JP2010129459A - Fuel cell, manufacturing device of fuel cell, and manufacturing method of fuel cell - Google Patents

Fuel cell, manufacturing device of fuel cell, and manufacturing method of fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2010129459A
JP2010129459A JP2008304920A JP2008304920A JP2010129459A JP 2010129459 A JP2010129459 A JP 2010129459A JP 2008304920 A JP2008304920 A JP 2008304920A JP 2008304920 A JP2008304920 A JP 2008304920A JP 2010129459 A JP2010129459 A JP 2010129459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal separator
fuel cell
electrode side
side metal
contact portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008304920A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobufumi Oe
伸史 大江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2008304920A priority Critical patent/JP2010129459A/en
Publication of JP2010129459A publication Critical patent/JP2010129459A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell, a manufacturing device of the fuel cell, and a manufacturing method of the fuel cell, wherein occurrence of welding failure in a metal separator is prevented, and occurrence of reduction of performance of the fuel cell is also prevented, by preventing occurrence of a gap in a welded place, and by thickening the welded place in welding mutually superposed metal separators. <P>SOLUTION: In a fuel cell stack, an air electrode metal separator 101a used for the fuel cell, and a fuel electrode side metal separator 101b arranged to be superposed on the air electrode side metal separator, have a pair of metal separators 100 welded by a folded part 105 formed by folding a peripheral part 104 of a groove-shaped adhering part 103 in which the air electrode side metal separator is pushed into the fuel electrode side metal separator. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池、燃料電池の製造装置、および燃料電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell, a fuel cell manufacturing apparatus, and a fuel cell manufacturing method.

燃料電池は、流体を流通させる流路となる流路溝が形成された金属セパレータを備えている。金属セパレータは、薄板金属から構成しており、プレス成形によって流路溝を形成している。一般的に、燃料電池内において隣接して配置される金属セパレータは、重ね合わせた状態でレーザ溶接し、対にした状態で配置している。   The fuel cell includes a metal separator in which a channel groove serving as a channel through which a fluid flows is formed. The metal separator is made of a thin metal plate and has a flow channel formed by press molding. In general, metal separators arranged adjacent to each other in a fuel cell are laser-welded in a superposed state and arranged in a paired state.

レーザ溶接では、溶接不良が発生することを防止するために、溶接部材同士の間に隙間が生じることを防止する。溶接部材を上下の２方向からクランプ装置によって挟持し、溶接部材同士を密着させて隙間の発生を防止する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開２００５−１１１５４２ In laser welding, in order to prevent poor welding from occurring, a gap is prevented from being generated between welding members. A method is known in which a welding member is clamped from above and below by a clamping device and the welding members are brought into close contact with each other to prevent the occurrence of a gap (see Patent Document 1).
JP 2005-111542 A

金属セパレータのような薄板金属をレーザ溶接するにあたり、上記のクランプ装置による挟持のみでは、溶接強度を確保するために必要な範囲内に隙間の寸法を抑えることが困難であり、溶接不良を生じさせる虞がある。   When laser welding a thin metal plate such as a metal separator, it is difficult to suppress the size of the gap within a range necessary for ensuring welding strength only by clamping with the above-described clamping device, resulting in poor welding. There is a fear.

また、薄板金属をレーザ溶接する場合には、溶接箇所の肉厚が薄くなるため、レーザを照射した溶接箇所の溶け落ち等の溶接不良が発生するという問題がある。   Further, when laser welding a thin metal plate, the thickness of the welded portion becomes thin, and there is a problem in that poor welding occurs, such as a burnout of the welded portion irradiated with the laser.

溶接不良が生じた金属セパレータを燃料電池に適用することによって、燃料電池の性能の低下が招かれる。   By applying a metal separator with poor welding to the fuel cell, the performance of the fuel cell is degraded.

そこで、本発明の目的は、燃料電池の製造技術に関し、重ね合わせた金属セパレータ同士を溶接する際に、溶接箇所に隙間が生じることを防止するとともに溶接箇所を厚肉化することによって、金属セパレータに溶接不良が生じることを防止し、燃料電池の性能の低下が生じることを防止し得る燃料電池、燃料電池の製造装置、および燃料電池の製造方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention relates to a fuel cell manufacturing technique, and when welding stacked metal separators, a metal separator is formed by preventing a gap from being generated in a welded part and increasing the thickness of the welded part. It is an object of the present invention to provide a fuel cell, a fuel cell manufacturing apparatus, and a fuel cell manufacturing method that can prevent welding defects from occurring and prevent deterioration in fuel cell performance.

本発明は、燃料電池に用いられる一の金属セパレータと、一の金属セパレータに重ね合わせて配置された他の金属セパレータとが溶接された金属セパレータである。一の金属セパレータが他の金属セパレータに押し込まれた溝形状の密着部の周縁部を折畳んで形成された折畳み部で一の金属セパレータと他の金属セパレータとを溶接している。   The present invention is a metal separator in which one metal separator used in a fuel cell and another metal separator arranged so as to overlap the one metal separator are welded. One metal separator and another metal separator are welded to each other at a folded portion formed by folding a peripheral portion of a groove-shaped close contact portion in which one metal separator is pushed into another metal separator.

また、本発明は、上記の一対の金属セパレータと膜電極接合体とを交互に積層して構成された積層体を有した燃料電池である。そして、密着部に積層体から流体が流出することを防止するシール部材を設けている。   The present invention also provides a fuel cell having a laminate formed by alternately laminating the pair of metal separators and membrane electrode assemblies. And the sealing member which prevents that a fluid flows out from a laminated body in the close_contact | adherence part is provided.

また、本発明は、燃料電池の製造装置であって、燃料電池に用いられる一の金属セパレータを一の金属セパレータに重ね合わせて配置した他の金属セパレータに対して押し込むことによって一の金属セパレータと他の金属セパレータとが密着した溝形状の密着部を形成する押し込み手段を有している。さらに、密着部の周縁部を押圧して変形させることによって周縁部が折畳まれた折畳み部を形成する変形手段と、折畳み部に対してレーザを照射することによって一の金属セパレータと他の金属セパレータとを溶接する溶接手段と、を有している。   The present invention also relates to a fuel cell manufacturing apparatus, in which one metal separator used in a fuel cell is pushed into another metal separator placed on the one metal separator so as to overlap with one metal separator. It has a pushing means for forming a groove-shaped close contact portion in close contact with another metal separator. Furthermore, a deforming means for forming a folded portion in which the peripheral portion is folded by pressing and deforming the peripheral portion of the close contact portion, and one metal separator and another metal by irradiating the folded portion with a laser. Welding means for welding the separator.

また、本発明は、燃料電池の製造方法であって、燃料電池に用いられる一の金属セパレータを一の金属セパレータに重ね合わせて配置した他の金属セパレータに対して押し込むことによって一の金属セパレータと他の金属セパレータとが密着した溝形状の密着部を形成する押し込み工程を有している。さらに、密着部の周縁部を押圧して変形させることによって周縁部が折畳まれた折畳み部を形成する折畳み工程と、折畳み部に対してレーザを照射することによって一の金属セパレータと他の金属セパレータとを溶接する溶接工程と、を有している。   The present invention also relates to a method of manufacturing a fuel cell, wherein one metal separator used in a fuel cell is pushed into another metal separator placed on one metal separator, and the metal separator is It has an indentation step of forming a groove-shaped close contact portion in close contact with another metal separator. Furthermore, a folding step of forming a folded portion in which the peripheral portion is folded by pressing and deforming the peripheral portion of the close contact portion, and one metal separator and another metal by irradiating a laser to the folded portion A welding process for welding the separator.

一の金属セパレータを他の金属セパレータに押し込んで形成された溝形状の密着部の周縁部を押圧して折畳み部を形成することによって、溶接箇所に隙間が生じることを防止するとともに溶接箇所を厚肉化した状態でレーザ溶接を行うことができる。このため、溶接不良が生じることを防止でき、燃料電池の性能が低下することを防止できる。   By pressing the peripheral edge of the groove-shaped close contact formed by pushing one metal separator into the other metal separator to form a folded portion, it is possible to prevent a gap from being generated at the weld and to thicken the weld. Laser welding can be performed in a fleshed state. For this reason, it can prevent that a welding defect arises and can prevent that the performance of a fuel cell falls.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、燃料電池スタック１０を示す概略斜視図、図２は、燃料電池スタック１０を構成する単セル５０を簡略化して示す断面図、図３は、燃料電池の製造装置２００を簡略化して示す正面図、図４は、第１の成形型３１０の説明に供する断面図、図５は、第２の成形型３２０の説明に供する断面図、図６および図７は、押し込み型４００およびその要部を拡大して示す断面図、図８〜１０は、つぶし型５００およびその要部を拡大して示す断面図、図１１（Ａ）は、レーザ溶接方法の説明に供する平面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の矢印１１Ｂ方向から見た矢視図であり、レーザ溶接を行っている状態を示す図、
図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）の矢印１３Ａ方向から見た矢視図、図１２（Ｂ）は、図１３（Ａ）の破線で示された要部を拡大して示す図、図１３は、図１１（Ａ）の矢印１１Ｂ方向から見た矢視図であり、一対の金属セパレータ１００のレーザ溶接後の状態を示す図、図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態の対比例の説明に供する図、１５（Ａ）および（Ｂ）は、密着部１０３へのガスケット１０６の配置方法の説明に供する要部の拡大図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing the fuel cell stack 10, FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a single cell 50 constituting the fuel cell stack 10, and FIG. 3 is a simplified fuel cell manufacturing apparatus 200. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the first mold 310, FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the second mold 320, and FIGS. 8 is an enlarged cross-sectional view of the crushing mold 500 and its main part, FIG. 11A is a plan view for explaining the laser welding method, and FIG. (B) is an arrow view seen from the direction of the arrow 11B of FIG. 11 (A), and shows a state where laser welding is performed;
12A is an arrow view seen from the direction of the arrow 13A in FIG. 11A, FIG. 12B is an enlarged view of the main part indicated by the broken line in FIG. FIG. 13 is an arrow view seen from the direction of arrow 11B in FIG. 11 (A), and shows a state after laser welding of a pair of metal separators 100, and FIGS. FIGS. 15A and 15B, which are used to explain the comparison of forms, are enlarged views of the main parts used to explain the method of arranging the gasket 106 on the contact portion 103. FIG.

図１および図２は、本発明の実施の形態である燃料電池の製造装置２００によって製造された一対の金属セパレータ１００を適用した燃料電池スタック１０（燃料電池に相当する）、および燃料電池スタック１０を構成する単セル５０（積層体に相当する）を示す。図３は、薄板金属のワーク１２０から一対の金属セパレータ１００を製造し、一対の金属セパレータ１００を用いて単セル５０および燃料電池スタック１０を製造する燃料電池の製造装置２００を示す。   1 and 2 show a fuel cell stack 10 (corresponding to a fuel cell) to which a pair of metal separators 100 manufactured by a fuel cell manufacturing apparatus 200 according to an embodiment of the present invention is applied, and the fuel cell stack 10. 1 shows a single cell 50 (corresponding to a laminate). FIG. 3 shows a fuel cell manufacturing apparatus 200 that manufactures a pair of metal separators 100 from a thin metal workpiece 120 and manufactures a single cell 50 and a fuel cell stack 10 using the pair of metal separators 100.

図２および図３を参照して、燃料電池の製造送装置２００は、概説すれば、燃料電池に用いられる空気極側金属セパレータ１０１ａ（一の金属セパレータに相当する）を空気極側金属セパレータ１０１ａに重ね合わせて配置した燃料極側金属セパレータ１０１ｂ（他の金属セパレータに相当する）に対して押し込むことによって空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとが密着した溝形状の密着部１０３を形成する押し込み型４００（押し込み手段に相当する）と、密着部１０３の周縁部１０４を押圧して変形させることによって周縁部１０４が折畳まれた折畳み部１０５を形成するつぶし型５００（変形手段に相当する）と、折畳み部１０５に対してレーザを照射することによって一の金属セパレータと他の金属セパレータとを溶接するレーザ溶接装置５５０（溶接手段に相当する）と、を有している。   Referring to FIG. 2 and FIG. 3, the fuel cell manufacturing and feeding apparatus 200 is generally described as an air electrode side metal separator 101a (corresponding to one metal separator) used in the fuel cell. A groove-shaped contact portion 103 in which the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are in close contact with each other by being pushed into the fuel electrode side metal separator 101b (corresponding to other metal separators) placed on top of each other. A pressing mold 400 (corresponding to the pressing means) and a crushing mold 500 (deformation means) forming the folded portion 105 in which the peripheral edge 104 is folded by pressing and deforming the peripheral edge 104 of the contact portion 103. ) By irradiating the folding part 105 with a laser, and one metal separator and another gold It has a laser welding apparatus 550 for welding and a separator (corresponding to welding means), the.

押し込み型４００は、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを支持する第１の支持面４２１を有し、つぶし型５００は、密着部１０３を受ける受け部５２２を有するとともに空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを支持する第２の支持面５２１を有している（図６、および図８をも参照）。つぶし型５００は、密着部１０３に進入自在に設けられ密着部１０３の溝形状を保持する保持治具５３０（保持手段に相当する）を有している（図８をも参照）。レーザ溶接装置５５０は、レーザを照射するレーザ照射部５５１と、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを長手方向の両端部ｅから中心部ｃに向けてレーザ照射部５５１に対して凸状に湾曲させて固定する固定治具５６０と、を有しており、固定治具５６０に固定された空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂに対して長手方向に沿ってレーザを照射する（図１１をも参照）。   The push-in die 400 has a first support surface 421 that supports the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b, and the crushing die 500 has a receiving portion 522 that receives the contact portion 103 and the air electrode side. It has the 2nd support surface 521 which supports the metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b (refer also FIG. 6 and FIG. 8). The crushing mold 500 has a holding jig 530 (corresponding to a holding means) that is provided so as to be able to enter the close contact portion 103 and holds the groove shape of the close contact portion 103 (see also FIG. 8). The laser welding apparatus 550 includes a laser irradiation unit 551 for irradiating a laser, and the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b with respect to the laser irradiation unit 551 from both longitudinal ends e toward the center c. A fixing jig 560 that is curved and fixed in a convex shape, and lasers along the longitudinal direction with respect to the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b fixed to the fixing jig 560. (See also FIG. 11).

燃料電池スタック１０は、空気極側金属セパレータ１０１ａと、空気極側金属セパレータ１０１ａに重ね合わせて配置された燃料極側金属セパレータ１０１ｂとが空気極側金属セパレータ１０１ａが燃料極側金属セパレータ１０１ｂに押し込まれた溝形状の密着部１０３の周縁部１０４を折畳んで形成された折畳み部１０５で溶接された一対の金属セパレータ１００を有している。燃料電池スタック１０は、一対の金属セパレータ１００と膜電極接合体６０とを交互に積層して構成された単セル５０を有し、密着部１０３に単セル５０から流体が流出することを防止するガスケット１０６（シール部材に相当する）を設けている（図２をも参照）。以下、本実施の形態について詳述する。   In the fuel cell stack 10, the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b arranged so as to overlap the air electrode side metal separator 101a are pushed into the fuel electrode side metal separator 101b. It has a pair of metal separators 100 welded by a folding part 105 formed by folding the peripheral edge part 104 of the groove-shaped close contact part 103. The fuel cell stack 10 has a single cell 50 configured by alternately stacking a pair of metal separators 100 and membrane electrode assemblies 60, and prevents fluid from flowing out from the single cell 50 to the close contact portion 103. A gasket 106 (corresponding to a seal member) is provided (see also FIG. 2). Hereinafter, this embodiment will be described in detail.

図１および図２を参照して、燃料電池スタック１０、単セル５０、および一対の金属セパレータ１００について説明する。   The fuel cell stack 10, the single cell 50, and the pair of metal separators 100 will be described with reference to FIGS.

図１を参照して、燃料電池スタック１０は、燃料ガスと酸化剤ガスの反応によって起電力を生じる単位電池としての単セル５０を複数積層して構成している。燃料電池スタック１０の両端部には、燃料電池スタック１０において発電された電力を取り出す端子部材である集電板１１と、絶縁板１２と、エンドプレート１３と、を有している。   Referring to FIG. 1, a fuel cell stack 10 is formed by stacking a plurality of single cells 50 as unit cells that generate an electromotive force by a reaction between a fuel gas and an oxidant gas. At both ends of the fuel cell stack 10, there are a current collector plate 11, an insulating plate 12, and an end plate 13 that are terminal members for taking out the electric power generated in the fuel cell stack 10.

燃料電池スタック１０の内部を貫通した貫通孔（図示せず）にタイロッド１４を挿通し、そのタイロッド１４の端部を締結部材（図示せず）によって締結している。燃料電池スタック１０には、締結による加圧力を付与している。   A tie rod 14 is inserted into a through hole (not shown) penetrating the inside of the fuel cell stack 10, and an end of the tie rod 14 is fastened by a fastening member (not shown). A pressure applied by fastening is applied to the fuel cell stack 10.

燃料電池スタック１０の両端部に設けられたそれぞれのエンドプレート１３には、燃料電池スタック１０内に流体を流入させるための導入口１５ａ、１６ａ、１７ａ、および流通させた流体を排出する排出口１５ｂ、１６ｂ、１７ｂを設けている。燃料ガスは、燃料ガス導入口１５ａから流入させて燃料ガス排出口１５ｂから排出する。酸化剤ガスは、酸化ガス導入口１６ａから流入させて酸化ガス排出口１６ｂから排出する。冷却水は、冷却水導入口１７ａから流入させて冷却水排出口１７ｂから排出する。   In each end plate 13 provided at both ends of the fuel cell stack 10, introduction ports 15a, 16a, and 17a for allowing fluid to flow into the fuel cell stack 10 and discharge ports 15b for discharging the circulated fluid are provided. , 16b, 17b are provided. The fuel gas flows from the fuel gas inlet 15a and is discharged from the fuel gas outlet 15b. The oxidant gas flows from the oxidant gas inlet 16a and is discharged from the oxidant gas outlet 16b. The cooling water is introduced from the cooling water inlet 17a and discharged from the cooling water outlet 17b.

図２を参照して、単セル５０は、膜電極接合体６０、膜電極接合体６０を挟持する空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂによって構成している。   Referring to FIG. 2, the single cell 50 includes a membrane electrode assembly 60, an air electrode side metal separator 101 a and a fuel electrode side metal separator 101 b that sandwich the membrane electrode assembly 60.

膜電極接合体６０は、燃料極７０と、空気極８０と、電解質膜９０と、を有している。燃料極７０は、触媒層７１およびガス拡散層７２を備えている。空気極８０も同様に、触媒層８１およびガス拡散層８２を備えている。   The membrane electrode assembly 60 includes a fuel electrode 70, an air electrode 80, and an electrolyte membrane 90. The fuel electrode 70 includes a catalyst layer 71 and a gas diffusion layer 72. Similarly, the air electrode 80 includes a catalyst layer 81 and a gas diffusion layer 82.

空気極８０に隣接して配置された空気極側金属セパレータ１０１ａ、および燃料極７０に隣接して配置された燃料極側金属セパレータ１０１ｂは、薄板金属から構成している。空気極側金属セパレータ１０１ａは、プレス成形型３００によって成形された凹凸形状の流路溝１１０ａを有している（図４を参照）。同様に燃料極側金属セパレータ１０１ｂは、プレス成形型３００によって成形された凹凸形状の流路溝１１０ｂを有している（図５を参照）。   The air electrode side metal separator 101a disposed adjacent to the air electrode 80 and the fuel electrode side metal separator 101b disposed adjacent to the fuel electrode 70 are made of a thin plate metal. The air electrode side metal separator 101a has an uneven channel groove 110a formed by the press mold 300 (see FIG. 4). Similarly, the fuel electrode side metal separator 101b has an uneven channel groove 110b formed by a press mold 300 (see FIG. 5).

空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとは、レーザ溶接によって、対にした状態で単セル５０内に配置している。   The air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are disposed in the single cell 50 in a paired state by laser welding.

密着部１０３に配置されたガスケット１０６は、シリコンゴム等の弾性部材から構成している。ガスケット１０６の材質は特に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。ガスケット１０６は、膜電極接合体６０と一体にした状態で密着部１０３に配置する（図１５を参照）。   The gasket 106 disposed in the close contact portion 103 is made of an elastic member such as silicon rubber. The material of the gasket 106 is not particularly limited, and can be changed as appropriate. The gasket 106 is disposed on the contact portion 103 in a state of being integrated with the membrane electrode assembly 60 (see FIG. 15).

燃料極７０と燃料極側金属セパレータ１０１ｂの流路溝１１０ｂとの間に、水素を流通させるための燃料ガス流路（Ｈ）を形成する。空気極８０と空気極側金属セパレータ１０１ａの流路溝１１０ａとの間に、酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス流路（Ｏ）を形成する。対にして配置された空気極側金属セパレータ１０１ａの流路溝１１０ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂの流路溝１１０ｂとの間に、冷却水が流れる冷却水流路（Ｗ）を形成する。   A fuel gas channel (H) for flowing hydrogen is formed between the fuel electrode 70 and the channel groove 110b of the fuel electrode side metal separator 101b. Between the air electrode 80 and the flow channel groove 110a of the air electrode side metal separator 101a, an oxidant gas flow path (O) for flowing the oxidant gas is formed. A cooling water channel (W) through which cooling water flows is formed between the channel groove 110a of the air electrode side metal separator 101a and the channel groove 110b of the fuel electrode side metal separator 101b arranged in pairs.

次に、単セル５０において電気を生じさせるために行う化学反応を説明する。   Next, a chemical reaction performed to generate electricity in the single cell 50 will be described.

燃料極７０に供給された燃料ガスに含まれる水素は、触媒粒子により酸化され、プロトンおよび電子となる。生成されたプロトンは、燃料極７０の触媒層７１に含まれる電解質および燃料極７０の触媒層７１が接触している電解質膜９０を通って、空気極８０の触媒層８１に到達する。燃料極７０の触媒層７１で生成した電子は、燃料極７０の触媒層７１、燃料極７０のガス拡散層７２、燃料極側金属セパレータ１０１ｂおよび外部回路（図示せず）を通って、空気極８０の触媒層８１に達する。そして、空気極８０の触媒層８１に達したプロトンおよび電子は空気極８０に供給されている酸化剤ガスに含まれる酸素と反応して水を生成する。単セル５０は、上記の化学反応を通して電気を生成する。   Hydrogen contained in the fuel gas supplied to the fuel electrode 70 is oxidized by the catalyst particles to become protons and electrons. The generated protons reach the catalyst layer 81 of the air electrode 80 through the electrolyte membrane 90 in contact with the electrolyte contained in the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70 and the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70. Electrons generated in the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70 pass through the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70, the gas diffusion layer 72 of the fuel electrode 70, the fuel electrode side metal separator 101 b, and an external circuit (not shown), to the air electrode. 80 catalyst layers 81 are reached. The protons and electrons that have reached the catalyst layer 81 of the air electrode 80 react with oxygen contained in the oxidant gas supplied to the air electrode 80 to generate water. The single cell 50 generates electricity through the above chemical reaction.

次に、図３を参照して、燃料電池の製造装置２００は、ロール部材に巻き付けて準備されたワーク１２０を供給するアンコイラー２１０と、アンコイラー２１０から供給されたワーク１２０のたわみを防止するたわみ防止治具２２０と、ワーク１２０に対して所定のプレス加工を実施し、金属セパレータ１０１ａ、１０１ｂを形成する成形機２３０と、金属セパレータ１０１ａ、１０１ｂの溶接作業や、金属セパレータ１０１ａ、１０１ｂと膜電極接合体６０との積層作業を行う処理部２４０と、燃料電池の製造装置２００の各部の動作を制御する制御部２５０と、を有している。なお、燃料電池の製造工程は、図中矢印方向に進行する。   Next, referring to FIG. 3, the fuel cell manufacturing apparatus 200 includes an uncoiler 210 that supplies a workpiece 120 that is wound around a roll member, and a deflection prevention that prevents deflection of the workpiece 120 supplied from the uncoiler 210. A predetermined pressing process is performed on the jig 220 and the workpiece 120 to weld the molding machine 230 and the metal separators 101a and 101b to form the metal separators 101a and 101b, and the metal separators 101a and 101b and the membrane electrode joint. A processing unit 240 that performs a stacking operation with the body 60, and a control unit 250 that controls the operation of each unit of the fuel cell manufacturing apparatus 200. The fuel cell manufacturing process proceeds in the direction of the arrow in the figure.

ワーク１２０には、燃料電池用の金属セパレータの材料として公知であるステンレスを用いる。ステンレスは、厚さ寸法０．１ｍｍ程度の薄板状に準備し、ロール部材に巻き付けた状態で搬入する。ワーク１２０には、アルミ等を用いることも可能である。   For the work 120, stainless steel, which is known as a material for a metal separator for a fuel cell, is used. Stainless steel is prepared in a thin plate shape having a thickness of about 0.1 mm, and is carried in a state of being wound around a roll member. Aluminum or the like can be used for the workpiece 120.

たわみ防止治具２２０は、アンコイラー２１０と成形機２３０との間に配置する。支持部２２１と矯正ローラー２２２との間でワーク１２０を挟みこむことによって、ワーク１２０がたわむことを防止する。   The deflection preventing jig 220 is disposed between the uncoiler 210 and the molding machine 230. The workpiece 120 is prevented from being bent by sandwiching the workpiece 120 between the support portion 221 and the correction roller 222.

成形機２３０は、プレス成形によって流路溝が予備成形されたワーク１２０に流路溝１１０ａ、１１０ｂを成形するプレス成形型３００と、密着部１０３を形成する押し込み型４００と、折畳み部１０５を形成するつぶし型５００と、を有している。   The molding machine 230 forms a press mold 300 for forming the flow channel grooves 110a and 110b on the workpiece 120 in which the flow channel grooves are preformed by press molding, a push die 400 for forming the contact portion 103, and the folding unit 105. And a crushing mold 500.

プレス成形型３００は、空気極側金属セパレータ１０１ａを成形する第１の成形型３１０と、燃料極側金属セパレータ１０１ｂを成形する第２の成形型３２０と、を有している。   The press mold 300 includes a first mold 310 that molds the air electrode side metal separator 101a and a second mold 320 that molds the fuel electrode side metal separator 101b.

第１の成形型３１０は、相対的に開閉自在に設けられた上型と下型とを有している（図４を参照）。   The first mold 310 has an upper mold and a lower mold that are relatively openable and closable (see FIG. 4).

第１の成形型３１０は、型閉めによってワーク１２０に流路溝１１０ａを成形し、空気極側金属セパレータ１０１ａを形成する。   The first forming die 310 forms the flow channel 110a in the work 120 by closing the die to form the air electrode side metal separator 101a.

第２の成形型３２０は、相対的に開閉自在に設けられた上型と下型とを有している。上型には、ワーク１２０に流路溝１１０ｂを形成するための成形面とともに、ワーク１２０に押し込み用の溝部１０２を形成するための押し込み用凹部３２１を設けている。下型には、ワーク１２０に流路溝１１０ｂを形成するための成形面とともに、ワーク１２０に押し込み用の溝部１０２を形成するための押し込み用凸部３２２を設けている（図５を参照）。   Second mold 320 has an upper mold and a lower mold that are relatively openable and closable. The upper mold is provided with a pressing recess 321 for forming the pressing groove 102 in the work 120, together with a molding surface for forming the flow channel groove 110b in the work 120. The lower mold is provided with a pressing convex portion 322 for forming a pressing groove 102 in the work 120, as well as a molding surface for forming the flow channel 110b in the work 120 (see FIG. 5).

第２の成形型３２０は、型閉めによってワーク１２０に流路溝１１０ｂを成形するとともに、ワーク１２０の一部を押し込み用凹部３２１に押し込むことによって押し込み用溝部１０２を成形し、燃料極側金属セパレータ１０１ｂを形成する。押し込み用溝部１０２を形成することによって、押し込み型４００による密着部１０３を形成する作業を迅速に行うことが可能になる。押し込み用溝部１０２の形成は、適宜省略することが可能である。   The second forming die 320 forms the flow channel groove 110b in the workpiece 120 by closing the die, and forms the pushing groove portion 102 by pushing a part of the workpiece 120 into the pushing recess portion 321 to form the fuel electrode side metal separator. 101b is formed. By forming the pressing groove 102, it is possible to quickly perform the operation of forming the contact portion 103 by the pressing die 400. The formation of the pressing groove 102 can be omitted as appropriate.

押し込み型４００は、相対的に開閉自在な押し込み用上型４１０と、押し込み用下型４２０とを有している（図６および図７を参照）。   The pushing mold 400 includes a pushing upper mold 410 and a pushing lower mold 420 that are relatively openable and closable (see FIGS. 6 and 7).

押し込み用下型４２０は、押し込み用溝部１０２が形成された燃料極側金属セパレータ１０１ｂの外形形状に合致する形状に形成された第１の支持面４２１を有している。第１の支持面４２１には、押し込み用溝部１０２を配置するための受け部４２２を形成している。   The pressing lower mold 420 has a first support surface 421 formed in a shape that matches the outer shape of the fuel electrode side metal separator 101b in which the pressing groove 102 is formed. The first support surface 421 is formed with a receiving portion 422 for arranging the pushing groove portion 102.

押し込み用上型４１０は、空気極側金属セパレータ１０１ａを押し込み用溝部１０２に押し込むための押し込み部４１２と、空気極側金属セパレータ１０１ａの外形形状に合致する形状に形成された第１の保持面４１１と、を有している（図６および図７を参照）。   The upper die 410 for pushing includes a pushing portion 412 for pushing the air electrode side metal separator 101a into the pushing groove portion 102, and a first holding surface 411 formed in a shape matching the outer shape of the air electrode side metal separator 101a. (See FIGS. 6 and 7).

空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとは、重ね合わせた状態で押し込み用上型４１０と押し込み用下型４２０との間に配置する。燃料極側金属セパレータ１０１ｂは、押し込み用下型４２０の第１の支持面４２１によって位置決めをして配置することができる。このため、位置決め作業を簡略化して行うことができ、密着部１０３を形成する作業の作業効率を向上させることができる。   The air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are disposed between the upper pressing die 410 and the lower pressing die 420 in an overlapped state. The fuel electrode side metal separator 101b can be positioned and arranged by the first support surface 421 of the lower mold 420 for pushing. For this reason, positioning work can be performed in a simplified manner, and work efficiency of work for forming the contact portion 103 can be improved.

凸形状に形成された押し込み部４１２は、型閉めによって空気極側金属セパレータ１０１ａを押圧する。空気極側金属セパレータ１０１ａを押し込み用溝部１０２に押し込むことによって、段差状に変形させる。空気極側金属セパレータ１０１ａが押し込まれた部位は、空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとが密着する溝形状の密着部１０３を形成する。   The pushing portion 412 formed in a convex shape presses the air electrode side metal separator 101a by closing the mold. By pushing the air electrode side metal separator 101a into the pushing groove 102, it is deformed into a stepped shape. The portion where the air electrode side metal separator 101a is pushed in forms a groove-shaped contact portion 103 where the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are in close contact.

第１の支持面４２１を燃料極側金属セパレータ１０１ｂの外形形状に合致した形状に形成し、第１の保持面４１１を空気極側金属セパレータ１０１ａの外形形状に合致した形状に形成しているため、流路溝１１０ａ、１１０ｂが押し込み型４００の型閉めによって押し潰されることを防止できる。   The first support surface 421 is formed in a shape that matches the outer shape of the fuel electrode side metal separator 101b, and the first holding surface 411 is formed in a shape that matches the outer shape of the air electrode side metal separator 101a. The channel grooves 110a and 110b can be prevented from being crushed by closing the pushing mold 400.

つぶし型５００は、開閉自在なつぶし用上型５１０と、つぶし用下型５２０と、を有している（図８を参照）。   The crushing mold 500 has a crushing upper mold 510 that can be freely opened and closed, and a crushing lower mold 520 (see FIG. 8).

つぶし用下型５２０は、密着部１０３が形成された燃料極側金属セパレータ１０１ｂの外形形状に合致する形状に形成された第２の支持面５２１を有している。第２の支持面５２１には、密着部１０３を配置するための受け部５２２を形成している（図８を参照）。   The crushing lower mold 520 has a second support surface 521 formed in a shape that matches the outer shape of the fuel electrode side metal separator 101b in which the contact portion 103 is formed. On the second support surface 521, a receiving portion 522 for arranging the contact portion 103 is formed (see FIG. 8).

つぶし用上型５１０は、密着部１０３の周縁部１０４を押圧して変形させる押圧部５１２と、密着部１０３が形成された空気極側金属セパレータ１０１ａの外形形状に合致する形状に形成された第２の保持面５１１と、を有している（図８を参照）。   The crushing upper die 510 is formed in a shape that matches the outer shape of the pressing portion 512 that presses and deforms the peripheral portion 104 of the close contact portion 103 and the air electrode side metal separator 101a on which the close contact portion 103 is formed. 2 holding surfaces 511 (see FIG. 8).

空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとは、密着部１０３を形成した状態でつぶし用上型５１０とつぶし用下型５２０との間に配置する。燃料極側金属セパレータ１０１ｂは、つぶし用下型５２０の第２の支持面５２１によって、位置決めをして配置することができる。このため、位置決め作業を簡略化して行うことができ、折畳み部１０５を形成する作業の作業効率を向上させることができる。   The air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are arranged between the crushing upper mold 510 and the crushing lower mold 520 in a state where the contact portion 103 is formed. The fuel electrode side metal separator 101b can be positioned and disposed by the second support surface 521 of the crushing lower mold 520. For this reason, positioning work can be simplified and the work efficiency of the work of forming the folding part 105 can be improved.

つぶし型５００は、型閉めによって密着部１０３の周縁部１０４を押圧して変形させる。押圧された周縁部１０４は、折畳まれた状態となって、折畳み部１０５を形成する。折畳み部１０５を形成することによって、周縁部１０４を厚肉化させることができる（図１０を参照）。   The crushing mold 500 presses and deforms the peripheral edge 104 of the contact portion 103 by closing the mold. The pressed peripheral edge portion 104 is folded to form a folded portion 105. By forming the folding part 105, the peripheral part 104 can be thickened (refer FIG. 10).

第２の支持面５２１を燃料極側金属セパレータ１０１ｂの外形形状に合致した形状に形成し、第２の保持面５１１を空気極側金属セパレータ１０１ａの外形形状に合致した形状に形成しているため、流路溝１１０ａ、１１０ｂがつぶし型５００の型閉めによって押し潰されることを防止できる。   The second support surface 521 is formed in a shape that matches the outer shape of the fuel electrode side metal separator 101b, and the second holding surface 511 is formed in a shape that matches the outer shape of the air electrode side metal separator 101a. The channel grooves 110 a and 110 b can be prevented from being crushed by closing the crushing mold 500.

保持治具５３０は、密着部１０３に向けて進退移動自在に設けられたロケートピンから構成している。ロケートピンは、図示しない駆動手段によって密着部１０３内に進入させて配置する。   The holding jig 530 is composed of a locating pin provided so as to be movable forward and backward toward the contact portion 103. The locating pin is arranged to enter the contact portion 103 by driving means (not shown).

保持治具５３０は、保持部５３１によって折畳まれた周縁部１０４の変形を規制し、密着部１０３が押し潰されることを防止する（図１０を参照）。密着部１０３の溝形状が変形することを防止でき、密着部１０３の幅寸法ｗを確保することが可能になる。幅寸法ｗを確保することによって、密着部１０３にガスケット１０６を配置することが可能になる（図２、および図１５を参照）。   The holding jig 530 restricts the deformation of the peripheral edge portion 104 folded by the holding portion 531 and prevents the contact portion 103 from being crushed (see FIG. 10). It is possible to prevent the groove shape of the close contact portion 103 from being deformed, and to secure the width dimension w of the close contact portion 103. By securing the width w, the gasket 106 can be disposed on the contact portion 103 (see FIGS. 2 and 15).

固定治具５６０は、密着部１０３が形成された空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを載置する受け台５６１と、受け台５６１に対して空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを固定するクランプ手段５７０と、を有している（図１１を参照）。   The fixing jig 560 includes a receiving base 561 on which the air electrode side metal separator 101 a and the fuel electrode side metal separator 101 b on which the contact portion 103 is formed, and the air electrode side metal separator 101 a and the fuel electrode with respect to the receiving base 561. And clamping means 570 for fixing the side metal separator 101b (see FIG. 11).

受け台５６１は、図１１（Ｂ）中に示されるように湾曲して形成された受け面５６２を備えている。クランプ手段５７０は、押し付けるようにして空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを受け台５６１に固定する。   The cradle 561 is provided with a receiving surface 562 that is curved as shown in FIG. The clamp means 570 fixes the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b to the receiving base 561 so as to press.

空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂは、受け面５６２の形状に沿って長手方向の両端部ｅから中心部ｃに向けてレーザ照射部５５１に対して凸状に湾曲させて配置する。図示例にあっては、クランプ手段５７０によってワーク１２０の四隅を固定しているが、固定する箇所は、特に限定されるものではなく、溶接作業を妨げることがない位置に適宜設定することができる。   The air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are arranged so as to be convexly curved with respect to the laser irradiation unit 551 from the longitudinal end portions e toward the center portion c along the shape of the receiving surface 562. To do. In the illustrated example, the four corners of the workpiece 120 are fixed by the clamping means 570. However, the positions to be fixed are not particularly limited, and can be appropriately set to positions that do not hinder the welding operation. .

折畳み部１０５は、薄板状の金属を押圧して形成している。このため、押圧力が十分でない場合には、スプリングバックが発生し、折畳み部１０５に隙間が生じる虞がある。   The folding part 105 is formed by pressing a thin metal plate. For this reason, when the pressing force is not sufficient, there is a possibility that a springback occurs and a gap is generated in the folding part 105.

固定治具５６０は、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを湾曲させ、面方向に沿って折畳み部１０５を挟み込むようにして押し付け力を付与する（図１２を参照）。このため、スプリングバックが発生することを防止でき、折畳み部１０５における空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとの密着性が低下することを防止できる。   The fixing jig 560 curves the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b, and applies a pressing force so as to sandwich the folding part 105 along the surface direction (see FIG. 12). For this reason, it can prevent that a spring back generate | occur | produces and can prevent that the adhesiveness of the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b in the folding part 105 falls.

空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂは、レーザ照射による熱を利用して溶接を行う。溶接した空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂが冷却すると、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂには冷却による収縮が生じる。このため、溶接後、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂには、長手方向に沿って反りが発生する場合がある。   The air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are welded using heat generated by laser irradiation. When the welded air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are cooled, the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b contract due to cooling. For this reason, after welding, the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b may be warped in the longitudinal direction.

固定治具５６０は、湾曲させた状態で空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを固定する。このため、溶接後の空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂには、湾曲した形状を保持しようとする力が生じる。湾曲した形状を保持しようとする力と、冷却によって長手方向に生じる収縮力とを相殺させることによって、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂに反りが発生することを防止できる（図１３を参照）。   The fixing jig 560 fixes the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b in a curved state. For this reason, the force which maintains the curved shape arises in the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b after welding. It is possible to prevent the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b from warping by canceling out the force for maintaining the curved shape and the contraction force generated in the longitudinal direction by cooling (FIG. 13).

再び図３を参照して、処理部２４０は、溶接して形成された一対の金属セパレータ１００および膜電極接合体６０を積層して、単セル５０を形成する。積層する際には、密着部１０３にガスケット１０６を配置する（図２、および図１５を参照）。   Referring to FIG. 3 again, processing unit 240 forms a single cell 50 by stacking a pair of metal separators 100 and membrane electrode assembly 60 formed by welding. When stacking, the gasket 106 is disposed on the contact portion 103 (see FIGS. 2 and 15).

ガスケット１０６は、膜電極接合体６０と一体にした状態で密着部１０３に配置する。ガスケット１０６を配置する際、密着部１０３の溝形状を利用してガスケット１０６の位置決めを行うことができる。密着部１０３は、段差状にして形成されているため、ガスケットの位置決めを容易に行うことができ、さらに積層後に位置ずれが生じることを防止する。ガスケット１０６の位置決めとともに、膜電極接合体６０の面方向における積層位置を定めることができる。このため、ガスケット１０６の配置作業、および膜電極接合体６０の面方向における位置決め作業を容易に行うことができ、積層作業の作業効率を向上させることができる。   The gasket 106 is disposed on the contact portion 103 in a state of being integrated with the membrane electrode assembly 60. When the gasket 106 is disposed, the gasket 106 can be positioned using the groove shape of the contact portion 103. Since the contact portion 103 is formed in a stepped shape, the gasket can be easily positioned, and further, it is possible to prevent a positional shift after stacking. Along with the positioning of the gasket 106, the stacking position in the surface direction of the membrane electrode assembly 60 can be determined. For this reason, the arrangement | positioning operation | work of the gasket 106 and the positioning operation | work in the surface direction of the membrane electrode assembly 60 can be performed easily, and the working efficiency of a lamination | stacking operation | work can be improved.

処理部２４０は、単セル５０をさらに複数積層し、所定の組み立て作業によって燃料電池スタック１０を製造する。   The processing unit 240 further stacks a plurality of single cells 50 and manufactures the fuel cell stack 10 by a predetermined assembly operation.

次に作用について説明する。   Next, the operation will be described.

図６を参照して、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを押し込み型４００に配置する。燃料極側金属セパレータ１０１ｂには、第２の成形型３２０によって押し込み用溝部１０２および流路溝１１０ｂを予め形成している。空気極側金属セパレータ１０１ａには、第１の成形型３１０によって流路溝１１０ａを予め形成している。   Referring to FIG. 6, air electrode side metal separator 101 a and fuel electrode side metal separator 101 b are arranged in push-in mold 400. In the fuel electrode side metal separator 101b, a pressing groove 102 and a flow channel 110b are formed in advance by the second mold 320. In the air electrode side metal separator 101a, a flow channel 110a is formed in advance by a first mold 310.

燃料極側金属セパレータ１０１ｂを押し込み用下型４２０の第１の支持面４２１上に配置する。燃料極金属セパレータ１０１ｂの配置作業は、第１の支持面４２１によって位置決めして行う。   The fuel electrode side metal separator 101b is disposed on the first support surface 421 of the lower mold 420 for pushing. The placement work of the fuel electrode metal separator 101b is performed by positioning with the first support surface 421.

燃料極側金属セパレータ１０１ｂに重ね合わせて空気極側金属セパレータ１０１ａを配置する。燃料極側金属セパレータ１０１ｂの流路溝１１０ｂおよび空気極側金属セパレータ１０１ａの流路溝１１０ａを向かい合わせて配置する。   The air electrode side metal separator 101a is disposed so as to overlap the fuel electrode side metal separator 101b. The flow channel groove 110b of the fuel electrode side metal separator 101b and the flow channel groove 110a of the air electrode side metal separator 101a are arranged to face each other.

図７を参照して、押し込み型４００を型閉めする。凸形状に形成された押し込み部４１２は、型閉めによって空気極側金属セパレータ１０１ａを押圧して押し込み用溝部１０２に押し込んで段差状に変形させる。空気極側金属セパレータ１０１ａを押し込んだ部位には、空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとが密着する溝形状の密着部１０３を形成する。   Referring to FIG. 7, the pushing mold 400 is closed. The pushing part 412 formed in a convex shape presses the air electrode side metal separator 101a by closing the mold and pushes it into the pushing groove part 102 to deform it into a stepped shape. A groove-shaped contact portion 103 where the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are in close contact with each other is formed at the portion where the air electrode side metal separator 101a is pushed.

第１の支持面４２１および第１の保持面４１１は、流路溝１１０ａ、１１０ｂが型閉めによって押し潰されることを防止する。   The first support surface 421 and the first holding surface 411 prevent the channel grooves 110a and 110b from being crushed by the mold closing.

図８を参照して、密着部１０３が形成された燃料極側金属セパレータ１０１ｂおよび空気極側金属セパレータ１０１ａをつぶし型５００に配置する。燃料極側金属セパレータ１０１ｂおよび空気極側金属セパレータ１０１ａの配置作業は、つぶし用下型５２０が備える第２の支持面５２１によって位置決めして行う。密着部１０３は、受け部５２２に配置する。   Referring to FIG. 8, the fuel electrode side metal separator 101 b and the air electrode side metal separator 101 a on which the contact portion 103 is formed are arranged in the crushing mold 500. The placement operation of the fuel electrode side metal separator 101b and the air electrode side metal separator 101a is performed by positioning with the second support surface 521 provided in the crushing lower mold 520. The close contact portion 103 is disposed in the receiving portion 522.

図９を参照して、つぶし型５００が備える保持治具５３０を、溝形状の密着部１０３に進入させて配置する。   Referring to FIG. 9, the holding jig 530 included in the crushing mold 500 is disposed so as to enter the groove-shaped contact portion 103.

図１０を参照して、つぶし型５００を型閉めする。つぶし型５００は、密着部１０３の周縁部１０４を押圧部５１２によって押圧して変形させる。押圧された周縁部１０４は、折畳まれた状態となって、折畳み部１０５を形成する。折畳み部１０５を形成することによって、周縁部１０４が厚肉化された状態になる。   Referring to FIG. 10, the crushing mold 500 is closed. The crushing mold 500 is deformed by pressing the peripheral edge portion 104 of the contact portion 103 with the pressing portion 512. The pressed peripheral edge portion 104 is folded to form a folded portion 105. By forming the folding part 105, the peripheral part 104 will be in the thickened state.

第２の支持面５２１および第２の保持面５１１は、流路溝１１０ａ、１１０ｂが型閉めによって押し潰されることを防止する。   The second support surface 521 and the second holding surface 511 prevent the channel grooves 110a and 110b from being crushed by the mold closing.

保持治具５３０は、保持部５３１によって折畳まれた周縁部１０４の変形を規制し、密着部１０３が押し潰されることを防止する。   The holding jig 530 restricts deformation of the peripheral edge portion 104 folded by the holding portion 531 and prevents the contact portion 103 from being crushed.

図１１を参照して、固定治具５６０が備える受け台５６１に空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを固定する。固定は、図中矢印ｃ方向からクランプ手段５７０によって押さえ付けて行う。   Referring to FIG. 11, air electrode side metal separator 101 a and fuel electrode side metal separator 101 b are fixed to cradle 561 provided in fixing jig 560. Fixing is performed by pressing the clamp means 570 from the direction of arrow c in the figure.

空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂは、受け面５６２の形状に沿って長手方向の両端部ｅから中心部ｃに向けてレーザ照射部５５１に対して凸状に湾曲して固定する。   The air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are fixed to the laser irradiation unit 551 in a convex shape from both end portions e in the longitudinal direction toward the center portion c along the shape of the receiving surface 562. To do.

図１２を参照して、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを湾曲させることによって、面方向に沿って折畳み部１０５を挟み込むようして押し付け力を付与し、折畳み部１０５の密着性を向上させる。   Referring to FIG. 12, by curving air electrode side metal separator 101 a and fuel electrode side metal separator 101 b, a pressing force is applied so as to sandwich folding part 105 along the surface direction. Improve sexiness.

受け台５６１に空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを固定した状態で折畳み部１０５に向けてレーザを照射する。レーザは、図中矢印ａで示される長手方向に沿って照射する。   A laser is irradiated toward the folding unit 105 in a state where the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are fixed to the cradle 561. The laser irradiates along the longitudinal direction indicated by arrow a in the figure.

レーザ照射によって、空気極側金属セパレータ１０１ａと、燃料極側金属セパレータ１０１ｂとが溶接された一対の金属セパレータ１００を形成する。   A pair of metal separators 100 in which the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b are welded are formed by laser irradiation.

本実施形態にあっては、空気極側金属セパレータ１０１ａを燃料極側金属セパレータ１０１ｂに対して押し込むことによって溝形状の密着部１０３を形成している。さらに、密着部１０３の周縁部１０４を折畳むことによって厚肉化された折畳み部１０５を形成し、その折畳み部１０５に対してレーザを照射して溶接を行っている。金属セパレータ同士の間に隙間が生じることを防止し、さらに厚肉化された部位に対してレーザを照射して溶接を行うことができるため、溶接強度の低下やワークの溶け落ちのような溶接不良が生じることを防止できる。   In the present embodiment, the groove-shaped contact portion 103 is formed by pushing the air electrode side metal separator 101a into the fuel electrode side metal separator 101b. Furthermore, the folded part 105 thickened by folding the peripheral edge part 104 of the contact part 103 is formed, and the folded part 105 is irradiated with laser to perform welding. Since it is possible to perform welding by irradiating laser to the thickened part, preventing gaps between metal separators, welding such as reduced welding strength or work piece burn-out Defects can be prevented from occurring.

図１３を参照して、クランプ手段５７０による拘束を解除し、溶接された一対の金属セパレータ１００を取り出す。湾曲形状を保持しようとする力（図中矢印ｋ）と、冷却によって長手方向に生じる収縮力（図中矢印ｓ）とを相殺させることによって、溶接された一対の金属セパレータ１００に反りが発生することを防止する。   Referring to FIG. 13, the restraint by clamp means 570 is released, and the pair of welded metal separators 100 are taken out. Warping is generated in the pair of welded metal separators 100 by canceling the force (arrow k in the figure) for maintaining the curved shape and the contraction force (arrow s in the figure) generated in the longitudinal direction by cooling. To prevent that.

図１４には、ワークを湾曲させて固定せずにレーザ溶接を行う対比例を示す。   FIG. 14 shows a comparison in which laser welding is performed without bending and fixing the workpiece.

対比例にあっては、ワーク６００の面方向に沿って折畳み部６０５に効率的に押し付け力を付与することができない。このため、折畳み部６０５においてスプリングバックが発生し、隙間が生じ得る（図１４（Ｂ）を参照）。隙間が生じることによって、溶接強度を確保することが困難になる。   In contrast, the pressing force cannot be efficiently applied to the folding portion 605 along the surface direction of the workpiece 600. For this reason, a springback may occur in the folding portion 605, and a gap may be generated (see FIG. 14B). Due to the gap, it becomes difficult to ensure the welding strength.

湾曲させて固定せずにレーザ溶接を行っているため、溶接後のワーク６００には、湾曲形状を保持しようとする力が発生しない。このため、ワーク６００には、冷却による収縮力によって反りが発生し得る（図１４（Ｃ）を参照）。反りが発生したワーク６００を燃料電池に適用することによって、燃料電池の性能の低下が招かれる。   Since laser welding is performed without being bent and fixed, a force for maintaining the curved shape is not generated in the workpiece 600 after welding. For this reason, the workpiece 600 may be warped by a contraction force due to cooling (see FIG. 14C). By applying the workpiece 600 in which warpage has occurred to the fuel cell, the performance of the fuel cell is degraded.

図１５（Ａ）および（Ｂ）を参照して、処理部２４０において、一対の金属セパレータ１００および膜電極接合体６０を積層し、単セル５０を形成する。   Referring to FIGS. 15A and 15B, in processing section 240, a pair of metal separator 100 and membrane electrode assembly 60 are stacked to form single cell 50.

密着部１０３に、ガスケット１０６を配置するとともに、膜電極接合体６０を一対の金属セパレータ１００上に配置する。密着部１０３の溝形状を利用してガスケット１０６の位置決めをし、膜電極接合体６０の面方向における積層位置を定める。ガスケット１０６は、一対の金属セパレータ１００と膜電極接合体６０との間から外部へ流体が流出することを防止する。   The gasket 106 is disposed on the close contact portion 103, and the membrane electrode assembly 60 is disposed on the pair of metal separators 100. The gasket 106 is positioned using the groove shape of the close contact portion 103 to determine the stacking position in the surface direction of the membrane electrode assembly 60. The gasket 106 prevents fluid from flowing out from between the pair of metal separators 100 and the membrane electrode assembly 60.

膜電極接合体６０と一対の金属セパレータ１００とを積層して構成された単セル５０をさらに複数積層し、所定の組み立て作業によって燃料電池スタック１０を製造する。   A plurality of unit cells 50 formed by laminating the membrane electrode assembly 60 and the pair of metal separators 100 are further laminated, and the fuel cell stack 10 is manufactured by a predetermined assembling operation.

上述したように、本実施形態にあっては、空気極側金属セパレータ１０１ａを燃料極側金属セパレータ１０１ｂに対して押し込むことによって溝形状の密着部１０３を形成している。さらに、密着部１０３の周縁部１０４を折畳むことによって厚肉化された折畳み部１０５を形成し、その折畳み部１０５に対してレーザを照射して溶接を行っている。金属セパレータ１０１ａ、１０１ｂ同士の間に隙間が生じることを防止し、さらに厚肉化された部位に対してレーザを照射して溶接を行うことができるため、溶接強度の低下やワークの抜け落ちのような溶接不良が生じることを防止できる。   As described above, in the present embodiment, the groove-shaped contact portion 103 is formed by pushing the air electrode side metal separator 101a into the fuel electrode side metal separator 101b. Furthermore, the folded part 105 thickened by folding the peripheral edge part 104 of the contact part 103 is formed, and the folded part 105 is irradiated with laser to perform welding. Since it is possible to prevent the gap between the metal separators 101a and 101b from being generated and to perform welding by irradiating the thickened portion with laser, it seems that the welding strength is lowered or the workpiece is dropped off. It is possible to prevent a poor welding from occurring.

燃料極側金属セパレータ１０１ｂを、押し込み用下型４２０の第１の支持面４２１によって位置決めして配置することができる。このため、位置決め作業を簡略化して行うことができ、密着部１０３を形成する作業の作業効率を向上させることができる。密着部１０３が形成された燃料極側金属セパレータ１０１ｂを、つぶし用下型５２０の第２の支持面５２１によって、位置決めをして配置することができる。このため、位置決め作業を簡略化して行うことができ、折畳み部１０５を形成する作業の作業効率を向上させることができる。   The fuel electrode side metal separator 101b can be positioned and arranged by the first support surface 421 of the lower mold 420 for pushing. For this reason, positioning work can be performed in a simplified manner, and work efficiency of work for forming the contact portion 103 can be improved. The fuel electrode side metal separator 101b in which the close contact portion 103 is formed can be positioned and arranged by the second support surface 521 of the crushing lower mold 520. For this reason, positioning work can be simplified and the work efficiency of the work of forming the folding part 105 can be improved.

保持治具５３０は、保持部５３１によって折畳まれた周縁部１０４の変形を規制し、密着部１０３が押し潰されることを防止する。密着部１０３の溝形状が変形することを防止でき、密着部１０３の幅寸法ｗを確保することができる。幅寸法ｗを確保することによって、密着部１０３にガスケット１０６を配置することができる。   The holding jig 530 restricts the deformation of the peripheral edge portion 104 folded by the holding portion 531 and prevents the contact portion 103 from being crushed. It is possible to prevent the groove shape of the close contact portion 103 from being deformed, and to secure the width dimension w of the close contact portion 103. By securing the width w, the gasket 106 can be disposed on the contact portion 103.

固定治具５６０は、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂを湾曲させ、面方向に沿って折畳み部１０５を挟み込むようにして押し付け力を付与する。このため、スプリングバックが発生することを防止でき、折畳み部１０５における空気極側金属セパレータ１０１ａと燃料極側金属セパレータ１０１ｂとの密着性が低下することを防止できる。空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂに、湾曲した形状を保持しようとする力を生じさせることができる。湾曲した形状を保持しようとする力と、冷却によって長手方向に生じる収縮力とを相殺させることによって、空気極側金属セパレータ１０１ａおよび燃料極側金属セパレータ１０１ｂに反りが発生することを防止できる。   The fixing jig 560 curves the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b, and applies a pressing force so as to sandwich the folding part 105 along the surface direction. For this reason, it can prevent that a spring back generate | occur | produces and can prevent that the adhesiveness of the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b in the folding part 105 falls. A force for maintaining a curved shape can be generated in the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b. It is possible to prevent the air electrode side metal separator 101a and the fuel electrode side metal separator 101b from warping by canceling out the force for maintaining the curved shape and the contraction force generated in the longitudinal direction by cooling.

燃料電池に用いられる空気極側金属セパレータ１０１ａと、空気極金属セパレータ１０１ａに重ね合わせて配置された燃料極側金属セパレータ１０１ｂとが空気極側金属セパレータ１０１ａが燃料極側金属セパレータ１０１ｂに押し込まれた溝形状の密着部１０３の周縁部１０４を折畳んで形成された折畳み部１０５で溶接された一対の金属セパレータ１００を取得することができる。   The air electrode side metal separator 101a used in the fuel cell and the fuel electrode side metal separator 101b arranged so as to overlap the air electrode metal separator 101a are pushed into the fuel electrode side metal separator 101b. It is possible to obtain a pair of metal separators 100 that are welded by the folding portion 105 formed by folding the peripheral edge portion 104 of the groove-shaped contact portion 103.

ガスケット１０６の配置作業、および膜電極接合体６０の面方向における位置決め作業を容易に行うことができ、積層作業の作業効率を向上した単セル５０を取得することができる。   The placement operation of the gasket 106 and the positioning operation in the surface direction of the membrane electrode assembly 60 can be easily performed, and the single cell 50 with improved work efficiency of the stacking operation can be obtained.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜改変することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate.

例えば、燃料極側金属セパレータ１０１ｂを空気極側金属セパレータ１０１ａに押し込むことによって、密着部を形成することも可能である。   For example, the contact portion can be formed by pushing the fuel electrode side metal separator 101b into the air electrode side metal separator 101a.

折畳み部１０５は、周縁部１０４の全周にわたって形成する必要はなく、少なくともレーザを照射して溶接を行う部位に形成されていればよい。   The folding part 105 does not need to be formed over the entire periphery of the peripheral edge part 104, and may be formed at least at a site where welding is performed by laser irradiation.

押し込み手段は、型構造に形成されているが、これに限定されるものではない。重ね合わせた一方の金属セパレータを他方の金属セパレータに押し込むことによって、溝形状の密着部を形成し得る範囲において適宜変更することが可能である。例えば、円柱形状に形成された押し込み部材を、一方の金属セパレータから他方の金属セパレータに向けて押圧して押し込む構造を採用することが可能である。   The pushing means is formed in a mold structure, but is not limited to this. By pressing one of the stacked metal separators into the other metal separator, it is possible to appropriately change within a range in which a groove-shaped contact portion can be formed. For example, it is possible to employ a structure in which a pressing member formed in a columnar shape is pressed from one metal separator toward the other metal separator.

変形手段は、型構造に形成されているが、これに限定されるものではない。押し込み手段によって形成された密着部を押圧することによって密着部の周縁部を変形させて折畳み形状を形成し得る範囲において適宜変更することが可能である。   The deformation means is formed in a mold structure, but is not limited to this. It is possible to appropriately change within a range in which the folded portion can be formed by deforming the peripheral portion of the contact portion by pressing the contact portion formed by the pushing means.

実施形態では、保持治具５３０、および固定治具５６０を利用した形態によって説明を行っているが、保持治具５３０および固定治具５６０を利用せずに、一対の金属セパレータおよび燃料電池を製造する形態とすることも可能である。   In the embodiment, the description is made by using the holding jig 530 and the fixing jig 560, but a pair of metal separators and a fuel cell are manufactured without using the holding jig 530 and the fixing jig 560. It is also possible to adopt a form.

燃料電池の製造装置２００は、ワークに対する流路溝の成形から、金属セパレータ同士の溶接までを連続した作業で実施する構成としているがこれに限定されるものではない。燃料電池に用いられる金属セパレータに密着部、および折畳み部を形成し、折畳み部においてレーザを照射することによって金属セパレータ同士を溶接することを目的とする範囲において、装置構成を適宜変更することが可能である。例えば、流路溝が予め成形された金属セパレータに対して密着部および折畳み部を形成し、溶接を行うことを目的とした装置構成とすることも可能である。   The fuel cell manufacturing apparatus 200 is configured to perform a continuous operation from the formation of the channel groove to the workpiece to the welding of the metal separators, but is not limited thereto. It is possible to change the device configuration as appropriate within the range where the metal separator used in the fuel cell is welded to each other by forming a close contact portion and a folding portion and irradiating the folding portion with a laser. It is. For example, it is possible to form an apparatus configuration for the purpose of forming a close contact portion and a folded portion with respect to a metal separator having a flow channel groove formed in advance and performing welding.

燃料電池スタックを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows a fuel cell stack. 燃料電池スタックを構成する単セルを簡略化して示す断面図である。It is sectional drawing which simplifies and shows the single cell which comprises a fuel cell stack. 燃料電池の製造装置を簡略化して示す正面図である。It is a front view which simplifies and shows the manufacturing apparatus of a fuel cell. 第１の成形型の説明に供する断面図である。It is sectional drawing with which it uses for description of a 1st shaping | molding die. 第２の成形型の説明に供する断面図である。It is sectional drawing with which it uses for description of a 2nd shaping | molding die. 押し込み型およびその要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a pushing type | mold and the principal part. 押し込み型およびその要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a pushing type | mold and the principal part. つぶし型およびその要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a crushing type | mold and the principal part. つぶし型およびその要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a crushing type | mold and the principal part. つぶし型およびその要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a crushing type | mold and the principal part. 図１１（Ａ）は、レーザ溶接方法の説明に供する平面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の矢印１１Ｂ方向から見た矢視図である、FIG. 11A is a plan view for explaining the laser welding method, and FIG. 11B is an arrow view seen from the direction of the arrow 11B in FIG. 図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）の矢印１３Ａ方向から見た矢視図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の破線で示された要部を拡大して示す図である。12A is an arrow view seen from the direction of the arrow 13A in FIG. 11A, and FIG. 12B is an enlarged view of the main part indicated by the broken line in FIG. is there. 図１３は、図１１（Ａ）の矢印１１Ｂ方向から見た矢視図であり、一対の金属セパレータのレーザ溶接後の状態を示す図である。FIG. 13 is a view as seen from the direction of the arrow 11B in FIG. 11A, and shows a state after laser welding of a pair of metal separators. 図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態の対比例の説明に供する図である。FIGS. 14A to 14C are diagrams for explaining the comparative example of the present embodiment. 図１５（Ａ）および（Ｂ）は、密着部へのガスケットの配置方法の説明に供する要部の拡大図である。FIGS. 15A and 15B are enlarged views of a main part for explaining a method of arranging the gasket on the close contact part.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料電池スタック（燃料電池）、
５０ 単セル（積層体）、
６０ 膜電極接合体、
７０ 燃料極、
８０ 空気極、
９０ 電解質膜、
１００ 一対の金属セパレータ、
１０１ａ 空気極側金属セパレータ（一の金属セパレータ）、
１０１ｂ 燃料極側金属セパレータ（他の金属セパレータ）、
１０２ 押し込み用溝部、
１０３ 密着部、
１０４ 密着部の周縁部、
１０５ 折畳み部、
１０６ ガスケット（シール部材）、
１１０ａ、１１０ｂ 流路溝、
１２０ ワーク、
２００ 燃料電池の製造装置、
２１０ アンコイラー、
２２０ たわみ防止治具、
２２１ 支持部、
２２２ 矯正ローラー、
２３０ 成形機、
２４０ 処理部、
２５０ 制御部、
３００ プレス成形型、
３１０ 第１の成形型、
３２０ 第２の成形型、
３２１ 押し込み用凹部、
３２２ 押し込み用凸部、
４００ 押し込み型（押し込み手段）
４１０ 押し込み用上型、
４１１ 第１の保持面、
４１２ 押し込み部、
４２０ 押し込み用下型、
４２１ 第１の支持面、
４２２、５２２ 受け部、
５００ つぶし型（変形手段）、
５１０ つぶし用上型、
５１１ 第２の保持面、
５１２ 押圧部、
５２０ つぶし用下型、
５２１ 第２の支持面、
５３０ 保持治具（保持手段）、
５３１ 保持部、
５５０ レーザ溶接装置（溶接手段）、
５５１ レーザ照射部、
５６０ 固定治具、
５６１ 受け台、
５６２ 受け面、
５７０ クランプ手段、
ｅ 長手方向の両端部、
ｃ 長手方向の中心部、
ｗ 密着部の幅寸法、
Ｌ レーザ。 10 Fuel cell stack (fuel cell),
50 single cell (laminate),
60 membrane electrode assembly,
70 Fuel electrode,
80 air electrode,
90 electrolyte membrane,
100 a pair of metal separators,
101a Air electrode side metal separator (one metal separator),
101b Fuel electrode side metal separator (other metal separator),
102 groove for pushing,
103 adhesion part,
104 peripheral part of the close contact part,
105 Folding part,
106 gasket (seal member),
110a, 110b channel groove,
120 workpieces,
200 Fuel cell manufacturing equipment,
210 decoiler,
220 Deflection prevention jig,
221 support,
222 Straightening roller,
230 molding machine,
240 processing unit,
250 control unit,
300 press mold,
310 first mold,
320 second mold,
321 depression for pressing,
322 convex part for pushing in,
400 Pushing type (pushing means)
410 Upper mold for pushing,
411 first holding surface;
412 push-in part,
420 Lower mold for pushing,
421 a first support surface;
422, 522 receiving part,
500 Crush type (deformation means),
510 Upper mold for crushing,
511 second holding surface;
512 pressing part,
520 Lower mold for crushing,
521 second support surface;
530 holding jig (holding means),
531 holder,
550 laser welding equipment (welding means),
551 Laser irradiation unit,
560 fixing jig,
561 cradle,
562 receiving surface,
570 clamping means,
e both ends in the longitudinal direction,
c Longitudinal center,
w Width dimension of the adhesion part,
L Laser.

Claims (7)

燃料電池に用いられる一の金属セパレータと、前記一の金属セパレータに重ね合わせて配置された他の金属セパレータとが前記一の金属セパレータが前記他の金属セパレータに押し込まれた溝形状の密着部の周縁部を折畳んで形成された折畳み部で溶接された一対の金属セパレータを有する燃料電池。   One metal separator used in a fuel cell and another metal separator disposed so as to overlap the one metal separator are formed in a groove-shaped close contact portion in which the one metal separator is pushed into the other metal separator. The fuel cell which has a pair of metal separator welded by the folding part formed by folding a peripheral part. 請求項１に記載の一対の金属セパレータと膜電極接合体とを交互に積層して構成された積層体を有し、前記密着部に前記積層体から流体が流出することを防止するシール部材が設けられた燃料電池。   A seal member comprising a laminate configured by alternately laminating a pair of metal separators according to claim 1 and a membrane electrode assembly, and preventing a fluid from flowing out from the laminate to the close contact portion. Provided fuel cell. 燃料電池に用いられる一の金属セパレータを前記一の金属セパレータに重ね合わせて配置した他の金属セパレータに対して押し込むことによって前記一の金属セパレータと前記他の金属セパレータとが密着した溝形状の密着部を形成する押し込み手段と、
前記密着部の周縁部を押圧して変形させることによって前記周縁部が折畳まれた折畳み部を形成する変形手段と、
前記折畳み部に対してレーザを照射することによって前記一の金属セパレータと前記他の金属セパレータとを溶接する溶接手段と、を有する燃料電池の製造装置。 One metal separator used in a fuel cell is pressed against another metal separator placed on the one metal separator so that the one metal separator and the other metal separator are in close contact with each other. Pushing means for forming a section;
Deformation means for forming a folded part in which the peripheral part is folded by pressing and deforming the peripheral part of the close contact part;
An apparatus for manufacturing a fuel cell, comprising: welding means for welding the one metal separator and the other metal separator by irradiating the folding portion with a laser. 前記押し込み手段は、前記一の金属セパレータおよび前記他の金属セパレータを支持する第１の支持面を有し、
前記変形手段は、前記密着部を受ける受け部を有するとともに前記一の金属セパレータおよび前記他の金属セパレータを支持する第２の支持面を有する請求項３に記載の燃料電池の製造装置。 The pushing means has a first support surface for supporting the one metal separator and the other metal separator,
4. The fuel cell manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the deforming means includes a receiving portion that receives the contact portion and a second support surface that supports the one metal separator and the other metal separator. 前記変形手段は、前記密着部に進入自在に設けられ前記密着部の溝形状を保持する保持手段を有する請求項３または請求項４に記載の燃料電池の製造装置。   5. The fuel cell manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the deforming unit includes a holding unit that is provided so as to freely enter the close contact portion and holds a groove shape of the close contact portion. 前記溶接手段は、前記レーザを照射するレーザ照射部と、
前記一の金属セパレータおよび前記他の金属セパレータを長手方向の両端部から中心部に向けて前記レーザ照射部に対して凸状に湾曲させて固定する固定治具と、を有し、
前記固定治具に固定された前記一の金属セパレータおよび前記他の金属セパレータに対して前記長手方向に沿って前記レーザを照射する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の燃料電池の製造装置。 The welding means includes a laser irradiation unit that irradiates the laser;
A fixing jig for fixing the one metal separator and the other metal separator in a convex shape with respect to the laser irradiation part from both ends in the longitudinal direction toward the center, and
6. The fuel cell according to claim 3, wherein the laser is irradiated along the longitudinal direction with respect to the one metal separator and the other metal separator fixed to the fixing jig. 6. Manufacturing equipment. 燃料電池に用いられる一の金属セパレータを前記一の金属セパレータに重ね合わせて配置した他の金属セパレータに対して押し込むことによって前記一の金属セパレータと前記他の金属セパレータとが密着した溝形状の密着部を形成する押し込み工程と、
前記密着部の周縁部を押圧して変形させることによって前記周縁部が折畳まれた折畳み部を形成する折畳み工程と、
前記折畳み部に対してレーザを照射することによって前記一の金属セパレータと前記他の金属セパレータとを溶接する溶接工程と、を有する燃料電池の製造方法。 One metal separator used in a fuel cell is pressed against another metal separator placed on the one metal separator so that the one metal separator and the other metal separator are in close contact with each other. A pressing step to form a part;
A folding step of forming a folded portion in which the peripheral edge is folded by pressing and deforming the peripheral edge of the contact portion;
A fuel cell manufacturing method comprising: a welding step of welding the one metal separator and the other metal separator by irradiating the folding portion with a laser.
JP2008304920A 2008-11-28 2008-11-28 Fuel cell, manufacturing device of fuel cell, and manufacturing method of fuel cell Pending JP2010129459A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008304920A JP2010129459A (en) 2008-11-28 2008-11-28 Fuel cell, manufacturing device of fuel cell, and manufacturing method of fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008304920A JP2010129459A (en) 2008-11-28 2008-11-28 Fuel cell, manufacturing device of fuel cell, and manufacturing method of fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010129459A true JP2010129459A (en) 2010-06-10

Family

ID=42329704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008304920A Pending JP2010129459A (en) 2008-11-28 2008-11-28 Fuel cell, manufacturing device of fuel cell, and manufacturing method of fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010129459A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102049601A (en) * 2010-10-30 2011-05-11 上海交通大学 Current-assisted fuel cell ultra-thin metal bipolar plate pressure welding device and method
JP2012058376A (en) * 2010-09-07 2012-03-22 Alps Electric Co Ltd Lens driving device
JP2014053185A (en) * 2012-09-07 2014-03-20 Nakayama Steel Works Ltd Separator for fuel cell and manufacturing method thereof
CN103872361A (en) * 2012-12-12 2014-06-18 现代自动车株式会社 Metal separator for fuel cell, fuel cell stack having the same and gasket assembly with fuel cell stack
JP2016510164A (en) * 2013-03-13 2016-04-04 フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフトＶｏｌｋｓｗａｇｅｎ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Bipolar plate for fuel cell, fuel cell, and method for producing bipolar plate
JP2019133781A (en) * 2018-01-30 2019-08-08 トヨタ自動車株式会社 Light irradiation device
WO2019189911A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 大阪瓦斯株式会社 Metal supporting body for electrochemical element, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, and production method for metal supporting body
CN110877154A (en) * 2018-09-06 2020-03-13 本田技研工业株式会社 Method and apparatus for manufacturing bonded separator
WO2020209047A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 Nok株式会社 Separator-integrated gasket

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012058376A (en) * 2010-09-07 2012-03-22 Alps Electric Co Ltd Lens driving device
CN102049601A (en) * 2010-10-30 2011-05-11 上海交通大学 Current-assisted fuel cell ultra-thin metal bipolar plate pressure welding device and method
CN102049601B (en) * 2010-10-30 2014-07-02 上海交通大学 Current-assisted fuel cell ultra-thin metal bipolar plate pressure welding device and method
JP2014053185A (en) * 2012-09-07 2014-03-20 Nakayama Steel Works Ltd Separator for fuel cell and manufacturing method thereof
CN103872361A (en) * 2012-12-12 2014-06-18 现代自动车株式会社 Metal separator for fuel cell, fuel cell stack having the same and gasket assembly with fuel cell stack
KR101416390B1 (en) * 2012-12-12 2014-07-08 현대자동차 주식회사 Metal separator for fuel cell, fuel cell stack having the same and gasket assembly with the fuel cell stack
JP2016510164A (en) * 2013-03-13 2016-04-04 フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフトＶｏｌｋｓｗａｇｅｎ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Bipolar plate for fuel cell, fuel cell, and method for producing bipolar plate
US10056640B2 (en) 2013-03-13 2018-08-21 Volkswagen Ag Bipolar plate for fuel cell, fuel cell and method for producing the bipolar plate
JP2019133781A (en) * 2018-01-30 2019-08-08 トヨタ自動車株式会社 Light irradiation device
WO2019189911A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 大阪瓦斯株式会社 Metal supporting body for electrochemical element, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, and production method for metal supporting body
JP2019179755A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 大阪瓦斯株式会社 Metal support of electrochemical element, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, and manufacturing method of metal support
JP7080090B2 (en) 2018-03-30 2022-06-03 大阪瓦斯株式会社 Method for manufacturing metal support of electrochemical element, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell and metal support
US11936076B2 (en) 2018-03-30 2024-03-19 Osaka Gas Co., Ltd. Metal support for electrochemical element, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, and method for manufacturing metal support
CN110877154A (en) * 2018-09-06 2020-03-13 本田技研工业株式会社 Method and apparatus for manufacturing bonded separator
CN110877154B (en) * 2018-09-06 2022-05-31 本田技研工业株式会社 Method and apparatus for manufacturing bonded separator
WO2020209047A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 Nok株式会社 Separator-integrated gasket
JPWO2020209047A1 (en) * 2019-04-09 2021-12-16 Nok株式会社 Separator integrated gasket
JP7126610B2 (en) 2019-04-09 2022-08-26 Nok株式会社 Separator integrated gasket
US11888103B2 (en) 2019-04-09 2024-01-30 Nok Corporation Separator-integrated gasket

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010129459A (en) Fuel cell, manufacturing device of fuel cell, and manufacturing method of fuel cell
JP5574730B2 (en) Welding jig apparatus and welding method
JP5321014B2 (en) Welding apparatus for metal separator for fuel cell and welding method for metal separator for fuel cell
KR101758431B1 (en) Battery terminal, method for manufacturing battery terminal and battery
JP2006228533A (en) Molding method of separator for fuel cell and separator shape correcting device
JP5067186B2 (en) Separator welding method and separator welding apparatus
WO1992002057A1 (en) Separator and its manufacturing method
JP6978996B2 (en) Manufacturing method and manufacturing equipment for bonded separators
US20180166707A1 (en) Resin frame equipped membrane electrode assembly and method of producing the same
WO2006043505A1 (en) Fuel cell stack and separator joining method
JP5223272B2 (en) Method of welding metal separator for fuel cell and welding apparatus for metal separator for fuel cell
EP2991148A1 (en) Insulating structure, fuel cell and fuel cell stack
JP2013152941A (en) Method and apparatus of manufacturing metal separator for fuel cell
JP6493549B2 (en) Fuel cell stack
JP5262149B2 (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus for metal separator for fuel cell
JP5292803B2 (en) Separator, fuel cell stack, and fuel cell stack manufacturing method
JP2009187758A (en) Method and apparatus for manufacturing metal separator for fuel cell
EP2999040B1 (en) Apparatus and method for producing fuel cell separator assembly
JP5056996B2 (en) Separator
JP6231388B2 (en) Fuel cell cassette and fuel cell stack
JP2018190536A (en) Manufacturing method of polymer electrolyte with resin frame/electrode structure
JP2016149197A (en) Fuel battery and manufacturing method for the same
JP7110946B2 (en) Dies for joining fuel cell single cells
JP4784077B2 (en) Membrane electrode assembly joining apparatus and membrane electrode assembly joining method
JPWO2019026168A1 (en) Cell unit