JP2007066868A - Apparatus for separator manufacturing and method for manufacturing separator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator manufacturing apparatus for surely bonding separators together, and a method for manufacturing the separator. <P>SOLUTION: The apparatus includes a pair of electrodes 22a and 22b holding a pair of separators 12a and 12b from the both side of stacking directions in a contact condition through a plurality of bonding sections 35, and a power feed controller for feeding power to the electrodes 22a and 22b. The electrodes 22a and 22b have a plurality of electrically independent conductive regions 26a and 26b. The pair of separators 12a and 12b are welded at the bonding section 35 by feeding power controlled independent to each conductive regions 26a and 26b on the condition that each conductive regions 26a and 26b are contacted to different regions of the separators 12a and 12b. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池が備えるセパレータの製造装置とその製造方法に関する。   The present invention relates to a separator manufacturing apparatus provided in a fuel cell and a manufacturing method thereof.

例えば固体高分子電解質型の燃料電池は、膜−電極接合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly )と、一対のセパレータとからなるセルを複数積層したスタック構造を有している。MEAは、イオン交換膜からなる電解質膜と、この電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極(アノード)および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極(カソード)とからなる。   For example, a solid polymer electrolyte fuel cell has a stack structure in which a plurality of cells including a membrane-electrode assembly (MEA) and a pair of separators are stacked. The MEA includes an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane, an electrode (anode) made of a catalyst layer disposed on one surface of the electrolyte membrane, and an electrode (cathode) made of a catalyst layer placed on the other surface of the electrolyte membrane. .

一対のセパレータ、より具体的には、隣り合うセルの一方のセルのセパレータと他方のセルのセパレータとからなる一対のセパレータを接合する方法として、例えば特許文献1には、接着剤を用いずに抵抗溶接により接合する方法が開示されている。
特開2004−127711号公報
As a method of joining a pair of separators, more specifically, a pair of separators composed of a separator of one cell and a separator of the other cell of adjacent cells, for example, Patent Document 1 includes no adhesive. A method of joining by resistance welding is disclosed.
JP 2004-127711 A

しかしながら、上記特許文献に開示されている技術では一律に通電を行っているため、セパレータの厚さ、材質、表面処理等のバラツキの影響を受け、セパレータ同士を確実に接合することが困難であるという問題がある。   However, since the technology disclosed in the above-mentioned patent document is uniformly energized, it is difficult to reliably join the separators under the influence of variations in the thickness, material, surface treatment, etc. of the separators. There is a problem.

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、セパレータ同士をより確実に接合することができるセパレータの製造装置とそ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 view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a separator manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof that can more reliably join separators together.

本発明においては、上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項1に記載のセパレータ製造装置は、少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、電気的に独立した電極にて、当該一対のセパレータが互いに接触した部分のうち互いに異なる位置をそれぞれ溶接することを特徴とする。   In the present invention, the following means are employed in order to solve the above problems. That is, the separator manufacturing apparatus according to claim 1 is configured such that at least a part of a pair of separators in contact with each other is electrically separated from each other at positions different from each other in a part where the pair of separators are in contact with each other. It is characterized by welding each.

本発明によれば、電極に電流を流すとセパレータが発熱し、これによりセパレータが互いに抵抗溶接される。このとき、電気的に独立した電極にて通電を行うことにより、セパレータの状態、すなわち、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されるコーティング層の表面粗さ等に応じて通電量ひいては発熱量を制御することが可能になり、セパレータ同士をより確実に接合することができる。また、接合後においては、接触部の通電検査を行うことも可能である。   According to the present invention, when a current is passed through the electrodes, the separator generates heat, and the separators are resistance-welded to each other. At this time, the state of the separator, that is, the contact area between the separators, the separator thickness, the brazing material, the separator material, and the surface of the coating layer that is applied to improve the corrosion resistance by conducting electricity with an electrically independent electrode. It is possible to control the energization amount and thus the heat generation amount according to the roughness and the like, and the separators can be more reliably joined. Further, after joining, it is also possible to conduct an energization inspection of the contact portion.

請求項2に記載の発明は、少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、一対のセパレータが互いに接触する部分を、電極によってそれぞれ独立に溶接することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, with respect to the pair of separators at least partially in contact with each other, the portions where the pair of separators are in contact with each other are independently welded by the electrodes.

本発明によれば、電極に電流を流すとセパレータが発熱し、これによりセパレータが互いに抵抗溶接される。このとき、セパレータが互いに接触する部分を、電極に通電してそれぞれ独立に溶接することにより、セパレータの状態、すなわち、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されるコーティング層の表面粗さ等に応じて通電量ひいては発熱量を制御することが可能になり、セパレータ同士をより良好に接合することができる。   According to the present invention, when a current is passed through the electrodes, the separator generates heat, and the separators are resistance-welded to each other. At this time, the portions where the separators contact each other are energized to the electrodes and welded independently to improve the state of the separators, that is, the contact area between the separators, the separator thickness, the brazing material, the separator material, and the corrosion resistance. Depending on the surface roughness of the coating layer to be applied, etc., it is possible to control the amount of electricity and thus the amount of heat generated, and the separators can be bonded more satisfactorily.

請求項3に記載の発明は、一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造装置において、積層させた状態で少なくとも一部が接触する前記一対のセパレータを積層方向両側から挟持する一対の電極と、該電極に対する通電を行う通電制御装置とを備え、少なくとも一方の前記電極は、電気的に独立した複数の導通領域を備え、各導通領域が前記セパレータの異なる領域に接触した状態でこれら各導通領域が独立して通電制御されることにより、前記一対のセパレータが互いの接触部において溶接されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the separator manufacturing apparatus for joining a pair of fuel cell separators, a pair of electrodes sandwiching the pair of separators that are at least partially in contact with each other in a stacked state from both sides in the stacking direction; An energization control device for energizing the electrodes, and at least one of the electrodes includes a plurality of electrically independent conduction regions, and each conduction region is in contact with a different region of the separator. Are controlled to be energized independently, whereby the pair of separators are welded to each other at the contact portions.

本発明によれば、一方の電極から他方の電極に電流が流れる際にセパレータが発熱し、これによりセパレータが互いに抵抗溶接される。通電制御は各導通領域に対して独立して行われることにより、各導通領域が接するセパレータの状態、すなわち、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されるコーティング層の表面粗さ等に応じて通電量ひいては発熱量を制御することで、セパレータ同士をより確実に接合することができる。   According to the present invention, when current flows from one electrode to the other, the separator generates heat, and the separators are resistance-welded to each other. The energization control is performed independently for each conduction region, so that it is applied to improve the state of the separator in contact with each conduction region, that is, the contact area between the separators, the separator thickness, the brazing material, the separator material, and the corrosion resistance. By controlling the energization amount and thus the heat generation amount according to the surface roughness or the like of the coating layer to be coated, the separators can be bonded more reliably.

また、接合後においては、前記導通領域に対して通電を行うことで、接触部の通電検査を行うことも可能である。   Moreover, after joining, it is also possible to conduct an energization inspection of the contact portion by energizing the conduction region.

なお、一対のセパレータの接触部の一つに対して電極の一つの導通領域を接触させてもよいし、一つの導通領域に複数の接触部を対応させてもよい。   One conductive region of the electrode may be brought into contact with one of the contact portions of the pair of separators, or a plurality of contact portions may correspond to one conductive region.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のセパレータ製造装置において、前記各電極は、前記セパレータの前記接触部を前記積層方向両側からそれぞれ支持する複数の凸部を備え、前記導通領域は、前記凸部間に設けられた非導通部を境界とすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the separator manufacturing apparatus according to the third aspect, each of the electrodes includes a plurality of convex portions that respectively support the contact portion of the separator from both sides in the stacking direction. Is characterized by having a non-conductive portion provided between the convex portions as a boundary.

本発明によれば、セパレータと電極とが接触しない部位に導通領域の境界が位置する。各接触部は、電極に設けられた非導通部によりそれぞれ電気的に独立した状態となり、各接触部に対して独立して通電制御が可能となる。   According to the present invention, the boundary of the conduction region is located at a site where the separator and the electrode do not contact. Each contact portion becomes electrically independent by a non-conduction portion provided on the electrode, and energization control can be performed independently for each contact portion.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のセパレータ製造装置において、一方の電極に設けられた一つの導通領域が、他方の電極に設けられた複数の導通領域に対して前記セパレータを介して電気的に導通するように前記非導通部が設けられ、これにより前記各導通領域による導通経路が前記接触部を経ることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the separator manufacturing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, one conductive region provided in one electrode is connected to the plurality of conductive regions provided in the other electrode. The non-conducting portion is provided so as to be electrically connected to each other, whereby a conduction path by each of the conductive regions passes through the contact portion.

本発明によれば、非導通部の配置を適宜工夫することにより、例えば一方の電極の導通領域から対向する他方の電極の導通領域に電流を流し、さらに他の接触部を通じて前記一方の電極側の他の導通領域に電流を流すことが可能となる。これにより、導通領域の数が減るため、装置系の構成を簡素化することができる。   According to the present invention, by appropriately devising the arrangement of the non-conductive portion, for example, a current is passed from the conductive region of one electrode to the conductive region of the other electrode, and the one electrode side through the other contact portion. It is possible to pass a current through the other conduction region. Thereby, since the number of conduction | electrical_connection areas reduces, the structure of an apparatus type | system | group can be simplified.

請求項6に記載の発明は、一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータをそれらの少なくとも一部において互いに接触させると共に、その接触部を複数の通電グループに分け、前記通電グループ毎に独立して前記接触部に対して通電制御することで前記接触部を発熱させ、これにより前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする。   The invention according to claim 6 is a separator manufacturing method for joining a pair of fuel cell separators, the pair of separators are brought into contact with each other at least in part, and the contact portion is divided into a plurality of energized groups, The contact portions are heated by independently controlling the energization of each of the energization groups, thereby welding the pair of separators.

本発明によれば、各接触部を通電グループごと独立して通電制御することにより、セパレータが発熱して各接触部が抵抗溶接される。通電グループ毎に通電制御を行うことにより、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されたコーティング層の表面粗さ等が異なっていても、それに応じて通電量ひいては発熱量を制御することで、セパレータ同士をより確実に接合することができる。   According to the present invention, by conducting energization control of each contact portion independently for each energization group, the separator generates heat and the contact portions are resistance welded. By conducting energization control for each energization group, even if the contact area between separators, separator thickness, brazing material, separator material, surface roughness of the coating layer applied to improve corrosion resistance, etc. are different, By controlling the energization amount and thus the heat generation amount, the separators can be more reliably joined.

なお、一対のセパレータの接触部の一つを一つの通電グループとしてもよいし、一つの通電グループに複数の接触部を対応させてもよい。   One contact portion of the pair of separators may be one energization group, or a plurality of contact portions may correspond to one energization group.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータの間にロウ材を挟み、該ロウ材を通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the separator manufacturing method according to the sixth aspect, a brazing material is sandwiched between the pair of separators, and the brazing material is melted by energization to weld the pair of separators. Features.

本発明によれば、セパレータよりも低融点のロウ材を用いてロウ付け接合することで、接合温度を下げることが可能になり、接合後の冷却過程で生じ得るセパレータの歪み発生を抑えることができる。   According to the present invention, it is possible to lower the joining temperature by brazing using a solder having a melting point lower than that of the separator, and to suppress the occurrence of distortion of the separator that may occur in the cooling process after joining. it can.

請求項8に記載の発明は、請求項6に記載のセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータの間に導電性樹脂からなる接合フィルムを挟み、該接合フィルムを通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the separator manufacturing method according to claim 6, wherein a bonding film made of a conductive resin is sandwiched between the pair of separators, and the bonding film is dissolved by energization to form the pair of separators. It is characterized by welding.

本発明によれば、セパレータよりも軟質の導電性樹脂からなる接合フィルムを用いてセパレータ同士を接合することで、接触部におけるうねり等を吸収してセパレータ同士を良好に溶接して接合することができる。   According to the present invention, by joining the separators using a joining film made of a conductive resin that is softer than the separators, it is possible to absorb the swell in the contact portion and weld the separators well to join them. it can.

請求項9に記載の発明は、請求項6から8に記載のセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータの溶接後、さらに前記接触部に通電を行うことで該接触部の通電検査を行うことを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the separator manufacturing method according to the sixth to eighth aspects, after the pair of separators are welded, the contact portion is further energized to conduct an energization inspection of the contact portion. Features.

本発明によれば、溶接後、各接触部に小電流を流すことにより通電検査が可能である。すなわち、独立した各導通領域で通電検査が可能であるから、接合不良等を容易に検出することができる。   According to the present invention, it is possible to inspect the energization by passing a small current through each contact portion after welding. That is, since a current check can be performed in each independent conduction region, it is possible to easily detect a bonding failure or the like.

本発明においては、以下の効果を得ることができる。すなわち、請求項1に記載の発明によれば、一対のセパレータが互いに接触した部分のうち互いに異なる位置を電気的に独立した電極にてそれぞれ溶接することにより、また、請求項2及び3に記載の発明によれば、セパレータの接触部に対して電極の導通領域ごとに通電制御することにより、セパレータ同士をより確実に接合することができる。   In the present invention, the following effects can be obtained. That is, according to the first aspect of the present invention, by welding each of the portions where the pair of separators are in contact with each other using electrically independent electrodes, the second and third aspects of the present invention are also described. According to this invention, separators can be more reliably joined by carrying out energization control for every conduction field of an electrode to a contact part of a separator.

請求項4に記載の発明によれば、導通領域の数が減るため、装置系を簡素化することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the number of conductive regions is reduced, so that the device system can be simplified.

請求項5に記載の発明によれば、セパレータの接触部を複数の通電グループにわけ、該通電グループごとに通電制御することにより、セパレータ同士をより確実に接合することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the contact portions of the separator are divided into a plurality of energization groups, and energization control is performed for each energization group, whereby the separators can be more reliably joined.

請求項6に記載の発明によれば、セパレータよりも低融点のロウ材を用いてセパレータ同士をロウ付け接合することで、接合温度を下げることが可能になり、接合後の冷却過程で生じ得るセパレータの歪み発生を抑えることができる。   According to the invention described in claim 6, it is possible to lower the joining temperature by brazing and joining the separators using a brazing material having a melting point lower than that of the separator, which may occur in the cooling process after joining. Generation | occurrence | production of the distortion of a separator can be suppressed.

請求項7に記載の発明によれば、溶接後、接触部に小電流を流すことにより通電検査が可能となり、接合不良等を容易に検出することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, after welding, by passing a small current through the contact portion, an energization inspection can be performed, and a bonding failure or the like can be easily detected.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)

図1は、本発明の第1実施形態であるセパレータ製造装置及びセパレータ製造方法により製造されるセパレータが用いられた燃料電池1を示している。この燃料電池1は、複数の単セル2を積層したスタック本体3を有し、スタック本体3の両端に位置する単セル2,2の外側に順次、出力端子5付きの集電板6、絶縁板7およびエンドプレート8を各々配置して構成されている。   FIG. 1 shows a fuel cell 1 using a separator manufactured by a separator manufacturing apparatus and a separator manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell 1 has a stack body 3 in which a plurality of single cells 2 are stacked. A current collector plate 6 with an output terminal 5 is sequentially formed outside the single cells 2 and 2 located at both ends of the stack body 3 and insulated. Each of the plate 7 and the end plate 8 is arranged.

なお、燃料電池1は、例えば、両エンドプレート8,8間を架け渡すようにして設けられた図外のテンションプレートが各エンドプレート8,8にボルト固定されることで、単セル2の積層方向に所定の圧縮力がかかった状態となっている。   In the fuel cell 1, for example, a tension cell (not shown) provided so as to bridge between both end plates 8 and 8 is bolted to the end plates 8 and 8 so that the single cells 2 are stacked. A predetermined compression force is applied in the direction.

単セル2は、MEAと、MEAを挟持する一対のセパレータ12a,12bとで構成され、全体として積層形態を有している。一つの単セル2はアノード側のセパレータ12aとカソード側のセパレータ12bを備え、これらセパレータ12a,12bは、隣接した他の単セル2のカソード側セパレータ12bおよびアノード側セパレータ12aに対してそれぞれ溶接される。   The single cell 2 includes an MEA and a pair of separators 12a and 12b that sandwich the MEA, and has a laminated form as a whole. One single cell 2 includes an anode-side separator 12a and a cathode-side separator 12b, and these separators 12a and 12b are welded to the cathode-side separator 12b and anode-side separator 12a of another adjacent single cell 2, respectively. The

各セパレータ12a,12bは、ガス不透過の導電性材料で構成されている。本実施形態のセパレータ12a,12bは板状の金属板で形成されており、プレス成形されることで表裏各面に複数の凹凸状の溝31a,31b(図2参照)が形成されている。この複数の溝31a,31bは、それぞれ一方向に延在しており、反応ガス(酸化ガス、燃料ガス)及び冷却水の流路となる。   Each separator 12a, 12b is made of a gas impermeable conductive material. Separator 12a, 12b of this embodiment is formed with the plate-shaped metal plate, and the several uneven | corrugated groove | channels 31a, 31b (refer FIG. 2) are formed in the front and back each surface by press molding. Each of the plurality of grooves 31a and 31b extends in one direction, and serves as a flow path for reaction gas (oxidation gas, fuel gas) and cooling water.

また、セパレータ12a,12bの一方の端部には、酸化ガス、水素ガス、及び冷却水の入口側マニホールド(図示略)が貫通形成されている。他方の端部にも同様に出口側マニホールド(図示略)が設けられている。なお、これらマニホールドは酸化ガス、水素ガス、及び冷却水それぞれに対して別個に設けられているが、ここでは同一符号を付して説明を省略している。   Further, an inlet side manifold (not shown) of an oxidizing gas, a hydrogen gas, and a cooling water is formed through one end of the separators 12a and 12b. Similarly, an outlet side manifold (not shown) is also provided at the other end. These manifolds are provided separately for the oxidizing gas, the hydrogen gas, and the cooling water, respectively, but the same reference numerals are given here and description thereof is omitted.

図2は、セパレータ12a,12bを接合するためのセパレータ製造装置を示した図である。セパレータ製造装置20は、一対のローラ型電極(以下、単に「電極」という。)22a,22bと、不図示の通電制御装置とにより構成されている。   FIG. 2 is a diagram showing a separator manufacturing apparatus for joining the separators 12a and 12b. The separator manufacturing apparatus 20 includes a pair of roller-type electrodes (hereinafter simply referred to as “electrodes”) 22a and 22b and an energization control device (not shown).

電極22a,22bには、後述するセパレータ12a,12bの凹凸形状に合わせて周方向に延在する溝23a,23bが形成されており、隣り合った溝23a,23aとの間、および溝23b,23bとの間には、径方向外側に突出する凸部24a,24bが形成されている。すなわち電極22a,22bは、軸方向に沿って溝23a,23bと凸部24a,24bとが交互に形成された形状となっている。   The electrodes 22a and 22b are formed with grooves 23a and 23b extending in the circumferential direction in accordance with the concave and convex shapes of the separators 12a and 12b described later, and between the adjacent grooves 23a and 23a and the grooves 23b, Protrusions 24a and 24b projecting outward in the radial direction are formed between 23b and 23b. That is, the electrodes 22a and 22b have a shape in which the grooves 23a and 23b and the convex portions 24a and 24b are alternately formed along the axial direction.

更に、電極22a,22bには、非導通部25が複数設けられている。非導通部25は各溝23a,23bごとに設けられており、電極22a,22bは、絶縁体である非導通部25によってそれぞれ電気的に独立した複数の導通領域26a,26bに区分された状態となっている。例えば、電極22aは非導通部25によって軸方向に並んで電気的に独立した複数の導通領域26aを備える。電極22bについても同様に、非導通部25によって電気的に独立した複数の導通領域26bを備える。   Further, the electrodes 22a and 22b are provided with a plurality of non-conductive portions 25. The non-conductive portion 25 is provided for each of the grooves 23a and 23b, and the electrodes 22a and 22b are divided into a plurality of electrically conductive regions 26a and 26b that are electrically independent by the non-conductive portion 25 that is an insulator. It has become. For example, the electrode 22a includes a plurality of conductive regions 26a that are electrically independent of each other along the axial direction by the non-conductive portion 25. Similarly, the electrode 22b includes a plurality of electrically conductive regions 26b that are electrically independent by the non-conductive portion 25.

各導通領域26a,26bに対しては、通電制御装置によって独立に通電制御がなされる。   The conduction regions 26a and 26b are independently energized by an energization control device.

上記のセパレータ製造装置20は、以下のように用いられる。まず、一方のセパレータ12aの溝31aと、他方のセパレータ12bの溝31bとを向かい合わせた状態で重ね合わせる(積層させる)。隣り合った溝31a,31aの間に位置する凸部32aと、隣り合った溝31b,31bの間に位置する凸部32bとが、接合部(接触部)35において互いに積層接触した状態となる。   Said separator manufacturing apparatus 20 is used as follows. First, the groove 31a of one separator 12a and the groove 31b of the other separator 12b are overlapped (stacked) in a state of facing each other. The convex portion 32a positioned between the adjacent grooves 31a and 31a and the convex portion 32b positioned between the adjacent grooves 31b and 31b are brought into a stacked contact state with each other at the joint portion (contact portion) 35. .

次に、セパレータ12a,12bの溝31a,31bが、電極22a,22bの溝23a,23bに収まるように、電極22a,22bの凸部24a,24bによって、セパレータ12a,12bの凸部32a,32bを積層方向両側から支持する状態で挟持する。   Next, the convex portions 32a and 32b of the separators 12a and 12b are formed by the convex portions 24a and 24b of the electrodes 22a and 22b so that the grooves 31a and 31b of the separators 12a and 12b are accommodated in the grooves 23a and 23b of the electrodes 22a and 22b. Is held in a state of being supported from both sides in the stacking direction.

次いで、電極22a,22bによってセパレータ12aとセパレータ12bとを互いに向けて押圧し、この状態で図2に示した矢印のように電流を流す。すなわち、電流を電極22aの導通領域26a,セパレータ12a,セパレータ12b、さらに電極22bの導通領域26bへ向けて流す。これにより、セパレータ12aとセパレータ12bとが接合部35において抵抗溶接される。なお、電流方向は逆でも良い。   Next, the separators 12a and 12b are pressed toward each other by the electrodes 22a and 22b, and in this state, a current flows as indicated by the arrows shown in FIG. That is, a current is supplied to the conduction region 26a of the electrode 22a, the separator 12a, the separator 12b, and further to the conduction region 26b of the electrode 22b. Thereby, the separator 12a and the separator 12b are resistance-welded at the joint portion 35. The current direction may be reversed.

上記の押圧・通電を行いつつ、電極22a,22bを周方向に回転させる、あるいは、セパレータ12a,12bの溝長手方向に沿って平行移動させることで、接合部35の長手方向全体が溶接される。   The entire longitudinal direction of the joint portion 35 is welded by rotating the electrodes 22a and 22b in the circumferential direction or performing parallel movement along the longitudinal direction of the grooves of the separators 12a and 12b while performing the above pressing and energization. .

本実施形態においては、一つの接合部35が一つの通電グループとなり、各接合部35に対して独立して通電が行われる。すなわち、各接合部35に対応する各導通領域26a,26bに対して、独立に通電制御する。これにより、各導通領域26a,26bに流す電流値または通電時間を各々変えることができるため、セパレータ12a,12b間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されたコーティング層の表面粗さ等がセパレータ12a,12b毎に相違していても、各接合部35の状態に応じて適切な接合状態を得ることができる。   In the present embodiment, one joining portion 35 forms one energization group, and each joining portion 35 is energized independently. That is, energization control is independently performed on the conduction regions 26 a and 26 b corresponding to the joint portions 35. As a result, the current value or energization time passed through each of the conductive regions 26a and 26b can be changed, so that the contact area between the separators 12a and 12b, the separator thickness, the brazing material, the separator material, and the corrosion resistance were improved. Even if the surface roughness or the like of the coating layer is different for each of the separators 12a and 12b, an appropriate bonding state can be obtained according to the state of each bonding portion 35.

さらに、接合後、加圧力を下げて小電流を流し、電極22a,22bをセパレータ12a,12bの溝長手方向に沿って相対移動させることで、各接合部35の通電検査を行うことができる。   Furthermore, after joining, the energization test | inspection of each joining part 35 can be performed by reducing a pressurizing force and sending a small electric current, and moving electrode 22a, 22b along the groove | channel longitudinal direction of separator 12a, 12b.

以上のように、第1実施形態のセパレータ製造装置20及び製造方法によれば、各接合部35に対して独立に通電制御が可能であるから、セパレータ12a,12b同士をより確実に接合することができる。また、セパレータ12,12b同士の接合後においては、各接合部35を独立に通電検査することが可能であるから、セパレータ製造時に接合不良等を容易に検出することができる。   As described above, according to the separator manufacturing apparatus 20 and the manufacturing method of the first embodiment, since the energization control can be performed independently for each joint portion 35, the separators 12a and 12b can be more reliably joined to each other. Can do. In addition, after the separators 12 and 12b are joined together, each joining portion 35 can be independently inspected for energization, so that a joining failure or the like can be easily detected during the manufacture of the separator.

なお、上記実施形態の変形例として、例えば図3に示したように、一方の電極22b(または、他方の電極22a)に設けられた非導通部25を溝23bに対して一つ置きに設けることで、電流を同図の矢印のように折り返して流すようにしても良い。   As a modification of the above embodiment, for example, as shown in FIG. 3, every other non-conductive portion 25 provided on one electrode 22b (or the other electrode 22a) is provided on the groove 23b. Thus, the current may be turned back as shown by the arrow in FIG.

つまり、本変形例においては、一方の電極22bに設けられた一つの導通領域26bが、他方の電極22aに設けられた複数の導通領域26a,26aに対して、セパレータ12a,12bを介して電気的に導通可能となるように接触している。このため、導通領域26aから一つの接合部35、導通領域26b、他の接合部35、さらに他の導通領域26aへ流すことができる。   That is, in this modification, one conduction region 26b provided on one electrode 22b is electrically connected to the plurality of conduction regions 26a and 26a provided on the other electrode 22a via the separators 12a and 12b. In contact with each other so that electrical conduction is possible. For this reason, it is possible to flow from the conduction region 26a to the one junction 35, the conduction region 26b, the other junction 35, and the other conduction region 26a.

また、他の変形として、例えば図4に示したように、一方の電極22aおよび他方の電極22bの各溝23a,23bに対して非導通部25を交互に設ける、言い換えれば、全ての溝23a,23bに対して各電極22a,22bにおける非導通部25を対向させないように配置することで、同図の矢印で示したように電流を蛇行させて流すようにしても良い。   As another modification, for example, as shown in FIG. 4, non-conductive portions 25 are alternately provided in the grooves 23a and 23b of one electrode 22a and the other electrode 22b, in other words, all the grooves 23a. , 23b may be arranged so that the non-conducting portion 25 of each electrode 22a, 22b does not face each other, and the current may meander and flow as indicated by the arrows in FIG.

これら各変形例では、複数の接合部35が一つの通電グループとなるため、これにより電流制御の対象となる電気的に独立した導通領域26a,26bの数が減り、装置系を簡素化することができる。   In each of these modified examples, since the plurality of joint portions 35 form one energization group, this reduces the number of electrically independent conductive regions 26a and 26b that are current control targets, and simplifies the device system. Can do.

なお、これら各変形例における非導通部25の配置は一例であり、非導通部25を異なる配置としてもよい。例えば一方の電極22aにのみ非導通部25を設け、他方の電極22bには非導通部25を設けない構成としてもよい。   In addition, arrangement | positioning of the non-conductive part 25 in each of these modifications is an example, and the non-conductive part 25 is good also as different arrangement | positioning. For example, the non-conductive portion 25 may be provided only on one electrode 22a and the non-conductive portion 25 may not be provided on the other electrode 22b.

また、上記実施形態および変形例では、電極22a,22bの凸部24a,24bによって、セパレータ12a,12b同士を面で接合しているが、電極22a,22bの構造に応じて、線または点で接合してもよい。   Moreover, in the said embodiment and modification, although separator 12a, 12b is joined by the surface by convex part 24a, 24b of electrode 22a, 22b, depending on the structure of electrode 22a, 22b, it is a line or a point. You may join.

また、各接合部35(通電グループ)に対して同時に通電しても良いし、接合面積、設備通電能力に応じて、通電を行う接合部35に所定の順番を設けて通電制御するようにしても良い。   In addition, each joint 35 (energization group) may be energized at the same time, and the energization control may be performed by providing a predetermined order for the joint 35 to be energized according to the joining area and facility energization capability. Also good.

また、セパレータ12a,12bを積層する際、接合部35に当該セパレータ12a,12bよりも低溶融のロウ材を挟み込み、この状態で上述したのと同様に電流を各導通領域26a,26bに流してもよい。この場合には、セパレータ12a,12bが発熱してロウ材が溶融することで、セパレータ12a,12bが接合される。このようなロウ材を用いることで、接合温度を下げることが可能になり、セパレータ12a,12bの冷却過程に生じ得る歪みを抑えることができる。   In addition, when laminating the separators 12a and 12b, a brazing filler metal having a melting point lower than that of the separators 12a and 12b is sandwiched between the joining portions 35, and in this state, a current is supplied to the conduction regions 26a and 26b in the same manner as described above. Also good. In this case, the separators 12a and 12b are joined by the heat generated by the separators 12a and 12b and melting of the brazing material. By using such a brazing material, it becomes possible to lower the joining temperature, and it is possible to suppress distortion that may occur in the cooling process of the separators 12a and 12b.

また、上記実施形態では、ローラ型をなす各電極22a,22bに複数の非導通部25を設けることにより、当該電極22a,22b内に電気的に独立した複数の導通領域26a,26bを形成しているが、本発明はそのような形態に限らず、これら複数の導通領域26a,26bを電気的に独立した複数の電極の組合せにより構成してもよい。   Further, in the above-described embodiment, by providing a plurality of non-conducting portions 25 on each of the electrodes 22a and 22b having a roller shape, a plurality of electrically independent conductive regions 26a and 26b are formed in the electrodes 22a and 22b. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the plurality of conductive regions 26a and 26b may be configured by a combination of a plurality of electrically independent electrodes.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。この第2実施形態では、金属板からなるセパレータに代えて、カーボンを配合した樹脂製のセパレータを対象としている。図5は、本発明の第2実施形態であるセパレータ製造装置及びセパレータ製造方法により製造されるセパレータが用いられた燃料電池の一部を示している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, instead of a separator made of a metal plate, a resin separator mixed with carbon is targeted. FIG. 5 shows a part of a fuel cell using a separator manufactured by a separator manufacturing apparatus and a separator manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

図5に示すように、この燃料電池41では、MEA42と、このMEA42を挟持する一対のセパレータ43a,43bとで構成された単セル40を積層した形態のスタック本体47を有している。この単セル40を構成するセパレータ43a,43bは、隣接した他の単セル40との間で、セパレータ43a,43b同士が接合部46にて互いに接合されている。   As shown in FIG. 5, the fuel cell 41 includes a stack body 47 that is formed by stacking single cells 40 each composed of an MEA 42 and a pair of separators 43 a and 43 b that sandwich the MEA 42. Separator 43a, 43b which comprises this single cell 40 is mutually joined by the junction part 46 between separators 43a, 43b between the other adjacent single cells 40. FIG.

これらセパレータ43a,43bは、カーボン粒子を含有させた熱可塑性樹脂を射出成形することにより成形されたカーボンセパレータである。なお、熱可塑性樹脂を射出成形するにあたり、熱可塑性樹脂に配合するカーボンの配合比率が比較的低くされ、熱可塑性樹脂の良好な流動性を確保している。   These separators 43a and 43b are carbon separators formed by injection molding a thermoplastic resin containing carbon particles. In addition, when injection molding a thermoplastic resin, the blending ratio of carbon blended in the thermoplastic resin is relatively low, and good fluidity of the thermoplastic resin is ensured.

図6に示すように、各セパレータ43a,43bには、表裏各面に複数の凹凸状の溝44a,44bが形成されている。これら複数の溝44a,44bは、それぞれ一方向に延在しており、反応ガス(酸化ガス、燃料ガス)及び冷却水の流路となる。また、セパレータ43a,43bの一方の端部には、酸化ガス、水素ガス、及び冷却水の入口側マニホールド(図示略)が貫通形成されており、他方の端部にも同様に出口側マニホールド(図示略)が設けられている。   As shown in FIG. 6, each separator 43a, 43b is formed with a plurality of concave and convex grooves 44a, 44b on the front and back surfaces. Each of the plurality of grooves 44a and 44b extends in one direction, and serves as a flow path for reaction gas (oxidation gas, fuel gas) and cooling water. An inlet side manifold (not shown) of oxidizing gas, hydrogen gas, and cooling water is formed through one end of the separators 43a and 43b, and an outlet side manifold (not shown) is similarly formed at the other end. (Not shown) is provided.

次に、上記射出成形品からなるセパレータ43a,43b同士を接合させる場合について説明する。   Next, the case where the separators 43a and 43b which consist of the said injection molded product are joined is demonstrated.

図7及び図8は、セパレータ43a,43bを接合するためのセパレータ製造装置を示した図である。セパレータ製造装置50は、一対の平板型電極(以下、単に「電極」という。)52a,52bと、電源53を備えた不図示の通電制御装置とにより構成されている。   7 and 8 are views showing a separator manufacturing apparatus for joining the separators 43a and 43b. The separator manufacturing apparatus 50 includes a pair of flat plate electrodes (hereinafter simply referred to as “electrodes”) 52 a and 52 b and an energization control device (not shown) provided with a power supply 53.

各電極52a,52bは、互いに独立した複数の電極ブロック53a,53bに分割されており、これら電極ブロック53a,53b間が絶縁体である非導通部54によって絶縁されている。これにより、各電極52a,52bは、それぞれの電極ブロック53a,53bが、互いに電気的に独立した導通領域に区分されている。なお、各電極ブロック53a,53bの形状や数等の分割パターンは、図示の形態に限定されるものではない。   Each of the electrodes 52a and 52b is divided into a plurality of electrode blocks 53a and 53b that are independent from each other, and the electrode blocks 53a and 53b are insulated by a non-conductive portion 54 that is an insulator. Thereby, each electrode 52a, 52b is divided into the conduction | electrical_connection area | region where each electrode block 53a, 53b is mutually electrically independent. It should be noted that the division pattern such as the shape and number of the electrode blocks 53a and 53b is not limited to the illustrated form.

そして、各電極ブロック53a,53bからなる導通領域に対しては、通電制御装置によって独立に通電制御がなされる。なお、各電極52a,52bは、互いの対向面が平面からなる押圧面55a,55bとされている。   And the conduction | electrical_connection control is made independently by the electricity supply control apparatus with respect to the conduction | electrical_connection area | region which consists of each electrode block 53a, 53b. The electrodes 52a and 52b are pressing surfaces 55a and 55b whose opposing surfaces are flat.

上記のセパレータ製造装置50によってセパレータ43a,43bを接合するには、まず、一方のセパレータ43aの溝44aと、他方のセパレータ43bの溝44bとを向かい合わせた状態で重ね合わせる(積層させる)。これにより、隣り合った溝44a,44aの間に位置する凸部45aと、隣り合った溝44b,44bの間に位置する凸部45bとが、接合部(接触部)46において互いに積層接触した状態となる(図6参照)。   In order to join the separators 43a and 43b by the separator manufacturing apparatus 50, first, the groove 44a of one separator 43a and the groove 44b of the other separator 43b are overlapped (stacked). Thereby, the convex part 45a located between adjacent groove | channels 44a and 44a and the convex part 45b located between adjacent groove | channels 44b and 44b mutually laminated-contacted in the junction part (contact part) 46. FIG. A state is reached (see FIG. 6).

次に、セパレータ製造装置50の電極52a,52b間に、接合部46にて積層接触させたセパレータ43a,43bを配置する。次いで、上方側の電極52aを下方へ押し下げ、これら電極52a,52bの平面からなる押圧面55a,55bによってセパレータ43a,43bを挟持することにより、セパレータ43a,43b同士を互いに押し付ける。   Next, separators 43 a and 43 b that are stacked and contacted at the joint 46 are disposed between the electrodes 52 a and 52 b of the separator manufacturing apparatus 50. Next, the upper electrode 52a is pushed downward, and the separators 43a and 43b are pressed against each other by sandwiching the separators 43a and 43b by the pressing surfaces 55a and 55b formed by the flat surfaces of the electrodes 52a and 52b.

この状態で図8に示した矢印イのように電流を流す。すなわち、電流を電極52aの導通領域である電極ブロック53a,セパレータ43a,セパレータ43b、さらに電極52bの導通領域である電極ブロック53bへ向けて流す。これにより、セパレータ43aとセパレータ43bとが接合部46において抵抗損失によって発熱することにより、表面の樹脂が局所的に溶融して互いに溶接されて接合される。なお、電流方向は逆でも良い。   In this state, a current is passed as shown by an arrow A in FIG. That is, a current is supplied to the electrode block 53a, which is a conductive region of the electrode 52a, the separator 43a, the separator 43b, and further to the electrode block 53b, which is a conductive region of the electrode 52b. As a result, the separator 43a and the separator 43b generate heat due to resistance loss at the joint portion 46, whereby the resin on the surface is locally melted and welded to each other. The current direction may be reversed.

上記第2実施形態においても、一つの接合部46を一つの通電グループとし、各接合部46に対して独立して通電することができる。すなわち、各接合部46に対応する各電極ブロック53a,53bに対して、独立に通電制御する。   Also in the said 2nd Embodiment, the one junction part 46 can be made into one electricity supply group, and can electrically supply with respect to each junction part 46 independently. That is, energization control is independently performed on the electrode blocks 53a and 53b corresponding to the joints 46.

これにより、導通領域である各電極ブロック53a,53bに流す電流値または通電時間を各々変えることができるため、セパレータ43a,43b間の接触面積、セパレータ厚み、カーボンの配合比率、表面粗さ等がセパレータ43a,43b毎に相違していても、各接合部46の状態に応じて適切な接合状態を得ることができる。   Thereby, since the current value or energization time passed through each electrode block 53a, 53b which is a conduction region can be changed, the contact area between the separators 43a, 43b, the separator thickness, the blending ratio of carbon, the surface roughness, etc. Even if it is different for each of the separators 43a and 43b, an appropriate joining state can be obtained according to the state of each joining portion 46.

さらに、接合後、加圧力を下げて小電流を流し、電極52a,52bをセパレータ43a,43bに当接させることで、各接合部46の通電検査を行うことができる。   Furthermore, after joining, by applying a small current by reducing the applied pressure and bringing the electrodes 52a and 52b into contact with the separators 43a and 43b, it is possible to inspect the energization of each joint 46.

以上のように、第2実施形態のセパレータ製造装置50及び製造方法によれば、各接合部46に対して電極52a,52bの電極ブロック53a,53bにて、印加電流や通電時間などの通電制御を独立に行うことができるから、セパレータ43a,43b同士をより良好に接合することができる。また、セパレータ43,43b同士の接合後においては、各接合部46を独立に通電検査することが可能であるから、セパレータ製造時に接合不良等を容易に検出することができる。   As described above, according to the separator manufacturing apparatus 50 and the manufacturing method of the second embodiment, the energization control such as the applied current and the energization time is performed at the electrode blocks 53a and 53b of the electrodes 52a and 52b with respect to each joint portion 46. Therefore, the separators 43a and 43b can be bonded more favorably. Further, after the separators 43 and 43b are joined together, it is possible to inspect each joining portion 46 independently, so that a joining failure or the like can be easily detected during the manufacture of the separator.

また、電極52a,52bが複数分割された電極ブロック53a,53bから構成されているので、対向する各電極ブロック53a,53bによってセパレータ43a,43bの接合部46に付与する加圧力及び加圧時間も独立に制御することができる。これにより、各セパレータ43a,43bの表面のうねり等に対して、印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を独立かつ適切に行うことができ、接合ムラなどのバラツキなく、良好に接合することができる。   Further, since the electrodes 52a and 52b are composed of the electrode blocks 53a and 53b divided into a plurality of parts, the pressing force and pressurizing time applied to the joint portions 46 of the separators 43a and 43b by the opposing electrode blocks 53a and 53b are also provided. It can be controlled independently. Thereby, it is possible to independently and appropriately perform energization control such as applied current and energization time and pressurization control such as applied pressure and pressurization time with respect to the undulations of the surfaces of the separators 43a and 43b. It is possible to join well without variation.

ここで、セパレータ43a,43b同士を接合せずに、単に接触させて燃料電池41とすることも考えられる。しかし、この場合は、接触部分における接触抵抗を下げるため、熱可塑性樹脂に対するカーボンの配合比率を高めなければならず、したがって、熱可塑性樹脂の流動性が大幅に低下する。つまり、セパレータ43a,43b同士を接合せずに、単に接触させて燃料電池41を構成する場合は、熱可塑性樹脂に、射出成形を行うのに十分な流動性を持たせることができず、プレス加工によって成形することとなり、生産性が大幅に低下してしまう。   Here, it is also conceivable that the fuel cells 41 are simply brought into contact with each other without joining the separators 43a and 43b. However, in this case, in order to reduce the contact resistance at the contact portion, the blending ratio of carbon to the thermoplastic resin must be increased, and therefore the fluidity of the thermoplastic resin is greatly reduced. That is, when the fuel cell 41 is configured by simply contacting the separators 43a and 43b without joining them, the thermoplastic resin cannot have sufficient fluidity to perform injection molding, and the press It will form by processing, and productivity will fall significantly.

これに対して、本実施形態では、セパレータ43a,43b同士を接合部46にて接合するので、カーボンの配合比率を高めて接触抵抗を下げる必要がなく、したがって、熱可塑性樹脂に配合するカーボンの配合比率を比較的低くすることができる。これにより、熱可塑性樹脂の良好な流動性を確保することができ、セパレータ43a,43bを射出成形によって成形して生産性を高めることができる。   On the other hand, in this embodiment, since the separators 43a and 43b are joined together at the joining portion 46, there is no need to increase the blending ratio of carbon and lower the contact resistance. Therefore, the carbon blended into the thermoplastic resin is not necessary. The blending ratio can be made relatively low. Thereby, the favorable fluidity | liquidity of a thermoplastic resin can be ensured and separator 43a, 43b can be shape | molded by injection molding, and productivity can be improved.

また、各電極52a,52bは、セパレータ43a,43bを挟持する対向面が平面からなる押圧面55a,55bとされているので、これら電極52a,52bによってセパレータ43a,43bを挟持して接合することにより、セパレータ43a,43bの平面度や平行度を矯正することができる。これにより、MEA42を挟持して燃料電池41を構成した際に、MEA42への面圧を均一にすることができ、発電性能の向上を図ることができる。   Further, since the opposing surfaces sandwiching the separators 43a and 43b are flat pressing surfaces 55a and 55b, the electrodes 52a and 52b sandwich and join the separators 43a and 43b by the electrodes 52a and 52b. Thus, the flatness and parallelism of the separators 43a and 43b can be corrected. Thereby, when the fuel cell 41 is configured with the MEA 42 sandwiched, the surface pressure to the MEA 42 can be made uniform, and the power generation performance can be improved.

ところで、図9(a)に示すように、セパレータ43a,43b同士の接合部46となる凸部45a,45bに、うねりが生じていると、図9(b)に示すように、接合するために突き合わせた際に、接合部46における互いの接触面積が不十分となり、十分に接合されないことが考えられる。   By the way, as shown in FIG. 9A, when undulation occurs in the convex portions 45a and 45b, which are the joint portions 46 of the separators 43a and 43b, the joints are joined as shown in FIG. 9B. It is conceivable that the contact area between the joint portions 46 becomes insufficient and the joint portions 46 are not sufficiently joined.

したがって、このように、セパレータ43a,43b同士の接触部分である凸部45a,45bにうねりが生じている場合は、図10(a)に示すように、セパレータ43a,43bの凸部45a,45b同士の間にセパレータ43a,43bよりも軟質の導電性樹脂からなる接合フィルム57を配設する。   Therefore, when waviness occurs in the protrusions 45a and 45b, which are the contact portions between the separators 43a and 43b, as shown in FIG. 10A, the protrusions 45a and 45b of the separators 43a and 43b are formed. A bonding film 57 made of a conductive resin softer than the separators 43a and 43b is disposed between them.

そして、この状態にて、前述したように、セパレータ製造装置50の電極52a,52bによってセパレータ43a,43bを加圧しつつ通電することにより、図10(b)に示すように、セパレータ43a,43bの凸部45a,45b及び接合フィルム57が過熱溶融し、これらセパレータ43a,43bの凸部45a,45b同士が、接合フィルム57を介して機械的、電気的にも良好に接合される。   In this state, as described above, the separators 43a and 43b are energized while being pressurized by the electrodes 52a and 52b of the separator manufacturing apparatus 50, as shown in FIG. The convex portions 45 a and 45 b and the bonding film 57 are melted by overheating, and the convex portions 45 a and 45 b of the separators 43 a and 43 b are bonded to each other satisfactorily mechanically and electrically via the bonding film 57.

なお、上記第2実施形態の変形例として、図11及び図12に示すものは、カーボン配合の熱可塑性樹脂からなるセパレータ43a,43bを接合する他の構造のセパレータ製造装置60である。このセパレータ製造装置60では、一対のローラ型電極(以下、単に「電極」という。)62a,62bを備えており、これら電極62a,62bが、間隔をあけて配設され、互いに平行かつ同一方向の軸線を中心として回転可能に支持されている。   As a modification of the second embodiment, what is shown in FIG. 11 and FIG. 12 is a separator manufacturing apparatus 60 having another structure for joining separators 43a and 43b made of a carbon-containing thermoplastic resin. The separator manufacturing apparatus 60 includes a pair of roller-type electrodes (hereinafter simply referred to as “electrodes”) 62a and 62b. The electrodes 62a and 62b are arranged with a space therebetween and are parallel to each other and in the same direction. It is supported so as to be rotatable about the axis of.

このセパレータ製造装置60によってセパレータ43a,43bを接合する場合も、まず、一方のセパレータ43aの溝44aと、他方のセパレータ43bの溝44bとを向かい合わせた状態で重ね合わせ、凸部45a,45b同士を突き合わせて接合部46において互いに積層接触させる。   Even when the separators 43a and 43b are joined by the separator manufacturing apparatus 60, first, the grooves 44a of one separator 43a and the grooves 44b of the other separator 43b are overlapped to face each other, and the convex portions 45a and 45b are connected to each other. Are brought into contact with each other at the joint 46.

次に、接合部46にて積層接触させたセパレータ43a,43bを、接触部46が電極62a,62bの軸方向に沿うように配置してセパレータ製造装置60の電極62a,62b間に送り込み、これら電極62a,62b間にセパレータ43a,43bの一端側を配置させる。   Next, the separators 43a and 43b laminated and contacted at the joint portion 46 are arranged so that the contact portion 46 extends along the axial direction of the electrodes 62a and 62b, and sent between the electrodes 62a and 62b of the separator manufacturing apparatus 60. One end side of the separators 43a and 43b is disposed between the electrodes 62a and 62b.

この状態にて、上方側の電極62aを下方へ押し下げ、これら電極62a,62bの周面からなる押圧面65a,65bによってセパレータ43a,43bを挟持することにより、セパレータ43a,43b同士を互いに押し付ける。   In this state, the upper electrode 62a is pushed downward, and the separators 43a and 43b are sandwiched between the pressing surfaces 65a and 65b formed by the peripheral surfaces of the electrodes 62a and 62b, thereby pressing the separators 43a and 43b together.

この状態で図12に示した矢印ロのように電流を流す。すなわち、電流を電極62a,セパレータ43a,セパレータ43b、さらに電極62bへ向けて流す。これにより、セパレータ43aとセパレータ43bとが接合部46において抵抗損失により発熱することにより、表面の樹脂が局所的に溶融して互いに溶接されて接合される。なお、電流方向は逆でも良い。   In this state, a current is passed as shown by an arrow B in FIG. That is, a current is supplied to the electrode 62a, the separator 43a, the separator 43b, and further to the electrode 62b. As a result, the separator 43a and the separator 43b generate heat due to resistance loss at the joint portion 46, whereby the resin on the surface is locally melted and welded to each other. The current direction may be reversed.

上記の押圧・通電を行いつつ、電極62a,62bを周方向に回転させるか、あるいはセパレータ43a,43bを平行移動させることにより、セパレータ43aとセパレータ43bとの接合部46が、セパレータ43a,43bの一端側から順に溶接されて接合される。   While the electrodes 62a and 62b are rotated in the circumferential direction or the separators 43a and 43b are moved in parallel while the above-described pressing and energization is performed, the joint portion 46 between the separator 43a and the separator 43b is connected to the separators 43a and 43b. They are welded and joined in order from one end side.

なお、積層接触させたセパレータ43a,43bの厚さよりも僅かに狭い間隔に配置した電極62a,62b間へセパレータ43a,43bを通過させることにより、セパレータ43a,43bに対して、一端側から押圧・通電し、接合部46を順に接合させても良い。   In addition, by passing the separators 43a and 43b between the electrodes 62a and 62b arranged at a slightly narrower distance than the thickness of the separators 43a and 43b that are in contact with each other, the separators 43a and 43b are pressed from one end side. It may be energized to join the joints 46 in order.

この変形例でも、セパレータ43a,43b同士を順に接合部46にて接合するので、カーボンの配合比率を高めて接触抵抗を下げる必要がなく、したがって、熱可塑性樹脂に配合するカーボンの配合比率を比較的低くすることができる。これにより、熱可塑性樹脂の良好な流動性を確保することができ、セパレータ43a,43bを射出成形によって成形して生産性を高めることができる。   Even in this modified example, the separators 43a and 43b are sequentially joined at the joint 46, so there is no need to increase the blending ratio of carbon and lower the contact resistance. Therefore, the blending ratio of carbon blended in the thermoplastic resin is compared. Can be lowered. Thereby, the favorable fluidity | liquidity of a thermoplastic resin can be ensured and separator 43a, 43b can be shape | molded by injection molding, and productivity can be improved.

特に、ローラ型の電極62a,62bを用い、これら電極62a,62b間にセパレータ43a,43bを通して連続的に接合作業を行うことができるので、さらなる生産性の向上を図ることができる。   In particular, since the roller-type electrodes 62a and 62b can be used and the joining work can be continuously performed between the electrodes 62a and 62b through the separators 43a and 43b, the productivity can be further improved.

また、セパレータ43a,43bの長手方向、つまり、電極62a,62b間での搬送方向における印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を、セパレータ43a,43bの搬送位置あるいは搬送時間に応じて行うことにより、各セパレータ43a,43bの表面のうねり等に対して、接合部46にて通電制御及び加圧制御を独立かつ適切に行うことができ、接合ムラなどのバラツキなく、良好に接合することができる。   In addition, in the longitudinal direction of the separators 43a and 43b, that is, in the conveying direction between the electrodes 62a and 62b, energization control such as applied current and energization time and pressurization control such as pressurization and pressurization time are performed on the separators 43a and 43b. By performing according to the transfer position or transfer time, the energization control and the pressurization control can be performed independently and appropriately at the bonding portion 46 with respect to the undulation of the surface of each separator 43a, 43b, etc. It is possible to bond well without variation.

なお、図13に示すように、各電極62a,62bを、軸方向に複数分割することにより、互いに独立した複数の電極ブロック63a,63bとし、これら電極ブロック63a,63b間に絶縁体である非導通部64を設けて絶縁しても良い。   As shown in FIG. 13, the electrodes 62a and 62b are divided into a plurality of electrodes in the axial direction to form a plurality of electrode blocks 63a and 63b that are independent from each other, and a non-insulator is provided between the electrode blocks 63a and 63b. A conductive portion 64 may be provided for insulation.

このような構造の電極62a,62bでは、それぞれの電極ブロック63a,63bが、互いに電気的に独立した導通領域に区分され、これら導通領域に対して、通電制御装置によって独立に通電制御することができる。   In the electrodes 62a and 62b having such a structure, each of the electrode blocks 63a and 63b is divided into electrically independent conduction regions, and the conduction control can be independently performed on these conduction regions by the conduction control device. it can.

そして、このような電極62a,62bを備えたセパレータ製造装置60によれば、導通領域である各電極ブロック63a,63bによってセパレータ43a,43bの接合部46における印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を、セパレータ43a,43bの幅方向にて独立に行うことができる。   And according to the separator manufacturing apparatus 60 provided with such electrodes 62a and 62b, current control such as an applied current and an energization time in the joint portion 46 of the separators 43a and 43b is performed by the electrode blocks 63a and 63b which are conductive regions. Pressurization control such as pressurization and pressurization time can be performed independently in the width direction of the separators 43a and 43b.

なお、セパレータ43a,43bの長手方向、つまり、電極62a,62b間での搬送方向における印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御は、セパレータ43a,43bの搬送位置あるいは搬送時間に応じて行うことができる。   The energization control such as applied current and energization time and the pressurization control such as pressurization time and pressurization time in the longitudinal direction of the separators 43a and 43b, that is, in the transport direction between the electrodes 62a and 62b are performed by the separators 43a and 43b. It can be performed according to the transfer position or transfer time.

これにより、各セパレータ43a,43bの表面のうねり等に対して、印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を独立かつ適切に行うことができ、接合ムラなどのバラツキなく、より良好に接合することができる。   Thereby, it is possible to independently and appropriately perform energization control such as applied current and energization time and pressurization control such as applied pressure and pressurization time with respect to the undulations of the surfaces of the separators 43a and 43b. It is possible to perform better bonding without variations.

本発明の第1実施形態であるセパレータの製造方法が適用される燃料電池を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the fuel cell with which the manufacturing method of the separator which is 1st Embodiment of this invention is applied. セパレータの製造装置によって一対のセパレータを接合する状態について示した図である。It is the figure shown about the state which joins a pair of separator with the manufacturing apparatus of a separator. セパレータの製造装置の変形例について示した図である。It is the figure shown about the modification of the manufacturing apparatus of a separator. セパレータの製造装置の他の変形例について示した図である。It is the figure shown about the other modification of the manufacturing apparatus of a separator. 本発明の第2実施形態であるセパレータの製造方法が適用される燃料電池を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the fuel cell with which the manufacturing method of the separator which is 2nd Embodiment of this invention is applied. 互いに接合される一対のセパレータの側面図である。It is a side view of a pair of separator joined together. セパレータの製造装置を説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the manufacturing apparatus of a separator. セパレータの製造装置を説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining the manufacturing apparatus of a separator. セパレータの凸部の形状を説明する図であって、(a)は接合前の状態を示す断面図、(b)は接合時の状態を示す断面図である。It is a figure explaining the shape of the convex part of a separator, Comprising: (a) is sectional drawing which shows the state before joining, (b) is sectional drawing which shows the state at the time of joining. セパレータの凸部の形状を説明する図であって、(a)は接合前の状態を示す断面図、(b)は接合時の状態を示す断面図である。It is a figure explaining the shape of the convex part of a separator, Comprising: (a) is sectional drawing which shows the state before joining, (b) is sectional drawing which shows the state at the time of joining. セパレータの製造装置の変形例を説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the modification of the manufacturing apparatus of a separator. セパレータの製造装置の変形例を説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining the modification of the manufacturing apparatus of a separator. セパレータの製造装置の他の変形例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining the other modification of the manufacturing apparatus of a separator.

符号の説明Explanation of symbols

1,41…燃料電池、2,40…単セル、3,47…スタック本体、12a,12b,43a,43b…セパレータ、20,50,60…セパレータ製造装置、22a,22b,62a,62b…ローラ型電極(電極)、25,54,64…非導通部、26a,26b…導通領域、35,46…接合部(接触部)、52a,52b…平板型電極(電極)、53a,53b,63a,63b…電極ブロック(導通領域)、57…接合フィルム。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,41 ... Fuel cell, 2,40 ... Single cell, 3, 47 ... Stack main body, 12a, 12b, 43a, 43b ... Separator, 20, 50, 60 ... Separator manufacturing apparatus, 22a, 22b, 62a, 62b ... Roller Type electrode (electrode), 25, 54, 64 ... non-conducting portion, 26a, 26b ... conducting region, 35, 46 ... junction (contact portion), 52a, 52b ... flat plate type electrode (electrode), 53a, 53b, 63a , 63b ... Electrode block (conduction region), 57 ... Bonding film.

Claims (9)

少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、電気的に独立した電極にて、当該一対のセパレータが互いに接触した部分のうち互いに異なる位置をそれぞれ溶接することを特徴とするセパレータ製造装置。   A separator manufacturing apparatus, wherein at least a part of the pair of separators are welded to each other at positions different from each other in a part where the pair of separators are in contact with each other by an electrically independent electrode. 少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、一対のセパレータが互いに接触する部分を、電極によってそれぞれ独立に溶接することを特徴とするセパレータ製造装置。   A separator manufacturing apparatus, wherein a pair of separators are welded to each other by an electrode independently with respect to a pair of separators at least partially in contact with each other. 一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造装置において、
積層させた状態で少なくとも一部が接触する前記一対のセパレータを積層方向両側から挟持する一対の電極と、該電極に対する通電を行う通電制御装置とを備え、
少なくとも一方の前記電極は、電気的に独立した複数の導通領域を備え、各導通領域が前記セパレータの異なる領域に接触した状態でこれら各導通領域が独立して通電制御されることにより、前記一対のセパレータが互いの接触部において溶接されることを特徴とするセパレータ製造装置。
In a separator manufacturing apparatus for joining a pair of fuel cell separators,
A pair of electrodes that sandwich the pair of separators that are in contact with each other at least partially in a stacked state from both sides in the stacking direction;
At least one of the electrodes includes a plurality of electrically independent conductive regions, and the conductive regions are independently energized and controlled while the conductive regions are in contact with different regions of the separator. The separator manufacturing apparatus is characterized in that the separators are welded to each other at the contact portions.
前記各電極は、前記セパレータの前記接触部を前記積層方向両側からそれぞれ支持する複数の凸部を備え、
前記導通領域は、前記凸部間に設けられた非導通部を境界とすることを特徴とする請求項3に記載のセパレータ製造装置。
Each of the electrodes includes a plurality of convex portions that respectively support the contact portion of the separator from both sides in the stacking direction,
The separator manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the conduction region has a non-conduction portion provided between the convex portions as a boundary.
一方の電極に設けられた一つの導通領域が、他方の電極に設けられた複数の導通領域に対して前記セパレータを介して電気的に導通するように前記非導通部が設けられ、これにより前記各導通領域による導通経路が前記接触部を経ることを特徴とする請求項4に記載のセパレータ製造装置。   The non-conductive portion is provided so that one conductive region provided on one electrode is electrically connected to a plurality of conductive regions provided on the other electrode via the separator, thereby The separator manufacturing apparatus according to claim 4, wherein a conduction path by each conduction region passes through the contact portion. 一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造方法において、
前記一対のセパレータをそれらの少なくとも一部において互いに接触させると共に、その接触部を複数の通電グループに分け、前記通電グループ毎に独立して前記接触部に対して通電制御することで前記接触部を発熱させ、これにより前記一対のセパレータを溶接することを特徴とするセパレータ製造方法。
In a separator manufacturing method for joining a pair of fuel cell separators,
At least a part of the pair of separators are brought into contact with each other, the contact portions are divided into a plurality of energization groups, and the contact portions are controlled by energizing the contact portions independently for each energization group. A separator manufacturing method, wherein heat is generated and the pair of separators are welded thereby.
前記一対のセパレータの間にロウ材を挟み、該ロウ材を通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする請求項6に記載のセパレータ製造方法。   The separator manufacturing method according to claim 6, wherein a brazing material is sandwiched between the pair of separators, and the brazing material is melted by energization to weld the pair of separators. 前記一対のセパレータの間に導電性樹脂からなる接合フィルムを挟み、該接合フィルムを通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする請求項6に記載のセパレータの製造方法。   The method for manufacturing a separator according to claim 6, wherein a bonding film made of a conductive resin is sandwiched between the pair of separators, the bonding film is dissolved by energization, and the pair of separators is welded. 前記一対のセパレータの溶接後、さらに前記接触部に通電を行うことで該接触部の通電検査を行うことを特徴とする請求項6から8に記載のセパレータ製造方法。

The separator manufacturing method according to claim 6, wherein after the pair of separators are welded, the contact portion is further energized to conduct an energization inspection of the contact portion.

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