JP2021077587A - 燃料電池の加熱プレス用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】入子の温度を維持できる技術を提供する。【解決手段】燃料電池の加熱プレス用金型は、燃料電池を挟持し、第１ヒータを有する第１型と第２ヒータを有する第２型と、側面に凸部を有する入子と、を備える。第１型は、第２型に対向する面に開口し、入子を収容する収容部と、収容部の内側面に設けられ、第２型側から凸部側を向く第１面と、を備え、凸部は、加熱プレス用金型が燃料電池を押圧していない場合と、加熱プレス用金型が燃料電池を押圧している場合との双方において、第１面に接する第２面を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、燃料電池の加熱プレス用金型に関する。

燃料電池の製造方法に関し、例えば、特許文献１には、セパレータの周縁部に設けられた凹部を、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）の周囲に配置されたフレーム部材に熱圧着する技術が記載されている。

特開２０１８−１８１５００号公報

本願発明者らは、ＭＥＧＡとフレーム部材との間に設けられた接着部を溶融させるために、熱圧着用金型の中央部分に入子を配置し、その入子を用いて接着部に熱を加えることを検討した。しかし、燃料電池の製造サイクルタイムを短縮するために、連続して熱圧着を行う場合、入子が十分に加熱されないおそれがあるという課題を発明者らは見出した。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、燃料電池の加熱プレス用金型が提供される。この加熱プレス用金型は、前記燃料電池を挟持し、第１ヒータを有する第１型と第２ヒータを有する第２型と、側面に凸部を有する入子と、を備え、前記第１型は、前記第２型に対向する面に開口し、前記入子を収容する収容部と、前記収容部の内側面に設けられ、前記第２型側から前記凸部側を向く第１面と、を備える。前記凸部は、前記加熱プレス用金型が前記燃料電池を押圧していない場合と、前記加熱プレス用金型が前記燃料電池を押圧している場合との双方において、前記第１面に接する第２面を有する。この形態の加熱プレス用金型によれば、入子は、加熱プレス用金型が燃料電池を押圧していない場合と、押圧している場合との双方において第１型に接するため、連続して燃料電池を製造する場合であっても、加熱した入子の温度を維持しやすい。

なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、加熱プレス用金型を用いた燃料電池セルの製造方法等の態様で実現することが可能である。

燃料電池の加熱プレス用金型の断面模式図である。 図１をＩＩ−ＩＩラインで切断した断面模式図である。 他の実施形態における図１をＩＩ−ＩＩラインで切断した断面模式図である。 他の実施形態における加熱プレス用金型の説明図である。 更に他の実施形態における加熱プレス用金型の説明図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態における加熱プレス用金型１００の断面模式図である。加熱プレス用金型１００は、第１型１０と、第２型２０と、入子３０と、を備える。加熱プレス用金型１００は、第１型１０と第２型２０とで燃料電池２００を挟持して熱圧着する金型である。本実施形態において、「燃料電池」とは、加熱プレス用金型１００によって熱圧着を行う前の状態である、セパレータでＭＥＧＡを挟持した積層体も含む。燃料電池２００は、ＭＥＧＡと、ＭＥＧＡの周囲に配置されたフレーム部材と、セパレータとを有する。

図１に白抜き矢印で示すように、加熱プレス用金型１００は、第１型１０と第２型２０とで、燃料電池２００を熱圧着する。より具体的には、セパレータの周縁部に設けられた凹部を、ＭＥＧＡの周囲に配置されたフレーム部材に熱圧着するまた、図１に黒線の矢印で示すように、加熱プレス用金型１００は、入子３０を介して、燃料電池２００内の接着部２０１に熱を加える。接着部２０１は、燃料電池２００内に設けられた、ＭＥＧＡとフレーム部材とを接着する部分である。

第１型１０は第１ヒータ４１を有し、第２型２０は、第２ヒータ４２を有する。第１型１０は、第２型２０に対向する面に開口した収容部１１と、収容部１１の内側面に設けられた第１面Ｓ１と、を有する。収容部１１は、入子３０を収容する。本実施形態において、第１型１０と入子３０とは、シャフト５０を介して接続している。

入子３０は、側面に凸部３１を有する多面体である。凸部３１は、第２面Ｓ２を有する。また、入子３０は、第２型２０と対向する側に第３面Ｓ３を有する。また、入子３０は第３面Ｓ３の反対側に第４面Ｓ４を有する。本実施形態において、第３面Ｓ３の大きさは、第４面Ｓ４よりも小さい。なお、第２面Ｓ２は、平面に限らず、曲面を含んでもよい。

第１面Ｓ１は、第２型２０側から凸部３１側を向く面である。第２面Ｓ２は加熱プレス用金型１００が燃料電池２００を押圧していない場合と、加熱プレス用金型１００が燃料電池２００を押圧している場合との双方において、第１面Ｓ１に接触する。シャフト５０は、加熱プレス用金型１００が燃料電池２００を押圧していない場合と、加熱プレス用金型１００が燃料電池２００を押圧している場合との双方において、第２面Ｓ２が第１面Ｓ１に接するように収容部１１に接続されている。

図２は、図１をＩＩ−ＩＩラインで切断した断面模式図である。本実施形態において、収容部１１は、第１型１０側（第２型２０と対向する側と反対側）から見た場合に、略矩形状である。また、入子３０も第１型１０側から見た場合、つまり第３面Ｓ３は、略矩形状であり、凸部３１は全周縁において突出している。

以上で説明した本実施形態の加熱プレス用金型１００によれば、入子３０の第２面Ｓ２は、加熱プレス用金型１００が燃料電池２００を押圧していない場合と、押圧している場合との双方において第１型１０の第１面Ｓ１に接するため、入子３０に継続して入熱できる。そのため、連続して燃料電池２００を製造する場合であっても、入子の温度を維持しやすい。従って、燃料電池２００の製造サイクルタイムを短縮できる。

また、加熱プレス用金型１００は、入子３０を通じてセパレータを加熱することにより、燃料電池２００内に設けられた接着部２０１を溶融できるので、熱圧着時に接着部２０１によって強度の低いＭＥＧＡの端部が引っ張られることを抑制できる。

Ｂ．他の実施形態
（Ｂ１）図３は、他の実施形態における図１をＩＩ−ＩＩラインで切断した断面模式図である。上記実施形態において、凸部３１は全周縁において突出している。この代わりに、図３に示すように、凸部３１は一部において突出するように形成されていてもよい。

（Ｂ２）図４は、他の実施形態における加熱プレス用金型１００Ａの模式断面図である。図４に示すように、加熱プレス用金型１００Ａは、逆台形形状である入子３０Ａを備えていてもよい。入子３０Ａの断面は、第２型２０と対向する側の長さが、第２型２０と対向する側と反対側、つまり第１型１０と対向する側の長さよりも小さい逆台形形状である。入子３０Ａは、傾斜した第１面Ｓ１Ａに対向する傾斜した第２面Ｓ２Ａと、第２型２０と対向する側と反対側の第４面Ｓ４Ａと、で凸部３１Ａを構成する。

（Ｂ３）図５は、更に他の実施形態における加熱プレス用金型１００Ｂの模式断面図である。上記実施形態において、入子３０は、第２型２０と対向する側の第３面Ｓ３が、第２型２０と対向する側と反対側の第４面Ｓ４よりも小さい。この代わりに、図５に示すように、加熱プレス用金型１００Ｂにおける入子３０Ｂは、第２型２０と対向する側の第３面Ｓ３Ｂが、第２型２０と対向する側と反対側の第４面Ｓ４Ｂと同じ大きさまたは第４面Ｓ４Ｂより大きくてもよい。凸部３１Ｂは、第３面Ｓ３Ｂと第４面Ｓ４Ｂとに接しないように形成されている。凸部３１Ｂは、第１面Ｓ１Ｂに対向する側と反対側の第５面Ｓ５Ｂ、つまり第２面Ｓ２Ｂに対向する第５面Ｓ５Ｂを有しており、第５面Ｓ５Ｂは、第４面Ｓ４Ｂと連続しない面である。

（Ｂ４）上記実施形態において、第１型１０と入子３０とは、シャフト５０を介して接続している。この代わりに、入子３０は、加熱プレス用金型１００が燃料電池２００を押圧していない場合と、加熱プレス用金型１００が燃料電池２００を押圧している場合との双方において、収容部１１に嵌まり込むように構成されていてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。

１０…第１型、１１…収容部、２０…第２型、３０、３０Ａ、３０Ｂ…入子、３１、３１Ａ、３１Ｂ…凸部、４１…第１ヒータ、４２…第２ヒータ、５０…シャフト、１００、１００Ａ、１００Ｂ…加熱プレス用金型、２００…燃料電池、２０１…接着部、Ｓ１、Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ…第１面、Ｓ２、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ…第２面、Ｓ３、Ｓ３Ｂ…第３面、Ｓ４、Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂ…第４面、Ｓ５Ｂ…第５面

Claims (1)

1. 燃料電池の加熱プレス用金型であって、
   前記燃料電池を挟持し、第１ヒータを有する第１型と第２ヒータを有する第２型と、
   側面に凸部を有する入子と、を備え、
   前記第１型は、
   前記第２型に対向する面に開口し、前記入子を収容する収容部と、
   前記収容部の内側面に設けられ、前記第２型側から前記凸部側を向く第１面と、を備え、
   前記凸部は、前記加熱プレス用金型が前記燃料電池を押圧していない場合と、前記加熱プレス用金型が前記燃料電池を押圧している場合との双方において、前記第１面に接する第２面を有する、加熱プレス用金型。

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