JP3816381B2

JP3816381B2 - Manufacturing method and apparatus for separator for fuel cell

Info

Publication number: JP3816381B2
Application number: JP2001385206A
Authority: JP
Inventors: 哲也近藤; 修石上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: JP2003187818A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータの品質向上及び品質安定化を図るのに好適な燃料電池用セパレータ、特に金属製セパレータの製造方法及び同製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質型燃料電池は、各燃料電池セルを複数積層することで所望の出力を得る構造であるため、各燃料電池セルを仕切るセパレータとしては、樹脂材料に比較して積層時の加圧力に対する強度や積層後の小型化が有利な金属材料が有力視されている。
【０００３】
このような金属製セパレータの製造工程を次に説明する。
図６は従来のセパレータの製造工程を説明するフロー図である。なお、ＳＴ×××はステップ番号を示す。
ＳＴ１０１…圧延の後にプレス成形した金属材料（最終的にセパレータとなる。）を脱脂する。
ＳＴ１０２…金属材料を水洗する。
【０００４】
ＳＴ１０３…圧延時に形成されていた異常層をエッチング処理にて除去する。
ＳＴ１０４…金属材料を水洗する。
【０００５】
ＳＴ１０５…金属材料の腐食を防止するために第１不動態化処理を実施し、表面に不動態皮膜を形成する。
ＳＴ１０６…金属材料を水洗する。
【０００６】
ＳＴ１０７…金属材料中に含む金属間化合物等の導電物を金属表面から突出させて頭出しするためにエッチング処理を実施する。
ＳＴ１０８…金属材料を水洗する。
【０００７】
ＳＴ１０９…金属材料の腐食を防止するために第２不動態化処理を実施し、表面に不動態皮膜を形成する。
ＳＴ１１０…金属材料を水洗する。
ＳＴ１１１…金属材料を乾燥させる。これで、セパレータの製造が完了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したＳＴ１０３にて所定の異常層除去エッチング処理が行われない場合は、異常層が金属材料の表層に残り、これがＳＴ１０７の導電物頭出しエッチング処理に影響して導電物の頭出しが十分に行われなくなることが考えられ、導電物の頭出しが十分でないと、製造したセパレータを積層して燃料電池を組立てた場合に、セパレータ同士又はセパレータと電極との電気的な接触抵抗が大きくなって燃料電池の出力が十分に得られなくなる。また、ＳＴ１０７にて所定の導電物頭出しが行われない場合も上記と同様である。
【０００９】
そこで、上記のセパレータ製造工程の途中で所定の処理が行われているかどうかを確認することができれば、セパレータの品質が向上するとともにセパレータの品質を安定させることができ、金属材料に所定の処理が行われなかった場合に後工程で処理を続ける無駄も省ける。
【００１０】
本発明の目的は、燃料電池用セパレータの製造方法及び同製造装置を改良することで、セパレータの品質向上及び品質安定化を図るとともに製造工程の無駄を省くことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、セパレータ用金属材料の表層の異常層を除去する工程と、異常層を除去した後に金属材料の重量を検査する第１検査工程と、金属材料に耐腐食用の不動態化処理を行う第１不動態化処理工程と、次に金属材料の表層に含む導電物の一部をエッチング処理にて突出させて頭出しを行うエッチング工程と、このエッチング工程の後に金属材料の重量を検査する第２検査工程と、この後に再び不動態化処理を行う第２不動態化処理工程とからなり、第１検査工程及び第２検査工程で各々重量の確認を行うことを特徴とする。
【００１２】
第１検査工程で測定した金属材料の重量を異常層除去前の重量と比較すれば、異常層除去量を確認することができ、また、第２検査工程で測定した金属材料の重量を第１検査工程で測定した重量と比較すれば、導電物頭出しのための金属材料除去量としての頭出し量を確認することができ、金属材料の品質の向上とともに品質の安定化を図ることができる。
【００１３】
請求項２は、第１検査工程及び第２検査工程を、金属材料を水洗し乾燥させた後に実施することを特徴とする。
第１検査工程及び第２検査工程を、金属材料を水洗し乾燥させた後に実施することで、金属材料表面に付着した付着物を除去し、第１検査工程及び第２検査工程での金属材料の重量の測定精度を高めることができる。
【００１４】
請求項３は、第１検査工程又は第２検査工程で得られた重量が所定範囲を外れた金属材料では、以降の工程を実施しないことを特徴とする。
第１検査工程又は第２検査工程で得られた重量が所定範囲を外れた金属材料の以降の工程を実施しないことで、第１検査工程以降又は第２検査工程以降にその金属材料の工程を実施する無駄を省くことができる。
【００１５】
請求項４は、第１検査工程及び第２検査工程で得られた重量が所定範囲内かどうかの判断を自動判断手段で行うようにしたことを特徴とする。
第１検査工程及び第２検査工程で得られた重量が所定範囲内かどうかの判断を自動判断手段で行うことで、検査工程の自動化を図ることができ、また、例えば、金属材料の搬送をも自動化すれば、金属材料の製造工程の無人化が可能になる。
【００１６】
請求項５は、セパレータ用金属材料の表層の異常層を除去し、金属材料に耐腐食用の第１の不動態化処理を行い、金属材料の表層に含む導電物の一部をエッチング処理にて突出させて頭出しを行い、この後再び第２の不動態化処理を行う燃料電池用セパレータの製造装置において、この製造装置を、異常層を除去する異常層除去槽と、第１の不動態化処理及び第２の不動態化処理を行う不動態化処理槽と、導電物の頭出しを行う導電物頭出し槽と、異常層除去後及び導電物頭出し後に金属材料の重量を測定する重量測定手段と、この重量測定手段からの重量情報に基づいて測定した重量が所定範囲にあるかどうか判断する自動判断手段とから構成する。
【００１７】
金属材料の異常層除去後又は導電物頭出し後に、例えば、重量測定手段により測定した金属材料の重量が所定範囲にないと自動判断手段が判断した場合には、その金属材料を製造工程から外すことができ、品質の優れたセパレータのみを安定して製造することができる。
また、重量が所定範囲にない金属材料を製造工程から外すため、その金属材料の製造を継続するような無駄を省くことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造装置を示す説明図であり、セパレータ製造装置１０は、後述する各処理を行うためにその処理液を貯めた処理槽１１・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）及び乾燥を行う乾燥機１７と、これらの処理槽１１・・・及び乾燥機１７の位置へセパレータ素材２０を搬送する搬送装置２１と、この搬送装置２１で移動させるセパレータ素材２０を上下動させる電動モータ用の駆動装置２２と、セパレータ素材２０を処理槽１１・・・の各処理液に浸けるために処理槽１１・・・をそれぞれ上下動させる昇降装置３１・・・と、処理槽１１・・・内の各処理液の温度を調整する液温調整装置４１・・・（この液温調整装置４１は各処理槽１１のそれぞれに備えるが、図では１つの処理槽１１にのみ描いた。）と、これらの乾燥機１７、搬送装置２１、駆動装置２２、昇降装置３１・・・、液温調整装置４１を制御する制御装置４２とからなる。なお、３１ｄは各昇降装置３１のそれぞれを駆動する昇降駆動部である。
【００１９】
処理層１１・・・は、後で説明する図４又は図５の各工程（重量測定工程及び乾燥工程は除く。）毎に並べたものであり、例えば、図の最も左側の処理槽１１が製造工程の最初である脱脂工程のための処理槽である。
【００２０】
セパレータ素材２０は、上記のセパレータ製造装置１０によって最終的にセパレータとなるものであり、金属材料、例えば、ステンレス鋼（特に、オーステナイト系ステンレス鋼）を薄板に圧延し、この後に燃料電池における燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水を通す各溝、穴等をプレス成形したものである。
【００２１】
乾燥機１７は、制御装置４２からのオンオフ信号により作動又は停止する装置であり、セパレータ素材２０に、例えば送風又は放熱することでセパレータ素材２０を乾燥させる。
【００２２】
搬送装置２１は、処理槽１１・・・及び乾燥機１７の上方に配置したものであり、第１電動モータ４３で駆動する第１ドラム４４と、第２電動モータ４５で駆動する第２ドラム４６と、これらの第１ドラム４４及び第２ドラム４６のそれぞれに渡したケーブル４７と、このケーブル４７の途中に取付けたセパレータ搬送部４８と、セパレータ素材２０の重量を測定するための重量測定手段としての重量センサ５０とからなる。
【００２３】
セパレータ素材２０を搬送するには、制御装置４２で第１電動モータ４３及び第２電動モータ４５を同期するように回転させ、第１ドラム４４及び第２ドラム４６を回転させてセパレータ素材２０を吊るしたセパレータ搬送部４８を移動させる。
【００２４】
図２は本発明に係るセパレータの処理状態を示す説明図であり、セパレータ素材２０に対して、例えば、処理槽１１の下部に設けた昇降装置３１を駆動させて処理槽１１を上昇させ、セパレータ素材２０を処理槽１１に満たした処理液７１に浸けた状態を示す。なお、７２，７２は処理槽１１内に配置したヒータ、７３はヒータ７２，７２用の電源、７４は処理液７１の温度を検知する温度センサであり、この温度センサ７４からの温度信号を液温調整装置４１に送ることにより、液温調整装置４１は電源７３からヒータ７２，７２への通電を制御し、処理液７１の温度を所定温度に調整する。
【００２５】
昇降装置３１は、ベース部７６と、このベース部７６に一端をスイング可能に取付けるとともに第１処理槽１１の下部に設けた処理槽受け部７７に他端をスライド可能に取付けた第１バー７８，７８（奥側の第１バー７８は不図示）と、ベース部７６に一端をスライド可能に取付けるとともに処理槽受け部７７にスイング可能に取付けた第２バー７９，７９（奥側の第２バー７９は不図示）と、第１バー７８，７８又は第２バー７９，７９を駆動する図示せぬシリンダ装置とからなるパンタグラフ型昇降装置である。
【００２６】
セパレータ搬送部４８内に設けた電動モータ８２は、その出力軸にドラム８３を備えたものであり、このドラム８３にワイヤ８４を巻き付け、このワイヤ８４の先端に枠状部材８５を取外し可能に取付け、この枠状部材８５でセパレータ素材２０を保持する。
【００２７】
例えば、セパレータ素材２０を処理液７１に浸けた状態で、電動モータ８２の出力軸の正転・逆転を繰り返せば、ドラム８３が正転・逆転し、ワイヤ８４が上下動して枠状部材８５と共にセパレータ素材２０が上下動し、処理液７１を撹拌させるのとほぼ同等な効果を得る。
この結果、処理液７１によるセパレータ素材２０の処理を促進することができる。
【００２８】
重量センサ５０は、ワイヤ８４を上部ワイヤ８４ａと下部ワイヤ８４ｂとに２分割し、これらの上部ワイヤ８４ａと下部ワイヤ８４ｂとの間に介在させたものであり、セパレータ素材２０の重量を確認するために、重量センサ５０にて下部ワイヤ８４ａ、枠状部材８５及びセパレータ素材２０の合計重量Ｗｔを測定し、この重量信号を制御装置４２（図１参照）に送ることで、制御装置４２で、合計重量Ｗｔから下部ワイヤ８４ｂの重量Ｗｗ及び枠状部材８５の重量Ｗｆを引いたセパレータ素材２０の重量Ｗｓを算出する。即ち、Ｗｓ＝Ｗｔ−（Ｗｗ＋Ｗｆ）である。
【００２９】
図３は本発明に係るセパレータの製造工程における主な処理を説明する説明図であり、各処理を順に説明する。
１．異常層除去
セパレータ素材２０は所定形状にプレス成形する前に圧延する。
セパレータ素材２０を圧延すると、セパレータ素材２０の表層に異常層９１が形成される。異常層９１は、圧延によって、セパレータ素材２０に含まれていた粒状物質（金属間化合物等）が砕かれて粒径が小さくなったり、酸化物等を含むことで導電性が低下した層であり、セパレータを積層した際に電気的な接触抵抗を高め、燃料電池の出力を低下させる原因になる。９２・・・はセパレータ素材２０内に含有する良導体である粒状の導電物であり、例えば、金属間化合物であるＣｒ₂Ｂなどがある。なお、導電物９２の形状はそれぞれ異なるが便宜上同一符号を用いる。
【００３０】
２．異常層除去エッチング
エッチング処理により上記した異常層９１を除去する。この後、セパレータ素材２０の重量測定を実施し、異常層９１の除去量を求める。
３．第１不動態化処理
セパレータ素材２０の腐食を防止するために第１不動態化処理を実施し、第１不動態皮膜９３を形成する。
【００３１】
４．頭出しエッチング
セパレータ素材２０の表面から導電物９２が突出（頭出し）するようにエッチング処理を実施してセパレータ素材２０の表層を除去する。このときのセパレータ素材２０の除去量を頭出し量とする。この後、セパレータ素材２０の重量測定を実施し、頭出し量を求める。
【００３２】
５．第２不動態化処理
導電物９２の頭出しの後、セパレータ素材２０の腐食を防止するために第２不動態化処理を実施し、第２不動態皮膜９４を形成する。
これで、セパレータの製造が完了する。
【００３３】
図４は本発明に係るセパレータの製造工程を説明するフロー図であり、図３で説明した主な処理の工程を含め説明する。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。また、図に示した一点鎖線で囲んだ部分は重量測定に関係する工程を示す。
ＳＴ１１…圧延の後にプレス成形したセパレータ素材を脱脂する。
ＳＴ１２…セパレータ素材を水洗する。
【００３４】
ＳＴ１３…セパレータ素材を乾燥させる。
ＳＴ１４…セパレータ素材の重量を測定する。ここでの重量を初期重量Ｗ１とする。
ＳＴ１５…圧延時に形成されていた異常層をエッチング処理にて除去する。
ＳＴ１６…セパレータ素材を水洗する。
【００３５】
ＳＴ１７…セパレータ素材の腐食を防止するために第１不動態化処理を実施する。
ＳＴ１８…セパレータ素材を水洗する。
【００３６】
ＳＴ１９…セパレータ素材を乾燥させる。
ＳＴ２０…セパレータ素材の重量を測定する。ここでの重量を中間重量Ｗ２、異常層除去量をｄｗ１とすると、Ｗ２＝Ｗ１−ｄｗ１となる。
ＳＴ２１…セパレータ素材の中間重量Ｗ２が所定範囲内かどうか、即ち、中間重量Ｗ２が中間下限値Ｗ３と中間上限値Ｗ４との間の範囲内にあるかどうか（Ｗ３≦Ｗ２≦Ｗ４かどうか）判断する。
【００３７】
判断の前に、上記した初期重量Ｗ１、中間下限値Ｗ３及び中間上限値Ｗ４と異常層除去量ｄｗ１との関係を以下に説明する。
Ｗ３≦Ｗ２≦Ｗ４とすると、Ｗ２＝Ｗ１−ｄｗ１であるから、Ｗ３≦（Ｗ１−ｄｗ１）≦Ｗ４となる。これより、（Ｗ１−Ｗ４）≦ｄｗ１≦（Ｗ１−Ｗ３）となる。これが、異常層除去量ｄｗ１が満たすべき範囲である。
【００３８】
ＳＴ２１において、セパレータ素材の中間重量Ｗ２がＷ３≦Ｗ２≦Ｗ４を満たさない（ＮＯ）場合は、処理を終了する。即ち、このセパレータ素材をセパレータ製造工程から外す。
セパレータ素材の中間重量Ｗ２がＷ３≦Ｗ２≦Ｗ４を満たす（ＹＥＳ）場合は、ＳＴ２２に進む。
【００３９】
ＳＴ２２…セパレータ素材中の導電物の頭出しのためにエッチング処理を実施する。
ＳＴ２３…セパレータ素材を水洗する。
【００４０】
ＳＴ２４…セパレータ素材を乾燥させる。
ＳＴ２５…セパレータ素材の重量を測定する。ここでの重量を頭出しエッチング後重量Ｗ５、頭出し量をｄｗ２とすると、Ｗ５＝Ｗ２−ｄｗ２となる。
ＳＴ２６…セパレータ素材の頭出しエッチング後重量Ｗ５が所定範囲内かどうか、即ち、頭出しエッチング後重量Ｗ５が頭出しエッチング後下限値Ｗ６と頭出しエッチング後上限値Ｗ７との間の範囲内にあるかどうか（Ｗ６≦Ｗ５≦Ｗ７かどうか）判断する。
【００４１】
判断の前に、上記した中間重量Ｗ２、頭出しエッチング後下限値Ｗ６及び頭出しエッチング後上限値Ｗ７と頭出し量ｄｗ２との関係を以下に説明する。
Ｗ６≦Ｗ５≦Ｗ７とすると、Ｗ５＝Ｗ２−ｄｗ２であるから、Ｗ６≦（Ｗ２−ｄｗ２）≦Ｗ７となる。これより、（Ｗ２−Ｗ７）≦ｄｗ２≦（Ｗ２−Ｗ６）となる。これが、頭出し量ｄｗ２が満たすべき範囲である。
【００４２】
ＳＴ２６において、セパレータ素材の頭出しエッチング後重量Ｗ５がＷ６≦Ｗ５≦Ｗ７を満たさない（ＮＯ）場合は、処理を終了する。即ち、このセパレータ素材をセパレータ製造工程から外す。
セパレータ素材の頭出しエッチング後重量Ｗ５がＷ６≦Ｗ５≦Ｗ７を満たす（ＹＥＳ）場合は、ＳＴ２７に進む。
【００４３】
ＳＴ２７…セパレータ素材の腐食を防止するために第２不動態化処理を実施する。
ＳＴ２８…セパレータ素材を水洗する。
ＳＴ２９…セパレータ素材を乾燥させる。
これで、セパレータの製造が完了する。
【００４４】
図５は本発明に係るセパレータの製造工程の別の実施の形態を説明するフロー図であり、図４に示した金属製セパレータの製造工程の実施の形態とは、中間重量の測定時期が異なる。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ３１…圧延の後にプレス成形したセパレータ素材を脱脂する。
ＳＴ３２…セパレータ素材を水洗する。
【００４５】
ＳＴ３３…セパレータ素材を乾燥させる。
ＳＴ３４…セパレータ素材の重量を測定する。ここでの重量を初期重量Ｗ１１とする。
ＳＴ３５…圧延時に形成されていた異常層をエッチング処理にて除去する。
ＳＴ３６…セパレータ素材を水洗する。
【００４６】
ＳＴ３７…セパレータ素材を乾燥させる。
ＳＴ３８…セパレータ素材の重量を測定する。ここでの重量を中間重量Ｗ１２、異常層除去量をｄｗ１１とすると、Ｗ１２＝Ｗ１１−ｄｗ１１となる。
ＳＴ３９…セパレータ素材の中間重量Ｗ１２が所定範囲内かどうか、即ち、中間重量Ｗ１２が中間下限値Ｗ１３と中間上限値Ｗ１４との間の範囲内にあるかどうか（Ｗ１３≦Ｗ１２≦Ｗ１４かどうか）判断する。
【００４７】
判断の前に、上記した初期重量Ｗ１１、中間下限値Ｗ１３及び中間上限値Ｗ１４と異常層除去量ｄｗ１１との関係を以下に説明する。
Ｗ１３≦Ｗ１２≦Ｗ１４とすると、Ｗ１２＝Ｗ１１−ｄｗ１１であるから、Ｗ１３≦（Ｗ１１−ｄｗ１１）≦Ｗ１４となる。これより、（Ｗ１１−Ｗ１４）≦ｄｗ１１≦（Ｗ１１−Ｗ１３）となる。これが、異常層除去量ｄｗ１１が満たすべき範囲である。
【００４８】
ＳＴ３９において、セパレータ素材の中間重量Ｗ１２がＷ１３≦Ｗ１２≦Ｗ１４を満たさない（ＮＯ）場合は、処理を終了する。即ち、このセパレータ素材をセパレータ製造工程から外す。
セパレータ素材の中間重量Ｗ１２がＷ１３≦Ｗ１２≦Ｗ１４を満たす（ＹＥＳ）場合は、ＳＴ４０に進む。
【００４９】
ＳＴ４０…セパレータ素材の腐食を防止するために第１不動態化処理を実施する。
ＳＴ４１…セパレータ素材を水洗する。
ＳＴ４２…セパレータ素材中の導電物の頭出しのためにエッチング処理を実施する。
ＳＴ４３…セパレータ素材を水洗する。
【００５０】
ＳＴ４４…セパレータ素材を乾燥させる。
ＳＴ４５…セパレータ素材の重量を測定する。ここでの重量を頭出しエッチング後重量Ｗ１５、頭出し量をｄｗ１２とすると、Ｗ１５＝Ｗ１２−ｄｗ１２となる。
ＳＴ４６…セパレータ素材の頭出しエッチング後重量Ｗ１５が所定範囲内かどうか、即ち、頭出しエッチング後重量Ｗ１５が頭出しエッチング後下限値Ｗ１６と頭出しエッチング後上限値Ｗ１７との間の範囲内にあるかどうか（Ｗ１６≦Ｗ１５≦Ｗ１７かどうか）判断する。
【００５１】
判断の前に、上記した中間重量Ｗ１２、頭出しエッチング後下限値Ｗ１６及び頭出しエッチング後上限値Ｗ１７と頭出し量ｄｗ１２との関係を以下に説明する。
Ｗ１６≦Ｗ１５≦Ｗ１７とすると、Ｗ１５＝Ｗ１２−ｄｗ１２であるから、Ｗ１６≦（Ｗ１２−ｄｗ１２）≦Ｗ１７となる。これより、（Ｗ１２−Ｗ１７）≦ｄｗ１２≦（Ｗ１２−Ｗ１６）となる。これが、頭出し量ｄｗ１２が満たすべき範囲である。
【００５２】
ＳＴ４６において、セパレータ素材の頭出しエッチング重量Ｗ１５がＷ１６≦Ｗ１５≦Ｗ１７を満たさない（ＮＯ）場合は、処理を終了する。即ち、このセパレータ素材をセパレータ製造工程から外す。
セパレータ素材の頭出しエッチング重量Ｗ１５がＷ１６≦Ｗ１５≦Ｗ１７を満たす（ＹＥＳ）場合は、ＳＴ４７に進む。
【００５３】
ＳＴ４７…セパレータ素材の腐食を防止するために第２不動態化処理を実施する。
ＳＴ４８…セパレータ素材を水洗する。
ＳＴ４９…セパレータ素材を乾燥させる。
これで、セパレータの製造が完了する。
【００５４】
以上の図３及び図４で説明したように、本発明は第１に、セパレータ素材２０の表層の異常層９１を除去する異常層除去エッチング工程と、異常層９１を除去した後にセパレータ素材２０の中間重量Ｗ２を測定する第１検査工程としての重量測定工程と、セパレータ素材２０に耐腐食用の不動態化処理を行う第１不動態化処理工程と、次にセパレータ素材２０の表層に含む導電物９２の一部をエッチング処理にて突出させて頭出しを行う導電物頭出しエッチング工程と、この導電物頭出しエッチング工程の後にセパレータ素材２０の頭出しエッチング後重量Ｗ５を測定する第２検査工程としての重量測定工程と、この後に再び不動態化処理を行う第２不動態化処理工程とからなり、各重量測定工程で各々重量Ｗ２，Ｗ５の確認を行うことを特徴とする。
【００５５】
セパレータ素材２０の中間重量Ｗ２を異常層除去前の初期重量Ｗ１と比較すれば、異常層除去量ｄｗ１（即ち、ｄｗ１＝Ｗ１−Ｗ２）を確認することができ、また、セパレータ素材２０の頭出しエッチング後重量Ｗ５を中間重量Ｗ２と比較すれば、頭出し量ｄｗ２（即ち、ｄｗ２＝Ｗ２−Ｗ５）を確認することができ、異常層除去量ｄｗ１が所定の範囲にあるかどうか、また、頭出し量ｄｗ２が所定の範囲にあるかどうかを判断することで、異常層除去及び導電物頭出しが所定の通り行われているかどうかを確認することができる。従って、セパレータ素材２０の品質の向上とともに品質の安定化を図ることができる。
【００５６】
本発明は第２に、各重量測定工程を、セパレータ素材２０を水洗し乾燥させた後に実施することを特徴とする。
各重量測定工程を、セパレータ素材２０を水洗し乾燥させた後に実施することで、セパレータ素材２０の中間重量Ｗ２及びセパレータ素材２０の頭出しエッチング後重量Ｗ５の測定精度を高めることができる。
【００５７】
本発明は第３に、重量測定工程で重量Ｗ２が所定範囲Ｗ３≦Ｗ２≦Ｗ４を外れたセパレータ素材２０、又は重量測定工程で重量Ｗ５が所定範囲Ｗ６≦Ｗ５≦Ｗ７を外れたセパレータ素材２０では、以降の工程を実施しないことを特徴とする。
各重量測定工程で重量Ｗ２，Ｗ５が各所定範囲を外れたセパレータ素材２０の以降の工程を実施しないことで、セパレータ製造の無駄を省くことができる。
【００５８】
本発明は第４に、重量測定工程での中間重量Ｗ２が所定範囲Ｗ３≦Ｗ２≦Ｗ４内かどうかの判断、及び重量測定工程での頭出しエッチング後重量Ｗ５が所定範囲Ｗ６≦Ｗ５≦Ｗ７内かどうかの判断を制御装置４２（図１参照）で行うようにしたことを特徴とする。
【００５９】
各重量測定工程での各重量Ｗ２，Ｗ５が所定範囲内かどうかの判断を制御装置４２で行うことで、検査工程、即ち、重量測定工程の自動化を図ることができ、また、例えば、セパレータ素材２０の搬送をも自動化すれば、セパレータ素材２０の製造工程の無人化が可能になる。
【００６０】
本発明は第５に、図１、図３及び図４で説明したように、セパレータ素材２０の表層の異常層９１を除去し、セパレータ素材２０に耐腐食用の不動態化処理を行い、セパレータ素材２０の表層に含む導電物９２の一部をエッチング処理にて突出させて頭出しを行う燃料電池用のセパレータ製造装置１０において、このセパレータ製造製造装置１０を、異常層９１を除去する異常層除去槽（即ち、処理槽１１）と、不動態化処理を行う不動態化処理槽（即ち、処理槽１１）と、導電物９２の頭出しを行う導電物頭出し槽（即ち、処理槽１１）と、異常層除去後及び導電物頭出し後にセパレータ素材２０の中間重量Ｗ２及び頭出しエッチング後重量Ｗ５を測定する重量センサ５０と、この重量センサ５０からの重量情報に基づいて測定した各重量Ｗ２，Ｗ５が所定範囲にあるかどうか判断する制御手段４２とから構成する。
【００６１】
セパレータ素材２０の異常層除去後又は導電物頭出し後に、例えば、重量センサ５０により測定したセパレータ素材２０の各重量Ｗ２，Ｗ５が所定範囲にないと制御装置４２が判断した場合には、そのセパレータ素材２０を製造工程から外すことができ、品質の優れたセパレータのみを製造することができる。
また、各重量Ｗ２，Ｗ５が所定範囲にないセパレータ素材２０を製造工程から外すため、そのセパレータ素材２０の製造を継続するような無駄を省くことができる。
【００６２】
尚、本発明の重量測定手段としては、図１に示した形式のものに限らず、セパレータ素材の搬送装置とは別に、作業台等の上に設置したものでもよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の燃料電池用セパレータの製造方法は、セパレータ用金属材料の表層の異常層を除去する工程と、異常層を除去した後に金属材料の重量を検査する第１検査工程と、金属材料に耐腐食用の不動態化処理を行う第１不動態化処理工程と、次に金属材料の表層に含む導電物の一部をエッチング処理にて突出させて頭出しを行うエッチング工程と、このエッチング工程の後に金属材料の重量を検査する第２検査工程と、この後に再び不動態化処理を行う第２不動態化処理工程とからなるので、第１検査工程で測定した金属材料の重量を異常層除去前の重量と比較すれば、異常層除去量を確認することができ、また、第２検査工程で測定した金属材料の重量を第１検査工程で測定した重量と比較すれば、導電物頭出しのための金属材料除去量としての頭出し量を確認することができ、金属材料の品質の向上とともに品質の安定化を図ることができる。
【００６４】
請求項２の燃料電池用セパレータの製造方法は、第１検査工程及び第２検査工程を、金属材料を水洗し乾燥させた後に実施するので、金属材料表面に付着した付着物を除去し、第１検査工程及び第２検査工程での金属材料の重量の測定精度を高めることができる。
【００６５】
請求項３の燃料電池用セパレータの製造方法は、第１検査工程又は第２検査工程で得られた重量が所定範囲を外れた金属材料では、以降の工程を実施しないので、第１検査工程以降又は第２検査工程以降にその金属材料の工程を実施する無駄を省くことができる。
【００６６】
請求項４の燃料電池用セパレータの製造方法は、第１検査工程及び第２検査工程で得られた重量が所定範囲内かどうかの判断を自動判断手段で行うようにしたので、検査工程の自動化を図ることができ、また、例えば、金属材料の搬送をも自動化すれば、金属材料の製造工程の無人化が可能になる。
【００６７】
請求項５の燃料電池用セパレータの製造装置は、異常層を除去する異常層除去槽と、第１の不動態化処理及び第２の不動態化処理を行う不動態化処理槽と、導電物の頭出しを行う導電物頭出し槽と、異常層除去後及び導電物頭出し後に金属材料の重量を測定する重量測定手段と、この重量測定手段からの重量情報に基づいて測定した重量が所定範囲にあるかどうか判断する自動判断手段とから構成するので、金属材料の異常層除去後又は導電物頭出し後に、例えば、重量測定手段により測定した金属材料の重量が所定範囲にないと自動判断手段が判断した場合には、その金属材料を製造工程から外すことができ、品質の優れたセパレータのみを安定して製造することができる。
また、重量が所定範囲にない金属材料を製造工程から外すため、その金属材料の製造を継続するような無駄を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用セパレータの製造装置を示す説明図
【図２】本発明に係るセパレータの処理状態を示す説明図
【図３】本発明に係るセパレータの製造工程における主な処理を説明する説明図
【図４】本発明に係るセパレータの製造工程を説明するフロー図
【図５】本発明に係るセパレータの製造工程の別の実施の形態を説明するフロー図
【図６】従来のセパレータの製造工程を説明するフロー図
【符号の説明】
１０…セパレータ製造装置、１１…処理槽、２０…金属材料（セパレータ素材）、４２…自動判断手段（制御装置）、５０…重量測定手段（重量センサ）、９１…異常層、９２…導電物、Ｗ２，Ｗ５…重量（中間重量、頭出しエッチング後重量）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell separator suitable for improving the quality and stabilizing the quality of a separator, and more particularly to a method for manufacturing a metal separator and an apparatus for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Since the solid polymer electrolyte fuel cell has a structure in which a desired output is obtained by stacking a plurality of each fuel cell, a separator for partitioning each fuel cell is a pressure applied at the time of stacking compared to a resin material. Metallic materials that are advantageous in terms of strength against strength and downsizing after lamination are considered promising.
[0003]
The manufacturing process of such a metal separator will be described next.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a conventional separator manufacturing process. STxxx indicates a step number.
ST101... Degrease the metal material press-formed after rolling (finally becomes a separator).
ST102 ... The metal material is washed with water.
[0004]
ST103 ... The abnormal layer formed during rolling is removed by etching.
ST104 ... The metal material is washed with water.
[0005]
ST105 ... A first passivation treatment is performed to prevent corrosion of the metal material, and a passive film is formed on the surface.
ST106 ... The metal material is washed with water.
[0006]
ST107 ... An etching process is performed to cue the conductive material such as an intermetallic compound contained in the metal material so as to protrude from the metal surface.
ST108 ... The metal material is washed with water.
[0007]
ST109 ... A second passivation treatment is performed to prevent corrosion of the metal material, and a passive film is formed on the surface.
ST110 ... The metal material is washed with water.
ST111 ... The metal material is dried. This completes the manufacture of the separator.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
If the predetermined abnormal layer removal etching process is not performed in ST103 described above, the abnormal layer remains on the surface layer of the metal material, which affects the conductive cueing etching process of ST107 and sufficiently cueing the conductive material. If the cue of the conductive material is not sufficient, the electrical contact resistance between the separators or between the separator and the electrode increases when the manufactured separator is stacked and the fuel cell is assembled. The fuel cell output cannot be sufficiently obtained. The same applies to the case where the predetermined conductive material cueing is not performed in ST107.
[0009]
Therefore, if it can be confirmed whether or not a predetermined process is performed during the separator manufacturing process, the quality of the separator can be improved and the quality of the separator can be stabilized. If it is not performed, it is possible to eliminate the waste of continuing processing in the subsequent process.
[0010]
An object of the present invention is to improve the quality and stability of the separator and to eliminate waste of the manufacturing process by improving the manufacturing method and the manufacturing apparatus of the fuel cell separator.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 includes a step of removing an abnormal layer on the surface of the separator metal material, a first inspection step of inspecting the weight of the metal material after removing the abnormal layer, and resistance to the metal material. A first passivation treatment step for performing a passivation treatment for corrosion, an etching step for performing cueing by projecting a part of the conductive material included in the surface layer of the metal material, and this etching step Is followed by a second inspection step for inspecting the weight of the metal material and a second passivation treatment step for performing the passivation treatment again after this, and the weights are confirmed in the first inspection step and the second inspection step, respectively. It is characterized by performing.
[0012]
If the weight of the metal material measured in the first inspection step is compared with the weight before removing the abnormal layer, the amount of removal of the abnormal layer can be confirmed, and the weight of the metal material measured in the second inspection step is the first. Compared to the weight measured in the inspection process, the amount of cueing as the amount of metal material removed for cueing conductive materials can be confirmed, and the quality of the metal material can be improved and the quality stabilized. .
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the first inspection step and the second inspection step are performed after the metal material is washed with water and dried.
By performing the first inspection step and the second inspection step after washing the metal material with water and drying it, the deposits attached to the surface of the metal material are removed, and the metal material in the first inspection step and the second inspection step. The accuracy of measuring the weight of the can be increased.
[0014]
The third aspect of the present invention is characterized in that the subsequent steps are not performed on a metal material whose weight obtained in the first inspection step or the second inspection step is out of a predetermined range.
By not performing the subsequent steps of the metal material whose weight obtained in the first inspection step or the second inspection step is out of the predetermined range, the process of the metal material is performed after the first inspection step or after the second inspection step. It is possible to save waste.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, whether or not the weight obtained in the first inspection step and the second inspection step is within a predetermined range is determined by the automatic determination means.
The automatic determination means can determine whether the weight obtained in the first inspection process and the second inspection process is within a predetermined range, so that the inspection process can be automated. If it is automated, the manufacturing process of the metal material can be unmanned.
[0016]
Claim 5 removes the abnormal layer on the surface of the metal material for the separator, and the metal material is used for corrosion resistance. First Passivation treatment is performed, and a part of the conductive material contained in the surface layer of the metal material is protruded by etching treatment to perform cueing. After this, perform the second passivating process again. In the fuel cell separator manufacturing apparatus, the manufacturing apparatus includes an abnormal layer removing tank for removing the abnormal layer, First passivation treatment and second A passivation treatment tank for performing the passivation treatment, a conductive material cueing tank for cueing the conductive material, a weight measuring means for measuring the weight of the metal material after removing the abnormal layer and after cueing the conductive material, And automatic determination means for determining whether or not the weight measured based on the weight information from the weight measurement means is within a predetermined range.
[0017]
After the abnormal layer of the metal material is removed or after crushing the conductive material, for example, if the automatic judgment means determines that the weight of the metal material measured by the weight measurement means is not within a predetermined range, the metal material is removed from the manufacturing process. Therefore, it is possible to stably produce only a separator having excellent quality.
In addition, since the metal material whose weight is not within the predetermined range is removed from the manufacturing process, it is possible to eliminate the waste of continuing to manufacture the metal material.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is an explanatory view showing a fuel cell separator manufacturing apparatus according to the present invention. A separator manufacturing apparatus 10 stores a processing tank 11 in which processing liquid is stored in order to perform each processing described later. -Indicates a plurality. The same applies hereinafter.) And a dryer 17 that performs drying, a transport device 21 that transports the separator material 20 to the positions of the treatment tanks 11 and the dryer 17, and the transport device 21. Drive device 22 for the electric motor that moves the separator material 20 moved up and down in the vertical direction, and an elevating device that moves the treatment tank 11 up and down in order to immerse the separator material 20 in each treatment liquid in the treatment tank 11. 31 ... and a liquid temperature adjusting device 41 for adjusting the temperature of each processing liquid in the processing tank 11 ... (this liquid temperature adjusting device 41 is provided in each processing tank 11, but in the figure One treatment tank 11 And painted seen.), These dryers 17, conveying device 21, the driving device 22, the lifting device 31 ..., and a control unit 42 which controls the liquid temperature adjusting device 41. In addition, 31d is an elevating drive unit that drives each elevating device 31.
[0019]
The treatment layers 11 are arranged for each step (excluding the weight measurement step and the drying step) shown in FIG. 4 or FIG. 5 to be described later. It is a processing tank for the degreasing process which is the first of a manufacturing process.
[0020]
The separator material 20 is finally a separator by the separator manufacturing apparatus 10 described above, and a metal material, for example, stainless steel (particularly austenitic stainless steel) is rolled into a thin plate, and then a fuel gas in the fuel cell. Each groove, hole, etc. through which oxidant gas and cooling water pass are press-molded.
[0021]
The dryer 17 is a device that is activated or stopped by an on / off signal from the control device 42, and dries the separator material 20 by, for example, blowing or radiating heat to the separator material 20.
[0022]
The conveying device 21 is disposed above the processing tank 11... And the dryer 17, and includes a first drum 44 that is driven by the first electric motor 43 and a second drum 46 that is driven by the second electric motor 45. As a weight measurement means for measuring the weight of the cable 47 passed to each of the first drum 44 and the second drum 46, the separator transport unit 48 attached to the cable 47, and the separator material 20 Weight sensor 50.
[0023]
In order to convey the separator material 20, the control device 42 rotates the first electric motor 43 and the second electric motor 45 so as to synchronize, and rotates the first drum 44 and the second drum 46 to suspend the separator material 20. The separator transport unit 48 is moved.
[0024]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the processing state of the separator according to the present invention. For example, the separator material 20 is driven by a lifting device 31 provided below the processing tank 11 to raise the processing tank 11, and the separator A state in which the material 20 is immersed in the processing liquid 71 filled in the processing tank 11 is shown. Reference numerals 72 and 72 are heaters disposed in the processing tank 11, reference numeral 73 is a power source for the heaters 72 and 72, and reference numeral 74 is a temperature sensor for detecting the temperature of the processing liquid 71. By sending it to the temperature adjustment device 41, the liquid temperature adjustment device 41 controls energization from the power source 73 to the heaters 72, 72, and adjusts the temperature of the processing liquid 71 to a predetermined temperature.
[0025]
The lifting device 31 has a base portion 76 and a first bar 78 having one end attached to the base portion 76 so as to be swingable and the other end slidably attached to a processing tank receiving portion 77 provided at a lower portion of the first processing tank 11. 78 (the first bar 78 on the back side is not shown), and second bars 79 and 79 (the second bar on the back side) attached to the base portion 76 so as to be slidable and attached to the treatment tank receiving portion 77 so as to be swingable. The bar 79 is a pantograph type lifting device comprising a first bar 78, 78 or a cylinder device (not shown) for driving the second bar 79, 79.
[0026]
The electric motor 82 provided in the separator transport unit 48 is provided with a drum 83 on its output shaft. A wire 84 is wound around the drum 83 and a frame-like member 85 is detachably attached to the tip of the wire 84. The separator material 20 is held by the frame member 85.
[0027]
For example, when the forward rotation and reverse rotation of the output shaft of the electric motor 82 are repeated while the separator material 20 is immersed in the treatment liquid 71, the drum 83 rotates forward and reverse, and the wire 84 moves up and down to move the frame member 85. At the same time, the separator material 20 moves up and down, and an effect substantially equivalent to stirring the processing liquid 71 is obtained.
As a result, the treatment of the separator material 20 with the treatment liquid 71 can be promoted.
[0028]
The weight sensor 50 divides the wire 84 into two parts, an upper wire 84a and a lower wire 84b, and is interposed between the upper wire 84a and the lower wire 84b. In order to confirm the weight of the separator material 20 In addition, the weight sensor 50 measures the total weight Wt of the lower wire 84a, the frame-shaped member 85, and the separator material 20, and sends this weight signal to the control device 42 (see FIG. 1). The weight Ws of the separator material 20 is calculated by subtracting the weight Ww of the lower wire 84b and the weight Wf of the frame-like member 85 from the weight Wt. That is, Ws = Wt− (Ww + Wf).
[0029]
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining main processes in the manufacturing process of the separator according to the present invention, and each process will be described in order.
1. Abnormal layer removal
The separator material 20 is rolled before being press-formed into a predetermined shape.
When the separator material 20 is rolled, an abnormal layer 91 is formed on the surface layer of the separator material 20. The abnormal layer 91 is a layer in which the granular material (intermetallic compound or the like) contained in the separator material 20 is crushed by rolling to reduce the particle size, or the conductivity is reduced by including an oxide or the like. When the separators are stacked, the electrical contact resistance is increased and the output of the fuel cell is reduced. 92... Are granular conductors that are good conductors contained in the separator material 20, for example, Cr that is an intermetallic compound. ₂ B and so on. Note that the shapes of the conductors 92 are different, but the same reference numerals are used for convenience.
[0030]
2. Abnormal layer removal etching
The abnormal layer 91 is removed by etching. Thereafter, the weight of the separator material 20 is measured, and the removal amount of the abnormal layer 91 is obtained.
3. First passivation process
In order to prevent corrosion of the separator material 20, a first passivation treatment is performed to form a first passivation film 93.
[0031]
4). Cue etching
Etching is performed so that the conductive material 92 protrudes from the surface of the separator material 20 (cues), and the surface layer of the separator material 20 is removed. The removal amount of the separator material 20 at this time is defined as a cue amount. Thereafter, the weight of the separator material 20 is measured and the cueing amount is obtained.
[0032]
5). Second passivation process
After cueing the conductive material 92, a second passivation treatment is performed to prevent the separator material 20 from corroding, and a second passivation film 94 is formed.
This completes the manufacture of the separator.
[0033]
FIG. 4 is a flowchart for explaining the manufacturing process of the separator according to the present invention, including the main processing steps described in FIG. STXX indicates a step number. Moreover, the part enclosed with the dashed-dotted line shown in the figure shows the process relevant to weight measurement.
ST11 ... The separator material press-molded after rolling is degreased.
ST12 ... The separator material is washed with water.
[0034]
ST13 ... The separator material is dried.
ST14: The weight of the separator material is measured. The weight here is the initial weight W1.
ST15 ... The abnormal layer formed during rolling is removed by etching.
ST16 ... The separator material is washed with water.
[0035]
ST17 ... A first passivation process is carried out to prevent corrosion of the separator material.
ST18 ... The separator material is washed with water.
[0036]
ST19 ... The separator material is dried.
ST20 ... The weight of the separator material is measured. If the weight here is the intermediate weight W2, and the removal amount of the abnormal layer is dw1, then W2 = W1−dw1.
ST21 ... Determination whether the intermediate weight W2 of the separator material is within a predetermined range, that is, whether the intermediate weight W2 is within the range between the intermediate lower limit value W3 and the intermediate upper limit value W4 (whether W3 ≦ W2 ≦ W4). To do.
[0037]
Prior to the determination, the relationship between the initial weight W1, the intermediate lower limit value W3, the intermediate upper limit value W4, and the abnormal layer removal amount dw1 will be described below.
If W3 ≦ W2 ≦ W4, then W2 = W1−dw1, and therefore W3 ≦ (W1−dw1) ≦ W4. Thus, (W1-W4) ≦ dw1 ≦ (W1-W3). This is the range that the abnormal layer removal amount dw1 should satisfy.
[0038]
In ST21, when the intermediate weight W2 of the separator material does not satisfy W3 ≦ W2 ≦ W4 (NO), the process ends. That is, the separator material is removed from the separator manufacturing process.
If the intermediate weight W2 of the separator material satisfies W3 ≦ W2 ≦ W4 (YES), the process proceeds to ST22.
[0039]
ST22 ... An etching process is performed to cue up the conductive material in the separator material.
ST23 ... The separator material is washed with water.
[0040]
ST24 ... The separator material is dried.
ST25 ... The weight of the separator material is measured. If the weight here is W5 after cue etching and the cue amount is dw2, then W5 = W2−dw2.
ST26 ... Whether or not the post-cue etching weight W5 of the separator material is within a predetermined range, that is, the post-cue etching weight W5 is in a range between the post-cue etching lower limit value W6 and the post-cue etching upper limit value W7. (W6 ≦ W5 ≦ W7) is determined.
[0041]
Before the determination, the relationship among the intermediate weight W2, the lower limit value W6 after cue etching, the upper limit value W7 after cue etching and the cue amount dw2 will be described below.
If W6 ≦ W5 ≦ W7, then W5 = W2−dw2, so W6 ≦ (W2−dw2) ≦ W7. Thus, (W2−W7) ≦ dw2 ≦ (W2−W6). This is the range that the cue amount dw2 should satisfy.
[0042]
In ST26, when the post-cue weight W5 of the separator material does not satisfy W6 ≦ W5 ≦ W7 (NO), the process ends. That is, the separator material is removed from the separator manufacturing process.
When the post-cue weight W5 of the separator material satisfies W6 ≦ W5 ≦ W7 (YES), the process proceeds to ST27.
[0043]
ST27 ... The second passivation process is performed to prevent the corrosion of the separator material.
ST28 ... The separator material is washed with water.
ST29 ... The separator material is dried.
This completes the manufacture of the separator.
[0044]
FIG. 5 is a flow chart for explaining another embodiment of the separator manufacturing process according to the present invention, and the measurement timing of the intermediate weight is different from that of the metal separator manufacturing process shown in FIG. . STXX indicates a step number.
ST31 ... The separator material press-molded after rolling is degreased.
ST32 ... The separator material is washed with water.
[0045]
ST33 ... The separator material is dried.
ST34 ... The weight of the separator material is measured. The weight here is the initial weight W11.
ST35 ... The abnormal layer formed during rolling is removed by etching.
ST36 ... The separator material is washed with water.
[0046]
ST37 ... The separator material is dried.
ST38 ... The weight of the separator material is measured. If the weight here is the intermediate weight W12 and the abnormal layer removal amount is dw11, then W12 = W11−dw11.
ST39 ... Determination whether or not the intermediate weight W12 of the separator material is within a predetermined range, that is, whether or not the intermediate weight W12 is within the range between the intermediate lower limit value W13 and the intermediate upper limit value W14 (whether W13 ≦ W12 ≦ W14). To do.
[0047]
Prior to the determination, the relationship between the initial weight W11, the intermediate lower limit value W13, the intermediate upper limit value W14, and the abnormal layer removal amount dw11 will be described below.
If W13 ≦ W12 ≦ W14, then W12 = W11−dw11, and therefore W13 ≦ (W11−dw11) ≦ W14. Thus, (W11−W14) ≦ dw11 ≦ (W11−W13) is satisfied. This is the range that the abnormal layer removal amount dw11 should satisfy.
[0048]
In ST39, when the intermediate weight W12 of the separator material does not satisfy W13 ≦ W12 ≦ W14 (NO), the process ends. That is, the separator material is removed from the separator manufacturing process.
If the intermediate weight W12 of the separator material satisfies W13 ≦ W12 ≦ W14 (YES), the process proceeds to ST40.
[0049]
ST40 ... A first passivation process is performed to prevent the corrosion of the separator material.
ST41 ... The separator material is washed with water.
ST42 ... An etching process is performed to cue up the conductive material in the separator material.
ST43 ... The separator material is washed with water.
[0050]
ST44 ... The separator material is dried.
ST45 ... The weight of the separator material is measured. When the weight here is W15 after cue etching and the cue amount is dw12, W15 = W12−dw12.
ST46 ... Whether the post-cue etching weight W15 of the separator material is within a predetermined range, that is, the post-cue etching weight W15 is within a range between the post-cue etching lower limit value W16 and the post-cue etching upper limit value W17. (W16 ≦ W15 ≦ W17) is determined.
[0051]
Prior to the determination, the relationship among the intermediate weight W12, the lower limit value W16 after cue etching, the upper limit value W17 after cue etching and the cue amount dw12 will be described below.
If W16 ≦ W15 ≦ W17, then W15 = W12−dw12, so W16 ≦ (W12−dw12) ≦ W17. Thus, (W12−W17) ≦ dw12 ≦ (W12−W16) is satisfied. This is the range that the cue amount dw12 should satisfy.
[0052]
In ST46, when the cue etching weight W15 of the separator material does not satisfy W16 ≦ W15 ≦ W17 (NO), the process ends. That is, the separator material is removed from the separator manufacturing process.
If the cue etching weight W15 of the separator material satisfies W16 ≦ W15 ≦ W17 (YES), the process proceeds to ST47.
[0053]
ST47 ... The second passivation treatment is performed to prevent the corrosion of the separator material.
ST48 ... The separator material is washed with water.
ST49 ... The separator material is dried.
This completes the manufacture of the separator.
[0054]
As described above with reference to FIGS. 3 and 4, the present invention firstly includes an abnormal layer removing etching process for removing the abnormal layer 91 on the surface of the separator material 20, and the separator material 20 after removing the abnormal layer 91. A weight measurement step as a first inspection step for measuring the intermediate weight W2, a first passivation treatment step for subjecting the separator material 20 to a passivation treatment for corrosion resistance, and then a conductivity contained in the surface layer of the separator material 20 Conductive cue etching process in which a part of the object 92 is protruded by an etching process to cue, and a second inspection for measuring the post-cue etching weight W5 of the separator material 20 after the conductive cue etching process. It consists of a weight measurement process as a process and a second passivation process process in which a passivation process is performed again thereafter, and the weights W2 and W5 are confirmed in each weight measurement process. To.
[0055]
If the intermediate weight W2 of the separator material 20 is compared with the initial weight W1 before the abnormal layer removal, the abnormal layer removal amount dw1 (ie, dw1 = W1-W2) can be confirmed. When the post-etching weight W5 is compared with the intermediate weight W2, the cue amount dw2 (ie, dw2 = W2−W5) can be confirmed, whether the abnormal layer removal amount dw1 is within a predetermined range, By determining whether or not the protruding amount dw2 is within a predetermined range, it is possible to confirm whether or not the abnormal layer removal and the conductive material cueing are performed as predetermined. Therefore, the quality of the separator material 20 can be improved and the quality can be stabilized.
[0056]
Secondly, the present invention is characterized in that each weight measurement step is performed after the separator material 20 is washed with water and dried.
By performing each weight measurement process after washing the separator material 20 with water and drying it, the measurement accuracy of the intermediate weight W2 of the separator material 20 and the post-cue etching weight W5 of the separator material 20 can be increased.
[0057]
Thirdly, in the separator material 20 in which the weight W2 is out of the predetermined range W3 ≦ W2 ≦ W4 in the weight measurement step, or in the separator material 20 in which the weight W5 is out of the predetermined range W6 ≦ W5 ≦ W7 in the weight measurement step, The subsequent steps are not performed.
By not performing the subsequent steps of the separator material 20 in which the weights W2 and W5 are out of the respective predetermined ranges in each weight measurement step, it is possible to eliminate the waste of separator manufacture.
[0058]
Fourth, the present invention determines whether the intermediate weight W2 in the weight measurement step is within a predetermined range W3 ≦ W2 ≦ W4 and the post-cue etching weight W5 in the weight measurement step is within a predetermined range W6 ≦ W5 ≦ W7. It is characterized in that the determination is made by the control device 42 (see FIG. 1).
[0059]
The control device 42 determines whether the weights W2 and W5 in each weight measurement process are within a predetermined range, so that the inspection process, that is, the weight measurement process can be automated. If the conveyance of 20 is also automated, the manufacturing process of the separator material 20 can be unmanned.
[0060]
Fifthly, as described in FIGS. 1, 3 and 4, the present invention removes the abnormal layer 91 on the surface of the separator material 20, and performs a passivation treatment for corrosion resistance on the separator material 20. In the separator manufacturing apparatus 10 for a fuel cell that performs cueing by protruding a part of the conductive material 92 included in the surface layer of the material 20 by an etching process, the separator manufacturing apparatus 10 is used as an abnormal layer for removing the abnormal layer 91. Removal tank (that is, processing tank 11), passivation processing tank that performs passivation processing (that is, processing tank 11), and conductive material cueing tank that performs cueing of conductive material 92 (that is, processing tank 11). ), The weight sensor 50 for measuring the intermediate weight W2 of the separator material 20 and the weight W5 after cue etching after removing the abnormal layer and cueing the conductive material, and each weight measured based on the weight information from the weight sensor 50 2, W5 is a control means 42 for determining whether the predetermined range.
[0061]
After the abnormal layer is removed from the separator material 20 or after cueing the conductive material, for example, when the control device 42 determines that the weights W2 and W5 of the separator material 20 measured by the weight sensor 50 are not within a predetermined range, the separator The material 20 can be removed from the manufacturing process, and only a high-quality separator can be manufactured.
In addition, since the separator material 20 whose weights W2 and W5 are not within the predetermined range is removed from the manufacturing process, it is possible to eliminate waste that continues manufacturing the separator material 20.
[0062]
The weight measuring means of the present invention is not limited to that of the type shown in FIG. 1, but may be a unit installed on a work table or the like separately from the separator material conveying device.
[0063]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
The method for manufacturing a separator for a fuel cell according to claim 1 includes a step of removing an abnormal layer on a surface layer of the metal material for the separator, a first inspection step of inspecting the weight of the metal material after removing the abnormal layer, A first passivation treatment step for performing a passivation treatment for corrosion resistance, an etching step for performing cueing by projecting a part of the conductive material included in the surface layer of the metal material by the etching treatment, and this etching Since there are a second inspection step for inspecting the weight of the metal material after the step and a second passivation processing step for performing the passivation treatment again after this step, the weight of the metal material measured in the first inspection step is abnormal. Compared with the weight before layer removal, the amount of abnormal layer removal can be confirmed, and if the weight of the metal material measured in the second inspection step is compared with the weight measured in the first inspection step, the conductive material Metal material removal for cueing To be able to see the beginning of, it is possible to stabilize the quality with improvement in the quality of metal materials.
[0064]
In the method of manufacturing a fuel cell separator according to claim 2, since the first inspection step and the second inspection step are performed after the metal material is washed and dried, the deposits attached to the surface of the metal material are removed. The measurement accuracy of the weight of the metal material in the first inspection process and the second inspection process can be increased.
[0065]
In the method for manufacturing a fuel cell separator according to claim 3, since the subsequent steps are not performed on a metal material whose weight obtained in the first inspection step or the second inspection step is out of a predetermined range, the first inspection step and the subsequent steps are not performed. Or the waste of performing the process of the metal material after the 2nd inspection process can be omitted.
[0066]
In the method of manufacturing a fuel cell separator according to claim 4, since the automatic determination means determines whether the weight obtained in the first inspection step and the second inspection step is within a predetermined range, the inspection step is automated. For example, if the transportation of the metal material is also automated, the manufacturing process of the metal material can be unmanned.
[0067]
An apparatus for producing a separator for a fuel cell according to claim 5 comprises an abnormal layer removal tank for removing an abnormal layer, First passivation treatment and second A passivation treatment tank for performing the passivation treatment, a conductive material cueing tank for cueing the conductive material, a weight measuring means for measuring the weight of the metal material after removing the abnormal layer and after cueing the conductive material, Since the automatic judgment means for judging whether the weight measured based on the weight information from the weight measurement means is within a predetermined range, after removing the abnormal layer of the metal material or after cueing the conductive material, for example, the weight measurement means When the automatic determination means determines that the weight of the metal material measured by the above is not within the predetermined range, the metal material can be removed from the manufacturing process, and only a high-quality separator can be stably manufactured. .
In addition, since the metal material whose weight is not within the predetermined range is removed from the manufacturing process, it is possible to eliminate the waste of continuing to manufacture the metal material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing an apparatus for manufacturing a fuel cell separator according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a processing state of a separator according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining main processes in the manufacturing process of the separator according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a separator according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart for explaining another embodiment of a separator manufacturing process according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a conventional separator manufacturing process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Separator manufacturing apparatus, 11 ... Processing tank, 20 ... Metal material (separator raw material), 42 ... Automatic judgment means (control apparatus), 50 ... Weight measuring means (weight sensor), 91 ... Abnormal layer, 92 ... Conductive substance, W2, W5 ... Weight (intermediate weight, weight after cue etching).

Claims

A step of removing the abnormal layer on the surface of the metal material for the separator, a first inspection step of inspecting the weight of the metal material after the removal of the abnormal layer, and a first defect in which the metal material is subjected to a passivation treatment for corrosion resistance. A passivation process, an etching process in which a portion of the conductive material included in the surface layer of the metal material is projected by etching to cue, and a second inspection for inspecting the weight of the metal material after the etching process A separator for a fuel cell, characterized in that a weight is confirmed in each of the first inspection step and the second inspection step. Production method.

2. The method for manufacturing a fuel cell separator according to claim 1, wherein the first inspection step and the second inspection step are performed after the metal material is washed with water and dried.

3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the subsequent steps are not performed on a metal material whose weight obtained in the first inspection step or the second inspection step is out of a predetermined range. Production method.

The automatic determination means determines whether the weight obtained in the first inspection step and the second inspection step is within a predetermined range. Manufacturing method of separator for fuel cell.

The abnormal layer on the surface of the metal material for the separator is removed, the first passivation treatment for corrosion resistance is performed on the metal material, and a part of the conductive material included in the surface layer of the metal material is protruded by the etching process, so There rows out, in the manufacturing apparatus of the rear again second separator line cormorants fuel cell passivated,
The manufacturing apparatus performs an abnormal layer removal tank for removing the abnormal layer, a passivation treatment tank for performing the first passivation process and the second passivation process, and cueing of a conductive material. Conductor cue tank, weight measuring means for measuring the weight of the metal material after removing the abnormal layer and cueing the conductor, and whether the weight measured based on the weight information from the weight measuring means is within a predetermined range. An apparatus for manufacturing a separator for a fuel cell, comprising automatic determination means for determining whether or not.