JP2006286510A - Manufacturing method and manufacturing device of separator for fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method and a manufacturing device of a separator for a fuel cell capable of carrying out gate part removal and separator shape processing in one process. <P>SOLUTION: The manufacturing method of a separator for a fuel cell comprises a first process of forming a separator intermediate product 18M using an injection molding mold and a second process of manufacturing a separator by removing the separator non-product portion 44 from the separator intermediate product 18M. In the first process, a gate 46 is arranged at a mold corresponding to the separator non-product portion 44 of the injection molding mold, and by injecting a molding material in a molding space in the mold, the separator intermediate product is formed, and in the second process, when the separator non-product portion 44 is removed from the separator intermediate product 18M, the gate corresponding portion of the separator intermediate product is removed together with the separator non-product portion 44. The manufacturing device is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法とその製造方法の実施に直接使用する燃料電池用セパレータの製造装置に関し、とくに射出成形により製造される燃料電池用セパレータの製造方法とその製造装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell separator manufacturing method and a fuel cell separator manufacturing device used directly in the implementation of the manufacturing method, and more particularly to a fuel cell separator manufacturing method manufactured by injection molding and a manufacturing apparatus thereof.

特開２００４−０７９４５６号公報は、射出成形により製造される燃料電池用セパレータの製造方法において、金型の射出ゲートをセパレータの表裏面のうち流路（溝）形状が簡素な方の面に設定し、流路（溝）形状が簡素な方の面を冷却水流路が形成される方の面とし、これによってセパレータのゲート部痕の除去加工を比較的容易にした燃料電池セパレータ用の製造方法を開示している。
特開２００４−０７９４５６号公報 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-079456 discloses a method of manufacturing a separator for a fuel cell manufactured by injection molding, wherein an injection gate of a mold is set to a surface having a simpler channel (groove) shape on the front and back surfaces of the separator. A method for manufacturing a fuel cell separator in which the surface with the simpler flow channel (groove) shape is used as the surface on which the cooling water flow channel is formed, thereby removing the gate portion trace of the separator relatively easily. Is disclosed.
JP 2004-079456 A

しかし、従来法には、セパレータの冷却水流路部にゲート部痕があるため、ゲート部痕除去加工とその後の流路溝の修正加工との２つの加工工程が必要となりコストアップを招くこと、および、ゲート部痕の除去が困難であること、等の課題があった。   However, in the conventional method, since there is a gate portion trace in the cooling water flow path portion of the separator, two processing steps of gate portion trace removal processing and subsequent flow channel groove correction processing are necessary, resulting in an increase in cost. In addition, there are problems such as difficulty in removing the gate portion trace.

本発明の目的は、ゲート部除去とセパレータ形状加工を１つの工程で行うことができる、たとえば、セパレータ形状加工の際にゲート部を除去できる、燃料電池用セパレータの製造方法とその製造装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fuel cell separator and an apparatus for manufacturing the same, in which the gate portion can be removed and the separator shape processing can be performed in one step, for example, the gate portion can be removed during the separator shape processing. There is to do.

上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明は、つぎのとおりである。
（１） 射出成形用金型を用いてセパレータ中間品を成形する第１の工程と、ついで前記セパレータ中間品からセパレータ非製品部分を除去してセパレータを製造する第２の工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記第１の工程で、前記射出成形用金型に前記セパレータ非製品部分に対応する金型部位にゲートを配置しておき該ゲートから金型内成形用空間に成形材料を射出してセパレータ中間品を成形し、前記第２の工程で、前記セパレータ中間品からセパレータ非製品部分を除去する際に、前記セパレータ中間品のゲート対応部分を前記セパレータ非製品部分とともに除去するようにした、燃料電池用セパレータの製造方法。
（２） 前記セパレータ非製品部分が、マニホールド孔である（１）記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
（３） 前記セパレータ非製品部分が、スタック締結用ボルト孔である（１）記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
（４） 前記セパレータ非製品部分が、セパレータ中間品段階でセパレータ製品時の外形の外側に一時的に付加形成されセパレータ製品時には除去されている付加部分である（１）記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
（５） 射出成形用金型を用いてセパレータ中間品を成形する第１の工程と、ついで前記セパレータ中間品からセパレータ非製品部分を除去してセパレータを製造する第２の工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法に直接使用する燃料電池用セパレータの製造装置であって、前記射出成形用金型に前記セパレータ非製品部分に対応する金型部位にゲートが配置されている、燃料電池用セパレータの製造装置。
上記で、「セパレータ非製品部分」とは、「セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分」をいう。 The present invention for solving the above problems and achieving the above object is as follows.
(1) A fuel cell having a first step of forming a separator intermediate product using an injection mold and a second step of manufacturing a separator by removing a non-separator product from the separator intermediate product. In the first step, a gate is disposed in a mold portion corresponding to the non-product portion of the separator in the first step, and a molding space in the mold is formed from the gate. When the separator non-product part is removed from the separator intermediate product in the second step, the separator corresponding to the gate of the separator intermediate product is formed as the separator non-product part. The manufacturing method of the separator for fuel cells which was made to remove together.
(2) The method for producing a fuel cell separator according to (1), wherein the non-separator product portion is a manifold hole.
(3) The method for producing a separator for a fuel cell according to (1), wherein the separator non-product portion is a stack fastening bolt hole.
(4) The separator for a fuel cell according to (1), wherein the separator non-product portion is an additional portion that is temporarily added outside the outer shape of the separator product at the separator intermediate product stage and removed at the separator product time. Production method.
(5) A fuel cell having a first step of molding a separator intermediate product using an injection mold and a second step of manufacturing a separator by removing a non-separator product from the separator intermediate product. An apparatus for manufacturing a separator for a fuel cell that is directly used in a method for manufacturing a separator for a fuel cell, wherein a gate is disposed in a mold part corresponding to the non-product part of the separator in the injection mold Manufacturing equipment.
In the above, the “separator non-product portion” refers to “a portion removed from the separator at the time of the separator product”.

上記（１）の燃料電池用セパレータの製造方法および上記（５）の燃料電池用セパレータの製造装置によれば、セパレータ非製品部分に対応する金型部位にゲートを配置しておき該ゲートから金型内成形用空間にセパレータ材料を射出してセパレータ中間品を成形し、ついで、セパレータ非製品部分を、セパレータ中間品の、セパレータ製品時にはセパレータを構成している部分から除去するようにしたので、除去の際にセパレータのゲート部痕（セパレータの金型ゲート対応部分につくゲート部痕）を、セパレータ非製品部分とともに、除去することができる。その結果、ゲート部痕除去とセパレータ形状加工を１つの工程で行うことができ、従来の２工程に比べてコストダウンをはかることができる。また、ゲート部痕除去が困難であるという従来の問題も解消される。
上記（２）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、セパレータ非製品部分が、セパレータ製品時にはマニホールド孔となっている部分であるので、マニホールド孔加工の際に、セパレータのゲート部痕を除去することができる。
上記（３）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、セパレータ非製品部分が、セパレータ製品時にはスタック締結用ボルト孔となっている部分であるので、スタック締結用ボルト孔加工の際に、セパレータのゲート部痕を除去することができる。
上記（４）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、セパレータ非製品部分が、セパレータ中間品段階でセパレータ製品時の外形の外側に一時的に付加形成された付加部分であるので、付加部分除去加工の際に、付加部分にあるゲート部痕を除去することができる。 According to the fuel cell separator manufacturing method of the above (1) and the fuel cell separator manufacturing apparatus of the above (5), a gate is disposed in a mold part corresponding to the non-product part of the separator, and the metal is separated from the gate. Since the separator material was injected into the molding space in the mold to form a separator intermediate product, and then the non-separator product part was removed from the separator intermediate product, the part constituting the separator at the time of the separator product. During removal, the gate part trace of the separator (the gate part trace attached to the part corresponding to the mold gate of the separator) can be removed together with the non-product part of the separator. As a result, the removal of the gate portion trace and the separator shape processing can be performed in one process, and the cost can be reduced as compared with the conventional two processes. Further, the conventional problem that it is difficult to remove the gate portion trace is also solved.
According to the fuel cell separator manufacturing method of (2) above, the separator non-product part is a part that becomes a manifold hole at the time of the separator product, so the gate part trace of the separator is removed when processing the manifold hole. can do.
According to the fuel cell separator manufacturing method of (3) above, the separator non-product portion is a portion that is a stack fastening bolt hole at the time of the separator product. The gate portion trace can be removed.
According to the fuel cell separator manufacturing method of (4) above, the separator non-product portion is an additional portion that is temporarily added outside the outer shape of the separator product at the separator intermediate product stage. During the removal processing, the gate portion trace in the additional portion can be removed.

以下に、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法とその方法の実施に直接使用する燃料電池用セパレータの製造装置を、図１〜図１０を参照して説明する。
図１、図２は本発明の実施例１を示し、図３、図４は本発明の実施例２を示し、図５、図６は本発明の実施例３を示す。図７〜図１０は本発明の実施例１〜３に適用可能である。
本発明の全実施例にわたって共通する部分には本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。 Below, the manufacturing method of the separator for fuel cells of this invention and the manufacturing apparatus of the separator for fuel cells used directly for implementation of the method are demonstrated with reference to FIGS.
1 and 2 show Embodiment 1 of the present invention, FIGS. 3 and 4 show Embodiment 2 of the present invention, and FIGS. 5 and 6 show Embodiment 3 of the present invention. 7 to 10 are applicable to the first to third embodiments of the present invention.
Portions common to all the embodiments of the present invention are denoted by the same reference numerals throughout all the embodiments of the present invention.

まず、本発明の全実施例にわたって共通する部分の構成、作用・効果を図１、図２、図７〜図１０を参照して説明する。
本発明の燃料電池用セパレータの製造方法とその装置によって製造された燃料電池セパレータが組み付けられる燃料電池は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池１０である。燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車搭載用以外、たとえば家庭用の固定型燃料電池であってもよい。
固体高分子電解質型燃料電池（セル）１０は、図８〜図１０に示すように、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）１９とセパレータ１８との積層体からなる。
膜−電極アッセンブリ１９は、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜１１の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリ１９とセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられる。
膜−電極アッセンブリ１９とセパレータ１８を重ねてセルモジュールを構成し、セルモジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、両端のエンドプレート２２をセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）にボルト・ナット２５にて固定して、燃料電池スタック２３を構成する。一端のエンドプレートに設けた調整ネジにてその内側に設けたバネを介してセル積層体にセル積層方向の締結荷重をかける。 First, the configuration, operation, and effects of portions common to all the embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 7 to 10.
The fuel cell to which the fuel cell separator manufactured by the method and apparatus for manufacturing a fuel cell separator of the present invention is assembled is, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell 10. The fuel cell 10 is mounted on, for example, a fuel cell vehicle. However, it may be a fixed fuel cell for home use other than for automobile use.
As shown in FIGS. 8 to 10, the solid polymer electrolyte fuel cell (cell) 10 includes a laminate of a membrane-electrode assembly (MEA) 19 and a separator 18.
The membrane-electrode assembly 19 includes an electrolyte membrane 11 made of an ion exchange membrane, an electrode (anode, fuel electrode) 14 made of a catalyst layer arranged on one surface of the electrolyte membrane 11, and a catalyst arranged on the other surface of the electrolyte membrane 11. It consists of electrodes (cathode, air electrode) 17 composed of layers. Between the membrane-electrode assembly 19 and the separator 18, diffusion layers 13 and 16 are provided on the anode side and the cathode side, respectively.
A cell module is formed by stacking the membrane-electrode assembly 19 and the separator 18, and the cell modules are stacked to form a cell stack, and terminals 20, insulators 21, and end plates 22 are disposed at both ends of the cell stack in the cell stacking direction. The fuel cell stack 23 is configured by fixing the end plates 22 at both ends to a fastening member (for example, a tension plate 24) extending in the cell stacking direction outside the cell stack with bolts and nuts 25. A fastening load in the cell stacking direction is applied to the cell stack through a spring provided on the inner side of the adjustment screw provided on the end plate at one end.

セパレータ１８には、発電領域において、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には冷却水を流すための冷却水流路２６も形成されている。セパレータ１８には、非発電領域において、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷却水マニホールド２９が形成されている。燃料ガスマニホールド３０は燃料ガス流路２７と連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８と連通しており、冷却水マニホールド２９は冷却水流路２６と連通している。
燃料ガス、酸化ガス、冷却水は、セル内において互いにシールされている。各セルモジュールのＭＥＡ１９を挟む２つのセパレータ１８間は、第１のシール部材（通常、接着剤）３３によってシールされており、隣接するセルモジュール同士の間は、第２のシール部材（通常、ガスケット）３２によってシールされている。 The separator 18 is formed with a fuel gas passage 27 for supplying fuel gas (hydrogen) to the anode 14 in the power generation region, and an oxidizing gas for supplying oxidizing gas (oxygen, usually air) to the cathode 17. A flow path 28 is formed. The separator 18 is also formed with a cooling water passage 26 for flowing cooling water. The separator 18 is formed with a fuel gas manifold 30, an oxidizing gas manifold 31, and a cooling water manifold 29 in the non-power generation region. The fuel gas manifold 30 communicates with the fuel gas passage 27, the oxidizing gas manifold 31 communicates with the oxidizing gas passage 28, and the cooling water manifold 29 communicates with the cooling water passage 26.
The fuel gas, the oxidizing gas, and the cooling water are sealed with each other in the cell. Between the two separators 18 sandwiching the MEA 19 of each cell module is sealed by a first seal member (usually an adhesive) 33, and between adjacent cell modules, a second seal member (usually a gasket). ) 32.

各セル１０（１セルモジュールの場合は、セル１０はセルモジュールと同じになる）の、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ-
カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ An ionization reaction that converts hydrogen into hydrogen ions (protons) and electrons is performed on the anode 14 side of each cell 10 (in the case of a one-cell module, the cell 10 is the same as the cell module). The membrane 11 moves to the cathode 17 side. On the cathode 17 side, oxygen, hydrogen ions, and electrons (electrons generated at the anode of the adjacent MEA come through the separator, or electrons generated at the anode of the cell at one end in the cell stacking direction). Water is generated from an external circuit (which comes to the cathode of the other end cell), and electricity is generated according to the following equation.
Anode side: H 2 → 2H + + 2e −
Cathode side: 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O

セパレータ１８は、カーボンセパレータ、メタルセパレータ、メタルセパレータと樹脂フレームとの組合せ、等からなるが、本発明では、セパレータ１８は、カーボンセパレータ（以下、カーボンセパレータの符号も「１８」とする）である。
カーボンセパレータ１８の製造方法には、射出成形法（流路成形用の凹凸をもつ一対の金型間に形成された金型キャビテイに、カーボンと樹脂の混合体からなる成形材料で樹脂部分が飴状に溶融されたものを、射出して固化させる成形方法）と、射出圧縮成形法（一対の金型を若干開いた状態にしておいて金型キャビティに成形材料を射出し、ついで一対の金型でキャビティ内成形材料を圧縮する成形方法）と、ホットランナー法（射出成形用金型において、スプルー、ランナー部分を加熱し成形材料を常に溶融状態に保ち、製品部分だけを冷却して取り出すようにする成形方法、その場合もセパレータ製品にゲート部痕がつく）と、圧縮成形法（カーボンと樹脂の混合体からなる成形材料で樹脂部分が軟化されたプレート状のものを、一対の金型で押圧し、金型に形成された流路の凹凸をプレートに転写して成形する成形方法）等があるが、本発明方法は、射出成形法、射出圧縮成形法、ホットランナー法の何れか（射出成形法、射出圧縮成形法、ホットランナー法は何れも射出成形用金型４０を用いた成形方法である）が対象となる。 The separator 18 includes a carbon separator, a metal separator, a combination of a metal separator and a resin frame, and the like. In the present invention, the separator 18 is a carbon separator (hereinafter, the carbon separator is also referred to as “18”). .
The carbon separator 18 can be manufactured by an injection molding method (a mold cavity formed between a pair of molds having projections and recesses for forming a flow path, and a resin portion made of a molding material made of a mixture of carbon and resin. Molding method in which the molten material is injected and solidified) and injection compression molding method (with the pair of molds slightly opened, the molding material is injected into the mold cavity, and then the pair of molds. Molding method that compresses the molding material in the cavity with the mold) and hot runner method (in the mold for injection molding, the sprue and runner parts are heated to keep the molding material in a molten state, and only the product part is cooled and taken out. A pair of a molding method, a gate product mark in the separator product in that case, and a compression molding method (a plate-like material in which the resin part is softened by a molding material composed of a mixture of carbon and resin) There is a molding method in which the unevenness of the flow path formed in the mold is transferred to a plate and molded, and the method of the present invention is an injection molding method, an injection compression molding method, a hot runner method, etc. Any one (the injection molding method, the injection compression molding method, and the hot runner method are all molding methods using the mold 40 for injection molding) is an object.

カーボンセパレータ１８には、射出成形後セパレータに残るゲート部の痕を後加工により除去する際に、ゲート部痕の除去が容易であることが要求される。もしも、セパレータのガス流路２７、２８や冷却水流路２６が形成される部位にゲート部痕があると、それを除去し、除去した部位に流路の修正加工を施さなければならなくなるので、ゲート部痕の除去が困難であること、およびゲート部痕の除去と流路修正加工の２つの加工が必要になるという問題が生じる。   The carbon separator 18 is required to easily remove the gate portion trace when removing the trace of the gate portion remaining on the separator after the injection molding by post-processing. If there is a gate mark in the part where the gas flow paths 27 and 28 and the cooling water flow path 26 of the separator are formed, it will be necessary to remove the part and to correct the flow path in the removed part. There are problems that it is difficult to remove the gate part trace and that two processes of removing the gate part trace and a flow path correcting process are required.

この問題を解消するために、図１、図２に示すように、本発明の燃料電池用セパレータ１８の製造方法は、射出成形用金型４０を用いてセパレータ中間品１８Ｍを成形する第１の工程と、ついでセパレータ中間品１８Ｍからセパレータ非製品部分４４を除去してセパレータ１８を製造する第２の工程とを有する燃料電池用セパレータ１８の製造方法であって、前記第１の工程で、射出成形用金型４０にセパレータ非製品部分４４に対応する金型部位にゲート４１を配置しておき該ゲート４１から金型内成形用空間４２に成形材料４３を射出してセパレータ中間品１８Ｍを成形し、第２の工程で、セパレータ中間品１８Ｍから（セパレータ製品時にはセパレータを構成している部分４５から）セパレータ非製品部分４４を除去する際に、セパレータ中間品１８Ｍのゲート対応部分（ゲート部痕）４６をセパレータ非製品部分４４とともに除去するようにした、燃料電池用セパレータ１８の製造方法。
また、本発明の燃料電池用セパレータ１８の製造方法の実施に直接使用する本発明の燃料電池用セパレータ１８の製造装置は、射出成形用金型４０を用いてセパレータ中間品１８Ｍを成形する第１の工程と、ついでセパレータ中間品１８Ｍからセパレータ非製品部分４４を除去してセパレータ１８を製造する第２の工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法において、上記第１の工程に直接使用する燃料電池用セパレータ１８の製造装置であって、射出成形用金型４０にセパレータ非製品部分４４に対応する金型部位にゲート４１が配置されている、燃料電池用セパレータの製造装置からなる。
上記で、「セパレータ非製品部分」４４とは、「セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分」４４をいう。
カーボンセパレータ１８は、カーボン（たとえば、鱗片状カーボン）と樹脂との混合物の成形体である。樹脂は液晶ポリマー、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリプロピレンなどが用いられる。カーボンと樹脂の混合割合は、カーボンが７０％以上、残りが樹脂である。樹脂の溶融または軟化温度以上の温度をかけてカーボンと樹脂との混合物である成形材料を流動可能状（飴状）にし、それを金型内成形用空間（キャビティ）４２に射出し、冷却固化させる。 In order to solve this problem, as shown in FIGS. 1 and 2, the manufacturing method of the fuel cell separator 18 according to the present invention is a first method in which a separator intermediate product 18M is molded using an injection mold 40. And a second step of producing the separator 18 by removing the separator non-product portion 44 from the separator intermediate product 18M, wherein the first step comprises the steps of: A gate 41 is disposed in a mold portion corresponding to the non-product portion 44 of the separator in the molding die 40, and a molding material 43 is injected from the gate 41 into a molding space 42 in the mold to form a separator intermediate product 18M. In the second step, when the separator non-product portion 44 is removed from the separator intermediate product 18M (from the portion 45 constituting the separator at the time of the separator product), the separator is separated. Gate corresponding portion (gate portion mark) 46 for data intermediate product 18M was so removed together with the separator non-product portion 44, the manufacturing method of the fuel cell separator 18.
In addition, the apparatus for manufacturing the fuel cell separator 18 of the present invention, which is directly used for carrying out the method of manufacturing the fuel cell separator 18 of the present invention, uses the injection mold 40 to mold the separator intermediate product 18M. And the second step of manufacturing the separator 18 by removing the separator non-product portion 44 from the separator intermediate product 18M, and the fuel directly used in the first step The apparatus for manufacturing a battery separator 18 includes a fuel cell separator manufacturing apparatus in which a gate 41 is disposed at a mold portion corresponding to a non-separator product portion 44 of an injection mold 40.
In the above, the “separator non-product portion” 44 refers to a “portion that has been removed from the separator during the separator product” 44.
The carbon separator 18 is a molded body of a mixture of carbon (for example, flaky carbon) and a resin. As the resin, liquid crystal polymer, PPS (polyphenylene sulfide), polypropylene or the like is used. Regarding the mixing ratio of carbon and resin, carbon is 70% or more and the remainder is resin. Applying a temperature higher than the melting or softening temperature of the resin to make the molding material, which is a mixture of carbon and resin, flowable (in a bowl), inject it into the molding space (cavity) 42 in the mold, and solidify by cooling. Let

セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４は、セパレータ製品時にはマニホールド孔２９、３０、３１となっている部分、セパレータ製品時にはスタック締結用ボルト孔となっている部分４７、セパレータの製造途中段階でセパレータ製品時のほぼ矩形状の外形の外側に一時的に付加形成されセパレータ製品時には除去されている付加部分４８、のうちの何れか少なくとも１つである。
図示例ではマニホールド孔２９、３０、３１やスタック締結用ボルト孔がセパレータの周縁部に位置している場合を示しているが、マニホールド孔２９、３０、３１やスタック締結用ボルト孔はセパレータの中央部にあってもよい。
セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４の除去法としては、エンドミル加工、打ち抜き（型から取り出して打ち抜き）、型内打ち抜き（型に入っている状態で打ち抜き）などがあり、何れによってもよい。 The part 44 removed from the separator at the time of the separator product is the part that becomes the manifold holes 29, 30, 31 at the time of the separator product, the part 47 that is the bolt hole for stack fastening at the time of the separator product, It is at least one of the additional portions 48 that are temporarily formed outside the substantially rectangular outer shape of the separator product and removed at the time of the separator product.
In the illustrated example, the manifold holes 29, 30, 31 and the stack fastening bolt holes are located at the peripheral edge of the separator, but the manifold holes 29, 30, 31 and the stack fastening bolt holes are at the center of the separator. May be in the department.
As a method for removing the portion 44 removed from the separator at the time of the separator product, there are end milling, punching (punching out from the mold), in-mold punching (punching in the mold), and any method may be used. .

つぎに、本発明の全実施例にわたって共通する部分の作用・効果を説明する。
上記の燃料電池用セパレータの製造方法では、セパレータ非製品部分４４（セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４）に対応する金型部位にゲート４１を配置しておき該ゲート４１から金型内成形用空間（キャビティ）４２に成形材料４３を射出してセパレータ中間品１８Ｍを成形し、ついで、セパレータ非製品部分４４（セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４）を、セパレータ製品時にはセパレータを構成している部分４５から除去するようにしたので、除去の際にセパレータのゲート部痕（セパレータの金型ゲート対応部分につくゲート部痕）４６を、セパレータ非製品部分４４（セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４）とともに、除去することができる。その結果、ゲート部痕除去とセパレータ形状加工を１つの工程で行うことができ、従来の２工程に比べてコストダウンをはかることができる。また、ゲート部痕除去が困難であるという従来の問題も解消される。 Next, operations and effects of portions common to all the embodiments of the present invention will be described.
In the fuel cell separator manufacturing method described above, the gate 41 is disposed in the mold portion corresponding to the non-product portion 44 of the separator (the portion 44 removed from the separator at the time of the separator product), and the gate 41 is inserted into the mold. The molding material 43 is injected into the molding space (cavity) 42 to form the separator intermediate product 18M, then the separator non-product portion 44 (the portion 44 removed from the separator at the time of the separator product), and the separator product at the separator product. Since the portion 45 is removed from the constituent portion 45, the gate portion trace of the separator (gate portion portion trace attached to the die gate corresponding portion of the separator) 46 is removed at the time of removal, and the separator non-product portion 44 (separator when separator product is used). Together with the portion 44) being removed from. As a result, the removal of the gate portion trace and the separator shape processing can be performed in one process, and the cost can be reduced as compared with the conventional two processes. Further, the conventional problem that it is difficult to remove the gate portion trace is also solved.

つぎに、本発明の各実施例に特有な部分の構成、作用・効果を説明する。
〔実施例１〕−−−図１、図２、図７
本発明の実施例１では、セパレータ非製品部分４４（セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４）が、セパレータ中間品１８Ｍの段階では板状でまだ孔があけられていないがセパレータ製品時にはマニホールド孔２９、３０、３１となっている部分からなる。
マニホールド孔２９、３０、３１の少なくとも１つに対応する金型部位に、材料射出ゲート４１が配置されており、そのゲート４１から金型キャビティ４２に材料を射出する。材料が固化後、マニホールド孔２９、３０、３１を機械加工、打ち抜き、型内打ち抜きの何れかの方法により形成し、その際、セパレータ中間部品１８Ｍのマニホールド孔２９、３０、３１対応部分にあった材料を、マニホールド孔２９、３０、３１対応部分にあったゲート部痕４６と共に除去する。
その結果、ゲート部痕４６の除去とセパレータ形状加工（マニホールド孔加工）を１つの工程で行うことができ、従来の２工程に比べてコストダウンをはかることができるという作用・効果が得られる。また、ゲート部痕除去が困難であるという従来の問題も解消される。 Next, the configuration, operation, and effect of parts unique to each embodiment of the present invention will be described.
[Example 1] --- FIGS. 1, 2, and 7
In the first embodiment of the present invention, the separator non-product portion 44 (the portion 44 removed from the separator at the time of the separator product) is plate-like at the stage of the separator intermediate product 18M and not yet perforated. It consists of the part which becomes the holes 29, 30, 31.
A material injection gate 41 is disposed at a mold portion corresponding to at least one of the manifold holes 29, 30, and 31, and the material is injected from the gate 41 into the mold cavity 42. After the material is solidified, the manifold holes 29, 30, and 31 are formed by any one of machining, punching, and in-mold punching. At that time, the manifold holes 29, 30, and 31 corresponding to the manifold holes 29, 30, and 31 are formed. The material is removed together with the gate mark 46 in the corresponding part of the manifold holes 29, 30, 31.
As a result, the removal of the gate mark 46 and the separator shape processing (manifold hole processing) can be performed in one process, and the operation and effect that the cost can be reduced as compared with the conventional two processes can be obtained. Further, the conventional problem that it is difficult to remove the gate portion trace is also solved.

〔実施例２〕−−−図３、図４、図７
本発明の実施例２では、セパレータ非製品部分４４（セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４）が、セパレータ中間品１８Ｍの段階では板状でまだ孔があけられていないがセパレータ製品時にはスタック締結用ボルト孔となっている部分４７からなる。ただし、本発明の実施例２では、図８の締結部材２４がテンションプレートに代えてスルーボルトからなるものとする。
セパレータ製品時にはスタック締結用ボルト孔となっている部分４７に対応する金型部位に、材料射出ゲート４１が配置されており、そのゲート４１から金型キャビティ４２に材料を射出する。材料が固化後、スタック締結用ボルト孔を機械加工、打ち抜き、型内打ち抜きの何れかの方法により形成し、その際、セパレータ中間部品１８Ｍのスタック締結用ボルト孔対応部分にあった材料を、スタック締結用ボルト孔対応部分にあったゲート部痕４６と共に除去する。
その結果、ゲート部痕４６の除去とセパレータ形状加工（スタック締結用ボルト孔加工）を１つの工程で行うことができ、従来の２工程に比べてコストダウンをはかることができるという作用・効果が得られる。また、ゲート部痕除去が困難であるという従来の問題も解消される。 [Embodiment 2] FIGS. 3, 4, and 7
In Example 2 of the present invention, the separator non-product portion 44 (the portion 44 that has been removed from the separator at the time of the separator product) is plate-like at the stage of the separator intermediate product 18M and has not yet been perforated. It consists of a portion 47 which is a fastening bolt hole. However, in the second embodiment of the present invention, the fastening member 24 of FIG. 8 is made of a through bolt instead of the tension plate.
In the case of a separator product, a material injection gate 41 is disposed at a mold portion corresponding to a portion 47 which is a bolt hole for fastening a stack, and the material is injected from the gate 41 into the mold cavity 42. After the material is solidified, a stack fastening bolt hole is formed by any one of machining, punching, and in-mold punching. At this time, the material corresponding to the stack fastening bolt hole corresponding portion of the separator intermediate part 18M is stacked. The gate portion 46 is removed together with the gate hole corresponding to the fastening bolt hole corresponding portion.
As a result, the removal of the gate mark 46 and the separator shape processing (stack fastening bolt hole processing) can be performed in one process, and the cost and cost can be reduced compared to the conventional two processes. can get. Further, the conventional problem that it is difficult to remove the gate portion trace is also solved.

〔実施例３〕−−−図５、図６、図７
本発明の実施例３では、セパレータ非製品部分４４（セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分４４）が、セパレータの製造途中段階でセパレータ製品時のほぼ矩形状の外形の外側に一時的に付加形成されセパレータ製品時には除去されている付加部分４８からなる。
セパレータ製品時には除去されている付加部分４８に対応する金型部位に、材料射出ゲート４１が配置されており、そのゲート４１から金型キャビティ４２に材料を射出する。材料が固化後、セパレータ中間部品１８Ｍの付加部分４８を機械加工、打ち抜き、型内打ち抜きの何れかの方法により除去し、その際、セパレータ中間部品１８Ｍの付加部分４８にあった材料を、セパレータ中間部品１８Ｍの付加部分４８にあったゲート部痕４６と共に除去する。
その結果、ゲート部痕４６の除去とセパレータ形状加工（付加部分４８の除去加工、すなわちセパレータの辺加工）を１つの工程で行うことができるという作用・効果が得られる。また、ゲート部痕除去が困難であるという従来の問題も解消される。 [Embodiment 3] FIG. 5, FIG. 6, FIG.
In Embodiment 3 of the present invention, the separator non-product portion 44 (the portion 44 removed from the separator at the time of the separator product) is temporarily added to the outside of the substantially rectangular outer shape at the time of the separator product during the manufacturing process of the separator. It consists of an additional portion 48 that is formed and removed during the separator product.
A material injection gate 41 is disposed at a mold portion corresponding to the additional portion 48 that is removed in the separator product, and the material is injected from the gate 41 into the mold cavity 42. After the material is solidified, the additional portion 48 of the separator intermediate part 18M is removed by any one of machining, punching, and in-mold punching. At this time, the material in the additional part 48 of the separator intermediate part 18M is removed from the separator intermediate part 18M. It is removed together with the gate mark 46 in the additional portion 48 of the part 18M.
As a result, the operation and effect that the removal of the gate mark 46 and the separator shape processing (removal processing of the additional portion 48, that is, the side processing of the separator) can be performed in one step are obtained. Further, the conventional problem that it is difficult to remove the gate portion trace is also solved.

本発明の実施例１の燃料電池用セパレータの製造方法と製造装置の、セパレータ中間部品の概略正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic front view of the separator intermediate component of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the separator for fuel cells of Example 1 of this invention. 本発明の実施例１の燃料電池用セパレータの製造方法と製造装置の、セパレータ中間部品段階でゲート痕があった位置を破線で示した、製品セパレータの概略正面図である。It is the schematic front view of the product separator which showed the position which had the gate trace in the separator intermediate component stage of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the separator for fuel cells of Example 1 of this invention with the broken line. 本発明の実施例２の燃料電池用セパレータの製造方法と製造装置の、セパレータ中間部品の概略正面図である。It is a schematic front view of the separator intermediate part of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the separator for fuel cells of Example 2 of the present invention. 本発明の実施例２の燃料電池用セパレータの製造方法と製造装置の、セパレータ中間部品段階でゲート痕があった位置を破線で示した、製品セパレータの概略正面図である。It is the schematic front view of the product separator which showed the position which had the gate trace in the separator intermediate component stage of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the separator for fuel cells of Example 2 of this invention with the broken line. 本発明の実施例３の燃料電池用セパレータの製造方法と製造装置の、セパレータ中間部品の概略正面図である。It is a schematic front view of the separator intermediate part of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the separator for fuel cells of Example 3 of the present invention. 本発明の実施例３の燃料電池用セパレータの製造方法と製造装置の、セパレータ中間部品段階でゲート痕があった位置を破線で示した、製品セパレータの概略正面図である。It is the schematic front view of the product separator which showed the position which had the gate trace in the separator intermediate component stage of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the separator for fuel cells of Example 3 of this invention with the broken line. 本発明の実施例１〜３の燃料電池用セパレータの製造方法を実施する製造装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing apparatus which enforces the manufacturing method of the separator for fuel cells of Examples 1-3 of this invention. 本発明の実施例１〜３の燃料電池用セパレータで製造されたセパレータを組み込んだ燃料電池スタックの側面図である。It is a side view of the fuel cell stack incorporating the separator manufactured with the separator for fuel cells of Examples 1-3 of the present invention. 図８の一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view of FIG. 図８のスタックを構成するセルの概略正面図である。It is a schematic front view of the cell which comprises the stack | stuck of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ （固体高分子電解質型）燃料電池
１１ 電解質膜
１３、１６ 拡散層
１４ アノード
１７ カソード
１８ セパレータ
１８Ｍ セパレータ中間部品
１９ ＭＥＡ
２０ ターミナル
２１ インシュレータ
２２ エンドプレート
２３ 燃料電池スタック
２４ 締結部材（テンションプレート）
２５ ボルト・ナット
２６ 冷却水流路
２７ 燃料ガス流路
２８ 酸化ガス流路
２９ 冷却水マニホールド
３０ 燃料ガスマニホールド
３１ 酸化ガスマニホールド
３２ ガスケット
３３ 接着剤
４０ 射出成形用金型
４１ ゲート
４２ 金型内成形用空間（キャビティ）
４３ 成形材料
４４ セパレータ非製品部分（セパレータ製品時にはセパレータから除去されている部分）
４５ セパレータ製品部分（セパレータ製品時にはセパレータを構成している部分
４６ セパレータのゲート対応部分（ゲート部痕）
４７ セパレータ製品時にはスタック締結用ボルト孔となっている部分
４８ 付加部分（セパレータの製造途中段階でセパレータ製品時のほぼ矩形状の外形の外側に一時的に付加形成されセパレータ製品時には除去されている付加部分） 10 (Solid polymer electrolyte type) Fuel cell 11 Electrolyte membranes 13 and 16 Diffusion layer 14 Anode 17 Cathode 18 Separator 18M Separator intermediate part 19 MEA
20 Terminal 21 Insulator 22 End plate 23 Fuel cell stack 24 Fastening member (tension plate)
25 Bolt / Nut 26 Cooling Water Channel 27 Fuel Gas Channel 28 Oxidizing Gas Channel 29 Cooling Water Manifold 30 Fuel Gas Manifold 31 Oxidizing Gas Manifold 32 Gasket 33 Adhesive 40 Injection Mold 41 Gate 42 Mold Space in Mold (cavity)
43 Molding material 44 Separator non-product part (part removed from separator at the time of separator product)
45 Separator product part (part that constitutes the separator at the time of separator product 46) Gate part of the separator (gate part trace)
47 Portion that is a bolt hole for fastening the fastener at the time of separator product 48 Additional portion (addition that is temporarily formed outside the substantially rectangular outer shape of the separator product during the manufacturing process of the separator and removed at the time of the separator product portion)

Claims (5)

射出成形用金型を用いてセパレータ中間品を成形する第１の工程と、ついで前記セパレータ中間品からセパレータ非製品部分を除去してセパレータを製造する第２の工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記第１の工程で、前記射出成形用金型に前記セパレータ非製品部分に対応する金型部位にゲートを配置しておき該ゲートから金型内成形用空間に成形材料を射出してセパレータ中間品を成形し、前記第２の工程で、前記セパレータ中間品からセパレータ非製品部分を除去する際に、前記セパレータ中間品のゲート対応部分を前記セパレータ非製品部分とともに除去するようにした、燃料電池用セパレータの製造方法。   A fuel cell separator comprising: a first step of forming a separator intermediate product using an injection mold; and a second step of manufacturing a separator by removing a non-separator product from the separator intermediate product. In the manufacturing method, in the first step, a gate is disposed in a mold portion corresponding to the non-product portion of the separator in the injection mold, and a molding material is formed from the gate into a molding space in the mold. The separator intermediate product is formed by injecting the separator, and when the separator non-product portion is removed from the separator intermediate product in the second step, the gate corresponding portion of the separator intermediate product is removed together with the separator non-product portion. A method for producing a separator for a fuel cell. 前記セパレータ非製品部分が、マニホールド孔である請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法。   The method for manufacturing a separator for a fuel cell according to claim 1, wherein the separator non-product portion is a manifold hole. 前記セパレータ非製品部分が、スタック締結用ボルト孔である請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法。   The method for producing a fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator non-product part is a stack fastening bolt hole. 前記セパレータ非製品部分が、セパレータ中間品段階でセパレータ製品時の外形の外側に一時的に付加形成されセパレータ製品時には除去されている付加部分である請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法。   2. The method for producing a separator for a fuel cell according to claim 1, wherein the non-separator part is an additional part that is temporarily added outside the outer shape of the separator product at the intermediate stage of the separator and removed at the time of the separator product. 射出成形用金型を用いてセパレータ中間品を成形する第１の工程と、ついで前記セパレータ中間品からセパレータ非製品部分を除去してセパレータを製造する第２の工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法に直接使用する燃料電池用セパレータの製造装置であって、前記射出成形用金型に前記セパレータ非製品部分に対応する金型部位にゲートが配置されている、燃料電池用セパレータの製造装置。   A fuel cell separator comprising: a first step of forming a separator intermediate product using an injection mold; and a second step of manufacturing a separator by removing a non-separator product from the separator intermediate product. A fuel cell separator manufacturing apparatus for direct use in a manufacturing method, wherein a gate is arranged at a mold portion corresponding to the separator non-product portion in the injection molding mold. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010055994A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Honda Motor Co Ltd Fuel cell and method for manufacturing metallic separator for fuel cell

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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