JP2009193868A - Separator welding method, separator welding device, and separator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator welding method reducing contact resistance between welded separators and making high-speed work possible; and to provide a separator welding device and a separator. <P>SOLUTION: Two work pieces W1, W2, which are raw materials of an anode separator 20A and a cathode separator 20B and are interposed between projecting electrodes 63A, 63B, are welded by applying current to the projecting electrode parts 63A, 63B, while the two work pieces W1, W2 are overlapped and interposed from the both sides and moved to one direction with a pair of rotatable electrode rollers 61A, 61B having the projecting electrode parts 63A, 63B on the surface, which are formed in accordance with the shape of a welding part 26 where the anode separator and the cathode separator are to be welded. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シーム溶接によるセパレータ溶接方法、セパレータ溶接装置およびセパレータに関する。   The present invention relates to a separator welding method by seam welding, a separator welding apparatus, and a separator.

燃料電池では、電解質膜の両面に電極を設けた膜電極接合体の両面にアノードセパレータとカソードセパレータを重ね、これらを複数積層した積層体を、外部から保持して固定することで燃料電池スタックを形成する。燃料電池では、互いに重なるアノードセパレータとカソードセパレータの接触抵抗を低減させることが有効であり、このための方法として、アノードセパレータとカソードセパレータを低融点合金等により接合する方法が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−114444号公報
In a fuel cell, an anode separator and a cathode separator are stacked on both sides of a membrane electrode assembly in which electrodes are provided on both sides of an electrolyte membrane, and a stacked body in which a plurality of these layers are stacked is held and fixed from the outside. Form. In a fuel cell, it is effective to reduce the contact resistance between an anode separator and a cathode separator that overlap each other. As a method for this purpose, a method of joining the anode separator and the cathode separator with a low melting point alloy or the like can be cited (for example, patents). Reference 1).
JP 2006-114444 A

しかし、上述の特許文献1による方法では、低融点合金を溶融させるためにセパレータを加熱処理する必要があり、作業時間がかかる。   However, in the method according to Patent Document 1 described above, it is necessary to heat-treat the separator in order to melt the low melting point alloy, which requires work time.

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、両セパレータ間の接触抵抗を低減可能であり、かつ作業の高速化が可能なセパレータ溶接方法、セパレータ溶接装置およびセパレータを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems associated with the above-described prior art, and can reduce the contact resistance between the two separators and can increase the operation speed. Separator welding method, separator welding apparatus, and separator The purpose is to provide.

上記目的を達成する本発明に係るセパレータ溶接方法は、高分子電解質膜のアノード側に配置されるアノードセパレータとカソード側に配置されるカソードセパレータとを、互いに溶接して接合する溶接方法である。当該溶接方法では、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を表面に有する1対の回転可能な電極ローラによって、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの原材である2枚のワークを重ねて両面側から挟んで一方向へ移動させつつ、前記突状電極部に電流を印加して当該突状電極部により挟持した前記2枚のワークを溶接する。   The separator welding method according to the present invention that achieves the above object is a welding method in which an anode separator disposed on the anode side of a polymer electrolyte membrane and a cathode separator disposed on the cathode side are welded to each other. In the welding method, the anode separator is formed by a pair of rotatable electrode rollers having protruding electrode portions formed on the surface so as to protrude corresponding to the shape of the welded portion of the anode separator and the cathode separator that are welded to each other. And the two workpieces that are the raw materials of the cathode separator are overlapped and moved in one direction while sandwiching from both sides, and the current is applied to the projecting electrode portions to sandwich the two workpieces sandwiched by the projecting electrode portions. Weld the workpiece.

上記目的を達成する本発明に係るセパレータ溶接装置は、高分子電解質膜のアノード側に配置されるアノードセパレータとカソード側に配置されるカソードセパレータとを、互いに溶接して接合するセパレータ溶接装置である。当該溶接装置は、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を表面に有する1対の回転可能な電極ローラと、前記突状電極部に電流を印加する電流供給部と、を有する。該溶接装置は、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの原材である2枚のワークを重ねて、前記両電極ローラによって両面側から挟んで一方向へ移動させつつ、前記突状電極部に電流を印加して当該突状電極部により挟持した前記2枚のワークを溶接する。   A separator welding apparatus according to the present invention that achieves the above object is a separator welding apparatus that welds and joins an anode separator disposed on the anode side of a polymer electrolyte membrane and a cathode separator disposed on a cathode side to each other. . The welding apparatus includes a pair of rotatable electrode rollers having a protruding electrode portion formed on the surface so as to protrude corresponding to the shape of a welded portion of the anode separator and the cathode separator that are welded to each other, and the protruding shape A current supply unit for applying a current to the electrode unit. The welding apparatus applies current to the projecting electrode portion while stacking two workpieces that are raw materials of the anode separator and the cathode separator and moving them in one direction while being sandwiched from both sides by the electrode rollers. Then, the two workpieces sandwiched between the projecting electrode portions are welded.

上記目的を達成する本発明に係るセパレータは、高分子電解質膜のアノード側に配置されるアノードセパレータとカソード側に配置されるカソードセパレータとを、互いに溶接して接合したセパレータである。当該セパレータは、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を表面に有する1対の回転可能な電極ローラによって、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの原材である2枚のワークを重ねて両面側から挟んで一方向へ移動させつつ、前記突状電極部に電流を印加して当該突状電極部により挟持した前記2枚のワークを溶接して形成される。   The separator according to the present invention that achieves the above object is a separator in which an anode separator disposed on the anode side of a polymer electrolyte membrane and a cathode separator disposed on the cathode side are welded together. The separator is formed by a pair of rotatable electrode rollers having a protruding electrode portion formed on the surface so as to protrude corresponding to the shape of the welded portion of the anode separator and the cathode separator that are welded to each other. The two workpieces sandwiched between the projecting electrode portions by applying a current to the projecting electrode portions while overlapping the two workpieces that are the raw materials of the cathode separator and moving them in one direction while sandwiching them from both sides. Formed by welding.

上記のように構成した本発明に係るセパレータ溶接方法は、セパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を有する電極ローラにより、2枚のワークを溶接するため、ワークの幅方向を同時に溶接できる。したがって、溶接される両セパレータ間の接触抵抗を低減し、かつ作業の高速化が可能となる。   In the separator welding method according to the present invention configured as described above, two workpieces are welded by an electrode roller having projecting electrode portions formed so as to project corresponding to the shape of the welded portions of the separator. Therefore, the workpiece width direction can be welded simultaneously. Therefore, the contact resistance between both separators to be welded can be reduced, and the operation speed can be increased.

上記のように構成した本発明に係るセパレータ溶接装置は、セパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を有する電極ローラを有しているため、2枚のワークの幅方向を同時に溶接できる。したがって、溶接される両セパレータ間の接触抵抗を低減し、かつ作業の高速化が可能となる。   Since the separator welding device according to the present invention configured as described above has an electrode roller having a protruding electrode portion formed so as to protrude corresponding to the shape of the welded portion of the separator to be welded to each other, 2 The width direction of one workpiece can be welded simultaneously. Therefore, the contact resistance between both separators to be welded can be reduced, and the operation speed can be increased.

上記のように構成した本発明に係るセパレータは、セパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を有する電極ローラにより、2枚のワークを溶接して形成されるため、ワークの幅方向が同時に溶接される。したがって、溶接された両セパレータ間の接触抵抗が低減するとともに、セパレータ製造時の作業の高速化が可能となる。   The separator according to the present invention configured as described above is formed by welding two workpieces with an electrode roller having a protruding electrode portion formed so as to protrude corresponding to the shape of the welded portion of the separator to be welded to each other. Since it is formed, the width direction of the workpiece is welded simultaneously. Therefore, the contact resistance between both welded separators can be reduced, and the work at the time of manufacturing the separator can be speeded up.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、理解を容易にするために、図面によっては各構成要素が誇張して示されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In order to facilitate understanding, each component is exaggerated in some drawings.

図1は、本実施形態に係るセパレータを用いた燃料電池スタックを示す側面図、図2は、同燃料電池を示す平面図、図3は、同燃料電池スタックの部分拡大断面図、図4は、本実施形態に係るセパレータの1つを示す平面図である。   FIG. 1 is a side view showing a fuel cell stack using the separator according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view showing the fuel cell, FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the fuel cell stack, and FIG. It is a top view which shows one of the separators based on this embodiment.

本実施形態に係るセパレータを用いた燃料電池スタック1は、図1〜3に示すように、燃料ガス(水素)と酸化剤ガス(酸素)との反応により起電力を生じる単セル2を所定数だけ積層されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the fuel cell stack 1 using the separator according to the present embodiment includes a predetermined number of single cells 2 that generate an electromotive force due to a reaction between a fuel gas (hydrogen) and an oxidant gas (oxygen). Only laminated.

積層された単セル2の両端には、集電板3およびエンドプレート4を配置し、締結手段5によってこれらを保持することにより燃料電池スタック1を構成する。締結手段5は、単セル2の積層方向に延在し、両エンドプレート4の側面にボルト6により締結される固定梁7であり、エンドプレート4の周囲に複数設けられる。なお、締結手段5はこの形態に限定されず、例えば単セル2の積層方向に延在する締結ボルトや、クランプ等を用いてもよい。   A current collector plate 3 and an end plate 4 are arranged at both ends of the stacked unit cell 2, and the fuel cell stack 1 is configured by holding them with fastening means 5. The fastening means 5 is a fixed beam 7 that extends in the stacking direction of the single cells 2 and is fastened to the side surfaces of both end plates 4 by bolts 6. A plurality of fastening means 5 are provided around the end plates 4. In addition, the fastening means 5 is not limited to this form, For example, the fastening bolt extended in the lamination direction of the single cell 2, a clamp, etc. may be used.

一方のエンドプレート4には、燃料電池スタック1内部において燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却水のそれぞれを流通させるために、燃料ガス導入口8、燃料ガス排出口9、酸化剤ガス導入口10、酸化剤ガス排出口11、冷却水導入口12、および冷却水排出口13が形成されている。   In one end plate 4, a fuel gas inlet 8, a fuel gas outlet 9, and an oxidant gas inlet 10 are provided in order to circulate fuel gas, oxidant gas, and cooling water inside the fuel cell stack 1. An oxidant gas discharge port 11, a cooling water introduction port 12, and a cooling water discharge port 13 are formed.

単セル2は、図3に示すように、膜電極接合体19と、膜電極接合体19の両側に配置されるセパレータ20とを有している。なお、膜電極接合体19のアノード側に配置されるセパレータ20をアノードセパレータ20Aと称し、カソード側に配置されるセパレータ20をカソードセパレータ20Bと称する。   As shown in FIG. 3, the single cell 2 includes a membrane electrode assembly 19 and separators 20 disposed on both sides of the membrane electrode assembly 19. The separator 20 disposed on the anode side of the membrane electrode assembly 19 is referred to as an anode separator 20A, and the separator 20 disposed on the cathode side is referred to as a cathode separator 20B.

膜電極接合体19は、固体高分子電解質膜を、その両側から燃料極(アノード電極)と空気極(カソード電極)とによって挟み込んだ積層構造を有している。固体高分子電解質膜としては、スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体膜などを使用することができる。燃料極および空気極のそれぞれは、触媒層およびガス拡散層を含んでいる。   The membrane electrode assembly 19 has a laminated structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode (anode electrode) and an air electrode (cathode electrode) from both sides. As the solid polymer electrolyte membrane, a perfluorocarbon polymer membrane having a sulfonic acid group can be used. Each of the fuel electrode and the air electrode includes a catalyst layer and a gas diffusion layer.

セパレータ20は、流路溝を形成するために、凹凸形状を有している。膜電極接合体19の両面のそれぞれにセパレータ20を配置することにより、燃料ガスを流通させるための燃料ガス流路21、酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス流路22、および冷却水を流通させるための冷却水流路23を形成している。セパレータ20は、本実施形態では金属製の原材をプレス成形することにより成形しており、例えばステンレス製である。したがって、セパレータ20の流路は、プレス成形により形成される。燃料ガスは、燃料ガス導入口8から導入され、セパレータ20の燃料ガス流路21を流れ、燃料ガス排出口9から排出される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス導入口10から導入され、セパレータ20の酸化剤ガス流路22を流れ、酸化剤ガス排出口11から排出される。冷却水は、冷却水導入口12から導入され、セパレータ20の冷却水流路23を流れ、冷却水排出口13から排出される。   The separator 20 has an uneven shape in order to form a flow channel. By disposing the separators 20 on both surfaces of the membrane electrode assembly 19, the fuel gas flow path 21 for flowing the fuel gas, the oxidant gas flow path 22 for flowing the oxidant gas, and the cooling water A cooling water passage 23 for circulation is formed. In this embodiment, the separator 20 is formed by press-molding a metal raw material, and is made of, for example, stainless steel. Therefore, the flow path of the separator 20 is formed by press molding. The fuel gas is introduced from the fuel gas inlet 8, flows through the fuel gas passage 21 of the separator 20, and is discharged from the fuel gas outlet 9. The oxidant gas is introduced from the oxidant gas introduction port 10, flows through the oxidant gas flow path 22 of the separator 20, and is discharged from the oxidant gas discharge port 11. The cooling water is introduced from the cooling water introduction port 12, flows through the cooling water flow path 23 of the separator 20, and is discharged from the cooling water discharge port 13.

セパレータ20には、図4に示すように、燃料ガス導入口8、燃料ガス排出口9、酸化剤ガス導入口10、酸化剤ガス排出口11、冷却水導入口12、および冷却水排出口13に対応して、複数の導入マニホールド25aおよび排出マニホールド25b(導入マニホールド25aおよび排出マニホールド25bを総じてマニホールド25と称する。)が設けられている。導入マニホールド25aおよび排出マニホールド25bは、流路21,22または23に連通する。セパレータ20は、これらのマニホールド25からそれぞれの流路21,22または23へ特定の媒体を流入、排出させるために、特定のマニホールド以外のマニホールド25の回りが、シール材24により封止されている。   As shown in FIG. 4, the separator 20 includes a fuel gas inlet 8, a fuel gas outlet 9, an oxidant gas inlet 10, an oxidant gas outlet 11, a cooling water inlet 12, and a cooling water outlet 13. A plurality of introduction manifolds 25a and discharge manifolds 25b (introduction manifolds 25a and discharge manifolds 25b are collectively referred to as manifolds 25) are provided. The introduction manifold 25a and the discharge manifold 25b communicate with the flow path 21, 22, or 23. The separator 20 is sealed around the manifold 25 other than the specific manifold by a sealing material 24 in order to allow a specific medium to flow into and out of the flow paths 21, 22, or 23 from these manifolds 25. .

アノードセパレータ20Aおよびカソードセパレータ20Bは、図4において一点鎖線で示すように、縁部に環状に形成される外周溶接線26A(溶接部)と、燃料ガスおよび酸化ガス用の導入マニホールド25aおよび排出マニホールド25bの周囲を囲む開口溶接線26B(溶接部)とによって互いに溶接されている。外周溶接線26Aには、曲率半径R=4mmの屈曲部27Aが形成され、開口溶接線26Bには、曲率半径R=2mmの屈曲部27Bが形成される。   As shown by an alternate long and short dash line in FIG. 4, the anode separator 20 </ b> A and the cathode separator 20 </ b> B include an outer peripheral weld line 26 </ b> A (welded portion) formed in an annular shape at the edge, an introduction manifold 25 a for fuel gas and oxidizing gas, and a discharge manifold. They are welded to each other by an open weld line 26B (welded portion) surrounding 25b. A bent portion 27A having a radius of curvature R = 4 mm is formed on the outer peripheral weld line 26A, and a bent portion 27B having a radius of curvature R = 2 mm is formed on the opening weld line 26B.

シール材24は、セパレータ20および膜電極接合体19のそれぞれの間を密封するとともに、接合する機能を有している。シール材24には、例えば熱硬化性樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂には、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂または不飽和ポリエステル等が使用できる。   The sealing material 24 has a function of sealing and bonding between the separator 20 and the membrane electrode assembly 19. For the sealing material 24, for example, a thermosetting resin is used. As the thermosetting resin, for example, a phenol resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester, or the like can be used.

エンドプレート4は、絶縁材からなるが、セパレータ20および膜電極接合体19で構成される積層体14との間に他の絶縁部材が配置されれば、絶縁材でなくてもよい。   The end plate 4 is made of an insulating material, but may not be an insulating material as long as another insulating member is disposed between the separator 20 and the laminate 14 composed of the membrane electrode assembly 19.

次に、本実施形態に係るセパレータ溶接装置について説明する。   Next, the separator welding apparatus according to this embodiment will be described.

図5は、本実施形態に係るセパレータ溶接装置の全体を示す概略図、図6は、同製造装置のセパレータ成形部を示す斜視図、図7は、同製造装置のセパレータ溶接部を示す斜視図、図8は、図7のVIII−VIII線に沿う部分断面図、図9は、セパレータ溶接部の外周面を展開した部分平面図である。   FIG. 5 is a schematic view showing the entire separator welding apparatus according to the present embodiment, FIG. 6 is a perspective view showing a separator molding part of the manufacturing apparatus, and FIG. 7 is a perspective view showing a separator welding part of the manufacturing apparatus. 8 is a partial cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7, and FIG. 9 is a partial plan view in which the outer peripheral surface of the separator weld is developed.

本セパレータ溶接装置30は、図5に示すように、アノードセパレータ20Aを成形するアノード成形ライン31Aと、カソードセパレータ20Bを成形するカソード成形ライン31Bと、セパレータを溶接するセパレータ溶接部60と、セパレータ20を切断するセパレータ切断部70とを備えている。   As shown in FIG. 5, the separator welding apparatus 30 includes an anode forming line 31A for forming the anode separator 20A, a cathode forming line 31B for forming the cathode separator 20B, a separator welding portion 60 for welding the separator, and the separator 20 And a separator cutting portion 70 for cutting the.

アノード成形ライン31Aおよびカソード成形ライン31Bは、いずれも、ワーク供給部32と、セパレータ成形部40と、セパレータ矯正部50とを有している。   Each of the anode forming line 31 </ b> A and the cathode forming line 31 </ b> B has a work supply unit 32, a separator forming unit 40, and a separator correction unit 50.

ワーク供給部32には、セパレータ20の原材であるワークWが巻回されたセパレータロール33が設けられており、セパレータロール33から第1,第2ワークW1,W2をセパレータ成形部40へ供給する。第1,第2ワークW1,W2の両側の縁部には、位置決め用のパイロット孔Hが一定間隔に並んで形成されている。   The workpiece supply unit 32 is provided with a separator roll 33 around which a workpiece W that is a raw material of the separator 20 is wound, and the first and second workpieces W1 and W2 are supplied from the separator roll 33 to the separator molding unit 40. To do. Positioning pilot holes H are formed at regular intervals at the edges on both sides of the first and second workpieces W1, W2.

セパレータ成形部40は、図6に示すように、表面にセパレータ20の形状が刻まれた対の成形ローラ41A,41Bを有しており、それぞれのライン31A,31Bで、ワーク供給部32から供給された第1,第2ワークW1,W2に、アノードセパレータ20Aおよびカソードセパレータ20Bの形状をプレス成形する。   As shown in FIG. 6, the separator molding unit 40 has a pair of molding rollers 41 </ b> A and 41 </ b> B in which the shape of the separator 20 is engraved on the surface, and is supplied from the workpiece supply unit 32 through the respective lines 31 </ b> A and 31 </ b> B. The shapes of the anode separator 20A and the cathode separator 20B are press-molded on the first and second workpieces W1 and W2.

一方の成形ローラ41Aの表面には、両側の縁部に周方向に並ぶ絶縁性のパイロットピン42が複数形成されている。また、他方の成形ローラ41Bの表面には、両側の縁部に周方向に並ぶ嵌合孔43が複数形成されている。パイロットピン42および嵌合孔43は、第1,第2ワークW1,W2のパイロット孔Hと同間隔(同ピッチ)で形成されている。したがって、両成形ローラ41A,41Bにより第1,第2ワークW1,W2を挟持した際に、パイロットピン42がパイロット孔Hを貫通して嵌合孔43に嵌合することで、前記ワークWを成形ローラ41A,41Bに対して位置決めできる。   On the surface of one forming roller 41A, a plurality of insulating pilot pins 42 are formed in the circumferential direction on both edge portions. In addition, a plurality of fitting holes 43 are formed on the surface of the other forming roller 41B so as to be aligned in the circumferential direction at the edges on both sides. The pilot pins 42 and the fitting holes 43 are formed at the same interval (same pitch) as the pilot holes H of the first and second workpieces W1, W2. Therefore, when the first and second workpieces W1 and W2 are sandwiched between the forming rollers 41A and 41B, the pilot pin 42 penetrates the pilot hole H and is fitted into the fitting hole 43, so that the workpiece W is Positioning can be performed with respect to the forming rollers 41A and 41B.

セパレータ矯正部50は、成形ローラ41により成形された第1,第2ワークW1,W2の形状を矯正するための矯正ローラ51A,51Bを有している。矯正ローラ51A,51Bの表面には、成形ローラ41A,41Bと同様にセパレータ20の形状が刻まれている。なお、矯正ローラ51A,51Bの表面の形状は、第1,第2ワークW1,W2の形状を矯正できるのであれば必ずしもセパレータ20の形状が刻まれていなくてもよく、例えばセパレータ20の形状が部分的に刻まれていたり、または全く形状が刻まれていなくてもよい。   The separator correction unit 50 includes correction rollers 51A and 51B for correcting the shapes of the first and second workpieces W1 and W2 formed by the forming roller 41. Like the forming rollers 41A and 41B, the shape of the separator 20 is engraved on the surfaces of the correction rollers 51A and 51B. The shape of the surfaces of the correction rollers 51A and 51B may not necessarily be the shape of the separator 20 as long as the shapes of the first and second workpieces W1 and W2 can be corrected. It may be partially engraved or not engraved in shape at all.

また、矯正ローラ51A,51Bの表面には、成形ローラ41A,41Bと同様にパイロットピン(不図示)および嵌合孔(不図示)が複数形成されている。したがって、両矯正ローラ51A,51Bにより第1,第2ワークW1,W2を挟持した際に、パイロットピンがパイロット孔Hを貫通して嵌合孔に嵌合することで、ワークW1,W2を矯正ローラ51A,51Bに対して位置決めできる。   Further, a plurality of pilot pins (not shown) and fitting holes (not shown) are formed on the surfaces of the correction rollers 51A and 51B in the same manner as the forming rollers 41A and 41B. Therefore, when the first and second workpieces W1 and W2 are sandwiched between the correction rollers 51A and 51B, the pilot pins pass through the pilot holes H and fit into the fitting holes, thereby correcting the workpieces W1 and W2. Positioning can be performed with respect to the rollers 51A and 51B.

セパレータ溶接部60は、図5,7〜9に示すように、アノードセパレータ20Aの形状が成形された第1ワークW1と、カソードセパレータ20Bの形状が成形された第2ワークW2とを、互いに重ねて加圧する一対の回転可能な電極ローラ61A,61Bを有している。電極ローラ61A,61Bは、油圧シリンダー等の押圧手段62に連結されて、第1,第2ワークW1,W2を所望の圧力で押圧することができる。   As shown in FIGS. 5 and 7 to 9, the separator welded portion 60 overlaps a first work W1 formed with the shape of the anode separator 20A and a second work W2 formed with the shape of the cathode separator 20B. A pair of rotatable electrode rollers 61A and 61B that pressurize the pressure. The electrode rollers 61A and 61B are connected to a pressing means 62 such as a hydraulic cylinder, and can press the first and second workpieces W1 and W2 with a desired pressure.

各々の電極ローラ61A,61Bの表面には、セパレータ20の溶接線26に対応する位置で突出して形成された突状電極部63A,63Bが形成されている。各々の電極ローラ61A,61Bの突状電極部63A,63Bは、第1,第2ワークW1,W2を挟むように、互いに対応する位置に形成されている。   Projecting electrode portions 63A and 63B are formed on the surfaces of the electrode rollers 61A and 61B so as to project at positions corresponding to the weld lines 26 of the separator 20. The protruding electrode portions 63A and 63B of the electrode rollers 61A and 61B are formed at positions corresponding to each other so as to sandwich the first and second workpieces W1 and W2.

また、各々の電極ローラ61A,61Bの表面には、第1,第2ワークW1,W2の面形状に対応して突出して形成された非導電性の押さえ部64A,64Bが設けられている。押さえ部64A,64Bは、例えば樹脂により形成される。放熱性各々の電極ローラ61A,61Bの押さえ部64A,64Bは、第1,第2ワークW1,W2を挟むように、互いに対応する位置に形成されている。押さえ部64A,64Bは、突状電極部63A,63Bの近傍に設けられることが好ましく、本実施形態では、電極ローラ61A,61Bの表面において突状電極部63A,63Bから所定間隔Xだけ離隔しての両側を挟むように形成されている。間隔Xは、本実施形態では、0.1mm〜0.3mm程度で設定されており、溶接時の熱を放熱する機能を果たす。電極ローラ61A,61Bは、外部の電流供給部66に接続されており、突状電極部63A,63Bに電流を印加することが可能となっている。   Further, on the surfaces of the respective electrode rollers 61A and 61B, there are provided non-conductive pressing portions 64A and 64B formed so as to protrude corresponding to the surface shapes of the first and second workpieces W1 and W2. The holding parts 64A and 64B are made of, for example, resin. The holding portions 64A and 64B of the electrode rollers 61A and 61B for heat dissipation are formed at positions corresponding to each other so as to sandwich the first and second workpieces W1 and W2. The holding parts 64A and 64B are preferably provided in the vicinity of the protruding electrode parts 63A and 63B. In this embodiment, the pressing parts 64A and 64B are separated from the protruding electrode parts 63A and 63B by a predetermined distance X on the surface of the electrode rollers 61A and 61B. It is formed so as to sandwich both sides. In this embodiment, the interval X is set to about 0.1 mm to 0.3 mm, and fulfills the function of radiating heat during welding. The electrode rollers 61A and 61B are connected to an external current supply unit 66, and current can be applied to the protruding electrode units 63A and 63B.

電極ローラ61A,61Bの表面には、突状電極部63A,63Bおよび押さえ部64A,64Bが形成される部位と異なる表面部位に、樹脂製の絶縁材65が貼り付けられている。   On the surface of the electrode rollers 61A and 61B, a resin insulating material 65 is attached to a surface portion different from the portion where the protruding electrode portions 63A and 63B and the pressing portions 64A and 64B are formed.

電極ローラ61A,61Bの表面には、成形ローラ41A,41Bと同様にパイロットピン67および嵌合孔68が複数形成されている。したがって、両電極ローラ61A,61Bにより第1,第2ワークW1,W2を挟持した際に、パイロットピン67がパイロット孔Hを貫通して嵌合孔68に嵌合することで、ワークWを電極ローラ61A,61Bに対して位置決めできる。   Similar to the forming rollers 41A and 41B, a plurality of pilot pins 67 and fitting holes 68 are formed on the surfaces of the electrode rollers 61A and 61B. Therefore, when the first and second workpieces W1 and W2 are sandwiched between the electrode rollers 61A and 61B, the pilot pin 67 passes through the pilot hole H and fits into the fitting hole 68, so that the workpiece W is electroded. Positioning can be performed with respect to the rollers 61A and 61B.

また、本実施形態に係る溶接装置30は、電流供給部66および押圧手段62が接続される制御部69を有しており、押圧手段62による押圧力、電流供給部66の出力および周波数を任意に制御可能となっている。   Further, the welding apparatus 30 according to the present embodiment includes a control unit 69 to which the current supply unit 66 and the pressing unit 62 are connected, and the pressing force by the pressing unit 62, the output of the current supply unit 66, and the frequency are arbitrarily set. Can be controlled.

次に、本実施形態に係るセパレータ溶接方法について説明する。   Next, the separator welding method according to this embodiment will be described.

図10は、本実施形態に係るセパレータ溶接方法のフロー図である。   FIG. 10 is a flowchart of the separator welding method according to this embodiment.

まず、ワーク供給部32のセパレータロール33から、第1,第2ワークW1,W2を引き出して、セパレータ成形部40に供給する(ワーク供給工程)。   First, the first and second workpieces W1, W2 are drawn from the separator roll 33 of the workpiece supply unit 32 and supplied to the separator forming unit 40 (work supply step).

次に、ワーク供給部32の成形ローラ41A,41Bにより、第1,第2ワークW1,W2に、アノードセパレータ20Aおよびカソードセパレータ20Bの形状をプレス成形する(セパレータ成形工程)。このとき、成形ローラ41A,41Bのパイロットピン42が第1,第2ワークW1,W2のパイロット孔Hを貫通して嵌合孔43に嵌合することで、第1,第2ワークW1,W2が成形ローラ41A,41Bに対して位置決めされる。これにより、第1,第2ワークW1,W2においてアノードセパレータ20Aおよびカソードセパレータ20Bの形状を正確な位置にプレス成形できる。このときのプレス成形精度は、例えば±0.003mm以内である。成形された第1,第2ワークW1,W2は、セパレータ矯正部50に搬送される。   Next, the shapes of the anode separator 20A and the cathode separator 20B are press-molded on the first and second workpieces W1 and W2 by the molding rollers 41A and 41B of the workpiece supply unit 32 (separator molding step). At this time, the pilot pins 42 of the forming rollers 41A and 41B pass through the pilot holes H of the first and second workpieces W1 and W2 and fit into the fitting holes 43, so that the first and second workpieces W1 and W2 are engaged. Is positioned with respect to the forming rollers 41A and 41B. Thereby, the shape of the anode separator 20A and the cathode separator 20B can be press-molded at accurate positions in the first and second workpieces W1 and W2. The press molding accuracy at this time is, for example, within ± 0.003 mm. The formed first and second workpieces W1 and W2 are conveyed to the separator correction unit 50.

次に、セパレータ矯正部50の矯正ローラ51A,51Bにより、第1,第2ワークW1,W2におけるアノードセパレータ20Aおよびカソードセパレータ20Bの形状を矯正する(セパレータ矯正工程)。これにより、セパレータ成形工程におけるプレス加工において、表裏の伸び量(残留応力)の相違によって生じた反りを、矯正することができる。セパレータ矯正工程においても、矯正ローラ51A,51Bのパイロットピンが第1,第2ワークW1,W2のパイロット孔Hを貫通して嵌合孔に嵌合することで、第1,第2ワークW1,W2が矯正ローラ51A,51Bに対して位置決めされる。これにより、第1,第2ワークW1,W2におけるアノードセパレータ20Aおよびカソードセパレータ20Bの形状を正確に矯正できる。矯正された第1,第2ワークW1,W2は、セパレータ溶接部60に搬送される。なお、このセパレータ矯正工程において、第1,第2ワークW1,W2の反りを完全に矯正しなくてもよく、反りを残した状態で、次のセパレータ溶接工程へ搬出してもよい。   Next, the shapes of the anode separator 20A and the cathode separator 20B in the first and second workpieces W1 and W2 are corrected by the correction rollers 51A and 51B of the separator correction unit 50 (separator correction step). Thereby, the curvature which arose by the difference in the elongation amount (residual stress) of the front and back in the press work in a separator shaping | molding process can be corrected. Also in the separator correction process, the pilot pins of the correction rollers 51A and 51B pass through the pilot holes H of the first and second workpieces W1 and W2 and fit into the fitting holes, so that the first and second workpieces W1 and W1 are fitted. W2 is positioned with respect to the correction rollers 51A and 51B. Thereby, the shapes of the anode separator 20A and the cathode separator 20B in the first and second workpieces W1, W2 can be accurately corrected. The corrected first and second workpieces W1, W2 are conveyed to the separator weld 60. In this separator correction process, the warping of the first and second workpieces W1 and W2 may not be completely corrected, and may be carried out to the next separator welding process with the warp remaining.

次に、セパレータ溶接部60において、第1ワークW1と第2ワークW2をシーム溶接する(セパレータ溶接工程)。セパレータ溶接工程では、第1ワークW1と第2ワークW2を重ねて1対の電極ローラ61A,61Bの間に一方向から送り込む。両電極ローラ61A,61Bは、制御部69によって、加圧力、電流出力および周波数が制御されつつ、第1,第2ワークW1,W2を突状電極部63A,63Bおよび押さえ部64A,64Bにより挟持する。これにより、第1,第2ワークW1,W2の外周溶接線26Aおよび開口溶接線26Bが、搬送方向の一方側から連続的に溶接される。このとき、両電極ローラ61A,61Bにより第1,第2ワークW1,W2を加圧しつつパイロットピン67が第1,第2ワークW1,W2のパイロット孔Hを貫通して嵌合孔68に嵌合するため、第1,第2ワークW1,W2が、両電極ローラ61A,61Bに対して位置決めされる。これにより、第1,第2ワークW1,W2の正確な位置を溶接することができる。このパイロット孔Hは、セパレータ成形工程にも用いられていることから、プレス成形精度と同程度の±0.003mm以内の溶接精度が可能となる。また、セパレータ成形工程(さらには、セパレータ矯正工程)に用いるパイロット孔Hを用いて位置決めするため、更なるパイロット孔を設けることなしに位置決めが可能である。   Next, in the separator welding part 60, the 1st workpiece | work W1 and the 2nd workpiece | work W2 are seam-welded (separator welding process). In the separator welding process, the first work W1 and the second work W2 are overlapped and fed from one direction between the pair of electrode rollers 61A and 61B. Both electrode rollers 61A and 61B hold the first and second workpieces W1 and W2 between the projecting electrode portions 63A and 63B and the pressing portions 64A and 64B while the pressure, current output, and frequency are controlled by the controller 69. To do. Thereby, the outer periphery welding line 26A and the opening welding line 26B of the 1st, 2nd workpiece | work W1, W2 are continuously welded from the one side of a conveyance direction. At this time, the pilot pin 67 passes through the pilot hole H of the first and second workpieces W1 and W2 and is fitted into the fitting hole 68 while pressurizing the first and second workpieces W1 and W2 by the both electrode rollers 61A and 61B. Therefore, the first and second workpieces W1, W2 are positioned with respect to both the electrode rollers 61A, 61B. Thereby, the exact position of the 1st, 2nd workpiece | work W1, W2 can be welded. Since this pilot hole H is also used in the separator molding process, a welding accuracy within ± 0.003 mm, which is comparable to the press molding accuracy, is possible. Further, since the positioning is performed using the pilot holes H used in the separator molding process (further, the separator correction process), positioning is possible without providing further pilot holes.

溶接の際には、突状電極部63A,63Bの近傍に設けられる押さえ部64A,64Bが、第1,第2ワークW1,W2と接する。押さえ部64A,64Bは、第1,第2ワークW1,W2に形成される溝部に嵌合し、押さえ部64A,64Bの側面Sが、溝部を構成する側壁Tに当接する。これにより、セパレータが押さえ部64A,64Bに対して位置決めされて、外周溶接線26Aおよび開口溶接線26Bを精度よく突状電極部63A,63Bに位置決めできる。   During welding, pressing portions 64A and 64B provided in the vicinity of the protruding electrode portions 63A and 63B are in contact with the first and second workpieces W1 and W2. The holding portions 64A and 64B are fitted into groove portions formed in the first and second workpieces W1 and W2, and the side surfaces S of the holding portions 64A and 64B are in contact with the side walls T constituting the groove portions. Thereby, a separator is positioned with respect to holding | suppressing part 64A, 64B, and the outer periphery welding line 26A and the opening welding line 26B can be accurately positioned to the protruding electrode parts 63A, 63B.

また、押さえ部64A,64Bが、第1,第2ワークW1,W2を両側から押圧して挟持するため、第1ワークW1と第2ワークW2の間の隙間が抑制される。さらに、溶接部も突状電極部63A,63Bにより押圧されるため、第1ワークW1と第2ワークW2の間の隙間がさらに抑制される。一般的に、溶接時に許容できる板材間の隙間は、接合する板厚の10%程度であり、ワークWの板圧を0.1mmとすれば、隙間を0.01mm以下に抑える必要がある。これに対し、本実施形態では、上述のように第1ワークW1と第2ワークW2の間の隙間が抑制されるため、セパレータ成形工程において生じるワークWのうねりの影響による溶接精度の低下、および第1,第2ワークW1,W2の隙間への溶融金属の溶け落ちによる品質劣化を抑えることが可能となる。   Further, since the pressing portions 64A and 64B press and hold the first and second workpieces W1 and W2 from both sides, the gap between the first workpiece W1 and the second workpiece W2 is suppressed. Further, since the welded portion is also pressed by the protruding electrode portions 63A and 63B, the gap between the first workpiece W1 and the second workpiece W2 is further suppressed. In general, the gap between the plate members that can be tolerated during welding is about 10% of the thickness of the plates to be joined. If the plate pressure of the workpiece W is 0.1 mm, the gap needs to be suppressed to 0.01 mm or less. On the other hand, in this embodiment, since the gap between the first workpiece W1 and the second workpiece W2 is suppressed as described above, a decrease in welding accuracy due to the influence of the waviness of the workpiece W that occurs in the separator molding process, and It becomes possible to suppress quality deterioration due to the molten metal being melted into the gap between the first and second workpieces W1, W2.

また、両電極ローラ61A,61Bの表面には、絶縁材65が設けられているため、突状電極部63A,63B以外での短絡を防止することができる。   Further, since the insulating material 65 is provided on the surfaces of both the electrode rollers 61A and 61B, it is possible to prevent a short circuit other than the protruding electrode portions 63A and 63B.

この後、互いに溶接された第1,第2ワークW1,W2は、セパレータ切断部70に搬送され、切断刃や打ち抜きポンチ等で切断または打ち抜かれて、アノードセパレータ20Aおよびカソードセパレータ20Bが接合されたセパレータ20が完成する。   Thereafter, the first and second workpieces W1 and W2 welded to each other are conveyed to the separator cutting unit 70 and cut or punched with a cutting blade, a punching punch, or the like, and the anode separator 20A and the cathode separator 20B are joined. Separator 20 is completed.

次に、本実施形態の効果について説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described.

通常のシーム溶接やレーザ溶接では、溶接線に沿って一筆書きのように溶接を行うため、溶接速度はいずれも2m/分程度であり、シーム溶接とレーザ溶接で溶接速度の差は見られない。しかし、本実施形態に係るセパレータ溶接方法で用いられるシーム溶接では、溶接線26に対応する形状で刻まれた突状電極部63A,63Bが表面に設けられた電極ローラ61A,61Bを用い、突状電極部63A,63Bの加圧力、電流の出力および周波数を制御することで、第1,第2ワークW1,W2を一方向から流すだけで溶接することができる。したがって、溶接を高速化するとともに、第1,第2ワークW1,W2を溶接してセパレータ20の内部抵抗を低減させることができる。溶接時間の一例として、通常のシーム溶接やレーザ溶接では、セパレータ1枚で約1分掛かるところ、本セパレータ溶接方法では、約0.5分で溶接することが可能となる。   In normal seam welding and laser welding, welding is performed like a single stroke along the welding line, so the welding speed is about 2 m / min, and there is no difference in welding speed between seam welding and laser welding. . However, in the seam welding used in the separator welding method according to this embodiment, the electrode rollers 61A and 61B provided on the surface with the protruding electrode portions 63A and 63B carved in the shape corresponding to the welding line 26 are used. By controlling the pressurizing force, current output, and frequency of the electrode portions 63A and 63B, welding can be performed only by flowing the first and second workpieces W1 and W2 from one direction. Therefore, the welding can be speeded up and the internal resistance of the separator 20 can be reduced by welding the first and second workpieces W1 and W2. As an example of the welding time, in normal seam welding and laser welding, it takes about 1 minute with one separator, but in this separator welding method, welding can be performed in about 0.5 minutes.

また、上述した通常のシーム溶接では、例えば屈曲部27の曲率が大きい(曲率半径Rが小さい)場合には、溶接することができないが、本実施形態によれば、このような通常のシーム溶接では溶接できない形状であっても溶接することができる。これにより、セパレータ20の形状設計自由度が向上する。   In the above-described normal seam welding, for example, when the curvature of the bent portion 27 is large (the radius of curvature R is small), welding cannot be performed. However, according to this embodiment, such normal seam welding is performed. Even if it is a shape that cannot be welded, it can be welded. Thereby, the shape design freedom degree of the separator 20 improves.

また、例えばレーザ溶接を用いる際には、ワークを固定するための冶具が必要であるが、レーザを照射するために溶接部上を固定することができない。したがって、ベースとなる板材にワークを設置し、このワークの外周溶接線の外側、内側、および開口溶接線の内側を固定するそれぞれの固定冶具を磁石等によりベースに対して固定して、レーザ溶接を行う方法がある。このようなレーザ溶接では、溶接の前にワークを固定する際に要する段取り時間が生じ、さらに設備コストも掛かる。これに対し、本実施形態では、突状電極部63A,63Bにより直接的に溶接部(外周溶接線26A、開口溶接線26B)を加圧できるため、上述のような固定冶具を必要とせず、溶接前の段取り時間を設けることなしに溶接可能であり、作業性に優れる。また、固定冶具が必要ないために、設備コストおよびランニングコストを低減できる。   For example, when laser welding is used, a jig for fixing the workpiece is required, but the welded portion cannot be fixed for laser irradiation. Therefore, a workpiece is set on the base plate material, and the respective fixing jigs for fixing the outer side, the inner side, and the inner side of the opening welding line of the workpiece are fixed to the base with a magnet or the like, and laser welding is performed. There is a way to do. In such laser welding, a setup time required for fixing a workpiece before welding is generated, and further, equipment costs are increased. On the other hand, in this embodiment, since the welded portion (the outer peripheral weld line 26A, the opening weld line 26B) can be directly pressed by the protruding electrode parts 63A and 63B, a fixing jig as described above is not required, Welding is possible without providing setup time before welding, and workability is excellent. Moreover, since no fixing jig is required, the equipment cost and running cost can be reduced.

また、レーザ溶接では、溶接精度は±0.01mm程度であるが、本実施形態では、上述したように±0.003mmの溶接精度を実現でき、高精度かつ高品位な溶接が可能となる。   Further, in laser welding, the welding accuracy is about ± 0.01 mm, but in this embodiment, as described above, a welding accuracy of ± 0.003 mm can be realized, and high-precision and high-quality welding is possible.

また、セパレータ成形工程におけるプレス加工において、ワークWを逆反り方向(第1,第2ワークW1,W2の互いに接する側を凹形状とする方向)に反るように成形しておくことで、セパレータ溶接工程におけるシーム溶接によって面歪を抑制することができる。すなわち、シーム溶接はワークWを加圧するため、これを利用してプレス加工により生じた面歪を矯正する方向へ加圧を行うことで、矯正できる。さらに、溶接熱による焼鈍効果も加わるため、プレス加工ほどの強大な加圧力を必要とせずに、セパレータ溶接部60(押圧手段62)で発生可能な加圧力で形状を矯正できる。   Further, in the press working in the separator forming step, the work W is formed so as to be warped in the reverse warping direction (the direction in which the first and second work W1, W2 are in contact with each other in a concave shape). Surface distortion can be suppressed by seam welding in the welding process. That is, since seam welding pressurizes the workpiece W, it can be corrected by applying pressure in the direction of correcting the surface distortion caused by press working. Furthermore, since the annealing effect due to the welding heat is also added, the shape can be corrected with the pressurizing force that can be generated by the separator weld 60 (pressing means 62) without requiring a pressurizing force as strong as pressing.

また、本実施形態では、制御部69により電流供給部66および押圧手段62を制御するため、電極ローラ61A,61Bの回転とともに変化する溶接部位に応じて、最適な溶接条件で溶接することが可能である。すなわち、変化する溶接部位に応じて、押圧手段62を制御することで面圧を最適に維持し、電流供給部66を制御することで溶接に最適な出力および周波数を確保できる。   In the present embodiment, since the current supply unit 66 and the pressing unit 62 are controlled by the control unit 69, it is possible to perform welding under optimum welding conditions according to the welding site that changes as the electrode rollers 61A and 61B rotate. It is. That is, the surface pressure is optimally maintained by controlling the pressing means 62 according to the changing welding site, and the optimum output and frequency for welding can be ensured by controlling the current supply unit 66.

また、制御部69により押圧手段62の押圧力を制御することで、セパレータ成形工程で生じた面歪を矯正しつつ溶接することが可能である。これにより、セパレータ20の厚みのばらつきが抑制されて、燃料電池として積層した際の精度をも向上させることができる。   Further, by controlling the pressing force of the pressing means 62 by the control unit 69, it is possible to perform welding while correcting the surface distortion generated in the separator molding process. Thereby, the dispersion | variation in the thickness of the separator 20 is suppressed and the precision at the time of laminating | stacking as a fuel cell can also be improved.

また、レーザ溶接では、通常、溶接による歪を分散させるために、レーザの照射位置をワークWの幅方向へ交互に移動させつつ溶接するが、一方側を溶接すると他方側のワーク間の隙間が大きくなり、固定冶具による隙間の矯正が困難となって、セパレータの精度が低下する。これに対し、本実施形態では、幅のある電極ロール61A,61Bを用いて第1,第2ワークW1,W2の幅方向を同時に接合するため、このような問題を解消でき、セパレータ20の製品精度を向上させることができる。   In laser welding, welding is usually performed by alternately moving the laser irradiation position in the width direction of the workpiece W in order to disperse the distortion caused by welding. It becomes large and it becomes difficult to correct the gap with the fixing jig, and the accuracy of the separator is lowered. On the other hand, in this embodiment, since the width direction of the 1st, 2nd workpiece | work W1, W2 is joined simultaneously using the electrode rolls 61A and 61B with a width | variety, such a problem can be eliminated and the product of the separator 20 is obtained. Accuracy can be improved.

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、溶接部位が外周溶接線26Aおよび開口溶接線26B以外に設けられてもよい。また、押さえ部64A,64Bや絶縁材65が設けられなくてもよい。また、押さえ部を樹脂ではなく、銅等の伝熱性の高い金属に、樹脂等の絶縁材料を被覆して形成してもよい。このようにすれば、溶接時の熱を押さえ部から良好に放熱することが可能となる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, the welding site may be provided in addition to the outer periphery welding line 26A and the opening welding line 26B. Further, the holding portions 64A and 64B and the insulating material 65 may not be provided. In addition, the pressing portion may be formed by coating an insulating material such as resin on a metal having high heat conductivity such as copper instead of resin. If it does in this way, it will become possible to thermally radiate the heat at the time of welding well from a control part.

本実施形態に係るセパレータを用いた燃料電池スタックを示す側面図である。It is a side view which shows the fuel cell stack using the separator which concerns on this embodiment. 同燃料電池を示す平面図である。It is a top view which shows the fuel cell. 同燃料電池スタックの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the fuel cell stack. 本実施形態に係るセパレータの1つを示す平面図である。It is a top view which shows one of the separators concerning this embodiment. 本実施形態に係るセパレータ溶接装置の全体を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole separator welding apparatus which concerns on this embodiment. 同製造装置のセパレータ成形部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the separator shaping | molding part of the manufacturing apparatus. 同製造装置のセパレータ溶接部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the separator welding part of the manufacturing apparatus. 図7のVIII−VIII線に沿う部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which follows the VIII-VIII line of FIG. セパレータ溶接部の外周面を展開した部分平面図である。It is the fragmentary top view which expand | deployed the outer peripheral surface of the separator welding part. 本実施形態に係るセパレータ溶接方法のフロー図である。It is a flowchart of the separator welding method which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池スタック、
2 単セル、
19 膜電極接合体、
20A アノードセパレータ、
20B カソードセパレータ、
26A 外周溶接線(溶接部)、
26B 開口溶接線(溶接部)、
30 セパレータ溶接装置、
32 ワーク供給部、
33 セパレータロール、
40 セパレータ成形部、
41A,41B 成形ローラ、
50 セパレータ矯正部、
60 セパレータ溶接部、
61A,61B 電極ローラ、
62 押圧手段、
63A,63B 突状電極部、
64A,64B 押さえ部、
65 絶縁材、
66 電流供給部、
67 パイロットピン、
68 嵌合孔、
69 制御部、
R 曲率半径、
S 側面、
T 側壁、
W 前記ワーク、
W1 第1ワーク、
W2 第2ワーク、
X 間隔。
1 Fuel cell stack,
2 single cell,
19 Membrane electrode assembly,
20A anode separator,
20B cathode separator,
26A outer circumference weld line (welded part),
26B opening weld line (welded part),
30 separator welding equipment,
32 workpiece supply unit,
33 separator roll,
40 Separator molding part,
41A, 41B forming roller,
50 Separator straightening part,
60 separator welds,
61A, 61B electrode roller,
62 pressing means,
63A, 63B Projection electrode part,
64A, 64B holding part,
65 insulation,
66 current supply,
67 Pilot pin,
68 mating hole,
69 control unit,
R radius of curvature,
S side,
T side wall,
W The workpiece,
W1 first work,
W2 Second work,
X interval.

Claims (15)

高分子電解質膜のアノード側に配置されるアノードセパレータとカソード側に配置されるカソードセパレータとを、互いに溶接して接合するセパレータ溶接方法であって、
前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を表面に有する1対の回転可能な電極ローラによって、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの原材である2枚のワークを重ねて両面側から挟んで一方向へ移動させつつ、前記突状電極部に電流を印加して当該突状電極部により挟持した前記2枚のワークを溶接することを特徴とするセパレータ溶接方法。
A separator welding method in which an anode separator disposed on an anode side of a polymer electrolyte membrane and a cathode separator disposed on a cathode side are welded and joined to each other,
The anode separator and the cathode separator are original by a pair of rotatable electrode rollers having a protruding electrode portion formed on the surface so as to protrude corresponding to the shape of the welded portion of the anode separator and the cathode separator welded to each other. Welding the two workpieces sandwiched between the projecting electrode portions by applying an electric current to the projecting electrode portions while overlapping the two workpieces made of the material and moving them in one direction by sandwiching them from both sides. A separator welding method characterized by the above.
前記電極ローラの回転とともに変化する溶接部位に応じて、電極ローラによる前記ワークへの加圧力を制御することを特徴とする請求項1に記載のセパレータ溶接方法。   2. The separator welding method according to claim 1, wherein the pressure applied to the workpiece by the electrode roller is controlled in accordance with a welding portion that changes with the rotation of the electrode roller. 前記電極ローラの回転とともに変化する溶接部位に応じて、前記突状電極部へ印加する電流を制御することを特徴とする請求項1または2に記載のセパレータ溶接方法。   3. The separator welding method according to claim 1, wherein a current applied to the projecting electrode portion is controlled in accordance with a welding portion that changes with rotation of the electrode roller. 前記電極ローラの表面に、当該電極ローラに搬入される前記ワークの面形状に対応して非導電性の押さえ部が形成され、当該押さえ部により、前記ワークを挟持しつつ溶接することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセパレータ溶接方法。   A non-conductive pressing portion is formed on the surface of the electrode roller corresponding to the surface shape of the workpiece carried into the electrode roller, and the workpiece is welded while being clamped by the pressing portion. The separator welding method according to any one of claims 1 to 3. 前記押さえ部は、前記電極ローラの表面から突出して形成され、前記ワークに形成される溝部に嵌合しつつ、当該押さえ部の側面を前記溝部を構成する側壁に当接させつつ溶接することを特徴とする請求項4に記載のセパレータ溶接方法。   The pressing portion is formed so as to protrude from the surface of the electrode roller, and is welded while fitting a side surface of the pressing portion to a side wall constituting the groove portion while fitting into a groove portion formed in the workpiece. The separator welding method according to claim 4, wherein: 前記突状電極部と異なる表面部位に絶縁材を設けた電極ローラにより、前記2枚のワークを溶接することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のセパレータ溶接方法。   The separator welding method according to any one of claims 1 to 5, wherein the two workpieces are welded by an electrode roller having an insulating material provided on a surface portion different from the protruding electrode portion. 前記電極ローラに搬入されるワークに、位置決め用のパイロット孔を設け、前記電極ローラの一方には、前記パイロット孔に対応する位置にパイロットピンを設け、前記電極ローラの他方には、前記パイロット孔に対応する位置に嵌合孔を設け、両電極ローラにより前記ワークを挟持した際に、パイロットピンがパイロット孔を貫通して嵌合孔に嵌合することで、前記ワークを位置決めすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のセパレータ溶接方法。   A pilot hole for positioning is provided in a work carried into the electrode roller, a pilot pin is provided at a position corresponding to the pilot hole on one side of the electrode roller, and the pilot hole is provided on the other side of the electrode roller. A fitting hole is provided at a position corresponding to, and when the workpiece is sandwiched by both electrode rollers, the pilot pin penetrates the pilot hole and fits into the fitting hole, thereby positioning the workpiece. The separator welding method according to any one of claims 1 to 6. 高分子電解質膜のアノード側に配置されるアノードセパレータとカソード側に配置されるカソードセパレータとを、互いに溶接して接合するセパレータ溶接装置であって、
前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を表面に有する1対の回転可能な電極ローラと、
前記突状電極部に電流を印加する電流供給部と、を有し、
前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの原材である2枚のワークを重ねて、前記両電極ローラによって両面側から挟んで一方向へ移動させつつ、前記突状電極部に電流を印加して当該突状電極部により挟持した前記2枚のワークを溶接することを特徴とするセパレータ溶接装置。
A separator welding apparatus that welds and joins an anode separator disposed on the anode side of a polymer electrolyte membrane and a cathode separator disposed on a cathode side,
A pair of rotatable electrode rollers having a protruding electrode portion formed on the surface so as to protrude corresponding to the shape of the welded portion of the anode separator and the cathode separator that are welded to each other;
A current supply part for applying a current to the protruding electrode part,
Two workpieces that are the raw materials of the anode separator and the cathode separator are overlapped and moved in one direction by being sandwiched from both sides by the both electrode rollers, and a current is applied to the projecting electrode portion to form the projecting shape. A separator welding apparatus for welding the two workpieces sandwiched between electrode portions.
前記電極ローラに連結されて、当該電極ローラに挟持されたワークを押圧する押圧手段と、
前記電極ローラの回転とともに変化する溶接部位に応じて、前記押圧手段による押圧力を制御する制御部と、を更に有することを特徴とする請求項8に記載のセパレータ溶接装置。
A pressing means connected to the electrode roller and pressing a work sandwiched between the electrode rollers;
The separator welding apparatus according to claim 8, further comprising a control unit that controls a pressing force by the pressing unit in accordance with a welding portion that changes with rotation of the electrode roller.
前記制御部は、前記電極ローラの回転とともに変化する溶接部位に応じて、前記電流供給部によって前記突状電極部へ印加する電流を制御することを特徴とする請求項9に記載のセパレータ溶接装置。   The separator welding apparatus according to claim 9, wherein the control unit controls a current applied to the projecting electrode unit by the current supply unit in accordance with a welding portion that changes with rotation of the electrode roller. . 前記電極ローラの表面に、当該電極ローラに搬入される前記ワークの面形状に対応する形状の非導電性の押さえ部が形成されることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載のセパレータ溶接装置。   The non-conductive pressing portion having a shape corresponding to the surface shape of the workpiece carried into the electrode roller is formed on the surface of the electrode roller. The separator welding apparatus as described. 前記押さえ部は、前記電極ローラの表面から突出して形成され、前記ワークに形成される溝部に嵌合することで、当該押さえ部の側面が前記溝部を構成する側壁に当接することを特徴とする請求項11に記載のセパレータ溶接装置。   The pressing portion is formed to protrude from the surface of the electrode roller, and the side surface of the pressing portion abuts against a side wall constituting the groove portion by fitting into the groove portion formed in the workpiece. The separator welding apparatus according to claim 11. 前記電極ローラの前記突状電極部と異なる表面部位に、絶縁材を設けたことを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載のセパレータ溶接装置。   The separator welding apparatus according to any one of claims 8 to 12, wherein an insulating material is provided on a surface portion different from the protruding electrode portion of the electrode roller. 前記電極ローラに搬入されるワークに、位置決め用のパイロット孔が形成され、前記電極ローラの一方には、前記パイロット孔に対応する位置にパイロットピンが形成され、前記電極ローラの他方には、前記パイロット孔に対応する位置に嵌合孔が形成され、両電極ローラにより前記ワークを挟持した際に、パイロットピンがパイロット孔を貫通して嵌合孔に嵌合することを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載のセパレータ溶接装置。   A pilot hole for positioning is formed in the work carried into the electrode roller, a pilot pin is formed at one of the electrode rollers at a position corresponding to the pilot hole, and the other of the electrode roller has the above-mentioned 9. A fitting hole is formed at a position corresponding to the pilot hole, and when the work is sandwiched by both electrode rollers, the pilot pin penetrates the pilot hole and fits into the fitting hole. The separator welding device according to any one of ˜13. 高分子電解質膜のアノード側に配置されるアノードセパレータとカソード側に配置されるカソードセパレータとを、互いに溶接して接合したセパレータであって、
前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの互いに溶接される溶接部の形状に対応して突出して形成された突状電極部を表面に有する1対の回転可能な電極ローラによって、前記アノードセパレータおよびカソードセパレータの原材である2枚のワークを重ねて両面側から挟んで一方向へ移動させつつ、前記突状電極部に電流を印加して当該突状電極部により挟持した前記2枚のワークを溶接したことを特徴とするセパレータ。
A separator in which an anode separator disposed on the anode side of a polymer electrolyte membrane and a cathode separator disposed on a cathode side are welded and joined to each other,
The anode separator and the cathode separator are original by a pair of rotatable electrode rollers having a protruding electrode portion formed on the surface so as to protrude corresponding to the shape of the welded portion of the anode separator and the cathode separator welded to each other. The two workpieces sandwiched by the projecting electrode portions were welded by applying current to the projecting electrode portions while moving the workpieces in one direction while sandwiching the two workpieces from both sides. A separator characterized by.
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