JP3816382B2 - Manufacturing method and apparatus for separator for fuel cell - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータの生産性を高め、セパレータのコストを低減するのに好適な燃料電池用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方法を以下に説明する。
図8は従来の金属製セパレータを製造する際の表面の処理を説明する説明図であり、処理槽101に処理液102を満たし、この処理液102に、枠状部材103で保持した金属材料104(最終的にセパレータとなる材料である。)を浸した状態を示す。なお、105は枠状部材103を吊すワイヤである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
燃料電池では、そのコストの多くの部分をセパレータが占める。セパレータは燃料ガスや酸化剤ガス、冷却水の流路を細かく形成した構造や、電解質による腐食を防止する表面処理を要するからである。従って、セパレータの生産性を高め、コストを低減すれば、燃料電池のコストを大幅に低減し、燃料電池車両の普及にも寄与する。
【0005】
例えば、上記した処理槽101の処理液102で金属材料104を処理する場合、(1)金属材料104について処理を促進させ、且つ均一に行わせるために、処理液102を撹拌装置で撹拌するのが効果的であるが、処理槽101が複数ある場合には、それぞれに撹拌装置を設置することになり、コストアップを招き、(2)各処理槽101への金属材料104の搬送と、搬送した金属材料104を処理液102に浸すための金属材料104の保持とがうまく連携していなければ、生産工程の流れをスムーズにできず、製造時間が増え、(3)一度に処理する金属材料が少なければ、単位時間当たりの生産数が少なくなり、これらを改善することができれば、セパレータの生産性向上、コスト低減が図れる。
【0006】
そこで、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、セパレータの生産性を高め、セパレータのコストを低減することにある。
【0007】
【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をプレス成形して所定形状に成形する工程と、成形した金属材料を複数の筒状保持治具の外周面に設けた枠状部材に嵌めるようにして保持する工程と、保持した金属材料をエッチング処理槽に満たしたエッチング処理液及び不動態化処理槽に満たした不動態化処理液にそれぞれ浸すとともに筒状保持治具を駆動手段で駆動させることにより金属材料でエッチング処理液及び不動態化処理液をそれぞれ撹拌する工程と、エッチング処理槽及び不動態化処理槽からそれぞれ金属材料を取出して乾燥させる工程と、エッチング処理、不動態化処理、乾燥の各工程間では筒状保持治具でセパレータを保持した状態で搬送する搬送工程とからセパレータを製造する。
【0008】
筒状保持治具を駆動することにより金属材料で処理液を撹拌することで、金属材料の処理を促進することができるとともに処理を均一に行うことができる。従って、品質の優れたセパレータを効率良く生産することができる。
【0009】
また、筒状保持治具で金属材料を処理槽まで搬送することができ、金属材料の保持、搬送及び撹拌を製造工程の途中で金属材料を取外さずに一貫して行うことができるため、セパレータの製造時間を短縮することができる。
更に、筒状保持治具に保持した複数の金属材料を一度に処理することができ、生産数を増やすことができる。
従って、以上の改良によりセパレータの生産性を高め、セパレータのコストを低減することができる。
また更に、枠状部材に金属材料を嵌めるようにして保持するため、金属材料の表面のより広い範囲を処理することができ、金属材料を効果的に処理することができる。
【0010】
請求項2は、金属材料を所定形状にプレス成形し、この金属材料のプレス成形前の圧延時に発生した異常表層部をエッチング処理にて除去するとともに金属材料自体の表層部に含む導電物の一部を突出させる頭出しを行い、金属材料自体の表面に不動態化処理を施すことでセパレータを製造する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、エッチング処理を行うエッチング処理槽と、不動態化処理を施す不動態化処理槽と、これらのエッチング処理槽及び不動態化処理槽で処理する複数の金属材料を保持するために外周面に枠状部材を設けた筒状保持治具と、この筒状保持治具に保持した金属材料でエッチング処理槽及び不動態化処理槽の各処理液を撹拌するために筒状保持治具を駆動する駆動手段と、筒状保持治具をエッチング処理槽及び不動態化処理槽へ搬送する搬送手段とから構成する。
【0011】
金属材料を保持する筒状保持治具で、金属材料の搬送具及び処理液の撹拌具を兼用することができ、それぞれの機能を別々の装置で行うのに比べて部品数を減らすことができ、セパレータ製造装置に係るコストを低減することができる。また、複数の金属材料を一度に保持、搬送、撹拌することができるから、セパレータの生産性を高めることができ、セパレータのコストを下げることができる。
【0012】
【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第1処理槽11〜第6処理槽16及び乾燥を行う乾燥機17と、これらの第1処理槽11〜第6処理槽16及び乾燥機17の位置へ複数のセパレータ素材20・・・(・・・は複数個を示す。以下同様。)を搬送する搬送手段としての搬送装置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部22と、セパレータ素材20を第1処理槽11〜第6処理槽16の各処理液に浸けるために第1処理槽11〜第6処理槽16をそれぞれ上下動させる第1昇降装置31〜第6昇降装置36と、第1処理槽11〜第6処理槽16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は第1処理槽11〜第6処理槽16のそれぞれに備えるが、図では第1処理槽11にのみ描いた。)と、これらの乾燥機17、搬送装置21、駆動部22、第1昇降装置31〜第6昇降装置36、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〜36dは第1昇降装置31〜第6昇降装置36のそれぞれを駆動する昇降駆動部である。
【0013】
第3処理槽13は、紙面の表裏方向に並べた3つの槽、即ち、A槽13a、B槽13b及びC槽13cからなり、第3昇降装置33も、これらのA槽13a、B槽13b及びC槽13cに対応する図示せぬA昇降装置、B昇降装置及びC昇降装置からなる。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
搬送装置21は、第1処理槽11〜第6処理槽16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とからなる。
【0017】
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。
【0018】
第3昇降装置33は、A槽13a、B槽13b及びC槽13cを一体的に紙面の表裏方向に移動させる水平移動機構(不図示)をも備え、A槽13a、B槽13b又はC槽13cをセパレータ素材20の真下に移動させ、上昇させることで、セパレータ素材20をA槽13a、B槽13b又はC槽13cに選択的に浸けることを可能にする。
50は、セパレータ製造装置10の搬送装置21を構成するとともに、複数のセパレータ素材20を保持する本発明に係る筒状保持治具である。
【0019】
図2は本発明に係る筒状保持治具の側面図であり、筒状保持治具50は、電動モータ51の出力軸にジョイント52を介してシャフト53を取付け、このシャフト53に設けたおねじ部53aにナット54をねじ込んで取付けた部材であり、筒状保持治具50の外周面にセパレータ20・・・を保持する。なお、53bはシャフト53の途中に一体成形したフランジ部、55はワッシャである。
【0020】
上記した筒状保持治具50、ジョイント52、シャフト53及びナット54は、処理液に反応しない材質の部材、又は処理液に反応しない表面処理を施した部材である。
セパレータ20を保持する構造については次図で詳細に説明する。
【0021】
図3は本発明に係る筒状保持治具の斜視図であり、筒状保持治具50は、円筒部57と、セパレータ素材20を保持するために円筒部57の外周面57aに且つ周方向に等間隔に取付けた枠状部材58・・・とからなる。なお、57bはシャフト53(図2参照)を通すために円筒部57に開けた貫通穴である。
枠状部材58は、コ字状の枠本体61と、この枠本体61の上部に嵌める上部嵌合部材62とからなる。
【0022】
枠本体61は、円筒部57に取付けた円筒部取付部64と、この円筒部取付部64の下端から側方へ延ばした枠下部65と、この枠下部65から立上げるとともに円筒部取付部64に平行にした平行部66とからなる。
【0023】
図4(a),(b)は本発明に係る筒状保持治具の細部を説明する斜視図であり、(a)において、枠状部材58の枠本体61は、セパレータ素材20の縁部を挿入するために円筒部取付部64、枠下部65(図3参照)及び平行部66に亘って形成したセパレータ挿入溝61aと、円筒部取付部64及び平行部66の上端部にそれぞれ形成した切欠き部61b,61bとを備える。
【0024】
上部嵌合部材62は、枠本体61のセパレータ挿入溝61aに挿入するために板状に形成するとともに板厚を周囲よりも小さくした板状挿入部62a,62aと、枠本体61の切欠き部61b,61bに嵌合させるために板状挿入部62aから突出させた嵌合部62b,62bとを備える。
【0025】
このように、枠本体61に切欠き部61b,61bを設け、上部嵌合部材62に嵌合部62b,62bを設けたことで、円筒部取付部64と上部嵌合部材62、平行部66と上部嵌合部材62をそれぞれ確実に嵌合させることができる。
【0026】
枠状部材58の枠本体61のセパレータ挿入溝61aにセパレータ素材20を嵌め、枠本体61の上部に上部嵌合部材62を嵌合させた状態を(b)に示す。
この状態では、例えば、枠本体61の平行部66に矢印の向きに外力Fが作用しても、枠本体61の円筒部取付部64及び平行部66は上部嵌合部材62に嵌合した状態にあるため、枠本体61は強固になり、変形することを防止することができる。
【0027】
図5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、筒状保持治具50で保持したセパレータ素材20・・・に対して、例えば、第1処理槽11の下部に設けた第1昇降装置31を駆動させて第1処理槽11を上昇させ、セパレータ素材20・・・を第1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は第1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。
上記した電動モータ51及び駆動部22は、筒状保持治具50を駆動する、即ち回転させる駆動手段としての筒状保持治具駆動装置75を構成する。
【0028】
第1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。
【0029】
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51の出力軸を一定の方向に回転させる、あるいは、正転・逆転を繰り返せば、筒状保持治具50とともにセパレータ素材20・・・が回転し、処理液71を撹拌させる。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、また、処理液71の撹拌によって、処理液71が第1処理槽11内で均一になり、セパレータ素材20の処理を均一に行うことができる。
【0030】
図6は本発明に係るセパレータの製造方法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。
ST01…セパレータ素材を脱脂する。処理液は界面活性剤水溶液、処理液の温度は30℃、処理時間は1分である。
ST02…セパレータ素材を水洗する。処理時間は1分である。
【0031】
ST03…セパレータ素材に圧延時に形成されていた異常表層部の除去とセパレータ素材の表層部に含む導電物の頭出しとを行うためにエッチングを実施する。
処理液は10%硝酸と4%フッ化水素酸のと溶液、処理液の温度は60℃、処理時間は40分である。
ST04…セパレータ素材を水洗する。処理時間は1分である。
【0032】
ST05…セパレータ素材の表面の不動態化処理を実施し、不動態皮膜を形成する。処理液は50%硝酸、処理液の温度は50℃、処理時間は30分である。
ST06…セパレータ素材を水洗する。処理時間は1分である。
ST07…セパレータ素材を乾燥させる。所要時間は1分である。
これで、セパレータの製造が完了する。製造に要した時間は合計で75分である。
【0033】
上記した各処理工程は、セパレータ素材を各処理槽及び乾燥機の位置に移動させて行う。
即ち、ST01の脱脂は第1処理槽、ST02の水洗は第2処理槽、ST03のエッチング処理は第3処理槽、ST04の水洗は第4処理槽、ST05の不動態化処理は第5処理槽、ST06の水洗は第6処理槽、ST07の乾燥は乾燥機の位置で実施する。
【0034】
図7(a)〜(c)は本発明に係るセパレータの製造方法を説明する作用図であり、図6に示したセパレータ素材の異常表層部除去(ST03)、導電物頭出し(ST03)及び不動態化処理(ST05)について説明する。(a)〜(c)はセパレータ素材の断面図である。
(a)は、セパレータ素材20に異常表層部91が形成されている状態を示す。なお、92・・・はセパレータ素材20自体に含む良導体である粒状の導電物(例えば、金属間化合物であるCr2B)である。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。
【0035】
異常表層部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。
【0036】
そこで、この異常表層部91を除去するためにエッチング処理(図6のST03参照)を実施する。この結果、(b)に示すように、異常表層部91が消失するとともに、セパレータ素材20自体の表層を除去し、導電物92・・・を突出させる、即ち導電物92・・・の頭出しを行う。
【0037】
そして、導電物92・・・以外のセパレータ素材20自体の表面の腐食を防ぐために不動態化処理(図6のST05参照)を施し、(c)に示すように、セパレータ20自体の表面に不動態皮膜93を形成する。このとき、導電物92・・・の表面には不動態被膜93は形成されず、導電物92・・・は大きな表面積を有し且つ不動態被膜93より突出しているため、セパレータを積層した場合に隣接するセパレータや電極との接触抵抗を小さくすることができる。
【0038】
以上の図1、図5及び図6で説明したように、本発明は第1に、セパレータ素材20をプレス成形して所定形状に成形する工程と、成形したセパレータ素材20を複数筒状保持治具50に保持する工程と、保持したセパレータ素材20を第1処理槽11〜第6処理槽16に満たした処理液71に浸すとともに筒状保持治具50を筒状保持治具駆動装置75で駆動させることによりセパレータ素材20で処理液71を撹拌する工程と、第1処理槽11〜第6処理槽16からセパレータ素材20を取出して乾燥させる工程とからセパレータを製造する。
【0039】
筒状保持治具50を駆動することによりセパレータ素材20で処理液71を撹拌することで、セパレータ素材20の処理を促進することができるとともに処理を均一に行うことができる。従って、品質の優れたセパレータを効率良く生産することができる。
【0040】
また、筒状保持治具50でセパレータ素材20を第1処理槽11〜第6処理槽16まで搬送することができ、セパレータ素材20の保持、搬送及び撹拌を製造工程の途中でセパレータ素材20を取外さずに一貫して行うことができるため、セパレータの製造時間を短縮することができる。
更に、筒状保持治具50に保持した複数のセパレータ素材20を一度に処理することができ、生産数を増やすことができる。
【0041】
従って、以上の改良によりセパレータの生産性を高め、セパレータのコストを低減することができる。
【0042】
本発明は第2に、図3で説明したように、筒状保持治具50の円筒部57の外周面57aに設けた枠状部材58にセパレータ素材20を嵌めるようにして保持することを特徴とする。
枠状部材58にセパレータ素材20を嵌めるようにして保持するため、セパレータ素材20の表面のより広い範囲を処理することができ、セパレータ素材20を効果的に処理することができる。
【0043】
本発明は第3に、図1、図3、図5及び図7で説明したように、セパレータ素材20を所定形状にプレス成形し、このセパレータ素材20のプレス成形前の圧延時に発生した異常表層部91をエッチング処理にて除去するとともにセパレータ素材20自体の表層部に含む導電物92の一部を突出させる頭出しを行い、セパレータ素材20自体の表面に不動態化処理を施すことでセパレータを製造するセパレータ製造装置10において、このセパレータ製造装置10を、エッチング処理を行うエッチング処理槽である第3処理槽13と、不動態化処理を施す不動態化処理槽である第5処理槽15と、これらの第3処理槽13及び第5処理槽15で処理する複数のセパレータ素材20を保持するために外周面57aに枠状部材58を設けた筒状保持治具50と、この筒状保持治具50に保持したセパレータ素材20で第3処理槽13及び第5処理槽15の各処理液71,71を撹拌するために筒状保持治具50を駆動する筒状保持治具駆動装置75と、筒状保持治具50を第3処理槽13及び第5処理槽15へ搬送する搬送装置21とから構成する。
【0044】
セパレータ素材20を保持する筒状保持治具50で、セパレータ素材20の搬送具及び処理液の撹拌具を兼用することができ、それぞれの機能を別々の装置で行うのに比べて部品数を減らすことができ、セパレータ製造装置10に係るコストを低減することができる。また、複数のセパレータ素材20を一度に保持、搬送、撹拌することができるから、セパレータの生産性を高めることができ、セパレータのコストを下げることができる。
【0045】
また、筒状保持治具50は、それ自体で撹拌するから、各処理槽11〜16にそれぞれ撹拌装置を準備する必要がないため、このことからもセパレータ製造装置10のコストを下げることができる。
【0046】
尚、本実施の形態では、図3において、枠状部材58を、円筒部取付部64と枠下部65と平行部66とから構成したが、これに限らず、枠状部材を、円筒部57から側方へ延ばした枠下部65と、平行部66とから構成するとともに円筒部57の外周面57aにセパレータの縁部を挿入させる溝を形成し、上部嵌合部材62を円筒部57と平行部66との上端部にそれぞれ嵌合させてもよい。
【0047】
【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をプレス成形して所定形状に成形する工程と、成形した金属材料を複数の筒状保持治具の外周面に設けた枠状部材に嵌めるようにして保持する工程と、保持した金属材料をエッチング処理槽に満たしたエッチング処理液及び不動態化処理槽に満たした不動態化処理液にそれぞれ浸すとともに筒状保持治具を駆動手段で駆動させることにより金属材料でエッチング処理液及び不動態化処理液をそれぞれ撹拌する工程と、エッチング処理槽及び不動態化処理槽からそれぞれ金属材料を取出して乾燥させる工程と、エッチング処理、不動態化処理、乾燥の各工程間では筒状保持治具でセパレータを保持した状態で搬送する搬送工程とからセパレータを製造するので、筒状保持治具を駆動することにより金属材料で各処理液を撹拌することで、金属材料の処理を促進することができるとともに処理を均一に行うことができる。従って、品質の優れたセパレータを効率良く生産することができる。
【0048】
また、筒状保持治具で金属材料を処理槽まで搬送することができ、金属材料の保持、搬送及び撹拌を製造工程の途中で金属材料を取外さずに一貫して行うことができるため、セパレータの製造時間を短縮することができる。
【0049】
更に、筒状保持治具に保持した複数の金属材料を一度に処理することができ、生産数を増やすことができる。
従って、以上の改良によりセパレータの生産性を高め、セパレータのコストを低減することができる。
【0050】
また更に、筒状保持治具の外周面に設けた枠状部材に金属材料を嵌めるようにして保持するので、金属材料の表面のより広い範囲を処理することができ、金属材料を効果的に処理することができる。
【0051】
請求項2の燃料電池用セパレータの製造装置は、エッチング処理を行うエッチング処理槽と、不動態化処理を施す不動態化処理槽と、これらのエッチング処理槽及び不動態化処理槽で処理する複数の金属材料を保持するために外周面に枠状部材を設けた筒状保持治具と、この筒状保持治具に保持した金属材料でエッチング処理槽及び不動態化処理槽の各処理液を撹拌するために筒状保持治具を駆動する駆動手段と、筒状保持治具をエッチング処理槽及び不動態化処理槽へ搬送する搬送手段とから構成するので、金属材料を保持する筒状保持治具で、金属材料の搬送具及び処理液の撹拌具を兼用することができ、それぞれの機能を別々の装置で行うのに比べて部品数を減らすことができ、セパレータ製造装置に係るコストを低減することができる。また、複数の金属材料を一度に保持、搬送、撹拌することができるから、セパレータの生産性を高めることができ、セパレータのコストを下げることができる。
【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】 本発明に係る筒状保持治具の側面図
【図3】 本発明に係る筒状保持治具の斜視図
【図4】 本発明に係る筒状保持治具の細部を説明する斜視図
【図5】 本発明に係るセパレータの処理状態を示す説明図
【図6】 本発明に係るセパレータの製造方法を説明するフロー図
【図7】 本発明に係るセパレータの製造方法を説明する作用図
【図8】 従来の金属製セパレータを製造する際の表面の処理を説明する説明図
【符号の説明】
10…セパレータ製造装置、13…エッチング処理槽(第3処理槽)、15…不動態化処理槽(第5処理槽)、20…金属材料(セパレータ素材)、21…搬送手段(搬送装置)、50…筒状保持治具、58…枠状部材、71…処理液、75…駆動手段(筒状保持治具駆動装置)、91…異常表層部、92…導電物。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a fuel cell separator suitable for increasing the productivity of a separator and reducing the cost of the separator.
[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]
A method for producing such a metal separator will be described below.
FIG. 8 is an explanatory view for explaining the surface treatment when manufacturing a conventional metal separator. The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a fuel cell, a separator accounts for a large part of its cost. This is because the separator requires a structure in which the flow paths of fuel gas, oxidant gas, and cooling water are formed finely, and surface treatment that prevents corrosion by the electrolyte. Therefore, if the productivity of the separator is increased and the cost is reduced, the cost of the fuel cell is greatly reduced, which contributes to the spread of fuel cell vehicles.
[0005]
For example, when the
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to improve the productivity of the separator and reduce the cost of the separator by improving the manufacturing method and the manufacturing apparatus of the fuel cell separator.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 includes a step of press-molding a separator metal material into a predetermined shape, and a frame-shaped member in which the molded metal material is provided on the outer peripheral surfaces of a plurality of cylindrical holding jigs. held as fitted to the process and, holding the drive means of the cylindrical holding jig with immersing each metallic material passivation treatment solution filled in the etching treatment liquid and the passivation treatment tank filled to etching bath The step of stirring the etching treatment liquid and the passivation treatment liquid with the metal material by driving each other, the step of removing the metal material from the etching treatment tank and the passivation treatment tank and drying, respectively , the etching treatment, the passivation A separator is manufactured from a transporting process in which the separator is transported in a state where the separator is held by a cylindrical holding jig between the steps of the chemical conversion treatment and the drying .
[0008]
By agitating the treatment liquid with the metal material by driving the cylindrical holding jig, the treatment of the metal material can be promoted and the treatment can be performed uniformly. Therefore, a separator having excellent quality can be efficiently produced.
[0009]
In addition, the metal material can be transported to the treatment tank with a cylindrical holding jig, and the metal material can be held, transported and stirred consistently without removing the metal material during the manufacturing process. The manufacturing time of the separator can be shortened.
Furthermore, a plurality of metal materials held in the cylindrical holding jig can be processed at a time, and the number of production can be increased.
Therefore, the productivity of the separator can be increased by the above improvement, and the cost of the separator can be reduced.
Still further, since the metal material is fitted and held on the frame-like member, a wider range of the surface of the metal material can be processed, and the metal material can be processed effectively.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, a metal material is press-molded into a predetermined shape, an abnormal surface layer portion generated during rolling before the metal material is press-molded is removed by an etching process, and a conductor contained in the surface layer portion of the metal material itself is included. In the manufacturing apparatus for a fuel cell separator that manufactures a separator by performing cueing to project the part and performing passivation treatment on the surface of the metal material itself, this manufacturing apparatus includes an etching processing tank that performs etching processing, and Passivation treatment tank for performing passivation treatment, and cylindrical holding jig provided with a frame-like member on the outer peripheral surface in order to hold a plurality of metal materials processed in these etching treatment tank and passivation treatment tank Driving means for driving the cylindrical holding jig to stir the processing liquid in the etching treatment tank and the passivation treatment tank with the metal material held in the cylindrical holding jig, and the cylindrical holding jig Oh It consists a conveying means for transporting the packaging process vessel and passivation treatment tank.
[0011]
The cylindrical holding jig that holds the metal material can be used as both a metal material transport tool and a processing liquid agitation tool, and the number of parts can be reduced compared to performing each function with separate devices. The cost relating to the separator manufacturing apparatus can be reduced. Further, since a plurality of metal materials can be held, transported, and stirred at a time, the productivity of the separator can be increased and the cost of the separator can be reduced.
[0012]
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
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The conveying
[0017]
In order to convey the
[0018]
The third elevating
[0019]
FIG. 2 is a side view of the cylindrical holding jig according to the present invention. The
[0020]
The
The structure for holding the
[0021]
FIG. 3 is a perspective view of the cylindrical holding jig according to the present invention. The
The frame-shaped
[0022]
The frame
[0023]
4A and 4B are perspective views for explaining details of the cylindrical holding jig according to the present invention. In FIG. 4A, the frame
[0024]
The upper
[0025]
Thus, the
[0026]
A state in which the
In this state, for example, even if an external force F acts on the
[0027]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the processing state of the separator according to the present invention. For example, the
The
[0028]
The first lifting / lowering
[0029]
For example, if the output shaft of the
[0030]
FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a separator according to the present invention. STXX indicates a step number.
ST01 ... The separator material is degreased. The treatment liquid is an aqueous surfactant solution, the treatment liquid temperature is 30 ° C., and the treatment time is 1 minute.
ST02 ... The separator material is washed with water. The processing time is 1 minute.
[0031]
ST03 ... Etching is performed to remove the abnormal surface layer portion formed in the separator material during rolling and cue the conductive material contained in the surface layer portion of the separator material.
The treatment liquid is a solution of 10% nitric acid and 4% hydrofluoric acid, the temperature of the treatment liquid is 60 ° C., and the treatment time is 40 minutes.
ST04 ... The separator material is washed with water. The processing time is 1 minute.
[0032]
ST05 ... A passivation treatment is performed on the surface of the separator material to form a passive film. The treatment solution is 50% nitric acid, the treatment solution temperature is 50 ° C., and the treatment time is 30 minutes.
ST06 ... The separator material is washed with water. The processing time is 1 minute.
ST07 ... The separator material is dried. The time required is 1 minute.
This completes the manufacture of the separator. The total production time is 75 minutes.
[0033]
Each processing step described above is performed by moving the separator material to the position of each processing tank and dryer.
That is, ST01 degreasing is the first treatment tank, ST02 water washing is the second treatment tank, ST03 etching treatment is the third treatment tank, ST04 water washing is the fourth treatment tank, and ST05 passivation treatment is the fifth treatment tank. The washing of ST06 is performed at the sixth treatment tank, and the drying of ST07 is performed at the position of the dryer.
[0034]
7 (a) to 7 (c) are operation diagrams for explaining the separator manufacturing method according to the present invention, in which the abnormal surface layer removal (ST03), conductive cueing (ST03) of the separator material shown in FIG. The passivation process (ST05) will be described. (A)-(c) is sectional drawing of a separator raw material.
(A) shows the state in which the abnormal
[0035]
The abnormal
[0036]
Therefore, an etching process (see ST03 in FIG. 6) is performed to remove the abnormal
[0037]
Then, a passivation treatment (see ST05 in FIG. 6) is applied to prevent the corrosion of the surface of the
[0038]
As described above with reference to FIGS. 1, 5 and 6, the present invention firstly includes a step of press-molding the
[0039]
By agitating the
[0040]
Further, the
Furthermore, a plurality of
[0041]
Therefore, the productivity of the separator can be increased by the above improvement, and the cost of the separator can be reduced.
[0042]
Secondly, as described with reference to FIG. 3, the present invention is characterized in that the
Since the
[0043]
Thirdly, as described in FIGS. 1, 3, 5 and 7, the present invention thirdly press-separates the
[0044]
The
[0045]
In addition, since the cylindrical holding
[0046]
In the present embodiment, in FIG. 3, the frame-shaped
[0047]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
The method of manufacturing a separator for a fuel cell according to claim 1 includes a step of press-molding a metal material for the separator to form a predetermined shape, and a frame shape in which the formed metal material is provided on the outer peripheral surface of a plurality of cylindrical holding jigs. driving a step of holding as fitted to a member, the tubular holding jig with immersing each metallic material held in passivation treatment solution filled in the etching treatment liquid and the passivation treatment tank filled to etching bath and drying taking out a metal material comprising the steps of stirring the etching solution and passivation treatment solution respectively, each metal material from the etching bath and passivation treatment tank by driving in means, an etching process, not passivation treatment, since in between each step of drying to produce a separator and a conveying step of conveying while holding the separator in a cylindrical holding jig, tubular holding jig By stirring the processing solution of a metal material, it is possible to uniformly perform together with the processing can be promoted treatment of metal material by driving the. Therefore, a separator having excellent quality can be efficiently produced.
[0048]
In addition, the metal material can be transported to the treatment tank with a cylindrical holding jig, and the metal material can be held, transported and stirred consistently without removing the metal material during the manufacturing process. The manufacturing time of the separator can be shortened.
[0049]
Furthermore, a plurality of metal materials held in the cylindrical holding jig can be processed at a time, and the number of production can be increased.
Therefore, the productivity of the separator can be increased by the above improvement, and the cost of the separator can be reduced.
[0050]
Furthermore, since the metal material is fitted and held on the frame-like member provided on the outer peripheral surface of the cylindrical holding jig, a wider range of the surface of the metal material can be processed, and the metal material can be effectively used. Can be processed.
[0051]
An apparatus for manufacturing a separator for a fuel cell according to claim 2 comprises: an etching treatment tank for performing an etching treatment; a passivation treatment tank for carrying out a passivation treatment; and a plurality of treatments performed in these etching treatment tank and passivation treatment tank. In order to hold the metal material, the cylindrical holding jig provided with a frame-like member on the outer peripheral surface, and each processing solution in the etching treatment tank and the passivation treatment tank with the metal material held in the cylindrical holding jig. Since it comprises driving means for driving the cylindrical holding jig to stir and a conveying means for transferring the cylindrical holding jig to the etching treatment tank and the passivation treatment tank, the cylindrical holding for holding the metal material The jig can also be used as a metal material conveying tool and a processing liquid stirring tool, and the number of parts can be reduced as compared with the case where each function is performed by separate devices. Can be reduced . Further, since a plurality of metal materials can be held, transported, and stirred at a time, the productivity of the separator can be increased and the cost of the separator can be reduced.
[Brief description of the drawings]
1 is an explanatory view showing a fuel cell separator manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a side view of a cylindrical holding jig according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of the cylindrical holding jig according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view for explaining details of the cylindrical holding jig according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory view showing a processing state of the separator according to the present invention. FIG. 6 shows a method for manufacturing the separator according to the present invention. FIG. 7 is an operation diagram for explaining a method for manufacturing a separator according to the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a surface treatment when manufacturing a conventional metal separator.
DESCRIPTION OF
Claims (2)
この製造装置は、前記エッチング処理を行うエッチング処理槽と、前記不動態化処理を施す不動態化処理槽と、これらのエッチング処理槽及び不動態化処理槽で処理する複数の前記金属材料を保持するために外周面に枠状部材を設けた筒状保持治具と、この筒状保持治具に保持した前記金属材料で前記エッチング処理槽及び前記不動態化処理槽の各処理液を撹拌するために前記筒状保持治具を駆動する駆動手段と、前記筒状保持治具を前記エッチング処理槽及び前記不動態化処理槽へ搬送する搬送手段とからなる燃料電池用セパレータの製造装置。The metal material was press-molded into a predetermined shape, to protrude the part of the conductive material comprising a surface portion of the metallic material itself to remove the abnormal surface layer portion occurring during rolling before press-forming of the metal material by an etching process performs cue, the apparatus for manufacturing a fuel cell separator of producing a separator by applying a passivation treatment on the surface of the metallic material itself,
This manufacturing apparatus, the holding and the etching treatment tank to perform the etching process, the a passivation treatment tank to perform a passivation treatment, a plurality of the metallic material to be processed by these etching bath and passivation treatment tank stirring the tubular holding jig provided with the frame member, the respective processing solutions of the cylindrical holding the by the metallic material held in a jig etching bath and the passivation treatment tank on the outer circumferential surface in order to the cylindrical holding and driving means for driving the tool, the tubular holding jig the etching bath and the manufacturing apparatus of the fuel cell separator comprising a conveying means for transporting the passivation bath for.
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