JP4291199B2

JP4291199B2 - 燃料電池用セパレータ成形用金型

Info

Publication number: JP4291199B2
Application number: JP2004113269A
Authority: JP
Inventors: 洋典小山
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2024-04-07
Also published as: JP2005302374A

Description

本発明は、燃料電池用セパレータ成形用金型に関するものである。

燃料電池用セパレータ（ＰＥＦＣ用セパレータ）は、車両用のものを例にとると、Ａ４サイズ程度の板状体であり、表裏に酸素ガスと水素ガスを流通させる多数の溝を有する。燃料電池用セパレータの板厚寸法は一般に２ｍｍ以下であって、表裏の溝を考慮すると、最も薄肉の部分では０．５ｍｍ以下となる。ＰＥＦＣは数１００枚の燃料電池用セパレータが積層されて構成されるので、１枚の燃料電池用セパレータは反りがなく均一な厚みであることが要求される。

従来、燃料電池用セパレータを同時に複数枚成形する成形用金型としては、特許文献１に示されるように、サイドゲートからキャビティに樹脂材料が射出される射出成形用金型が知られている。しかし特許文献１に示される射出成形用金型では、ランナ等による溶融材料の射出速度や射出圧力の損失があり、各キャビティの隅々まで流動性の悪い燃料電池用セパレータ用樹脂材料を射出充填することが困難であった。そこで前記樹脂材料をキャビティの隅々まで充填するために、特許文献２に示されるような射出圧縮成形により燃料電池用セパレータを成形する方法が行われた。しかし射出圧縮成形により燃料電池用セパレータを成形する方法は、可動金型を固定金型に向けて移動させてキャビティ内の前記溶融材料を圧縮成形する際に、カーボンが８０％近く入っている為に流動性も悪く、圧縮速度を上げることが困難であり、前記溶融材料を圧縮によりキャビティの隅々まで充填することが困難であるという問題があった。また射出圧縮成形は、射出圧力や溶融材料の温度等との関係で、均一な板厚の成形品を得ることが難しく、型締装置や成形用金型等のコストも高くなるという問題があった。

特開２００１−２４６６４４号公報（請求項１、図１、図５）特開２００１−９３５３７号公報（００１８）

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、本発明は前記したような問題点に鑑み、流動性が悪い溶融材料を用いて同時に複数の燃料電池用セパレータを成形する際に、キャビティの各セパレータ成形部の隅々まで前記溶融材料を充填することのできる燃料電池用セパレータ成形用金型を提供することを目的とする。また前記燃料電池用セパレータ成形用金型において、成形される燃料電池用セパレータの厚さを微調整することができるようにすることを目的とする。

本発明の請求項１の燃料電池用セパレータ成形用金型は、固定金型と可動金型のいずれか一方の金型の凹部に他方の金型の凸部が嵌合され、一方の金型の凹部における周囲の金型対向部と他方の金型における凸部の周囲の金型対向部が当接されて形成される一定厚さのキャビティに、スプル部を介して溶融材料が射出充填されて燃料電池用セパレータが成形される燃料電池用セパレータの成形用金型において、キャビティはスプル部のみを介して溶融材料が射出充填される一のキャビティであり、複数のセパレータ成形部と、セパレータ成形部とセパレータ成形部を接続しスプル部に直接連設される余剰部とが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項２の燃料電池用セパレータ成形用金型は、請求項１において、余剰部は、スプル部から固定金型の側壁面によって形成される側端部に向けて帯状に設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項３の燃料電池用セパレータ成形用金型は、請求項１または請求項２において、余剰部におけるセパレータ成形部との接続部分には、セパレータ成形部の厚肉部分よりも厚さの薄い薄肉部が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項４の燃料電池用セパレータ成形用金型は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、キャビティの厚さを変更する調整機構が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項５の燃料電池用セパレータ成形用金型は、請求項４において、固定金型または可動金型の金型対向部に、磁力によって保持される所定厚さの調整板を用いた調整機構を備え、型締時における前記キャビティの厚さが前記調整機構によって規定されることを特徴とする。

本発明の請求項６の燃料電池用セパレータ成形用金型は、請求項５において、調整機構は、固定金型または可動金型の金型対向部に形成される凹部に挿入された起磁体と、起磁体によって保持される磁性体からなる所定厚さの調整板とからなり、起磁体と調整板とが直接当接しないで起磁体の磁力が調整板に及ぶように設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項７の燃料電池用セパレータ成形用金型は、請求項６において、調整機構は、調整板の被吸引面に対して起磁体の吸引面が少なくとも一対設けられ、少なくとも一対の吸引面のうち一方と他方は磁性が異なるように設けられていることを特徴とする。

本発明は固定金型と可動金型のいずれか一方の金型が他方の金型に嵌合され、固定金型の当接面と可動金型の当接面が当接されて形成される一定厚さのキャビティに、スプル部を介して溶融材料が射出充填されて燃料電池用セパレータが成形される燃料電池用セパレータの成形用金型において、キャビティをスプル部に直接連通される一のキャビティとし、キャビティに複数のセパレータ成形部と、スプル部に直接連設されセパレータ成形部とセパレータ成形部とを接続する余剰部とを設けたので、キャビティの各セパレータ成形部の隅々まで溶融材料を射出充填することができ、同時に複数の燃料電池用セパレータを良好に成形可能となった。

本発明の実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。図１は燃料電池用セパレータ成形用金型の断面図である。図２は、燃料電池用セパレータ成形用金型の固定金型の正面図である。図３は、図２のＡ―Ａ線における燃料電池用セパレータ成形用金型の要部拡大断面図である。図４は、燃料電池用セパレータと燃料電池用セパレータとを接続する余剰部の断面図である。

図１ないし図３に示される燃料電池用セパレータ成形用金型は、図示しない射出成形機の固定盤に取付けられる固定金型１と可動盤に取付けられる可動金型２のいずれか一方の金型が他方の金型に嵌合され、前記固定金型１の当接面と前記可動金型２の当接面が当接されて形成される一定厚さのキャビティ３に、スプル部４を介して溶融材料が射出充填されて燃料電池用セパレータＰ１が成形されるものである。

固定金型１について先に説明すると、固定金型１の凹部５の内部には、一のキャビティ３を形成するための略矩形のキャビティ形成面６が型開閉方向およびスプル部４の方向と垂直方向に形成され、その周囲には側壁面７が形成されている。また前記凹部５の周囲の可動金型２との対向する面は、金型対向部８となっている。固定金型１の凹部５の略中央には、射出装置側からノズル９が当接されるスプルブッシュ１０が設けられ、ランナを介さずにスプル部４のみによってノズル９とキャビティ３が連通している。そして前記スプル部４とキャビティ３が接続する部分はゲート部１１となっており、前記ゲート部１１は、キャビティ形成面６における略中央部分に形成されている。つまり換言すれば、本実施形態の固定金型１は、ノズル９からキャビティ３の略中央に向けて一直線にスプル部４による溶融材料の流路が形成されており、ホットランナ機構を用いたものでもない。

キャビティ形成面６におけるゲート部１１の周囲には、ゲート部１１に連通する余剰部成形面１２が形成されている。（成形品ＰにおいてはスプルＰ７に連通する余剰部Ｐ５が形成されている。）よってゲート部１１については余剰部成形面１２に設けられており、セパレータ成形面１３にはゲート部１１が設けられていない。そしてそれぞれの余剰部成形面１２は、ゲート部１１から側壁面７に向けて帯状に設けられ、前記側壁面７とそれぞれ垂直方向に形成されている。また前記余剰部成形面１２におけるセパレータ成形面１３との接続部分には、凸条部１２ａが設けられている。そして凸条部１２ａはゲート部１１の近傍から固定金型１の側壁面７にまで達しており、図３にも示されるように、前記凸条部１２ａによってキャビティ３の余剰部３ａには薄肉部３ａ１が形成される。本実施形態では凸条部１２ａは、余剰部成形面１２における中央帯状部成形面１２ｂ、および後述するセパレータ成形面１３の周辺部成形面１３ｄよりも突出した高さに設けられている。なお凸条部１２ａの高さ（突出寸法）は、セパレータ成形面１３への溶融材料（溶融樹脂）の流動を考慮してゲート部１１の近傍を低くして、側壁面７の近傍を高くしてもよい。本実施形態ではキャビティ形成面６は、十字状の余剰部成形面１２によって４分割されており、四のセパレータ成形面１３が設けられている。なおキャビティ成形面６に設けられるセパレータ成形面１３は、一以上であればよく、個数に限定はない。

セパレータ成形面１３は、燃料電池用セパレータＰ１が成形される面であって、燃料電池用セパレータＰ１の表面に複数の溝部（薄肉部）Ｐ２を形成するための凸条１３ａが設けられている。そして前記凸条１３ａの間には、仕切部Ｐ３を形成するための仕切部成形面１３ｃが設けられている。またセパレータ成形面１３の外周寄りには周辺厚肉部Ｐ４を形成するための周辺部成形面１３ｄと、燃料電池用セパレータＰ１に孔部を形成するための凸部１３ｂが設けられている。そして凸条１３ａによって形成される溝部（薄肉部）Ｐ２については、ＰＥＦＣの触媒と電極が挟まれたＰＥＦＣ単セルにおいて、燃料電池用セパレータＰ１の表面に沿って流される水素または空気（酸素）が流通される流路となる。また燃料電池用セパレータＰ１に形成される孔部は、複数の燃料電池用セパレータ単セルがＰＥＦＣに組み込まれた際に、各ＰＥＦＣ単セルに向けて水素と空気（酸素）を供給するための流路となる。

本実施形態では、燃料電池用セパレータＰ１の表面に沿って形成される溝部Ｐ２については、一方側と他方側との間において複数折り返して形成され、溝部Ｐ２の長さを確保するように設けられている。ただし溝部Ｐ２の形状については上記に限定されるものではなく、一方方向から他方方向へのみ形成されたものでもよい。また表面と裏面の溝部Ｐ２については、同方向に設けてもよく、直角方向に設けてもよい。またキャビティ形成面６におけるセパレータ成形面１３の表面に凹溝を形成し、凹溝に対応する凸部を燃料電池用セパレータＰ１の表面に形成し、仕切部となるようにしてもよい。更に燃料電池用セパレータＰ１の孔部については、成形の際には溶融材料の流動のために薄肉部とし、成形完了後に薄肉部を除去して孔部とするようにしてもよく、燃料電池用セパレータＰ１の形状によっては設けない場合も有り得る。

次にキャビティ３の厚さを変更する調整機構１４の固定金型１側の構造について図１により説明する。本実施形態の調整機構１４は、起磁体の磁力を利用するものであって、本実施形態では起磁体として永久磁石１５が用いられている。ただし起磁体としては電磁石を用いるものであってもよい。固定金型１における凹部５の周囲の金型対向部８には二段に凹部１６，１７が形成されている。まず前記金型対向部８に、所定幅、所定長さ、および所定深さの矩形の第一の凹部１６が形成され、前記第一の凹部１６の底面１６ａに、前記第一の凹部１６の幅よりも直径が小さく、底面１６ａの面積よりも面積の小さい円形の第二の凹部１７が複数形成されている。そして前記第二の凹部１７の中には、円柱状の永久磁石１５がそれぞれ配設されている。そして永久磁石１５は固定金型１の裏面側からボルトによって固定金型１にそれぞれ固定され、その吸引面１５ａである可動金型２側の面が、前記第一の凹部１６の底面１６ａより僅かに奥まって反可動金型側に位置するようになっている。

そして第一の凹部１６の底面１６ａには軟鉄等の一定以上の強度を有し残留磁気が少ない磁性体からなる調整板１８の被吸引面１８ａが当接され、前記調整板１８は金型対向部８に設けられた永久磁石１５によって吸引・保持されるようになっている。また調整板１８は、被吸引面１８ａと反対側の面に、前記被吸引面１８ａと平行な可動金型２との当接面１８ｂを有しており、その板厚が均等になっている。調整板１８が永久磁石１５に吸引・保持される際、永久磁石１５が第二の凹部１７内に奥まって配設されていることから、被吸引面１８ａと永久磁石１５の吸引面１５ａとの間には、僅かな間隙Ｂが設けられるようになっている。よって後述するように型締時に調整板１８に外力が加えられても、その外力は、第一の凹部１６の底面１６ａによって受けられ、永久磁石１５には加わらないようになっている。なお本実施形態では略矩形のキャビティ形成面６の各側壁面７に対応して、長手形状の調整板１８からなる調整機構１４が、四箇所に配設されている。しかし調整機構１４は、型締力を略均等に受ける配置であれば、その形状および数は限定されるものではない。また調整板１８を吸引する起磁体の数も限定されるものではない。更に調整機構１４の凹部についても金型対向部８に一段に形成され、前記一段に形成された凹部に起磁体が挿入されたものであってもよい。

次に図示しない射出成形機の可動盤に取付けられる可動金型２について説明する。図１に示されるように可動金型２は、凸部２１の前面に、固定金型１のキャビティ形成面６と対向して略矩形のキャビティ形成面２２が形成されている。また可動金型２の凸部２１の周囲における固定金型１から見て一段後退した面は、固定金型１との当接面２３ａを含む金型対向部２３となっており、型閉時に固定金型１と当接する。また前記凸部２１における前記キャビティ形成面２２と金型対向部２３の間には側壁面２４が形成され、前記側壁面２４は、型閉時に固定金型１の側壁面７のうちのキャビティ３を構成しない面と溶融材料が入り込まない間隔により対向するようになっている。可動金型２のキャビティ形成面２２についても、固定金型１のキャビティ形成面６と対向する位置に、固定金型１側と同様の複数のセパレータ成形面２５が設けられている。そしてセパレータ成形面２５間を接続する余剰部成形面２６についても固定金型１の余剰部成形面１２と対向する位置に形成されている。よって余剰部成形面２６は、ゲート部１１に対向する面からキャビティ形成面２２の側端に向けて形成されており、固定金型１のキャビティ形成面６と同様にセパレータ成形面２５との接続部に凸条部２６ａが形成されている。

次に本実施形態のキャビティ３の厚さを変更する調整機構１４の可動金型２側の構造について図１により説明する。可動金型２の前記金型対向部２３において、前記固定金型１に吸引保持される調整板１８の当接面１８ｂが当接される部分は、
前記当接面１８ｂと平行に形成された当接面２３ａとなっており、両者は型閉時に面当接されるようになっている。なお前記当接面２３ａを含む部分を非磁性体または弱磁性体としてもよい。また本実施形態では調整機構１４の起磁体が、固定金型１に配設される例について説明したが、可動金型２に起磁体を配設するか、固定金型１と可動金型２の両方に起磁体を対向しない位置に一部づつ配設してもよい。また上記とは別に他の調整板を起磁体とし、固定金型１または可動金型２のいずれかに吸着させるようにしてもよく、その場合他の調整板が吸着されない側の金型の当接面は非磁性体または弱磁性体とすることが望ましい。

次に本実施形態の燃料電池用セパレータＰ１の射出成形方法と燃料電池用セパレータ成形用金型のキャビティ３の厚さ（容積）の調整方法について図１ないし図４により説明する。まず調整機構１４の調整板１８の被吸引面１８ａを、固定金型１の第一の凹部１６の底面１６ａに当接させ、永久磁石１５によって吸引保持させる。調整板１８については例えばキャビティの厚さを変更しての成形テストの場合では、０．１ｍｍ単位で厚みの異なるものを複数準備し、最適と思われる厚みのものを選択して取り付ける。

次に図示しない型開閉装置によって可動盤および可動金型２を固定金型１に向けて移動させる。そして可動金型２の凸部２１を固定金型１の凹部５に嵌合させ、固定金型１における金型対向部８の調整板１８の当接面１８ｂと、可動金型２の金型対向部２３の当接面２３ａを面当接させて停止させ、更に型締力を及ぼして両金型１，２の間に前記調整機構１４によって厚さが一定に規定された一のキャビティ３を形成する。前記キャビティ３は、図１に示されるように、固定金型１のキャビティ形成面６、側壁面７、および可動金型２のキャビティ形成面２２から形成され、側壁面７によって燃料電池用セパレータＰ１および余剰部Ｐ５の側端部が形成される。そして図３に示されるように、キャビティ３内において、固定金型１のセパレータ成形面１３と可動金型２のセパレータ成形面２５との間には、セパレータ成形部３ｂが形成される。

またキャビティ３内において、固定金型１の余剰部成形面１２と、可動金型２の余剰部成形面２６との間には、スプル部４に連通される余剰部３ａが側端部に向けて帯状に形成される。余剰部３ａは、前記したように固定金型１の凸条部１２ａと可動金型２の凸条部２６ａとの間に薄肉部３ａ１が形成される。また余剰部３ａにおけるスプル部４に接続される中央帯状部３ａ２は、セパレータ成形部３ｂの周辺厚肉部３ｂ１と略同じ厚さであって、前記薄肉部３ａ１よりも厚肉に形成される。この燃料電池用セパレータ成形用金型において余剰部３ａを形成する目的について説明すると、まず余剰部３ａはスプル部４に直接接続されているので、成形される燃料電池用セパレータＰ１にスプルＰ７を除去したことによりできるゲート痕ができず、不均質な組織になりやすいゲート痕の部分を燃料電池用セパレータＰ１として用いないでよいようになっている。また余剰部３ａがあることにより、セパレータ成形部３ｂの隅部まで良好に溶融材料を射出充填できる。この点について詳しく説明すると、固定金型１のキャビティ形成面６は、略矩形に形成されており、側壁面７である各辺に対して余剰部成形面１２が垂直に設けられており、可動金型２のキャビティ形成面２２も、固定金型１と同様に設けられている。よってセパレータ成形部３ｂにおけるゲート部１１に近接する側の隅部（余剰部３ａと側壁面７とによって形成される隅部）についてもゲート部１１からの溶融材料の流れが妨げられることなく射出充填することができる。しかし特許文献１の図５に示される例は、ランナに接続されるサイドゲートの幅が一定の幅であり、セパレータ成形部全体にゲートがない（側壁部までのすべての部分がキャビティ形成面でない）ため、ランナに近い側のセパレータ成形部の隅部に溶融材料が射出充填されにくいという問題があったのである。また本発明には更に燃料電池用セパレータＰ１をエジェクタ２７により離型する際に余剰部３ａの数ヶ所を突出しして、燃料電池用セパレータＰ１に傷をつけずに容易に離型できるようにすることもできるという利点もある。なお前記余剰部３ａが形成された目的とその機能については、キャビティ３の厚さを変更する調整機構１４の有無に係らず、余剰部３ａ自体を設けたことによる機能である。そして余剰部３ａの機能は、同時に成形される燃料電池用セパレータの枚数に左右されないが、複数枚の燃料電池用セパレータＰ１を同時に成形する際に特に有効である。

そして次に図示しない射出装置のノズル９からスプル部４、ゲート部１１を通過してキャビティ３の内部に溶融材料を射出充填する。この際に本発明では、屈曲したランナ等を通過せずに、直線的にキャビティ３に溶融材料が射出充填されるので、射出速度および射出圧力の損失が少ない。本実施形態においてキャビティ３に射出充填される溶融材料（導電性溶融材料）は、導電性フィラーを６０重量％ないし９５重量％、更に好ましくは７５重量％ないし８５重量％を含有したフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材料、またはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン、ポリフェニンサルファイド等の熱可塑性樹脂材料である。また前記のように樹脂材料に限定するものではなく、金属材料を加えたものであってもよい。前記した溶融材料はキャビティ３内における流動性が非常に悪いので、射出率は５００ｃｃ／ｓｅｃないし７００ｃｃ／ｓｅｃ、射出圧力は２００ＭＰａないし３００ＭＰａで射出する。なおこの際の射出圧力により可動金型２が一瞬押し戻され、キャビティ３の厚さが僅かに厚くなり、可動金型２が型締されることにより元のキャビティ３の厚さに戻ることがあるが、制御によって可動金型２を移動させるものでないので射出圧縮成形とは異なるものである。

そしてキャビティ３に射出充填された溶融材料は、各セパレータ成形部３ｂがゲート部１１からみて周囲に均等に配設され、余剰部３ａにおける薄肉部３ａ１がゲート部１１の近傍から側壁面７に向けて略放射状に形成されており、溶融材料の流れを妨げられにくいことから、各セパレータ成形部３ｂの隅々まで溶融材料が均等に充填される。そして１００ＭＰａないし１５０ＭＰａにより保圧が加えられ、ヒケがない燃料電池用セパレータＰ１が成形される。

そして所定時間の熱硬化または冷却が完了すると、可動金型２が型開方向に移動されて、図４の（ａ）に示されるような複数の燃料電池用セパレータＰ１、余剰部Ｐ５、スプルＰ７からなる成形品Ｐが、固定金型１から離型される。その後、可動金型２に残された前記成形品Ｐは、可動金型２のエジェクタ２７により余剰部Ｐ５が突出され、図示しない取出装置に吸着され取出される。そして本実施例では前記成形品Ｐは、取出装置によって取出された後、余剰部Ｐ５の薄肉部Ｐ６の部分において燃料電池用セパレータＰ１と、余剰部Ｐ５およびスプルＰ７に分割され製造される。そして燃料電池用セパレータＰ１において余剰部Ｐ５との分割面は、必要に応じて仕上げがなされる。

その後成形された燃料電池用セパレータＰ１は板厚が計測される。そして計測された燃料電池用セパレータＰ１の板厚が、基準値を外れて偏差がある場合は、調整機構１４の起磁体に吸引・保持される調整板１８を前記偏差に応じて異なる板厚のものと変更し、キャビティ３の厚さ（容積）を変更して次の成形を行う。また異なる板厚の燃料電池用セパレータＰ１を成形する場合についても同様にキャビティ３の厚さ（容積）を変更する。更には成形された一枚の燃料電池用セパレータＰ１における両側の板厚が異なっており、一側が基準値から外れて偏差がある場合は、基準値から外れた側の調整板１８のみを厚さの異なるものに変更し、キャビティ３の一側の厚さを調整するようにしてもよい。このようなキャビティ３の厚さの調整方法は従来から行われていたボルトを人手により回動させてキャビティ３の厚さを調整するものと比較して、作業時間および作業精度の点で大幅な改善となった。また特に導電樹脂材料が熱硬化性樹脂であって、金型温度が高い場合には特に作業が楽になった。

次に図５に示される別の実施形態について説明する。別の実施形態についても型閉時に固定金型３１の凹部３２に、図示しない可動金型の凸部が嵌合され、前記固定金型３１における可動金型への金型対向部４１の当接面と前記可動金型における固定金型３１への金型対向部の当接面が当接されて一定厚さの一のキャビティが形成される点、前記キャビティにはスプル部が直接連設されており、スプル部のみを介して溶融材料が射出充填される点、および前記キャビティが調整機構４０によって厚みが調整される点は前記実施形態と同じである。前記実施形態との相違点について説明すると、図５に示される別の実施形態では、略矩形のキャビティ形成面３３に８面のセパレータ成形面３４が形成されている。そして前記キャビティ形成面３３の略中央にゲート部３５が設けられ、ゲート部３５に連設されて側壁面３６まで十字状に余剰部成形面３７が形成されている。余剰部成形面３７の中央帯状部成形面３７ｂは、セパレータ成形面３４の周辺部成形面３８と略同じ高さ（キャビティにおいては同じ厚さ）に形成され、余剰部成形面３７におけるセパレータ成形面３４との接続部には凸条部３７ａ（キャビティには薄肉部）が形成されている。またゲート部３５から遠い方のセパレータ成形面３４ａとゲート部３５から近い方のセパレータ成形面３４ｂとの間は、別の余剰部成形面３９の凸条部３９ａが形成され、キャビティには薄肉部が形成されるようになっている。なお前記凸条部３９ａについては、溶融材料の流れ方向に対して妨げる方向に形成されることになるので、その高さを余剰部成形面３７の凸条部３７ａよりも低くしてもよく、また凸条部３９ａを設けずに、セパレータ成形面３４ａ，３４ｂと略フラットな高さとしてもよい。図５に示される実施形態ではセパレータ成形面３４の数は８面であるが、８面に限定されるものではなく、特に燃料電池用セパレータが小さいものである場合に、更に多数のセパレータ成形面を設けてもよい。なお図示しない可動金型側キャビティ形成面についても、固定金型３１のキャビティ形成面３３と同様にセパレータ成形面と余剰部成形面が配置される。

次に図５に示される別の実施形態の燃料電池用セパレータ成形用金型におけるキャビティの厚さを変更する調整機構４０の構造について説明する。固定金型３１の金型対向部４１には、二段に第一の凹部４２と第二の凹部４３が形成され、第二の凹部４３に起磁体としての永久磁石が挿入され、第一の凹部４２に磁性体からなる調整板４５の被吸引面が当接される点、および複数枚の調整板４５によりキャビティの厚さを調整する点は、前記実施形態と同じである。前記実施形態との相違点は、永久磁石に、馬蹄形磁石４４（Ｕ字型磁石）が使用されている点である。馬蹄形磁石４４は、公知のように対となる一方の吸引面４４ａと他方の吸引面４４ｂが同方向に向けて設けられており、その磁性が異なるようになっている。そして前記第一の凹部４２の底面に設けられた対となる第二の凹部４３，４３は、内部で繋がっており、前記第二の凹部４３，４３に前記馬蹄形の永久磁石４４が配設されている。よって前記馬蹄形磁石４４における一方の吸引面４４ａと他方の吸引面４４ｂは、それぞれ可動金型側に向けて配設されている。そして前記底面における前記第二の凹部４３，４３の間の部分は、非磁性体とすることが望ましい。調整機構４０の起磁体を、上記の構成とすることにより、馬蹄形磁石４４に吸引される調整板４５内において磁力線が還流し、前記調整板４５の当接面から可動金型側に磁力が及びにくくなっている。なお起磁体については、前記第二の凹部４３，４３に、対となる棒状磁石をそれぞれ別個に挿入し、前記棒状磁石の吸引面を一方がＳ極、他方がＮ極となるようにしてもよい。

図５に示される燃料電池用セパレータ成形用金型による燃料電池用セパレータＰ１の射出成形方法とキャビティの厚さ（容積）の調整方法については、図１ないし図４に示される実施形態と略同じであるので説明を省略する。

更に燃料電池用セパレータ成形用金型によって成形される燃料電池用セパレータＰ１および余剰部Ｐ５の形状については、各種の変形例があるので図４によりそれらについて説明する。例えばキャビティ形成面６の余剰部成形面１２における凸条部１２ａの中央帯状部成形面１２ｂの側の面を傾斜面とし、セパレータ成形面１３の側の面を垂直面とすることにより、図４の（ｂ）に示されるように、最も薄い部分が燃料電池用セパレータＰ１の側に形成される薄肉部Ｐ６を成形することができる。そしてその場合の薄肉部Ｐ６は、燃料電池用セパレータＰ１と余剰部Ｐ５の分離が行いやすくなる。また図４の（ｃ）に示されるように、金型側に帯状に凸状の平坦部を設け、余剰部Ｐ５全体を周辺厚肉部Ｐ４よりも薄肉としてもよい。更に図４の（ｄ）に示されるように、固定金型または可動金型のキャビティ形成面の余剰部成形面のいずれか一方のみに、凸条を形成し、余剰部Ｐ５の片面側のみに凹部が形成された薄肉部Ｐ６が形成されるようにしてもよい。更にまた図４の（ｅ）に示されるように、余剰部Ｐ５全体を薄肉とし、成形品Ｐの片面側のみに形成されるようにしてもよい。更にまた図４の（ｆ）に示されるように、余剰部Ｐ５の方が、燃料電池用セパレータＰ１の周辺厚肉部Ｐ４よりも厚肉に設けてもよく、図４の（ｇ）に示されるように、燃料電池用セパレータＰ１と燃料電池用セパレータＰ１の間に単に分割部Ｐ８を設けるだけでもよい。または余剰部とセパレータ成形部をフラットな同一面としてもよい。

また固定金型の当接面と前記可動金型の当接面が当接されて形成される一定厚さのキャビティの厚さを変更する調整機構についても別に変形例を説明する。余剰部が形成された燃料電池用セパレータ成形用金型のキャビティの厚さ（容積）を変更する調整機構は、従来のようにボルトをネジで締めて調整ブロックの高さを調整するものであってもよい。また固定金型における可動金型への金型対向部または可動金型における固定金型への金型対向部を構成するブロックを、金型本体とは別の所定厚さのブロックとし、前記ブロックと金型本体との間にシム等の薄板を挟むようにし、前記シム等の厚みまたは枚数を替えてキャビティの厚さを調整するようにしてもよい。更にキャビティ形成面を形成するブロックと金型本体との間に前記シム等の薄板を挿入するようにし、前記薄板により、燃料電池用セパレータの各部の板厚を調整するようにしてもよい。また油圧機構等を用いて固定金型における可動金型への金型対向部または可動金型における固定金型への金型対向部やキャビティ面を形成するブロックを僅かに動かすようにしてもよい。そしてまた起磁体を用いた一定厚さのキャビティの厚さを変更する調整機構については、燃料電池用セパレータ成形用金型に限定されず、他の成形品の成形用金型に取付けても同様の効果を有する。

また上記した実施形態に加えて、燃料電池用セパレータＰ１の平行精度をより高める目的から、縦型成形機を用いて、固定金型と可動金型を上下方向に配設し、燃料電池用セパレータが水平方向に成形されるようにしてもよい。また溶融材料の流動を良好にするために、射出前または射出中にキャビティ内の空気を真空吸引するようにしてもよい。更にはキャビティに接続されるゲート部の数はニ以上設けてもよく、その場合ウエルドラインは余剰部と形成されるようにすることが望ましい。更に固定金型に凸部を設け、可動金型に凹部を設けるようにしてもよい。更にまた本発明については、上記した実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもない。

燃料電池用セパレータ成形用金型の断面図である。燃料電池用セパレータ成形用金型の固定金型の正面図である。図２のＡ―Ａ線における燃料電池用セパレータ成形用金型の要部拡大断面図である。余剰部と燃料電池用セパレータの一部の断面図である。別の燃料電池用セパレータ成形用金型の固定金型の正面図である。

符号の説明

１，３１固定金型
２可動金型
３キャビティ
３ａ余剰部
３ａ１薄肉部
３ａ２中央帯状部
３ｂセパレータ成形部
３ｂ１周辺厚肉部
４スプル部
５，３２凹部
６，２２，３３キャビティ形成面
７，２４，３６側壁面
８，２３，４１金型対向部
９ノズル
１０スプルブッシュ
１１，３５ゲート部
１２，２６，３７，３９余剰部成形面
１２ａ，２６ａ，３７ａ，３９ａ凸条部
１２ｂ，３７ｂ中央帯状部成形面
１３，２５，３４，３４ａ，３４ｂセパレータ成形面
１３ａ凸条
１３ｂ，２１凸部
１３ｃ仕切部成形面
１３ｄ，３８周辺部成形面
１４，４０調整機構
１５，４４永久磁石
１５ａ，４４ａ，４４ｂ吸引面
１６，４２第一の凹部
１６ａ底面
１７，４３第二の凹部
１８，４５調整板
１８ａ被吸引面
１８ｂ，２３ａ当接面
２７エジェクタ
Ｂ ……… 間隙
Ｐ ……… 成形品
Ｐ１ …… 燃料電池用セパレータ
Ｐ２ …… 溝部
Ｐ３仕切部
Ｐ４周辺厚肉部
Ｐ５余剰部
Ｐ６薄肉部
Ｐ７スプル
Ｐ８分割部

Claims

固定金型と可動金型のいずれか一方の金型の凹部に他方の金型の凸部が嵌合され、前記一方の金型における凹部の周囲の金型対向部と前記他方の金型における凸部の周囲の金型対向部が当接されて形成される一定厚さのキャビティに、スプル部を介して溶融材料が射出充填されて燃料電池用セパレータが成形される燃料電池用セパレータの成形用金型において、
前記キャビティはスプル部のみを介して溶融材料が射出充填される一のキャビティであり、
複数のセパレータ成形部と、セパレータ成形部とセパレータ成形部を接続しスプル部に直接連設される余剰部とが設けられている燃料電池用セパレータ成形用金型。
前記余剰部は、前記スプル部から固定金型の側壁面によって形成される側端部に向けて帯状に設けられている請求項１に記載の燃料電池用セパレータ成形用金型。
前記余剰部におけるセパレータ成形部との接続部分には、セパレータ成形部の厚肉部分よりも厚さの薄い薄肉部が設けられている請求項１または請求項２に記載の燃料電池用セパレータ成形用金型。
前記キャビティの厚さを変更する調整機構が設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータ成形用金型。
前記調整機構は、固定金型または可動金型の前記金型対向部に、
磁力によって保持される所定厚さの調整板が設けられ、
型締時における前記キャビティの厚さが前記調整機構によって規定される請求項４に記載の燃料電池用セパレータ成形用金型。
前記調整機構は、固定金型または可動金型の前記金型対向部に形成される凹部に挿入された起磁体と、
該起磁体によって保持される磁性体からなる所定厚さの調整板とからなり、
前記起磁体と前記調整板とが直接当接しないで前記起磁体の磁力が前記調整板に及ぶように設けられている請求項５に記載の燃料電池用セパレータ成形用金型。
前記調整機構は、前記調整板の被吸引面に対して前記起磁体の吸引面が少なくとも一対設けられ、
前記少なくとも一対の吸引面のうち一方と他方は磁性が異なるように設けられている請求項６に記載の燃料電池用セパレータ成形用金型。