic resin, and may be appropriately selected depending on the application in consideration of heat-resistant temperature and hardness.
[0029]
In the present embodiment, a method of intermittently transporting the long resin member 13 in the longitudinal direction and continuously forming the composite porous body 10 is shown, but not limited to this method, for example, A resin member having a frame shape is formed, the porous body 11 is disposed inside the resin member, and in this state, the resin member and the porous body 11 are joined by performing the joining step. Thus, the resin portion may be formed to obtain the composite porous body 10.
Moreover, although the structure which has arrange | positioned the resin part 12 to the perimeter of the porous body 10 was shown, also when arrange | positioning the resin part of predetermined length in the predetermined circumferential direction position of the porous body 10, The resin portion having the length can be reliably disposed at the circumferential position.
[0030]
The composite porous body 10 manufactured in this way is used for the following applications.
FIG. 5 shows a filter unit 41 that accommodates the filter 40 in a multilayer filter device such as an air cleaner provided with the composite porous body 10 as the filter 40. The filter unit 41 has a configuration in which a plurality of filters 40 are inserted into a filter box 42 made of resin or metal, and a lid member 43 is attached to the filter box 42.
[0031]
In this filter unit 41, the resin part 12 of the filter 40 is formed of an elastic member such as an elastomer so that the filter box 42 and the lid member 43 are airtight so that the fluid to be filtered does not leak. 11 parts can be passed. In addition, if the porous body 11 is manufactured by supporting a photocatalyst such as titanium oxide, the gaseous pollutant trapped by the filter can be decomposed by light irradiation, and the air cleaning effect can be further enhanced.
[0032]
FIG. 6 shows a packed tower 51 provided with the composite porous body 10 as a packed support plate 50. The packed tower 51 is formed by packing a packing 53 in a vertical cylindrical shell 52, and a liquid uniformly dispersed from above through a liquid dispersion plate 54 disposed on the top of the packing 53. Is a device that absorbs the components in the gas into the liquid by a structure in which the gas fed from below flows through the gap of the filling 53 and rises in contact with the liquid. It can be performed.
[0033]
In this packed tower 51, the composite porous body 10 as the packing support plate 50 has a resin portion 12 provided with a fixing hole fixed to the shell 52 by screwing or the like. The packing is supported while passing through.
[0034]
In FIG. 7, the humidifier 61 provided with the composite porous body 10 as the water absorbing member 60 is shown. This humidifier 61 has a structure in which a water absorbing member 60 is erected on the bottom 63 of a tank 62 that holds water, and the water is sucked up from the tank 62 into the pores of the water absorbing member 60 by the osmotic pressure of the fine continuous air holes. The humidity in the air can be increased by evaporating from the porous body 11 having a large surface area. In this humidifier 61, the composite porous body 10 as the water absorbing member 60 is fixed by inserting the resin portion 12 into the groove portion 64 formed in the bottom portion 63 of the tank 62, and one of the porous porous bodies 11. The part is submerged.
[0035]
FIG. 8 shows a dust collector 72 that includes the composite porous body 10 as an electrode 70 and a filter 71 and collects dust by charging the dust. In the dust collector 72, a voltage is applied between the electrode 70 and the electrode 73, which are the composite porous body 10, to discharge, and dust charged between these electrodes can be collected by the filter 71. The electrode 70 and the filter 71 which are the composite porous body 10 are provided with a fixing shape such as a hole in the resin portion 12 and are fixed to the apparatus by screwing or the like.
[0036]
Since the electrode 70 and the filter 71 can be fixed to the device at the resin portion 12, the resin portion 12 can be easily insulated by forming it with an electrically insulating material, and the device configuration can be simplified. . Further, in order to connect the porous body 11 and the power source in the electrode 70, the resin portion 12 may be formed of a conductive resin, or a metal wiring may be printed on the surface of the resin portion 12.
[0037]
FIG. 9 shows a cooler unit 81 including the composite porous body 10 as the heat radiator 80. In this cooler unit 81, the porous body 11 of the composite porous body 10 in which the resin portion 12 is fixed in parallel to the substrate portion 82 constitutes a heat sink, and the porous body 11 is cooled by the air blown by the fan 83. This is a device for cooling the CPU and the like of the computer disposed on the substrate unit 82 side. In this case, a heat conductive resin is used for the resin portion 12. Since the composite porous body 10 has a large surface area and is lightweight, the composite porous body 10 is suitable for a heat radiator in various devices in addition to such a CPU cooler.
[0038]
FIG. 10 shows the composite porous body 10 applied to the gas diffusion electrodes 90 and 91 of the solid polymer fuel cell. The gas diffusion electrodes 90 and 91 are formed in such a manner that a plurality of porous bodies 11 are arranged at intervals in the plane direction, and the resin portion 12 is embedded so as to fill the space between the porous bodies 11 and surround the entire outer periphery. Is provided. A thin metal plate tab 92 extending to the outer periphery of the resin portion 12 is connected to one end of each porous body 11. The metal thin plate tab 92 is welded to each porous body 11 before insert molding, and is integrated with the resin portion 12 by insert molding.
[0039]
As shown in FIG. 11, this fuel cell has a layered structure in which an electrolyte membrane 93 is sandwiched between an anode gas diffusion electrode (air electrode) 90 and a cathode gas diffusion electrode (fuel electrode) 91. A catalyst 94 in contact with the electrolyte membrane 93 is formed on the surface of the porous body 11 of the gas diffusion electrodes 90 and 91 by coating. The air electrode 90 and the fuel electrode 91 facing each other with the electrolyte membrane 93 interposed therebetween are connected to each other by thin metal plate tabs 92 by wires 97 so that the porous bodies 11 are alternately connected in series. The porous body 11 (metal thin plate tab 92) located in the region functions as an anode 95 and a cathode 96 of the battery.
[0040]
Here, the fuel supply part 98 that supplies fuel to the fuel electrode 91 has a structure including a porous part 99 that supplies and holds fuel by capillary action and a resin part 100 provided on the outer periphery for sealing. Yes. The fuel supply unit 98 and the fuel electrode 91 are fixed by, for example, ultrasonic bonding between the resin unit 100 of the fuel supply unit 98 and the resin unit 12 of the fuel electrode 91.
[0041]
The composite porous body 10 of the present invention can also be used as the gas diffusion electrode 110 in the fuel cell having the configuration shown in FIGS. 12 and 13.
In the gas diffusion electrode 110 (10), in a state where a plurality of porous bodies 11 are arranged at intervals in the plane direction, the resin portion 12 is embedded so as to fill the space between the porous bodies 11 and surround the entire outer periphery. And a catalyst layer (not shown) is formed on one surface of each porous body 11. In the fuel cell, the electrolyte layer 111 is sandwiched between the two gas diffusion electrodes 110, the catalyst layers of the gas diffusion electrodes 110 are faced to the electrolyte layer 111, and the porous bodies 11 are sequentially directly wired. It has become.
[0042]
The configuration shown in FIG. 12 is to sequentially connect the porous bodies 11 arranged opposite to each other by the conductive U-shaped connecting members 112 having protrusions 112 a that bite into the porous body 11. .
Further, the configuration shown in FIG. 13 includes a sandwiching portion 113a that sandwiches the resin portion 12 portions in the vicinity of two opposing pairs of porous bodies 11, and a connection portion 113b that extends from the sandwiching portion 113a toward the porous body 11. The porous bodies 11 arranged to face each other are sequentially connected in a brushed shape by the conductive clip-shaped connecting member 113.
When the porous body 11 is connected using such connection members 112 and 113, it is not necessary to provide a separate metal thin plate tab 92 as shown in FIG.
[0043]
Furthermore, the composite porous body 10 of the present invention is used as a gas diffusion electrode 120 in a stack type solid polymer fuel cell (FIG. 14) having a structure in which an electrode 120, an electrolyte layer 121 and a separator plate 122 are laminated in multiple layers. You can also. The separator plate 122 is made of, for example, a carbon plate or a corrosion-resistant metal plate that does not allow air or fuel gas or liquid to pass therethrough.
[0044]
15 and 16 show the composite porous body 10 (gas diffusion electrode 120) of the present embodiment. The gas diffusion electrode 120 is a plate-like member that includes a resin portion 12 that surrounds the periphery of the porous body 11 and extends in the surface direction. The gas diffusion electrode 120 passes through the resin portion 12 adjacent to the porous body 11, and the porous body 11. Two communicating holes 120a and 120b communicating with the pores, two through holes 120c and 120d penetrating the resin portion 12 provided at positions away from the porous body 11, and provided at the four corners of the resin portion 12. And a bolt insertion hole 120e through which a fixing bolt or the like is inserted. These communication holes 120a and 120b and through holes 120c, 120d, and 120e can be formed by a mold when the composite porous body 10 is manufactured.
[0045]
The electrolyte layer 121 is provided with a through hole that communicates with each hole of the gas diffusion electrode 120. That is, the electrolyte layer 121 is formed with through holes 121a communicating with the communication holes 120a and 120b and through holes 120c and 120d of the gas diffusion electrode, and bolt insertion holes (not shown) communicating with the bolt insertion holes 120e. Yes.
The separator plate 122 is also provided with through holes that communicate with the respective holes of the gas diffusion electrode 120. That is, the separator plate 122 is formed with through holes 122a communicating with the gas diffusion electrode communication holes 120a, 120b and through holes 120c, 120d, and bolt insertion holes (not shown) communicating with the bolt insertion holes 120e. Yes.
[0046]
The laminated gas diffusion electrode 120, electrolyte layer 121, and separator plate 122 can be fixed integrally by inserting bolts into the respective bolt insertion holes and fixing them with nuts.
[0047]
The two gas diffusion electrodes 120 stacked with the electrolyte layer 121 interposed therebetween are arranged with the front and back sides different, one being the fuel electrode 120A and the other being the air electrode B.
That is, the communication hole 120a of the fuel electrode 120A and the through hole 120d of the air electrode 120B and the communication hole 120b of the fuel electrode 120A and the through hole 120c of the air electrode 120B communicate with each other in the thickness direction of the fuel cell (left and right in FIG. 14). A fuel supply path F1 and a fuel discharge path F2 extending in the direction) are formed. The fuel supplied to the fuel supply path F1 supplies hydrogen to the interface between the electrolyte layer 121 and the catalyst layer while passing through the continuous air holes of the porous body 11 of each fuel electrode 120A, and the remaining gas passes through the fuel discharge path F2. Discharged. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 15, and shows only the fuel supply path.
[0048]
Similarly, the communication hole 120c of the fuel electrode 120A and the through hole 120b of the air electrode 120B communicate with each other to form an air supply path (not shown) extending in the thickness direction of the fuel cell, and the fuel electrode 120A. The communication hole 120d and the through hole 120a of the air electrode 120B communicate with each other to form an air discharge path (not shown) extending in the thickness direction of the fuel cell (left and right direction in FIG. 14). The air supplied to the air supply path supplies oxygen to the interface between the electrolyte layer 121 and the catalyst layer while passing through the continuous air holes of the porous body 11 of each air electrode 120B, and the air discharge path together with water generated by the reaction. It is discharged through.
[0049]
That is, the fuel cell of this embodiment forms a single cell by sandwiching the electrolyte layer 121 between the two gas diffusion electrodes 120 and covering both surfaces with the separator plate 122. The fuel electrode 120A and the air electrode 120B are disposed with the separator plate 122 interposed therebetween, whereby the fuel electrode 120A and the air electrode 120B are hermetically separated and electrons are exchanged through the separator plate 122. Thus, a fuel cell in which a plurality of cells are connected in series can be configured.
[0050]
In addition, each structural member shown in the above embodiment, its various shapes, combinations, etc. are examples, and can be variously changed based on a design request | requirement in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a composite porous body according to the present invention, the composite porous body having a configuration in which the resin portion is disposed over the entire circumference of the porous body causes deformation such as warpage. Can be formed easily and reliably. Further, even when a resin portion having a predetermined length is disposed at a predetermined circumferential position of the porous body, the resin portion having the length can be reliably disposed at the circumferential position.
Further, when the porous body and the resin member are joined to form the resin portion, the resin member enters the pores that open to the side of the porous body at the portion where the porous body and the resin portion are joined. Since the resin part is formed, the porous body and the resin part can be firmly bonded by the anchor effect.
[0052]
Furthermore, since the porous body obtained by the method for producing a composite porous body according to the present invention includes a resin portion extending in the surface direction from at least a part of the outer peripheral edge, the handling property of the porous body is improved. Improvements can be made. In addition, since the resin portion is disposed so as to protrude from the outer peripheral edge of the porous body, it is possible to perform machining, for example, limited to the resin portion alone, and thereby, a hole for fixing the device. Etc. can be easily imparted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a composite porous body obtained by the method for producing a composite porous body shown as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a method for producing the porous body shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method for producing a composite porous body according to the present invention.
4 is a cross-sectional view when a resin member and a porous body are joined by the hot press apparatus shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example of a composite porous body of the present invention used as a filter of an air cleaner.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a composite porous body of the present invention used as a packing support plate for a packed tower.
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a composite porous body of the present invention used as a water absorbing member of a humidifier.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a composite porous body of the present invention used as an electrode and a dust collection filter of an electric dust collector.
FIG. 9 is a schematic view showing an example of a composite porous body of the present invention used for a heat sink of a CPU cooler.
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a composite porous body of the present invention used as a gas diffusion electrode of a fuel cell.
11 is a schematic diagram showing an example in which a fuel supply unit is integrated in a fuel cell including the gas diffusion electrode shown in FIG.
FIG. 12 is a perspective view showing an example of a fuel cell using the composite porous body of the present invention as a gas diffusion electrode.
FIG. 13 is a perspective view showing another example of a fuel cell using the composite porous body of the present invention as a gas diffusion electrode.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a stack type fuel cell using the composite porous body of the present invention as a gas diffusion electrode.
15 is a plan view showing a composite porous body (fuel electrode) constituting the fuel cell shown in FIG.
16 is a plan view showing a composite porous body (air electrode) constituting the fuel cell shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Composite porous body 11 Porous body 12 Resin part 13 Resin member 14 Hole 40 Filter (composite porous body)
50 Filler support plate (composite porous body)
60 Water absorbing member (composite porous body)
70 electrode (composite porous body)
71 Filter (composite porous body)
80 Heat dissipation body (composite porous body)
90, 91, 110, 120 Gas diffusion electrode (composite porous body)

Claims

A method for producing a composite porous body in which a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure and a resin portion extending in a plane direction from at least a part of the outer peripheral edge of the porous body are integrally formed,
An arrangement step of arranging the sheet-like resin member and the porous body side by side;
By pressurizing the resin member and heating the resin member at a temperature equal to or higher than the heat deformation temperature of the resin member, the resin body is joined to the porous body and the resin member is formed while the resin member is crushed. A method for producing a composite porous body comprising a bonding step.

In the manufacturing method of the composite porous body according to claim 1,
The resin member is long and is intermittently conveyed in the longitudinal direction,
In the arranging step, the porous body is arranged in a plurality of holes having a predetermined interval in the longitudinal direction of the resin member,
In the joining step, while pressing the resin member located in the peripheral portion of the porous body and heating the resin member at a temperature equal to or higher than the heat deformation temperature of the resin member, Bonding the resin member to form the resin part,
Then, the manufacturing method of the composite porous body characterized by having the punching process which punches out the said resin part from the said resin member, and forms the said composite porous body.