JP2010234749A - 燃料電池用セパレータの離型方法及びその離型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータ本体へのシール部材の成形後，セパレータ本体に変形，破損を与えることなく，セパレータを成形金型からスムーズに取り出すことを可能にする，燃料電池用セパレータの離型方法を提供する。
【解決手段】金属製のセパレータ本体板０６を成形金型１９内に挿入し，金型のキャビティ１９ａに樹脂を充填することによりセパレータ本体０６の周縁にシール部材８を形成した燃料電池用セパレータ６の該成形金型からの離型方法であって，シール部材８がキャビティ１９ａ内面に貼りつくことにより成形金型１９に付着したセパレータ６の一端を吸着パッド２６に吸着させ，この吸着パッド２６を成形金型１９に対し離反する向きに移動させることにより一端部からキャビティ内面１９ａに貼りついたシール部材８を漸次剥離して該セパレータ６を離型する。
【選択図】 図３

Description

本発明は，金属薄板製のセパレータ本体に流路領域に波状部を形成し，また流路領域を取り囲むシール領域にはシール部材を成形してなる燃料電池用セパレータを，そのシール部材の成形後，成形金型から取り出す燃料電池用セパレータの離型方法及びその離型装置に関する。

固体高分子型燃料電池の一般的な構造を図４に示す。固体高分子型燃料電池は，高分子電解質膜１の両面にアノード電極２及びカソード電極３を接合してなる膜電極接合体４と，電気的な絶縁を確保しながら主燃料の水素と酸素を膜電極接合体４に供給するための流路５を有するセパレータ６とを重ねてなる単セル７を基本構造とし，燃料電池は，このような単セル７を多数積層してスタックとして構成される。

上記セパレータ６は，図４及び図５に示すように，例えばステンレス鋼薄板製のセパレータ本体０６の流路領域１０に，その両面に多数の流路５を持つ波状部をプレス成形し，シール領域１１には，隣接するセパレータ本体０６の間を絶縁しながら反応ガスを外部に漏出させないためのシール部材８が形成される。そのシール部材８は，絶縁性及びシール性の良好なシリコーンゴムを，セパレータ本体０６のシール領域１１に射出成形することで形成されることが，特許文献１に開示されるように既に知られている。

一方，成形物を成形金型から取り出す方法として，（１）成形金型に摺動自在に設けたエジェクタをキャビティ側に突き出して，成形物を離型させる方法（特許文献２参照）や，（２）成形物に離型エアを吹きつけ，吸着パッドで成形物を把持する方法（特許文献３参照）がある。
特開２００４−２２３８５８号公報 実開平５−６０８２３号公報 特開平８−２２１８１３号公報

ところで，セパレータ６のシリコーンゴムよりなるシール部材８は，貼りつき性があって，射出成形後，成形型に強く貼りつき，しかもセパレータ本体０６は，非常に薄いため，上記（１）又は（２）の方法でセパレータを成形金型から取り出そうとすると，セパレータ本体０６が変形，破損することがある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，セパレータへのシール部材の成形後，セパレータに変形，破損を与えることなく，セパレータを成形金型からスムーズに取り出すことを可能にする，燃料電池用セパレータの離型方法及びその離型装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明の第１は，金属板製のセパレータ本体を成形金型内に挿入し，前記金型のキャビティに樹脂を充填することにより前記セパレータ本体の周縁にシール部材を形成した燃料電池用セパレータの該成形金型からの離型方法であって，前記シール部材が前記キャビティ内面に貼りつくことにより成形金型に付着した前記セパレータの一端を吸着手段に吸着させ，前記吸着手段を前記成形金型に対し離反する向きに移動させることにより前記一端部からキャビティ内面に貼りついたシール部材を漸次剥離して該セパレータを離型することを特徴とする。尚，前記吸着手段は，後述する本発明の実施例中の第２吸着パッド２６に対応する。

また，本発明の第２は，金属板製のセパレータ本体を成形金型内に挿入し，前記金型のキャビティに樹脂を充填することにより前記セパレータ本体の周縁にシール部を形成した燃料電池用セパレータの該成形金型からの離型装置であって，前記シール部材が前記キャビティ内面に貼りつくことにより前記セパレータが付着した成形金型に対して進退可能に対置される移動枠に，前記セパレータの互いに離れた一端部と他端部とに吸着し得る少なくとも２個の吸着パッドを備える少なくとも２本のパッド支持脚を設け，この２本のパッド支持脚のうち少なくとも一方のパッド支持脚を伸長方向に付勢される伸縮型に構成すると共に，該一方のパッド支持脚の自由長を，他方のパッド支持脚の自由長より長く設定したことを特徴とする。

さらに，本発明の第３は，前記第２の発明に加えて，前記吸着パッドをスポンジ製としたことを特徴とする。

本発明の第１によれば，成形金型に貼りついたセパレータの一端部を吸着手段で吸着させた後，該吸着手段を成形金型から離反する方向に移動させることにより，セパレータの成形金型からの剥離を，セパレータの一端部から漸次進行させる。上記特許文献２や特許文献３に記載される方法で成形金型のキャビティ内面に貼りついたシール部を一度に剥がそうとすると，セパレータに対し過剰な力が懸かり変形してしまうことがあるが，本発明のように一端から漸次剥がしていくことにより，比較的小さな力でセパレータを離型することができる。従って，シール部材の成形金型への貼りつきにも拘らず，セパレータ全体をスムーズに成形金型から取り出すことができ，セパレータの変形，破損を防ぐことができる。

本発明の第２によれば，伸縮型で伸長方向に付勢されたパッド支持脚の自由長を，他のパッド支持脚より長く設定する，即ちパッド支持脚の自由長に差異を持たせる。この離型装置によれば，吸着パッドでセパレータを吸着して移動枠を成形金型に対して離反する向きに移動させると，自由長の短いパッド支持脚の吸着パッドに吸着された部分から剥離（離型）されることになる。そしてセパレータの成形金型からの剥離が，セパレータの一端部から他端部へと漸次進行する。したがってこの離型装置によれば，比較的小さい力でセパレータを変形させることなく離型させることができる。

本発明の第３によれば，吸着パッドはスポンジ製とすることにより，その吸着面全体を流路領域の波状部でも確実に密着させ得て，良好な吸着機能を発揮することができる。

本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータの離型装置の側面図。 同装置の全吸着パッドを，取り出すべきセパレータに吸着させた状態を示す作用説明図。 同装置により上記セパレータを成形金型から離型させる過程を示す作用説明図。 固体高分子型燃料電池の一般的構造を示す断面図。 図４中のセパレータの斜視図。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

先ず，図１において，燃料電池用セパレータ６は，金属板製のセパレータ本体０６と，このセパレータ本体０６の周縁部に射出成形により形成されたシリコーンゴム製のシール部材８とよりなっており，そのシール部材８の射出成形後は，図１に示すように，下方の成形金型１９のキャビティ１９ａ内面に，それによって成形された上記シール部材８が貼りつくことで，セパレータ６が成形金型１９に付着している。このセパレータ６を成形金型１９から取り出すために，本発明に係る離型装置２０が使用される。

その離型装置２０は，ロボットにより駆動されるコントロールアーム２１と，このコントロールアーム２１により成形金型１９の直上に運ばれ，成形金型１９と平行に配置される移動枠２２と，この移動枠２２に取り付けられて，成形金型１９上のセパレータ６に向かって突出する複数本のパッド支持脚２３，２４と，これらパッド支持脚２３，２４の先端に付設される複数の吸着パッド２４，２５とを備える。

図示例では，複数本のパッド支持脚として，第１及び第２パッド支持脚２３，２４の２本が用意され，これら第１及び第２パッド支持脚２３，２４は，それぞれの第１及び第２吸着パッド２４，２５を，セパレータ６の流路領域１０の互いに極力離れた一端部と他端部とに吸着させ得るように配置される。

また，第１及び第２パッド支持脚２３，２４は，それぞれ伸縮型に構成されると共に，ばね２７，２８により常に伸長方向に付勢される。而して，第１パッド支持脚２３の自由長Ｌ１は，第２パッド支持脚２４の自由長Ｌ２より長く設定される。したがって，第１及び第２パッド支持脚２３，２４の自由状態で，第１及び第２吸着パッド２４，２５をセパレータ６に対向させたとき，それらの対向面間距離は，第１吸着パッド２５の方の距離Ｓ１が第２吸着パッド２６の方の距離Ｓ２より短いことになる。

第１及び第２吸着パッド２４，２５は，セパレータ６の流路領域１０の波状部１２（図５参照）にも密着し得るようスポンジ製になっており，これら第１及び第２吸着パッド２４，２５に接続される真空通路２９は，切換弁３０を介して真空源３１と大気導入口３２とに選択的に接続し得るようになっている。

次に，この実施例の作用について説明する。

成形金型１９からセパレータ６を取り出すために，先ず，切換弁３０により真空通路２９に真空源３１を接続する。次いで，第１及び第２パッド支持脚２３，２４が自由状態にある図１の状態から，移動枠２２を成形金型１９に接近させていくと，最初に自由長の長い第１パッド支持脚２３の第１吸着パッド２５がセパレータ６の流路領域１０の一端部に接し，セパレータ６を吸着する。さらに移動枠２２を成形金型１９に接近させると，第１パッド支持脚２３が収縮し，自由長の短い第２パッド支持脚２４の第２吸着パッド２６がセパレータ６の流路領域１０の他端部に接してセパレータ６を吸着する（図２）。ここで，図２に示すように，第１及び第２パッド支持脚２３，２４が共に収縮して，それぞれのばね２７，２８の付勢力により，第１及び第２吸着パッド２４，２５をセパレータ６の所定箇所に確実に密着させるので，吸着パッド２４，２５は良好な吸着機能を発揮する。その際，前述のように，第１及び第２吸着パッド２４，２５はスポンジ製であるから，その吸着面全体を流路領域１０の波状部１２でも確実に密着させ，良好な吸着機能を発揮させることができる。

次に，移動枠２２を成形金型１９から離反するよう駆動させると，図３に示すように，最初に自由長の短い第２パッド支持脚２４の第２吸着パッド２６が成形金型１９から離れることになる。すなわち，移動枠２２の駆動力は第２吸着パッド２６に吸着されたセパレータ６の一端部に集中的に作用する。従って，比較的小さい駆動力でも，その一端部を成形金型１９から容易に剥離させることができる。

さらに移動枠２２が成形金型１９より離反して駆動することにより，セパレータの剥離は，第２吸着パッド２６が吸着し成形金型１９から剥離された一端部から自由長Ｌ１の長い第１パッド支持脚２３の第１吸着パッド２５により固定される他端部に向かって漸次進行する。なお，この移動枠２２が成形金型１９から離反する過程で第１パッド支持脚は伸長しつつ，前記他端部を成形金型１９に対し押圧・固定している。そして，第１パッド支持脚が自由長Ｌ１まで伸長すると，最後にセパレータ６の前記他端部が成形金型１９から剥離されることになる。

セパレータ６全体を成形金型１９から取り出した後は，移動枠２２を所定のセパレータ集合場所へと移動した後，切換弁３０を大気導入口３２側へ切り換えれば，第１及び第２吸着パッド２４，２５内に大気圧が作用し，セパレータ６を吸着から解放することができる。

このように，セパレータ６の，互いに離れた一端部と他端部とに第１及び第２吸着パッド２４，２５を吸着させた後，これら吸着パッド２４，２５を引き上げてセパレータ６を成形金型１９から剥離させるとき，第１及び第２吸着パッド２４，２５の引き上げ時期に差をつけることにより，セパレータ６の成形金型１９からの剥離を，セパレータ６の一端部から他端部へと漸次進行させることができる。従って，シール部材８の成形金型１９への貼りつきにも拘らず，比較的小さい力でセパレータ６全体をスムーズに成形金型１９から取り出すことができ，セパレータ６の変形，破損を防ぐことができる。

また，離型装置２０では，伸縮型で伸長方向にばね付勢された第１及び第２パッド支持脚２３，２４の自由長を相違させることにより，移動枠２２を成形金型１９に対して進退させるだけで，セパレータ６を成形金型１９から剥離させるとき，第１及び第２吸着パッド２４，２５の引き上げ時期に差を自動的につけることができ，セパレータ６の成形金型１９からの剥離を，セパレータ６の一端部から他端部へと漸次進行させ，セパレータ６全体をスムーズに成形金型１９から取り出すことができ，セパレータ６の変形，破損を防ぐことができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば，使用するパッド支持脚の本数や吸着パッドの個数は，複数であればその数は問わない。また，自由長の短い第２パッド支持脚２４は，必ずしも伸縮型でなくてもよいが，衝撃なく第２吸着パッドをセパレータ６へ密着させるには，伸縮型の方が好ましい。また，本発明は射出成形によりシール部材を形成する場合だけでなく，トランスファー成形やコンプレッション成形など他の成形方法によりシール部材を形成する場合にも適用可能である。

０６・・・・セパレータ本体
６・・・・・セパレータ
８・・・・・シール部材
１９・・・・成形金型
２０・・・・離型装置
２２・・・・移動枠
２３・・・・第１パッド支持脚
２４・・・・第２パッド支持脚
２５・・・・第１吸着パッド
２６・・・・吸着手段（第２吸着パッド）
Ｌ１・・・・第１パッド支持脚の自由長
Ｌ２・・・・第２パッド支持脚の自由長

Claims (3)

1. 金属板製のセパレータ本体を成形金型内に挿入し，前記金型のキャビティに樹脂を充填することにより前記セパレータ本体の周縁にシール部を形成した燃料電池用セパレータの該成形金型からの離型方法であって，
   前記シール部材が前記キャビティ内面に貼りつくことにより成形金型に付着した前記セパレータの一端を吸着手段に吸着させ，前記吸着手段を前記成形金型に対し離反する向きに移動させることにより前記一端部からキャビティ内面に貼りついたシール部材を漸次剥離して該セパレータを離型することを特徴とする燃料電池用セパレータの離型方法。
2. 金属板製のセパレータ本体を成形金型内に挿入し，前記金型のキャビティに樹脂を充填することにより前記セパレータ本体の周縁にシール部材を形成した燃料電池用セパレータの該成形金型からの離型装置であって，
   前記シール部材が前記キャビティ内面に貼りつくことにより前記セパレータが付着した成形金型に対して進退可能に対置される移動枠に，前記セパレータの，互いに離れた一端部と他端部とに吸着し得る少なくとも２個の吸着パッドを備える少なくとも２本のパッド支持脚を設け，この２本のパッド支持脚のうち，少なくとも一方のパッド支持脚を，伸長方向に付勢される伸縮型に構成すると共に，該一方のパッド支持脚の自由長を，他方のパッド支持脚の自由長より長く設定したことを特徴とする，燃料電池用セパレータの離型装置。
3. 請求項１記載の燃料電池用セパレータの離型装置において，
   前記吸着パッドをスポンジ製としたことを特徴とする，燃料電池用セパレータの離型装置。

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