JP2005349463A - Method for forming stripe-shaped convex and concave, and metal separator for fuel cell manufactured in the same method - Google Patents
Method for forming stripe-shaped convex and concave, and metal separator for fuel cell manufactured in the same method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005349463A JP2005349463A JP2004175837A JP2004175837A JP2005349463A JP 2005349463 A JP2005349463 A JP 2005349463A JP 2004175837 A JP2004175837 A JP 2004175837A JP 2004175837 A JP2004175837 A JP 2004175837A JP 2005349463 A JP2005349463 A JP 2005349463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- streak
- shape
- metal
- thin
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、薄肉の素材、特に、多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材に対して複数の筋状凹部および筋状凸部を成形する筋状凹凸成形方法、および、同成形方法によって製造される燃料電池のメタルセパレータに関する。 The present invention relates to a method of forming a plurality of streak-like recesses and streak-like projections on a thin-walled material, in particular, a thin-walled material having a large number of through-holes formed in a mesh shape, and the same molding The present invention relates to a metal separator for a fuel cell manufactured by the method.
従来から、例えば、下記特許文献1に示すような燃料電池の構造は知られている。この燃料電池の構造におけるメタルセパレータは、アノード電極またはカソード電極を支持する集電部と、燃料ガスまたは酸化剤ガスを各電極に供給するための流路を形成する集電部サポートとを備える構造となっている。また、メタルセパレータの集電部と電極との間には、多数の貫通孔が形成されるとともにその表面に多数の凹凸形状を有するエキスパンドメタルが設けられている。そして、このエキスパンドメタルの厚み(凹凸寸法)を適宜調整することにより、燃料電池のアノード電極またはカソード電極とエキスパンドメタルとの接触を良好に確保することができ、発電された電気の損失を低減するようになっている。 Conventionally, for example, a structure of a fuel cell as shown in Patent Document 1 below is known. The metal separator in the structure of the fuel cell includes a current collector that supports the anode electrode or the cathode electrode, and a current collector support that forms a flow path for supplying fuel gas or oxidant gas to each electrode. It has become. In addition, a large number of through-holes are formed between the current collector of the metal separator and the electrode, and an expanded metal having a large number of uneven shapes is provided on the surface thereof. Then, by appropriately adjusting the thickness (unevenness dimension) of the expanded metal, it is possible to ensure good contact between the anode electrode or cathode electrode of the fuel cell and the expanded metal, and to reduce the loss of generated electricity. It is like that.
また、従来から、例えば、下記特許文献2に示すような溝付き板材をメタルセパレータとして採用した燃料電池も知られている。この溝付き板材は、薄層が表面に形成された平板状のクラッド材に対して波型形状を予備成形し、その後所望の溝形状を本成形することによって製造される。そして、この製造された溝付き板材をメタルセパレータとして採用することにより、成形された溝が燃料ガスまたは空気を好適に分離し、同分離された燃料ガスまたは空気を燃料電池のアノード電極またはカソード電極に導通するようになっている。 Further, conventionally, for example, a fuel cell in which a grooved plate material as shown in Patent Document 2 below is adopted as a metal separator is also known. The grooved plate material is manufactured by preforming a corrugated shape with respect to a flat clad material having a thin layer formed on the surface thereof, and then finally forming a desired groove shape. Then, by adopting the manufactured grooved plate material as a metal separator, the formed groove suitably separates fuel gas or air, and the separated fuel gas or air is separated from the anode electrode or cathode electrode of the fuel cell. It is supposed to be conductive.
さらに、従来から、例えば、下記特許文献3に示すような燃料電池のセパレータは知られている。この燃料電池のセパレータは、平板状の第1部材(カーボン)と、この第1部材に積層され、燃料電池の電極層に弾性的に接触させられるとともにガス流路を形成する複数の突片を有する第2部材(金属板)とから構成されている。そして、第2部材の複数の突片によって形成されたガス流路は、突片の周囲や内側に存在する空間とされていて、流入したガスがあらゆる方向に立体的に連通するようになっている。このため、ガス流路を流れるガスの反応効率が高まるとともに電極層に対するガス拡散性がより均一化して、燃料電池の発電効率を向上するようになっている。
一般的に、燃料電池の発電効率を向上させるためには、電極反応および集電効率を向上させることが重要である。このため、燃料電池に採用されるメタルセパレータには、燃料電池に導入される燃料ガスと酸化剤ガスとを電極層に効率よく供給する機能と、電極反応で発電された電気を効率よく集電する機能が要求される。 Generally, in order to improve the power generation efficiency of a fuel cell, it is important to improve the electrode reaction and current collection efficiency. For this reason, the metal separator employed in the fuel cell efficiently collects the fuel gas and oxidant gas introduced into the fuel cell to the electrode layer and efficiently collects electricity generated by the electrode reaction. Function is required.
ところで、上記特許文献1に示された従来の燃料電池の構造においては、エキスパンドメタルと電極との接触が良好に確保されるため、発電された電気を効率よく集電する機能は満足する。しかし、気体不透過性の集電部サポートによって燃料ガスまたは酸化剤ガスが電極に供給される。このため、各電極に対して十分な燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給できず、言い換えると、ガス拡散性が不均一となり、ガスを効率よく供給する機能を満足しない場合がある。 By the way, in the structure of the conventional fuel cell shown by the said patent document 1, since the contact with an expanded metal and an electrode is ensured favorably, the function which collects generated electricity efficiently is satisfied. However, fuel gas or oxidant gas is supplied to the electrode by a gas-impermeable current collector support. For this reason, sufficient fuel gas or oxidant gas cannot be supplied to each electrode. In other words, gas diffusibility becomes non-uniform, and the function of supplying gas efficiently may not be satisfied.
また、上記特許文献2に示された従来の燃料電池においては、クラッド材に溝を正確に成形することができ、各電極との接触が十分に確保される。このため、発電された電気を効率よく集電する機能は満足する。しかし、上記特許文献1の燃料電池と同様に、気体不透過のクラッド材に形成した溝によって燃料ガスまたは酸化剤ガスを電極に供給する。このため、各電極に対するガス拡散性が不均一となり、ガスを効率よく供給する機能を満足しない場合がある。 Further, in the conventional fuel cell shown in Patent Document 2, a groove can be accurately formed in the clad material, and sufficient contact with each electrode is ensured. For this reason, the function of efficiently collecting the generated electricity is satisfactory. However, as in the fuel cell of Patent Document 1, fuel gas or oxidant gas is supplied to the electrode through a groove formed in the gas-impermeable cladding material. For this reason, the gas diffusibility with respect to each electrode becomes non-uniform, and the function of supplying gas efficiently may not be satisfied.
さらに、上記特許文献3に示された従来の燃料電池のセパレータにおいては、ガス拡散性を良好に確保することによってガスを供給する機能については満足するものの、電極層と接触する部位が突片の頂面付近となることから電気の集電抵抗が増大して集電効率が低下する場合がある。また、薄板の金属板に突片を成形する際には、成形上の制約、例えば、成形可能な突片の高さ制約などによって、燃料電池に要求される発電効率を確保できない場合がある。 Further, in the conventional fuel cell separator disclosed in Patent Document 3, the function of supplying gas by ensuring good gas diffusibility is satisfied, but the portion in contact with the electrode layer is the protrusion piece. Since it is in the vicinity of the top surface, the current collecting resistance may increase and the current collecting efficiency may decrease. In addition, when the projecting piece is formed on a thin metal plate, the power generation efficiency required for the fuel cell may not be ensured due to molding restrictions, for example, the height restriction of the projectable projecting piece.
このような燃料電池に対する要求を満たすために、例えば、エキスパンドメタルに多数の溝を成形すれば、各電極との接触を良好に確保しつつ、エキスパンドメタルの貫通孔をガスが通過することにより電極層に対するガス拡散性を良好に確保することができる。したがって、燃料電池に要求される機能すなわちガスを効率よく供給する機能および発電された電気を効率よく集電する機能を両立できると考えられる。しかしながら、エキスパンドメタルなど多数の貫通孔が形成された金属薄板においては、この貫通孔形成時に加工硬化(すなわち残留応力の集中)が生じ、曲げ加工すると極めて容易に割れや破断が生じる可能性がある。 In order to satisfy the demand for such a fuel cell, for example, if a large number of grooves are formed in the expanded metal, the electrode passes through the through hole of the expanded metal while ensuring good contact with each electrode. The gas diffusibility to the layer can be ensured satisfactorily. Therefore, it is considered that the function required for the fuel cell, that is, the function of efficiently supplying the gas and the function of efficiently collecting the generated electricity can be achieved. However, in a thin metal plate having a large number of through-holes such as expanded metal, work hardening (that is, concentration of residual stress) occurs during the formation of the through-holes, and there is a possibility that cracks and breaks may occur very easily when bent. .
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材に対して複数の筋状凹部および筋状凸部を成形する筋状凹凸成形方法を提供するとともに、同筋状凹凸成形方法によって製造された燃料電池用セパレータを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to provide a plurality of streak-like recesses and streak-like projections with respect to a thin material having a large number of through holes formed in a mesh shape. An object of the present invention is to provide a method for forming streak irregularities to be molded and to provide a separator for a fuel cell manufactured by the method for forming streak unevenness.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材に対して複数の筋状凹部および筋状凸部を成形する筋状凹凸成形方法であって、前記薄肉の素材に対して複数の凹部と凸部からなる波形形状を、前記複数の筋状凹部および筋状凸部の最終成形寸法よりも大きな予備成形寸法で予備成形し、前記予備成形した波形形状の凹部と凸部の予備成形寸法が前記最終成形寸法となるまで圧縮しながら変形させて前記複数の筋状凹部または筋状凸部を最終成形することにある。この場合、前記薄肉の素材は、例えば、平板状の金属薄板に対してせん断曲げ加工により多数の貫通孔を網目状に形成したランスカットメタルであるとよい。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is a streak uneven forming method for forming a plurality of streak recesses and streak protrusions on a thin material having a large number of through holes formed in a mesh shape. And pre-molding a corrugated shape including a plurality of concave portions and convex portions with a preforming dimension larger than a final molding size of the plurality of streaky concave portions and streaky convex portions with respect to the thin material, The plurality of streak-like recesses or streak-like projections are finally molded by being deformed while being compressed until the preformed dimensions of the shaped corrugated recesses and projections become the final molding dimensions. In this case, the thin material may be, for example, a lance cut metal in which a large number of through holes are formed in a mesh shape by shear bending with respect to a flat metal thin plate.
これらによれば、ランスカットメタルなどの多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材に対して、まず、予備成形によって緩やかな凹凸形状である波形形状を予備成形寸法となるように成形し、その後、最終成形寸法となるまで圧縮しながら変形させて最終的な筋状凹部と筋状凸部を成形することができる。これにより、貫通孔形成時の加工硬化の影響により割れや破断が発生しやすい薄肉の素材であっても、筋状凹部と筋状凸部を最終成形する際には、薄肉の素材を圧縮しながら、言い換えれば、予備成形寸法で成形された波型形状の凹部と凸部の寸法を縮めながら成形することができる。したがって、薄肉の素材の曲げ加工に対する局所的な伸びを低減することができて、割れや破断の発生を低減することができる。ここで、ランスカットメタルは、平板状の薄肉金属板に対して、順次千鳥配置の切れ目を加工するとともに加工した切れ目を押し曲げることによって、網目状の小径の貫通孔が形成されたものである。 According to these, for a thin material in which a large number of through holes such as lance cut metal are formed in a mesh shape, a corrugated shape that is a gentle uneven shape is first formed by preforming so as to have a pre-formed dimension. Then, the final streak-like recesses and streak-like projections can be formed by being deformed while being compressed until reaching the final molding size. As a result, even if it is a thin material that is prone to cracking or breaking due to the effects of work hardening during the formation of through-holes, the thin material is compressed when final forming the streak-like recess and streak-like projection. However, in other words, it is possible to perform molding while reducing the dimensions of the corrugated concave and convex parts formed with the preforming dimensions. Therefore, the local elongation with respect to the bending process of the thin-walled material can be reduced, and the occurrence of cracks and breaks can be reduced. Here, the lance cut metal is formed by sequentially processing staggered cuts on a flat thin metal plate and by pressing and bending the cut cuts to form a mesh-like small-diameter through hole. .
また、本発明の他の特徴は、前記薄肉の素材は、多数の貫通孔が網目状に形成された後、さらに、圧延加工された薄肉の素材であり、この薄肉の素材に対して前記圧延加工された方向とは異なる方向に前記波形形状を予備成形することにもある。この場合、前記薄肉の素材は、例えば、平板状の金属薄板に対してせん断曲げ加工により多数の貫通孔を網目状に形成した後、圧延加工によって略平板状に形成したエキスパンドメタルであるとよい。 Another feature of the present invention is that the thin-walled material is a thin-walled material that is rolled after a large number of through holes are formed in a mesh shape. The waveform shape may be preformed in a direction different from the processed direction. In this case, the thin-walled material may be, for example, an expanded metal formed in a substantially flat plate shape by rolling after forming a large number of through holes in a mesh shape by a shear bending process on a flat metal thin plate. .
これらによれば、エキスパンドメタルなどの多数の貫通孔が網目状に形成された後に圧延された薄肉の素材に対しては、予備成形を圧延された方向と異なる方向に波形形状を成形し、その後、最終成形寸法まで圧縮しながら変形させて最終的な筋状凹部と筋状凸部を最終成形することにより、割れや破断の発生を低減することができる。具体的に説明すると、貫通孔の形成によって加工硬化が生じた薄肉の素材に対して圧延加工すると、同薄肉の素材には圧延方向にさらに加工硬化が生じ、圧延方向にてこの薄肉の素材を曲げると伸びが極端に不足して割れや破断が生じやすくなる。このため、予備成形および最終成形において、圧延方向と異なる方向に波形形状、筋状凹部および筋状凸部を成形することにより、曲げ加工に必要な伸びを確保することができて、割れや破断の発生を低減することができる。ここで、エキスパンドメタルは、平板状の薄肉金属板に対して、順次千鳥配置の切れ目を加工するとともに加工した切れ目を押し曲げることによって網目状の小径の貫通孔が形成し、さらに、圧延加工されて略平板状とされたものである。このように、エキスパンドメタルを略平板状とすることにより、例えば、最終成形後の製品において不必要な曲がりや凹凸などを除去するための工程を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。 According to these, for a thin material rolled after a large number of through-holes such as expanded metal are formed in a mesh shape, a pre-molding is formed into a wave shape in a direction different from the rolled direction, and thereafter Then, by deforming while compressing to the final molding dimension and finally forming the final streak-like concave part and the streak-like convex part, the occurrence of cracks and breaks can be reduced. Specifically, when a thin material that has undergone work hardening due to the formation of a through hole is rolled, the thin material further undergoes work hardening in the rolling direction. When bent, the elongation is extremely insufficient, and cracks and breaks tend to occur. For this reason, in preforming and final forming, it is possible to ensure the elongation necessary for bending by forming a corrugated shape, streak-like concave part and streak-like convex part in a direction different from the rolling direction, and cracking or breaking Can be reduced. Here, the expanded metal is formed by sequentially processing staggered cuts on a flat thin metal plate, and forming a small through-hole with a mesh shape by pressing and bending the cuts, and further rolling. It is made into a substantially flat plate shape. Thus, by making the expanded metal into a substantially flat plate shape, for example, it is not necessary to provide a process for removing unnecessary bending or unevenness in the product after final molding, and the manufacturing cost can be reduced. .
また、これらの場合、前記予備成形の予備成形寸法と前記最終成形の最終成形寸法は、前記複数の筋状凹部または筋状凸部の凹凸成形方向の寸法であるとよい。これによれば、予備成形寸法と最終成形寸法を、例えば、筋状凹部の深さ方向の寸法や筋状凸部の高さ方向の寸法とすることができる。ここで、多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材や、さらに圧延加工された薄肉の素材に筋状凹部と筋状凸部を成形する場合には、これら筋状凹部や筋状凸部の角部にて曲げ加工に対する伸びが必要となる。このため、予備成形寸法と最終成形寸法を筋状凹部の深さ方向の寸法や筋状凸部の高さ方法の寸法とすることによって、最終成形時の圧縮変形において、薄肉の素材の余肉を前記角部に向けて流動させることができる。したがって、前記角部の曲げ加工に対する伸びを小さくすることができて、割れや破断の発生を低減することができる。 In these cases, the preforming dimension of the preforming and the final molding dimension of the final molding are preferably dimensions in the concavo-convex forming direction of the plurality of streak-like recesses or streak-like projections. According to this, a preforming dimension and a final molding dimension can be made into the dimension of the depth direction of a streak-like recessed part, and the dimension of the height direction of a streak-like convex part, for example. Here, when forming a streak-like concave part and a streak-like convex part in a thin-walled material in which a large number of through-holes are formed in a mesh shape, or a thin-walled material that has been further rolled, Elongation with respect to bending work is required at the corners of the protrusions. For this reason, by setting the preforming dimension and the final molding dimension to the dimension in the depth direction of the streak recess and the dimension of the height method of the streak convex part, in the compression deformation at the time of final molding, the surplus of the thin material Can flow toward the corner. Accordingly, the elongation of the corner portion with respect to the bending process can be reduced, and the occurrence of cracks and breaks can be reduced.
また、これらの場合、前記予備成形は、前記薄肉の素材に対して連続的に前記波形形状を成形し、前記最終成形は、前記予備成形によって連続的に成形された波形形状を連続的に圧縮しながら変形させて前記筋状凹部および筋状凸部を成形するとよい。これによれば、連続的に、薄肉の素材に対して筋状凹部および筋状凸部を成形することができるため、生産性を大幅に向上させることができる。 In these cases, the preforming continuously forms the corrugated shape on the thin-walled material, and the final forming continuously compresses the corrugated shape continuously formed by the preforming. The streak-shaped concave part and the streak-shaped convex part may be formed by being deformed while being deformed. According to this, since a streak-like recessed part and a streaky convex part can be continuously shape | molded with respect to a thin raw material, productivity can be improved significantly.
さらに、本発明の他の特徴は、燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給するガス流路を形成する燃料電池用のメタルセパレータにおいて、メタルセパレータのガス流路は、多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材に対して成形された複数の筋状凹部および筋状凸部から構成されるものであって、前記複数の筋状凹部および筋状凸部は、前記薄肉の素材に対して複数の凹部と凸部からなる波形形状を、前記複数の筋状凹部および筋状凸部の最終成形寸法よりも大きな予備成形寸法で予備成形し、前記予備成形した波形形状の凹部と凸部の予備成形寸法が前記最終成形寸法となるまで圧縮しながら変形させて成形されることにもある。 Furthermore, another feature of the present invention is a metal separator for a fuel cell that forms a gas flow path for supplying a fuel gas and an oxidant gas to an electrode layer constituting an electrode structure of the fuel cell. The gas flow path of the metal separator is composed of a plurality of streak-like recesses and streak-like projections formed on a thin material in which a large number of through holes are formed in a mesh shape. The streak-like recess and the streak-like convex part have a preformed dimension larger than the final molding size of the plurality of streak-like recesses and the streak-like convex part with a wavy shape composed of a plurality of recesses and convex parts for the thin material. The preformed corrugated recesses and projections may be deformed while being compressed until the final molding dimensions are reached.
これによれば、上述した筋状凹凸成形方法によって多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材(ランスカットメタルやエキスパンドメタル)に対して成形された複数の筋状凹部および筋状凸部を成形し、燃料電池用のメタルセパレータを製造することができる。この製造された燃料電池用のメタルセパレータによれば、アノード電極またはカソード電極との接触を良好に確保しつつ、薄肉の素材に多数形成された貫通孔を燃料ガスまたは酸化剤ガスが通過することにより電極層に対するガス拡散性を良好に確保することができる。これにより、燃料電池に要求される機能すなわちガスを効率よく供給する機能および発電された電気を効率よく集電する機能を両立できる。したがって、燃料電池の発電効率を向上させることができる。 According to this, a plurality of streak recesses and streak projections formed on a thin material (lance cut metal or expanded metal) in which a large number of through holes are formed in a mesh shape by the above-described streak uneven forming method. A metal separator for a fuel cell can be manufactured by molding the part. According to the manufactured metal separator for a fuel cell, the fuel gas or the oxidant gas passes through through holes formed in a thin material while ensuring good contact with the anode electrode or the cathode electrode. As a result, good gas diffusibility to the electrode layer can be secured. Thereby, the function required for the fuel cell, that is, the function of efficiently supplying the gas and the function of efficiently collecting the generated electricity can be achieved. Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell can be improved.
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を詳細に説明する。図1は、燃料電池に利用されて、同燃料電池のメタルセパレータを構成するガス流路形成部材10を示している。このガス流路形成部材10は、燃料電池を構成する電極(アノード電極およびカソード電極)に外部から供給される燃料ガスおよび酸化剤ガス(以下、まとめて単にガスという)を供給するとともに、これら電極の電極反応によって発電された電気を集電するものである。このため、ガス流路形成部材10の形状としては、外部から供給されたガスを各電極に効率よく供給することに加え、発電された電気を効率よく集電する形状が要求される。すなわち、外部から供給されたガスを各電極に効率よく供給するためには、導通するガスの圧力損失を低減する形状であることが要求される。一方、発電された電気を効率よく集電するためには、各電極との接触面積を大きくし集電抵抗を低減する形状であることが要求される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a gas flow
したがって、ガス流路形成部材10は、図1に示すように、導通ガスの圧力損失を低減するために多数の網目状の貫通孔が形成されたランスカットメタル11に対して多数の筋状凹部12および筋状凸部13が成形されている。また、集電抵抗を低減するために筋状凹部12の成形幅に比して筋状凸部13の成形幅が大きくなるように成形されている。以下、このガス流路形成部材10の製造について詳細に説明する。
Accordingly, as shown in FIG. 1, the gas flow
薄肉の素材としてのランスカットメタル11は、板厚が0.1mm〜0.2mm程度のステンレス板(例えば、フェライト系ステンレスなど)から形成されるものである。そして、ランスカットメタル11は、図2(a)に示すように、孔径が0.1mm〜1mm程度とされた多数の小径の貫通孔が網目状に形成されている。また、ランスカットメタル11は、図2(b)にて図2(a)のX−X断面を示すように、網目状の貫通孔を形成している部分(以下、この部分をストランドという)が順次重なるように連結されて(以下、この連結部分をボンド部11aという)、その断面形状が段形状とされている。このランスカットメタル11は、以下に説明するランスカットメタル成形工程を経て製造される。
The lance cut
ランスカットメタル成形工程は、図3(a)に概略的に示すランスカットメタル加工装置Rを用いて、ステンレス板Sに多数の網目状の貫通孔を成形する。ランスカットメタル加工装置Rは、ステンレス板Sを供給するための送りローラORと、ステンレス板Sを順次せん断加工して網目状の貫通孔を成形する刃型Hとを備えている。なお、ステンレス板Sは、所定の長さに予め切断された板材であってもよいし、コイル状に巻き取られたコイル材であってもよい。刃型Hは、図3(b)に示すように、上下動可能な上刃UHと固設された下刃SHとから構成される。そして、上刃UHおよび下刃SHは、ステンレス板Sに対してせん断加工により千鳥配置に切れ目を形成するために、複数の山谷形状とされた刃を備えている。 In the lance cut metal forming step, a large number of mesh-like through holes are formed in the stainless steel plate S using a lance cut metal processing apparatus R schematically shown in FIG. The lance cut metal processing apparatus R includes a feed roller OR for supplying the stainless steel plate S, and a blade die H for sequentially shearing the stainless steel plate S to form a mesh-like through hole. The stainless steel plate S may be a plate material cut in advance to a predetermined length, or may be a coil material wound in a coil shape. As shown in FIG. 3B, the blade mold H is composed of an upper blade UH that can move up and down and a lower blade SH that is fixed. The upper blade UH and the lower blade SH are provided with a plurality of ridges and valleys in order to form cuts in a staggered arrangement on the stainless steel plate S by shearing.
このように構成されたランスカットメタル加工装置Rを用いたランスカットメタル成形工程においては、まず、送りローラORがステンレス板Sを所定の加工長さ(加工ピッチ)だけ刃型Hに送る。刃型Hの上刃UHは、送りローラORによってステンレス板Sが供給されると、下刃SH方向へ降下し、下刃SHとともにその山形状の部分によってステンレス板Sの一部をせん断して千鳥配置の切れ目を加工する。さらに続けて、上刃UHは最下点位置まで降下し、同上刃UHの刃と接触しているステンレス板Sを下方に曲げ伸ばし、その後、上方の原位置まで復帰する。続いて、送りローラORが再び加工ピッチだけステンレス板Sを刃型Hに送り、再び上刃UHが降下することによって切れ目加工および曲げ伸ばし加工が施される。 In the lance cut metal forming process using the lance cut metal processing apparatus R configured as described above, first, the feed roller OR sends the stainless steel plate S to the blade mold H by a predetermined processing length (processing pitch). When the stainless steel plate S is supplied by the feed roller OR, the upper blade UH of the blade mold H descends in the direction of the lower blade SH and shears a part of the stainless steel plate S by the mountain-shaped portion together with the lower blade SH. Process staggered cuts. Furthermore, the upper blade UH descends to the lowest point position, and the stainless steel plate S that is in contact with the blade of the upper blade UH is bent and extended downward, and then returns to the upper original position. Subsequently, the feed roller OR again feeds the stainless steel plate S to the blade mold H by the machining pitch, and the upper blade UH descends again to perform cut processing and bending elongation processing.
そして、これらの動作を繰り返すことにより、多数の網目状の貫通孔が形成されたランスカットメタル11が成形される。ここで、上刃UHと下刃SHに谷部分を設けることにより、上刃UHの降下に伴ってステンレス板Sに切れ目が加工されない部分を設けることができる。この切れ目が加工されない部分がランスカットメタル11のボンド部11aとなり、ランスカットメタル11はその断面形状が図2(b)に示すような段形状として成形される。これにより、ストランドが順次重なるように連結されて、ランスカットメタル11が製造される。
Then, by repeating these operations, the lance cut
次に、上述したように製造されたランスカットメタル11に対して、多数の筋状凹部12および筋状凸部13を成形して、ガス流路形成部材10を最終的に製造する筋状凹凸成形工程について詳細に説明する。この筋状凹凸成形工程は、ランスカットメタル11に対して緩やかな凹凸形状(以下、この凹凸形状を波形形状という)を予備成形する予備成形工程と、波形形状が予備成形されたランスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13を成形する最終成形工程とから構成される。
Next, with respect to the lance cut
予備成形工程は、図4に示すようなコルゲート成形機Kを用いて、ランスカットメタル11に波形形状を成形する。このコルゲート成形機Kは、ピニオンギア形状のピニオンツールPTとラック形状のラックツールRTとを備えている。ピニオンツールPTは、供給されるランスカットメタル11の幅寸法に比して大きな軸線方向寸法を有していて、図示しない駆動装置に連結されたシャフトJに対して同軸的かつ相対回転不能に組み付けられている。ラックツールRTは、平板状に形成されており、ピニオンツールPTと対向する面には、ピニオンツールPTのピニオンギア形状と歯合するラック形状が形成されている。そして、ラックツールRTは、図示しない送り装置によって、ピニオンツールPTの回動に合わせてその軸線方向(図4において左右方向)に正確に変位するようになっている。また、ピニオンツールPTに形成されたピニオンギア形状とラックツールRTに形成されたラック形状の歯の高さは、予備成形工程にて成形される波形形状の凹凸の成形寸法(以下、予備成形寸法という)が後述する最終成形工程にて成形される筋状凹部12および筋状凸部13の最終成形寸法Lよりも所定寸法ΔLだけ大きくなるように設定されている。
In the preforming process, a corrugated forming machine K as shown in FIG. The corrugating machine K includes a pinion gear-shaped pinion tool PT and a rack-shaped rack tool RT. The pinion tool PT has a dimension in the axial direction larger than the width dimension of the supplied lance cut
このように構成されたコルゲート成形機Kを用いた予備成形工程においては、上述のように製造されたランスカットメタル11がピニオンツールPTとラックツールRTとの歯合部分に連続的に供給される。このように、ランスカットメタル11が供給されると、ピニオンツールPTは、駆動装置からシャフトJを介して伝達された駆動力によって回動を開始する。また、ラックツールRTは、送り装置により、ピニオンツールPTの回動に合わせて軸線方向への変位を開始する。これにより、ランスカットメタル11は、図5(a)に示すように、ピニオンツールPTとラックツールRTの噛み合わせ部分(詳しくは、ピニオンギア形状とラック形状の歯の噛み合わせ部分)にて連続的に波形形状が成形される。そして、予備成形工程によってランスカットメタル11に成形される波形形状の高さ方向における予備成形寸法は、図5(b)に示すように、最終成形寸法LよりもΔLだけ大きく成形される。言い換えれば、ガス流路形成部材10の筋状凹部12および筋状凸部13の形成方向における断面の断面長に比して、予備成形されたランスカットメタル11の波形形状の形成方向における断面の断面長が大きく(長く)なるように成形される。
In the pre-forming process using the corrugating machine K configured as described above, the lance cut
このように、予備成形工程によって連続的に波形形状が成形されたランスカットメタル11は、ガス流路形成部材10の製品寸法と等しくなるように切断されて、最終成形工程に供給される。最終成形工程は、波形形状が予備成形されたランスカットメタル11に対し、最終形状としての筋状凹部12および筋状凸部13を成形して最終的にガス流路形成部材10を製造する工程である。この最終成形工程は、図6(a)に概略的に示すように、プレス成形機Oを用いて筋状凹部12と筋状凸部13をプレス成形する。プレス成形機Oは、床面に固設された下型SOと、同下型SOの上方に配置されて上下動可能な上型UOとを備えている。そして、これら下型SOと上型UOの対向する面は、筋状凹部12および筋状凸部13を成形するための凹凸形状が形成されている。ここで、下型SOと上型UOに形成される凹形状と凸形状の形成幅については、凹形状の形成幅が凸形状の形成幅よりも大きくなるように設定されている。また、凹形状の形成深さと凸形状の形成高さについては、最終成形寸法Lと略等しくなるように設定されている。
Thus, the lance cut
このように構成されたプレス成形機Oを用いた最終成形工程においては、まず、予備成形されたランスカットメタル11が下型SOの凹凸形状が形成された上面に載置される。この載置においては、図6(a)に示すように、ランスカットメタル11に成形された波形形状の凹凸が下型SOに形成された凹凸形状と一致するように載置される。この状態にて、上型UOが下型SOの方向へ降下すると、下型SOおよび上型UOに形成された凹凸形状によって、図6(b)に示すように、ランスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13が形成される。ここで、最終成形されたランスカットメタル11の筋状凹部12と筋状凸部13は、下型SOと上型UO間で挟持されることによって、ボンド部11aが圧縮されて略平面状に形成される。
In the final forming step using the press molding machine O configured as described above, first, the preliminarily formed lance cut
ここで、上述したように、予備成形工程によって成形された波形形状の予備成形寸法はL+ΔLであり、最終成形工程によって成形された筋状凹部12および筋状凸部13の最終成形寸法はLとなっている。このため、最終成形工程においては、ランスカットメタル11を圧縮しながら、言い換えれば、波形形状の成形方向における断面の断面長を縮めながら筋状凹部12および筋状凸部13を成形する。これにより、特に、略直角に曲げ加工される筋状凹部12および筋状凸部13の角部分が過度に延ばされる(引っ張られる)ことを効果的に防止することができる。このため、ランスカットメタル11のように、加工硬化の生じた薄肉の素材であっても、割れや破断の発生を防止して容易に曲げ加工を施すことができる。
Here, as described above, the pre-formed dimension of the corrugated shape formed by the pre-forming process is L + ΔL, and the final formed dimensions of the streak-shaped
すなわち、ランスカットメタル11は、その製造時において、網目状の貫通孔を成形するためのせん断加工や曲げ伸ばし加工によって、ボンド部11aの周辺に加工硬化が生じている。このため、上述した予備成形を行わずに筋状凹部12および筋状凸部13を成形した場合には、例えば、ボンド部11aが筋状凹部12や筋状凸部13の角部分に存在していると、曲げ加工に伴う伸びが不足してボンド部11aにて割れや破断が発生する。これに対して、ランスカットメタル11に波形形状を予備成形しておき、圧縮しながら筋状凹部12および筋状凸部13を成形すれば、ランスカットメタル11の余肉(詳しくは、ストランド)を角部分に向けて流動させることができる。したがって、曲げ加工に伴ってボンド部11aが過度に延ばされないため、好適に曲げ加工を施すことができる。
That is, when the lance cut
このように製造されたガス流路形成部材10は、固体高分子型燃料電池を構成するメタルセパレータとして用いられる。なお、固体高分子型燃料電池の構成については、本発明に直接関係しないため、その詳細な説明を省略するが、以下に簡単に説明しておく。
The gas flow
固体高分子型燃料電池は、図7にその構成を示す単セルが多数積層されて構成される。単セルは、上述したガス流路形成部材10および金属薄板20から構成されるメタルセパレータを上下に配し、同メタルセパレータ間に2枚の樹脂フレーム30およびMEA40(Membrane−Electrode Assembly:膜−電極アッセンブリ)を備えて構成される。そして、各単セルに対して、例えば水素ガスなどの燃料ガスと、例えば空気などの酸化剤ガスとが燃料電池スタック外部から導入されることにより、MEA40での電極反応によって電気が発電される。
The polymer electrolyte fuel cell is configured by laminating a large number of single cells whose structure is shown in FIG. In the single cell, a metal separator composed of the gas flow
金属薄板20は、単セルが多数積層されたとき、外部から導入されたガスの混流を防止するとともに、各単セル内にガスを導入するものである。このため、金属薄板20には、燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ導入するためのガス導入口21と、MEA40にて未反応の燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ排出するためのガス導出口22が形成されている。
The metal
樹脂フレーム30は、その周縁部分にて、単セルを形成した状態で金属薄板20に形成されたガス導入口21およびガス導出口22の各貫通孔に対応する位置に同各貫通孔の形状と略同一の形状の貫通孔31,32が形成されている。また、樹脂フレーム30には、その略中央部分にて、ガス流路形成部材10を収容する収容孔33が形成されている。この収容孔33は、固着される金属薄板20に形成された一対のガス導入口21およびガス導出口22と、積層される他方の樹脂フレーム30に形成された貫通孔31,32とをも収容するように形成されている。
The
このように、収容孔33を形成することにより、固着される金属薄板20の下面(または上面)、収容孔33の内周面およびMEA40の上面(または下面)により空間(以下、この空間をガス導通空間という)が形成される。そして、ガス導通空間内に対して、例えば、燃料ガスを金属薄板20の一方のガス導入口21から、また、酸化剤ガスを他方のガス導入口21および樹脂フレーム30の貫通孔31から導入することができる。また、ガス導通空間を通過した未反応のガスは、金属薄板20の一方のガス導出口22を介して、また、他方のガス導出口22および樹脂フレーム30の貫通孔32を介して外部に導出することができる。
Thus, by forming the
電極構造体としてのMEA40は、電解質膜EFを備えている。そして、電解質膜EF表面上にて、燃料ガスが導入されるガス導通空間側に配置されるアノード電極と、酸化剤ガスが導入されるガス導通空間側に配置されるカソード電極とが、所定の触媒を層状に積層することにより形成されている。
The
このように構成された単セルを多数積層した固体高分子型燃料電池においては、上述した各工程を経て製造されたガス流路形成部材10によって、MEA40のアノード電極およびカソード電極に燃料ガスおよび酸化剤ガスを効率よく供給することができる。具体的に説明すると、ガス流路形成部材10は、薄肉のランスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13を成形されて構成されている。このため、外部からガス導入口21を介してガス導通空間内に導入されたガスは、筋状凹部12または筋状凸部13を導通することにより、圧力損失を大幅に低減することができる。また、ランスカットメタル11は多数の網目状の貫通孔が形成されているため、ガス導通空間内に導入されたガスは前記貫通孔を介して筋状凹部12と筋状凸部13間を極めて容易に透過することができる。これによっても、ガスの圧力損失を低減することができ、ガス導通空間内のガスの導通がスムーズとなる。したがって、ガスを各電極に対して効率よく供給することができ、固体高分子型燃料電池の発電効率を向上させることができる。
In the polymer electrolyte fuel cell in which a large number of single cells configured as described above are stacked, the fuel gas and oxidation are applied to the anode electrode and cathode electrode of the
また、ガス流路形成部材10の筋状凹部12と筋状凸部13の成形幅は、筋状凸部13の成形幅が大きくなるように成形されている。このため、ガス流路形成部材10を、図7に示すように、MEA40に形成されたアノード電極およびカソード電極に対して筋状凸部13が接触するように配置することにより、アノード電極およびカソード電極との接触面積を大きくすることができる。また、ランスカットメタル11に多数の貫通孔が形成されていることによっても、アノード電極およびカソード電極との接触面積を大きくすることができる。したがって、MEA40にて発電された電気を集電する際の集電抵抗を極めて小さくすることができ、発電された電気を効率よく集電することができる。
Further, the forming width of the streak-like
上記実施形態においては、ランスカットメタル11の製造時に生じるボンド部11aの加工硬化によって筋状凹部12および筋状凸部13を成形したときの割れや破断を防止すべく、筋状凹凸成形工程を予備成形と最終成形工程とから構成して実施した。しかしながら、上述した筋状凹凸成形工程によれば、より加工硬化が進んだ薄肉の素材すなわち成形性のより劣る薄肉の素材に対しても、筋状凹部および筋状凸部を好適に成形してガス流路形成部材10を製造することが可能である。以下、上記実施形態の第1変形例について詳細に説明する。
In the embodiment described above, the streak uneven forming step is performed in order to prevent cracks and breaks when the streak-
ランスカットメタル11よりも加工硬化が進んだ薄肉の素材としては、例えば、上述のように製造されたランスカットメタル11に対してさらに圧延加工を施して製造されるエキスパンドメタル14を挙げることができる。このエキスパンドメタル14も、上述のランスカットメタル11と同様に、板厚が0.1mm〜0.2mm程度のステンレス板(例えば、フェライト系ステンレスなど)から形成されるものである。そして、エキスパンドメタル14にも、図8(a)に示すように、孔径が0.1mm〜1mm程度とされた多数の小径の貫通孔が網目状に形成されている。そして、エキスパンドメタル14は、図8(b)にて図8(a)のY−Y断面を示すように、圧延加工によってランスカットメタル11のボンド部11aに比して引き伸ばされたボンド部14aを有していて、略平板状に形成されている。このエキスパンドメタル14は、以下に説明するエキスパンドメタル成形工程を経て製造される。なお、以下に、同成形工程を説明するが、エキスパンドメタル14は、上述したランスカットメタル製造工程に圧延加工が付加されて製造されるため、ランスカットメタル11を圧延する圧延工程について詳細に説明する。
Examples of the thin-walled material that has been hardened more than the lance cut
この付加された圧延工程は、図9に概略的に示す圧延成形機Aを用いて、上述したように製造されるランスカットメタル11を圧延する。圧延成形機Aは、上下一対の圧延ローラARを備えていて、供給されたランスカットメタル11を圧延する。これにより、ランスカットメタル11のボンド部11aが圧延ローラARによって圧延されて(引き伸ばされて)、エキスパンドメタル14が製造される。
In the added rolling process, the lance cut
このように製造されたエキスパンドメタル14は、ランスカットメタル11と異なり、略平板状とされている。このため、エキスパンドメタル14のボンド部14aには、網目状の貫通孔の成形時の加工硬化と圧延加工時の加工硬化とが生じ、ランスカットメタル11に比してさらに加工硬化が進んだ状態となっている。この状態においては、筋状凹部12および筋状凸部13の成形に必要な伸びが十分に確保できず、例えば、波形形状を成形する予備成形であっても割れや破断が発生することが考えられる。そこで、この第1変形例においては、加工硬化が進んだエキスパンドメタル14に予備成形や最終成形を施す場合には、図8(a)に示すように、圧延方向に対して略直交する方向に波形形状や筋状凹部12および筋状凸部13を成形する。これにより、エキスパンドメタル14のボンド部14aが圧延方向への曲げによってさらに引き伸ばされることを防止することができる。
Unlike the lance cut
具体的に説明すると、上述したように製造されたエキスパンドメタル14に予備成形する場合には、エキスパンドメタル14は、その供給方向が圧延方向と略直交する向きに調整されて、コルゲート成形機Kに供給される。そして、コルゲート成形機Kは、上記実施形態と同様に、供給されたエキスパンドメタル14に対して波形形状を予備成形する。ここで、波形形状が成形されたエキスパンドメタル14においては、例えば、ボンド部14aが曲げられた場合であっても、曲げ方向が圧延方向と直交しているために曲げに伴う伸びが確保されて、圧延方向に曲げるよりも割れや破断の発生頻度を低減することができる。
Specifically, in the case of preforming the expanded
また、圧延方向と略直交する向きで波形形状を成形することによって、成形された波形形状部分におけるストランドの占める割合が大きくなる。このため、波形形状の成形において、加工硬化の小さいストランドが大きく変形することによって、加工硬化の大きなボンド部14aの伸びが抑制され、ボンド部14aの割れや破断を防止することもできる。これにより、全体として良好に波形形状を成形することができる。ここで、この予備成形においても、上記実施形態と同様に、ガス流路形成部材10の筋状凹部12および筋状凸部13の成形方向における断面の断面長に比して、予備成形されたエキスパンドメタル14の波形形状成形方向における断面の断面長が大きく(長く)なるように成形される。
Further, by forming the corrugated shape in a direction substantially perpendicular to the rolling direction, the proportion of the strands in the formed corrugated portion increases. For this reason, in the waveform-shaped molding, the strands with small work hardening are greatly deformed, so that the elongation of the
そして、予備成形されたエキスパンドメタル14は、上記実施形態と同様に、最終成形工程にて、プレス成形機Oによって筋状凹部12と筋状凸部13が成形される。この最終成形工程においても、エキスパンドメタル14を圧縮しながら、言い換えれば、波形形状の成形方向における断面の断面長を縮めながら筋状凹部12および筋状凸部13を成形する。これにより、エキスパンドメタル14のように、加工硬化が大きく成形性に劣る薄肉の素材であっても、割れや破断の発生を防止して良好に曲げ加工を施すことができる。そして、このようにエキスパンドメタル14に筋状凹部12および筋状凸部13を成形することによって製造されたガス流路形成部材10も、上記実施形態と同様に、固体高分子型燃料電池に採用することができる。
Then, the preformed expanded
以上の説明からも理解できるように、この第1変形例によれば、加工硬化が大きく成形性に劣る薄肉の素材すなわちエキスパンドメタル14であっても、筋状凹凸成形加工における割れや破断を防止することができる。また、その他の効果については、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
As can be understood from the above description, according to the first modified example, even when the thin metal material, that is, the expanded
上記実施形態においては、予備成形されたランスカットメタル11をガス流路形成部材10の製品幅と等しくなるように切断し、プレス成形機Oによって最終形状としての筋状凹部12および筋状凸部13を成形するように実施した。これに対し、生産性を向上するために、連続的に予備成形されたランスカットメタル11に切断することなく、連続的に筋状凹部12および筋状凸部13を成形することも可能である。以下、この第2変形例について詳細に説明する。
In the above embodiment, the pre-formed lance cut
この第2変形例においては、上記実施形態の最終成形工程で用いられるプレス成形機Oに代えて、図10に概略的に示す順送型プレス成形機Tが用いられる。この順送型プレス成形機Tは、ランスカットメタル11の幅方向(図10において紙面垂直方向)全体に対して、筋状凹部12を成形するための凹部および筋状凸部13を成形するための凸部が形成された下型SGと、上下動可能とされて下型SGに形成された凹部に進入してランスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13を成形するパンチPと、同パンチPの成形中においてランスカットメタル11を固定する先行パッドSPとを備えている。
In the second modification, a progressive press molding machine T schematically shown in FIG. 10 is used instead of the press molding machine O used in the final molding process of the above embodiment. This progressive press molding machine T is for forming the concave portions and the linear
この順送型プレス成形機Tを利用した最終成形工程においては、まず、図10(a)に示すように、前回の成形サイクルにより成形された筋状凹部12および筋状凸部13を一段送り、下型SG上に載置する。続いて、図10(b)に示すように、先行パッドSPを、前回の成形サイクルにより成形した筋状凹部12方向に下降させて、ランスカットメタル11を下型SGとともに挟持して固定する。このように、ランスカットメタル11を固定した状態で、図10(c)に示すように、パンチPを、下型SGに形成された凹部方向にランスカットメタル11とともに下降させることによって、ランスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13が成形される。
In the final molding process using this progressive press molding machine T, first, as shown in FIG. 10 (a), the streak-
このように、図10(a)〜(c)にて概略的に示した成形サイクルを繰り返すことにより、ランスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13を連続的に成形することができる。そして、この順送型プレス成形機Tによる最終成形工程においても、下型SGとパンチPとによって、ランスカットメタル11を圧縮しながら、筋状凹部12および筋状凸部13が成形される。これにより、略直角に曲げ加工される筋状凹部12および筋状凸部13の角部分が過度に延ばされる(引っ張られる)ことを効果的に防止することができる。したがって、この第2変形例においても、上記実施形態と同様に、加工硬化の生じた薄肉の素材すなわちランスカットメタル11であっても、割れや破断の発生を防止して良好に曲げ加工を施すことができる。また、最終成形工程において順送型プレス成形機Tを用いた場合には、図10(c)にて矢印で示す方向にランスカットメタル11を送ることによっても、筋状凹部12および筋状凸部13の成形における角部分の伸びを抑制して割れや破断を防止することができる。
As described above, by repeating the forming cycle schematically shown in FIGS. 10A to 10C, the streak-
さらに、上記第2変形例においては、順送型プレス成形機Tを用いて、ランスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13を最終成形したが、エキスパンドメタル14に対しても筋状凹部12および筋状凸部13を最終成形することが可能である。この場合においては、上記第1変形例で説明したように、エキスパンドメタル14には、圧延方向と略直交する方向にて予備成形がされている。そして、予備成形されたエキスパンドメタル14を連続的に順送型プレス成形機Tに供給することにより、上述したように、エキスパンドメタル14に連続的に筋状凹部12および筋状凸部13が成形される。したがって、エキスパンドメタル14に対しても、割れや破断を生じることなく、良好に筋状凹部12および筋状凸部13を成形することができる。
Further, in the second modified example, the streak-
また、本発明は、上記実施形態および各変形例に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態および各変形例においては、ランスカットメタル11やエキスパンドメタル14の幅方向全体に筋状凹部12および筋状凸部13を成形したが、所定の大きさに切り出したランスカットメタル11やエキスパンドメタル14の略中央部分にのみ筋状凹部12や筋状凸部13を成形することも可能である。この場合においても、予備成形工程にて予備成形寸法の波形形状を成形し、その後、最終成形工程にて圧縮しながら筋状凹部12および筋状凸部13を成形することができる。このとき、ランスカットメタル11またはエキスパンドメタル14において、波形形状や筋状凹部12と筋状凸部13が成形される略中央部分と、平板状の形状が維持される周縁部分との境界部分は、予備成形により緩やかに変形された後に圧縮しながら最終成形が施されるため、同境界部分でも曲げ加工による伸びが抑制される。したがって、ランスカットメタル11やエキスパンドメタル14の一部分に筋状凹部12や筋状凸部13を成形する場合であっても、本発明に係る筋状凹凸成形方法によれば、割れや破断の発生を防止して良好に成形することができる。
Further, the present invention is not limited to the above embodiment and each modification, and various modifications can be made. For example, in the said embodiment and each modification, although the streaky recessed
さらに、例えば、上述したランスカットメタル11およびエキスパンドメタル14の製造に関しては、上述した製造工程以外の工程によって製造することが可能である。また、上述した予備成形工程および最終成形工程においてコルゲート成形機Kおよびプレス成形機Oを利用して実施したが、予備成形寸法が最終成形寸法よりも大きくなるように予備成形可能であり、圧縮しながら最終成形寸法とする最終成形が可能であれば、その他の装置を利用して成形することも可能である。この場合にも、上述した実施形態および各変形例と同様の効果を期待することができる。
Furthermore, for example, regarding the manufacture of the lance cut
10…流路形成部材、11…ランスカットメタル、11a…ボンド部、12…筋状凹部、13…筋状凸部、14…エキスパンドメタル、14a…ボンド部、20…金属薄板、30…樹脂フレーム、40…MEA、R…ランスカットメタル加工装置、K…コルゲート成形機、O…プレス成形機、A…圧延成形機、T…順送型プレス成形機
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記薄肉の素材に対して複数の凹部と凸部からなる波形形状を、前記複数の筋状凹部および筋状凸部の最終成形寸法よりも大きな予備成形寸法で予備成形し、
前記予備成形した波形形状の凹部と凸部の予備成形寸法が前記最終成形寸法となるまで圧縮しながら変形させて前記複数の筋状凹部または筋状凸部を最終成形することを特徴とする筋状凹凸成形方法。 A streak uneven molding method for forming a plurality of streak recesses and streak protrusions on a thin material in which a large number of through holes are formed in a mesh shape,
Waveform shape consisting of a plurality of recesses and projections with respect to the thin material is preformed with a preforming dimension larger than the final molding dimension of the plurality of stripe-like recesses and stripe-shaped projections,
A streak characterized in that the plurality of streak-shaped concave portions or streaky convex portions are finally molded by being deformed while being compressed until the preformed dimensions of the pre-shaped corrugated concave portion and convex portion become the final molding size. -Shaped uneven forming method.
この薄肉の素材に対して前記圧延加工された方向とは異なる方向に前記波形形状を予備成形する請求項1に記載した筋状凹凸成形方法。 The thin-walled material is a thin-walled material that has been rolled after a large number of through-holes are formed in a mesh shape,
The streak uneven forming method according to claim 1, wherein the corrugated shape is preformed in a direction different from the direction in which the thin material is rolled.
前記複数の筋状凹部または筋状凸部の凹凸成形方向の寸法である請求項1に記載した筋状凹凸成形方法。 The preliminary molding dimensions and the final molding dimensions of the final molding are:
The streak-like unevenness forming method according to claim 1, wherein the plurality of streak-like recesses or streak-like protrusions have dimensions in the unevenness forming direction.
前記最終成形は、前記予備成形によって連続的に成形された波形形状を連続的に圧縮しながら変形させて前記筋状凹部および筋状凸部を成形する請求項1ないし請求項5のうちのいずれか一つに記載した筋状凹凸成形方法。 The preforming continuously forms the corrugated shape with respect to the thin material,
The said final shaping | molding deform | transforms the waveform shape continuously shape | molded by the said preforming, compressing continuously, and shape | molds the said streaky recessed part and a streaky convex part. The method for forming streak unevenness according to any one of the above.
メタルセパレータのガス流路は、多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材に対して成形された複数の筋状凹部および筋状凸部から構成されるものであって、
前記複数の筋状凹部および筋状凸部は、
前記薄肉の素材に対して複数の凹部と凸部からなる波形形状を、前記複数の筋状凹部および筋状凸部の最終成形寸法よりも大きな予備成形寸法で予備成形し、
前記予備成形した波形形状の凹部と凸部の予備成形寸法が前記最終成形寸法となるまで圧縮しながら変形させて成形されることを特徴とする燃料電池用のメタルセパレータ。 In a metal separator for a fuel cell that forms a gas flow path for supplying a fuel gas and an oxidant gas to the electrode layer constituting the electrode structure of the fuel cell,
The gas flow path of the metal separator is composed of a plurality of streaky concave portions and streaky convex portions formed on a thin material in which a large number of through holes are formed in a mesh shape,
The plurality of streaky concave portions and streaky convex portions are:
Waveform shape consisting of a plurality of recesses and projections with respect to the thin material is preformed with a preforming dimension larger than the final molding dimension of the plurality of stripe-like recesses and stripe-shaped projections,
A metal separator for a fuel cell, wherein the preformed corrugated recesses and projections are deformed while being compressed until the preformed dimensions of the projecting parts become the final molded dimensions.
この薄肉の素材に対して前記圧延加工された方向とは異なる方向に前記波形形状を予備成形する請求項7に記載した燃料電池用のメタルセパレータ。 The thin-walled material is a thin-walled material that has been rolled after a large number of through-holes are formed in a mesh shape,
The metal separator for a fuel cell according to claim 7, wherein the corrugated shape is preformed in a direction different from the direction in which the thin material is rolled.
前記複数の筋状凹部または筋状凸部の凹凸成形方向の寸法である請求項7に記載した燃料電池用のメタルセパレータ。
The preforming dimensions and the final molding dimensions are:
The metal separator for a fuel cell according to claim 7, which is a dimension of the plurality of streak-like concave portions or the streaky convex portions in the concave-convex forming direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004175837A JP2005349463A (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Method for forming stripe-shaped convex and concave, and metal separator for fuel cell manufactured in the same method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004175837A JP2005349463A (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Method for forming stripe-shaped convex and concave, and metal separator for fuel cell manufactured in the same method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005349463A true JP2005349463A (en) | 2005-12-22 |
Family
ID=35584347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004175837A Pending JP2005349463A (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Method for forming stripe-shaped convex and concave, and metal separator for fuel cell manufactured in the same method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005349463A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007026812A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Toyota Auto Body Co Ltd | Manufacturing method of gas flow passage forming material, gas flow passage forming material of metal separator for fuel cell, and through-hole forming device |
WO2007086549A1 (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Alps Electric Co., Ltd. | Guide member, connection board having guide member, and guide member manufacturing method |
JP2008004555A (en) * | 2006-01-30 | 2008-01-10 | Alps Electric Co Ltd | Connection board |
JP2009233693A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Toyota Boshoku Corp | Apparatus for manufacturing mesh-like body |
CN101905268A (en) * | 2010-07-24 | 2010-12-08 | 大连神通模具有限公司 | Small hydrogen fuel battery metal bi-polar plate forming mould |
EP2352193A1 (en) * | 2008-11-28 | 2011-08-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid state polymer fuel cell |
KR20210012637A (en) * | 2019-07-26 | 2021-02-03 | 주식회사 넥스플러스 | Method of manufacturing porous metal body |
-
2004
- 2004-06-14 JP JP2004175837A patent/JP2005349463A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007026812A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Toyota Auto Body Co Ltd | Manufacturing method of gas flow passage forming material, gas flow passage forming material of metal separator for fuel cell, and through-hole forming device |
WO2007086549A1 (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Alps Electric Co., Ltd. | Guide member, connection board having guide member, and guide member manufacturing method |
JP2008004555A (en) * | 2006-01-30 | 2008-01-10 | Alps Electric Co Ltd | Connection board |
JP2009233693A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Toyota Boshoku Corp | Apparatus for manufacturing mesh-like body |
EP2352193A1 (en) * | 2008-11-28 | 2011-08-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid state polymer fuel cell |
US8309267B2 (en) | 2008-11-28 | 2012-11-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
EP2352193A4 (en) * | 2008-11-28 | 2014-06-18 | Nissan Motor | Solid state polymer fuel cell |
CN101905268A (en) * | 2010-07-24 | 2010-12-08 | 大连神通模具有限公司 | Small hydrogen fuel battery metal bi-polar plate forming mould |
KR20210012637A (en) * | 2019-07-26 | 2021-02-03 | 주식회사 넥스플러스 | Method of manufacturing porous metal body |
KR102249221B1 (en) * | 2019-07-26 | 2021-05-07 | 주식회사 넥스플러스 | Method of manufacturing porous metal body |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007026812A (en) | Manufacturing method of gas flow passage forming material, gas flow passage forming material of metal separator for fuel cell, and through-hole forming device | |
JP6103147B2 (en) | Fine mold for molding fuel cell separator, method for manufacturing fuel cell separator, and fuel cell separator | |
US9160026B2 (en) | Gas flow passage forming member, method of manufacturing the gas flow passage forming member, and device for forming the gas flow passage forming member | |
CA2279152C (en) | Multiple uneven plate, multiple uneven plate bending mold, multiple uneven plate manufacturing method and separator using multiple uneven plate | |
US8778567B1 (en) | Unique pre-form design for two-step forming of stainless steel fuel cell bipolar plates | |
EP3024072A1 (en) | Reformed battery grids | |
JP2007026810A (en) | Manufacturing method and shaping method of passage forming material, passage forming material of metal separator for fuel cell, and forming die | |
JP2010251020A (en) | Gas flow passage forming member used for fuel cell, method for manufacturing same, and device for molding same | |
JP5271728B2 (en) | Manufacturing method of thin metal plate with irregularities formed | |
JP2006294404A (en) | Fuel cell separator | |
JP2005349463A (en) | Method for forming stripe-shaped convex and concave, and metal separator for fuel cell manufactured in the same method | |
JP5169722B2 (en) | Gas flow path forming member used for power generation cell of fuel cell, manufacturing method thereof and molding apparatus | |
JP5262149B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for metal separator for fuel cell | |
JP4769570B2 (en) | Metal sheet forming method | |
JP5163028B2 (en) | Metal separator for fuel cell and manufacturing method thereof | |
JP4876802B2 (en) | Mesh-like through-hole forming device | |
JP2006294327A (en) | Separator for fuel cell | |
WO2009154203A1 (en) | Gas flow passage forming member, method of manufacturing the gas flow passage forming member, and device for forming the gas flow passage forming member | |
JP2007026899A (en) | Fuel cell and manufacturing method of separator therefor | |
US9406945B2 (en) | Die clearance control for thin sheet stainless steel BPP forming | |
JP2008041456A (en) | Method of manufacturing separator for fuel cell, and separator for fuel cell | |
JP7017944B2 (en) | Manufacturing method of metal molded body | |
JP4388389B2 (en) | Method for producing metal separator for fuel cell | |
JP5126237B2 (en) | Gas channel forming member, method for manufacturing gas channel forming member, and molding apparatus used for manufacturing gas channel forming member | |
JP2004265855A (en) | Manufacturing method of separator for solid polymer fuel cell and manufacturing device for the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060809 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090819 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090825 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091222 |