JP2005332659A - Manufacturing method of separator for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a fuel cell separator.
燃料電池の単セルは、燃料ガスと空気等とを分離するためのセパレータを有し、当該セパレータは、黒鉛と熱硬化性樹脂とを混合した粉末状の成形材料を押圧圧縮することで、成形されている。 A single cell of a fuel cell has a separator for separating fuel gas and air, etc., and the separator is molded by pressing and compressing a powdery molding material in which graphite and a thermosetting resin are mixed. Has been.
従来のセパレータの製造方法は、黒鉛の配向(アスペクト比)をランダムとするために、成形材料を複数の方向から押圧圧縮している(例えば、特許文献1参照。)。また、複数の微小結晶を凝集させることによって形成される粒状粉末の黒鉛を使用するものもある(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、特許文献1および特許文献2に記載の方法においては、電気抵抗のバラツキを抑制し、一定の品質を有するセパレータが得られるが、積み圧方向に関して小さい電気抵抗(貫通抵抗)を達成することが容易ではない。そのため、前記セパレータが組み込まれた燃料電池は、良好な性能を発揮することが困難である問題を有する。 However, in the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2, variation in electric resistance is suppressed and a separator having a certain quality can be obtained, but a small electric resistance (penetration resistance) is achieved in the stacking pressure direction. Is not easy. Therefore, the fuel cell in which the separator is incorporated has a problem that it is difficult to exhibit good performance.
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、積み圧方向に関して低い電気抵抗(貫通抵抗)を有する燃料電池用セパレータの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems associated with the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fuel cell separator having a low electrical resistance (penetration resistance) in the stacking pressure direction.
上記目的を達成するための本発明は、
黒鉛と熱硬化性樹脂とを混合した粉末状の成形材料を、前記樹脂の熱硬化温度未満の温度において、厚さ方向に加圧圧縮することで、くさび状断面を有する板状の第1予備成形品を形成するための第1予備成形工程と、
前記第1予備成形品を、前記樹脂の熱硬化温度未満の温度において、横方向から加圧圧縮することで、くさび状断面を変形させ、平板状の第2予備成形品を形成するための第2予備成形工程と、
前記第2予備成形品を、厚さ方向に加圧圧縮することで、セパレータ形状の成形体を形成する一方、前記成形材料に含まれる前記樹脂を熱硬化させるための仕上げ成形工程と
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法である。
To achieve the above object, the present invention provides:
A powdery molding material in which graphite and a thermosetting resin are mixed is pressed and compressed in the thickness direction at a temperature lower than the thermosetting temperature of the resin, so that a plate-like first preliminary having a wedge-shaped cross section is obtained. A first preforming step for forming a molded article;
The first preform is compressed and compressed from the lateral direction at a temperature lower than the thermosetting temperature of the resin, thereby deforming the wedge-shaped cross section and forming a flat second preform. 2 preforming steps;
The second preform is press-compressed in the thickness direction to form a separator-shaped molded body, and has a finish molding step for thermosetting the resin contained in the molding material. This is a method for producing a fuel cell separator.
上記のように構成した本発明によれば、第1予備成形工程においては、黒鉛と熱硬化性樹脂とを混合した粉末状の成形材料から、くさび状断面を有する板状の第1予備成形品が形成される。この際、前記成形材料は、厚さ方向に加圧圧縮されるため、前記成形材料に含まれる黒鉛は、くさび状断面の輪郭に沿った方向(加圧圧縮方向と略交差する方向)に配向する。第2予備成形工程においては、横方向から加圧圧縮することで、第1予備成形品のくさび状断面が変形し、平板状の第2予備成形品が形成される。この際、くさび状断面の隣接する頂部が互いに近接して一体化するように変形するため、くさび状断面の輪郭に沿った方向に配向している黒鉛は、厚さ方向に配向することになる。そのため、仕上げ成形工程において形成されるセパレータ形状の成形体は、厚さ方向に配向している黒鉛を有する。前記厚さ方向は、セパレータの積み圧方向である。つまり、積み圧方向に関して低い電気抵抗(貫通抵抗)を有する燃料電池用セパレータの製造方法を提供することができる。 According to the present invention configured as described above, in the first preforming step, a plate-like first preform having a wedge-shaped cross section is obtained from a powdery molding material in which graphite and a thermosetting resin are mixed. Is formed. At this time, since the molding material is pressure-compressed in the thickness direction, the graphite contained in the molding material is oriented in a direction along the contour of the wedge-shaped cross section (a direction substantially intersecting with the pressure-compression direction). To do. In the second preforming step, the wedge-shaped cross section of the first preform is deformed by pressurizing and compressing from the lateral direction, and a flat plate-like second preform is formed. At this time, since the adjacent top portions of the wedge-shaped cross section are deformed so as to be integrated close to each other, the graphite oriented in the direction along the outline of the wedge-shaped cross section is oriented in the thickness direction. . Therefore, the separator-shaped molded body formed in the finish molding step has graphite oriented in the thickness direction. The thickness direction is the stacking pressure direction of the separator. That is, the manufacturing method of the separator for fuel cells which has a low electrical resistance (penetration resistance) regarding the stacking pressure direction can be provided.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る燃料電池を説明するための断面図、図2は、図1に示されるセパレータを説明するための平面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view for explaining a separator shown in FIG.
本発明の実施の形態に係る燃料電池は、単セル10を多数積層してなるスタックの形態で、例えば、自動車の駆動源として使用される。
The fuel cell according to the embodiment of the present invention is used in the form of a stack formed by stacking a large number of
単セル10は、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができるデバイスであり、膜電極接合体20、ガス拡散層25A,25B、セパレータ30,40を有する。膜電極接合体20は、固体高分子膜の両面に、触媒層が形成された電極を配置して形成される。ガス拡散層25A,25Bは、膜電極接合体20の両面に配置される。セパレータ30,40は、ガス拡散層25A,25Bの外面に配置される。
The
セパレータ30は、冷却水を流通させるための流路溝32が形成された外面31と、燃料ガス(水素)を流通させるための流路溝36が形成された内面35とを有する。セパレータ40は、冷却水を流通させるための流路溝42が形成された外面41と、酸化剤ガス(空気)を流通させるための流路溝46が形成された内面45とを有する。
The
流路溝32,36,42,46の形状および配置は、ガスの拡散性、圧力損失、生成水の排出性、冷却性能等を考慮する必要があり、図2に示されるように、微細で複雑な構成を有している。 The shape and arrangement of the channel grooves 32, 36, 42, and 46 need to take into account gas diffusibility, pressure loss, discharge of generated water, cooling performance, and the like, and as shown in FIG. It has a complicated structure.
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池用セパレータの製造方法を説明する。当該製造方法は、第1予備成形工程、第2予備成形工程および仕上げ成形工程を有する。図3は、第1予備成形工程に適用される成形装置150を説明するための断面図である。
Next, the manufacturing method of the separator for fuel cells which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. The manufacturing method includes a first preforming step, a second preforming step, and a finish molding step. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a
成形装置150は、くさび状断面を有する板状の第1予備成形品110を形成するための成形金型160および加熱装置170を有する。成形金型160は、固定式に配置される下型(第1および第2成形型の一方)161と、下型161に対して近接離間可能に配置される上型(第1および第2成形型の他方)166とを有する。
The
下型161および上型166は、くさび状断面を有する板状のキャビティ162,167を有し、黒鉛と熱硬化性樹脂とを混合した粉末状の成形材料が充填される。キャビティ162,167は、第1予備成形品110のくさび状断面の厚さが、略一定となるように設定される。黒鉛は、鱗片状である。
The
熱硬化性樹脂は、例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂である。フェノール樹脂は、経済性、作業性、成形性、物性(耐酸性、耐熱性、流体不透過性)などが優れているため好ましい。 The thermosetting resin is, for example, a phenol resin or an epoxy resin. A phenol resin is preferable because it is excellent in economic efficiency, workability, moldability, physical properties (acid resistance, heat resistance, fluid impermeability) and the like.
成形装置150は、下型161および上型166の型締め後、くさび状断面を有する板状のキャビティ162,167によって成形材料を厚さ方向に加圧圧縮することで、くさび状断面を有する板状の第1予備成形品110を形成することが可能である。この場合、第1予備成形品110に含まれる黒鉛は、くさび状断面の輪郭に沿った方向(加圧圧縮方向と略交差する方向)に配向する。
After the
加熱装置170は、下型161および上型166の内部に配置されて下型161および上型166を加熱するための加熱源171と、加熱源171を制御するためのコントローラ175とを有する。加熱源171は、例えば、抵抗発熱体である。
The
コントローラ175は、加熱源171を制御することで、下型161および上型166の内部の成形材料の温度を、成形材料に含まれる樹脂の熱硬化温度未満かつ溶融温度以上に調整することが可能である。この温度制御は、成形材料に含まれる樹脂および黒鉛の流動性を向上させるため、黒鉛がくさび状断面の輪郭に沿った方向(加圧圧縮方向と略交差する方向)に配向することを容易かつ促進する点で好ましい。
The
また、樹脂の溶融は、得られる第1予備成形品110の形状保持能(一体化性)を向上させる。そのため、第1予備成形品を第2予備成形工程へ搬送するためのハンドリングが容易となる。
Moreover, the melting of the resin improves the shape retention ability (integration) of the obtained
次に、成形装置150を使用する場合における第1予備成形工程を説明する。図4は、図3の成形装置が有する成形金型の内部への成形材料の充填を説明するための断面図、図5は、図4に続く、型締めおよび厚さ方向の加圧圧縮を説明するための断面図、図6は、図5の型締め前における、成形材料に含まれる黒鉛の配向を説明するための概略図、図7は、図5の加圧圧縮後における、成形材料に含まれる黒鉛の配向を説明するための概略図、図8は、第1予備成形工程において形成される第1予備成形品を説明するための斜視図である。
Next, the 1st preforming process in the case of using the shaping |
まず、ノズル191を待機位置から移動させ、下型161のキャビティ162の上方に配置する(図4参照)。ノズル191は、例えば、黒鉛101と熱硬化性樹脂105とを混合した粉末状の成形材料100を保持している容器(不図示)に連結されている。
First, the
そして、ノズル191から成形材料100を吐出させながら移動させることにより、成形材料100を下型161のキャビティ162に均等に充填させる。成形材料100の充填を継続し、セパレータを成形するために必要とされる充填量に達すると、ノズル191からの成形材料100の吐出を停止する。ノズル191が待機位置に後退すると、例えば、ブレード(不図示)を、成形材料100の表面に沿って移動させることで、成形材料100の表面を平坦化する。
Then, the
その後、上型166を降下させ、下型161に近接させる。上型166および下型161の型締め後、くさび状断面を有する板状のキャビティ162,167によって厚さ方向に加圧圧縮される(図5参照)。厚さ方向の加圧圧縮は、成形材料100に含まれる黒鉛101の配向を、型締め前におけるランダムな状態(図6参照)から、くさび状断面の輪郭に沿った方向に整列した状態(図7参照)に変化させる。
Thereafter, the
この際、コントローラ175は、加熱源171を制御することによって、下型161および上型166の温度を上昇させ、下型161および上型166の内部の成形材料100の温度を、樹脂105の熱硬化温度未満かつ溶融温度以上に調整し、樹脂105を溶融させる。樹脂105の溶融は、樹脂105および黒鉛101の流動性を向上させるため、黒鉛101がくさび状断面の輪郭に沿った方向に配向することを容易かつ促進する。
At this time, the
その後、上型166を上昇させて型開きし、成形材料100の温度が、例えば、常温まで降下すると、くさび状断面を有する板状の第1予備成形品110(図8参照)が取り出される。
Thereafter, the
以上のように第1予備成形工程においては、黒鉛と熱硬化性樹脂とを混合した粉末状の成形材料から、くさび状断面を有する板状の第1予備成形品が形成される。この際、前記成形材料は、厚さ方向に加圧圧縮されるため、第1予備成形品に含まれる黒鉛は、くさび状断面の輪郭に沿った方向に配向するようになる。 As described above, in the first preforming step, a plate-like first preform having a wedge-shaped cross section is formed from a powdery molding material in which graphite and a thermosetting resin are mixed. At this time, since the molding material is pressure-compressed in the thickness direction, the graphite contained in the first preform is oriented in the direction along the contour of the wedge-shaped cross section.
なお、成形材料に含まれる黒鉛は、特に限定されないが、鱗片状が好ましい。この場合、アスペクト比が大きいため、黒鉛を、加圧圧縮によって容易に配向させることが可能である。 In addition, the graphite contained in the molding material is not particularly limited, but scale-like is preferable. In this case, since the aspect ratio is large, the graphite can be easily oriented by pressure compression.
また、加熱装置170は、抵抗発熱体からなる加熱源171を有するものに限定されず、例えば、下型161および上型166の内部に加熱流体(熱媒)を導入する形態を適用することも可能である。加熱流体は、特に限定されないが、コストや取扱い性を考慮し、高温の油が好ましい。また、加熱装置170の加熱源171は、必要に応じ、下型161および上型166の一方のみに配置することも可能である。
Further, the
図9は、第1予備成形工程に続く、第2予備成形工程に適用される成形装置250を説明するための断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the
成形装置250は、平板状の第2予備成形品を形成するため成形金型260および加熱装置270を有する。成形金型260は、固定式に配置される下型(第1および第2成形型の一方)261と、下型261に対して近接離間可能に配置される上型(第1および第2成形型の他方)266と、下型261および上型266の側方に配置される可動式オス型280とを有する。
The
下型261および上型266は、平板状のキャビティ262,267を有し、第1予備成形品110が内部に配置される。可動式オス型280は、型締めされた下型261および上型266のキャビティ262,267の内部に前進後退自在に配置される。
The
成形装置250は、下型261および上型266の型締め後、第1予備成形品110の側面111を、可動式オス型280の端部端面281によって横方向から加圧圧縮することで、第1予備成形品110のくさび状断面を変形させ、平板状の第2予備成形品を形成することが可能である。この場合、くさび状断面の隣接する頂部が互いに近接して一体化するように変形するため、成形材料100に含まれる黒鉛105は、厚さ方向に配向することになる。
After the
加熱装置270は、下型261および上型266の内部に配置されて下型261および上型266を加熱するための加熱源271と、加熱源271を制御するためのコントローラ275とを有する。加熱源271は、例えば、抵抗発熱体である。
The
コントローラ275は、加熱源271を制御することで、下型261および上型266の内部の成形材料100の温度を、成形材料100に含まれる樹脂105の熱硬化温度未満かつ溶融温度以上に調整することが可能である。この温度制御は、樹脂105および黒鉛101の流動性を向上させ、くさび状断面の隣接する頂部が互いに近接して一体化するように変形することを容易かつ促進する点で好ましい。
The
また、樹脂の溶融は、得られる第2予備成形品の形状保持能(一体化性)を向上させる。そのため、第2予備成形品を仕上げ成形工程へ搬送するためのハンドリングが容易となる。 Further, the melting of the resin improves the shape retention ability (integration) of the obtained second preform. Therefore, handling for transporting the second preformed product to the finish molding process becomes easy.
次に、成形装置250を使用する場合における第2予備成形工程を説明する。
Next, the 2nd preforming process in the case of using the shaping |
図10は、図9の成形装置が有する成形金型の内部への第1予備成形品の配置を説明するための断面図、図11は、図10に続く、型締めおよび横方向の加圧圧縮を説明するための断面図、図12は、図11の加圧圧縮後における、成形材料に含まれる黒鉛の配向を説明するための概略図、図13は、第2予備成形工程において形成される第2予備成形品を説明するための斜視図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the arrangement of the first preform in the molding die of the molding apparatus of FIG. 9, and FIG. 11 is a diagram showing clamping and lateral pressurization following FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining compression, FIG. 12 is a schematic view for explaining the orientation of graphite contained in the molding material after pressure compression in FIG. 11, and FIG. 13 is formed in the second preforming step. It is a perspective view for demonstrating a 2nd preform.
まず、上型266を上昇させ、型開きされた下型261のキャビティ262に、くさび状断面を有する板状の第1予備成形品110を配置する(図10参照)。第1予備成形品110は、樹脂が溶融した状態で形成されており、良好な形状保持能を有するため、ハンドリングが容易である。
First, the
そして、上型266を降下させ、下型261に近接させる。上型266および下型261を型締し、下型261および上型266の側方に配置される可動式オス型280を前進させる(図11参照)。可動式オス型280の端部端面281は、第1予備成形品110の側面111を、横方向から加圧圧縮し、第1予備成形品110のくさび状断面を変形させる。
Then, the
この際、第1予備成形品110の下面112および上面117は、下型261および上型266の平板状のキャビティ262,267によって支持されているため、くさび状断面の隣接する頂部が互いに近接して一体化するように容易に変形し、平板状となる。その結果、成形材料100に含まれる黒鉛101は、厚さ方向に配向することになる(図12参照)
また、コントローラ275は、加熱源271を制御することで、下型261および上型266の内部の成形材料100の温度を、樹脂105の熱硬化温度未満かつ溶融温度以上に調整し、樹脂105を溶融させる。樹脂105の溶融は、樹脂105および黒鉛101の流動性を向上させるため、くさび状断面の隣接する頂部が互いに近接して一体化するように変形することを容易かつ促進する。
At this time, since the lower surface 112 and the
In addition, the
その後、上型266を上昇させ、また、可動式オス型280を後退させることで、型開きし、成形材料100の温度が、例えば、常温まで降下すると、平板状の第2予備成形品120(図13参照)が取り出される。
Thereafter, the
以上のように第2予備成形工程においては、横方向から加圧圧縮することで、第1予備成形品のくさび状断面が変形し、平板状の第2予備成形品が形成される。この際、くさび状断面の隣接する頂部が互いに近接して一体化するように変形するため、くさび状断面の輪郭に沿った方向に配向している黒鉛は、第2予備成形品においては、厚さ方向に配向することになる。 As described above, in the second preforming step, by pressing and compressing from the lateral direction, the wedge-shaped cross section of the first preform is deformed, and a flat plate-like second preform is formed. At this time, since the adjacent top portions of the wedge-shaped cross section are deformed so as to be integrated close to each other, the graphite oriented in the direction along the contour of the wedge-shaped cross section has a thickness in the second preform. It will be oriented in the vertical direction.
なお、加熱装置270は、抵抗発熱体からなる加熱源271を有するものに限定されず、例えば、下型261および上型266の内部に加熱流体(熱媒)を導入する形態を適用することも可能である。加熱流体は、特に限定されないが、コストや取扱い性を考慮し、高温の油が好ましい。また、加熱装置270の加熱源271は、必要に応じ、下型261および上型266の一方のみに配置することも可能である。
The
図14は、第2予備成形工程に続く、仕上げ成形工程に適用される成形装置を説明するための断面図である。 FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the molding apparatus applied to the finish molding process following the second preforming process.
成形装置350は、セパレータ形状の成形体を形成するため成形金型360および加熱装置370を有する。成形金型360は、固定式に配置される下型(第1および第2成形型の一方)361と、下型361に対して近接離間可能に配置される上型(第1および第2成形型の他方)366と、下型361および上型366の側方に配置される可動式オス型380とを有する。
The
下型361および上型366は、凸部362,367と、凸部362,367の頂面に配置されるキャビティ363,368とを有する。キャビティ363,368は、セパレータの下面形状および上面形状に対応しており、内部に配置される第2予備成形品120の下面122および上面127に相対している。可動式オス型380は、下型361および上型366の凸部362,367の側面364,369に向かって、前進後退自在に配置され、端部端面381は、凸部362,367の側面364,369と当接自在である。そのため、可動式オス型380は、凸部362,367のキャビティ363,368の内部に配置される第2予備成形品120を、位置決めし、かつ、第2予備成形品120の側面121を支持することが可能である。
The
成形装置350は、下型361および上型366の型締め後、キャビティ363,368によって、第2予備成形品120を厚さ方向に加圧圧縮することで、セパレータ形状の成形体を形成することが可能である。成形材料100に含まれる黒鉛101は、厚さ方向に配向しているため、成形体は、厚さ方向に配向している黒鉛を有することになる。
The
加熱装置370は、下型361および上型366の内部に配置されて下型361および上型366を加熱するための加熱源371と、加熱源371を制御するためのコントローラ375とを有する。加熱源371は、例えば、抵抗発熱体である。
The
コントローラ375は、加熱源371を制御することにより、下型361および上型366の内部の成形材料100の温度を、成形材料100に含まれる樹脂105の熱硬化温度以上に制御することが可能である。
The
次に、成形装置350を使用する場合における仕上げ成形工程を説明する。図15は、図14の成形装置が有する成形金型の内部への第2予備成形品の配置を説明するための断面図、図16は、図15に続く、型締めおよび厚さ方向の加圧圧縮を説明するための断面図である。
Next, the finish molding process when using the
まず、上型366を上昇させ、型開きされた下型361のキャビティ363に、平板状の第2予備成形品120を配置する(図15参照)。第2予備成形品120に含まれる黒鉛は、上述のように、厚さ方向に配向している。また、第2予備成形品120は、樹脂が溶融した状態で形成されており、良好な形状保持能を有するため、ハンドリングが容易である。
First, the
そして、可動式オス型380を、下型361の凸部362の側面364に向かって、前進させ、端部端面381を側面364に当接させることで、第2予備成形品120を位置決めする。
Then, the movable male die 380 is advanced toward the
その後、上型366を降下させ、下型361に近接させる。上型366および下型361の型締め後、第2予備成形品120は、セパレータの下面形状および上面形状に対応するキャビティ363,368によって厚さ方向に加圧圧縮される(図16参照)。厚さ方向の加圧圧縮は、第2予備成形品120の下面122および上面127をセパレータ形状に変化させる。この際、第2予備成形品120の側面121は、可動式オス型380の端部端面381によって支持されているため、良好な寸法精度が得られる。
Thereafter, the
また、コントローラ375は、加熱源371を制御することにより、下型361および上型366の内部の成形材料100の温度を、樹脂105の熱硬化温度度以上に調整し、樹脂105を硬化させる。
In addition, the
その後、上型366を上昇させ、また、可動式オス型380を後退させることで、型開きし、成形材料100の温度が、例えば、常温まで降下すると、セパレータ形状の成形体が、取り出される。
Thereafter, the
以上のように仕上げ成形工程においては、成形体の材料である第2予備成形品120に含まれる黒鉛は、厚さ方向に配向しているため、成形体130は、厚さ方向に配向している黒鉛を有することになる。前記厚さ方向は、セパレータの積み圧方向である。
As described above, in the finish molding step, the graphite contained in the
つまり、本実施の形態は、積み圧方向に関して低い電気抵抗(貫通抵抗)を有する燃料電池用セパレータの製造方法を提供することができる。 That is, this embodiment can provide a method for manufacturing a fuel cell separator having a low electrical resistance (penetration resistance) in the stacking pressure direction.
なお、樹脂105の熱硬化速度が遅い場合、硬化途中の樹脂105が、表面や隅に移動し、局所的に集中することで、樹脂リッチな部位が形成され、黒鉛101の分散不良が発生する虞がある。また、サイクルタイムが悪化する問題も生じる。そのため、加熱装置370は、急速加熱性能を有することが好ましい。
In addition, when the thermal curing speed of the
加熱装置370は、抵抗発熱体からなる加熱源371を有するものに限定されず、例えば、下型361および上型366の内部に加熱流体(熱媒)を導入する形態を適用することも可能である。加熱流体は、特に限定されないが、コストや取扱い性を考慮し、高温の油が好ましい。加熱装置370の加熱源371は、必要に応じ、下型361および上型366の一方のみに配置することも可能である。
The
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.
例えば、各工程における加熱装置は、加熱源として電磁誘導加熱や超音波加熱等を適宜適用することも可能である。電磁誘導加熱および超音波加熱は、加熱流体の場合と同様に、急速加熱の観点から好ましい。さらに、電磁誘導加熱は、成形材料に含まれる黒鉛を直接加熱する機能を有する点においても好ましい。例えば、加熱源として電磁誘導加熱を適用する場合、電磁誘導コイルは、下型のキャビティ面の近傍かつ周囲に螺旋状に巻いて、配置することが可能である。 For example, the heating device in each step can appropriately apply electromagnetic induction heating, ultrasonic heating, or the like as a heating source. Electromagnetic induction heating and ultrasonic heating are preferable from the viewpoint of rapid heating, as in the case of heated fluid. Furthermore, electromagnetic induction heating is also preferable in that it has a function of directly heating graphite contained in the molding material. For example, when electromagnetic induction heating is applied as a heating source, the electromagnetic induction coil can be arranged by being spirally wound around and around the cavity surface of the lower mold.
また、各工程における成形装置に、冷却装置を適宜設けて、成形材料の温度を急速冷却することで、サイクルタイムを短縮することも可能である。冷却装置の冷却源は、例えば、下型および/又は上型の内部に配置され、かつ冷却流体(冷媒)が導入される通路によって構成することが可能である。冷却流体は、特に限定されないが、コストや取扱い性を考慮し、低温の水が好ましい。 In addition, it is possible to shorten the cycle time by appropriately providing a cooling device in the molding apparatus in each step to rapidly cool the temperature of the molding material. The cooling source of the cooling device can be configured by, for example, a passage that is disposed inside the lower mold and / or the upper mold and into which a cooling fluid (refrigerant) is introduced. The cooling fluid is not particularly limited, but low temperature water is preferable in consideration of cost and handleability.
10・・単セル、
20・・膜電極接合体、
25A,25B・・ガス拡散層、
30,40・・セパレータ、
31,41・・外面、
32,36,42,46・・流路溝、
35,45・・内面、
100・・成形材料、
101・・黒鉛、
105・・熱硬化性樹脂、
110・・第1予備成形品、
111・・側面、
112・・下面、
117・・上面、
120・・第2予備成形品、
121・・側面、
122・・下面、
127・・上面、
150・・成形装置、
160・・成形金型、
161・・下型、
162・・キャビティ、
166・・上型、
167・・キャビティ、
170・・加熱装置、
171・・加熱源、
175・・コントローラ、
191・・ノズル、
250・・成形装置、
260・・成形金型、
261・・下型、
262・・キャビティ、
266・・上型、
267・・キャビティ、
270・・加熱装置、
271・・加熱源、
275・・コントローラ、
280・・可動式オス型、
281・・端部端面、
350・・成形装置、
360・・成形金型、
361・・下型、
362・・凸部、
363・・キャビティ、
364・・側面、
366・・上型、
367・・凸部、
368・・キャビティ、
369・・側面、
370・・加熱装置、
371・・加熱源、
375・・コントローラ、
380・・可動式オス型、
381・・端部端面。
10. Single cell,
20 .. Membrane electrode assembly,
25A, 25B ... Gas diffusion layer,
30, 40 ... separator
31, 41..
32, 36, 42, 46..
35, 45 ... inner surface,
100. ・ Molding material,
101 .. Graphite,
105 .. Thermosetting resin,
110 .. First preformed product,
111 .. side
112 .. lower surface,
117 .. upper surface,
120 .. 2nd preform,
121 .. side
122 .. lower surface,
127 .. upper surface,
150. ・ Molding equipment,
160 .. Molding mold,
161 ... lower mold,
162 .. cavity,
166 ... Upper mold,
167.cavity,
170 .. heating device,
171 ... Heating source
175 .. Controller
191 Nozzle,
250. ・ Molding equipment,
260 .. Molding mold,
261 ... Lower mold,
262 .. cavity,
266 ... Upper mold,
267 .. cavity,
270 ... Heating device,
271 ... Heating source
275 ・ ・ Controller,
280 ... Moveable male type,
281 .. end face,
350 .. Molding equipment
360..Molding mold,
361 ... Lower mold,
362 .. convex part,
363.cavity,
364 .. side,
366 ... Upper mold,
367 .. Convex part,
368 .. cavity,
369 .. side,
370 .. heating device,
371 ... Heating source
375. Controller
380 ・ ・ Moveable male type,
381 .. End face.
Claims (8)
前記第1予備成形品を、前記樹脂の熱硬化温度未満の温度において、横方向から加圧圧縮することで、くさび状断面を変形させ、平板状の第2予備成形品を形成するための第2予備成形工程と、
前記第2予備成形品を、厚さ方向に加圧圧縮することで、セパレータ形状の成形体を形成する一方、前記成形材料に含まれる前記樹脂を熱硬化させるための仕上げ成形工程と
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。 A powdery molding material in which graphite and a thermosetting resin are mixed is pressed and compressed in the thickness direction at a temperature lower than the thermosetting temperature of the resin, so that a plate-like first preliminary having a wedge-shaped cross section is obtained. A first preforming step for forming a molded article;
The first preform is compressed and compressed from the lateral direction at a temperature lower than the thermosetting temperature of the resin, thereby deforming the wedge-shaped cross section and forming a flat second preform. 2 preforming steps;
The second preform is press-compressed in the thickness direction to form a separator-shaped molded body, and has a finish molding step for thermosetting the resin contained in the molding material. A method for producing a fuel cell separator.
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