JP5169480B2 - Separator manufacturing equipment for polymer electrolyte fuel cells - Google Patents

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Description

本発明は、電力を駆動源とする自動車、小規模の発電システムなどに用いられる固体高分子型燃料電池に用いられるセパレータの製造装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for manufacturing a separator used in a polymer electrolyte fuel cell used in automobiles, small-scale power generation systems, and the like that use electric power as a drive source.

環境保全に対する意識の高まりにより、化石燃料を利用した現行の内燃機関から水素を利用した固体高分子型燃料電池による電気駆動型の自動車や、分散型コジェネシステムへの移行が世界的に検討されている。これらの新技術を広く一般に利用できるようにするためには、低コスト化と高信頼化に関わる技術開発を燃料供給システムも含めて推進する必要がある。   Due to the growing awareness of environmental conservation, the transition from current internal combustion engines using fossil fuels to electrically driven vehicles using solid polymer fuel cells using hydrogen and distributed cogeneration systems is being studied worldwide. Yes. In order to make these new technologies widely available to the general public, it is necessary to promote technological development related to cost reduction and high reliability, including fuel supply systems.

近年、固体高分子材料の開発成功を契機に自動車用燃料電池の開発が急速に進展し始めている。固体高分子型燃料電池とは、従来のアルカリ型燃料電池、燐酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体電解質型燃料電池などと異なり、水素イオン選択透過型の有機物膜を電解質として用いることを特徴とする燃料電池であり、燃料には純水素のほか、アルコール類の改質によって得た水素ガスなどを用い、空気中の酸素との反応を電気化学的に制御することによって電力を取り出すシステムである。固体高分子膜は薄くても十分に機能し、電解質が膜中に固定されていることから、電池内の露点を制御すれば電解質として機能するため、水溶液系電解質や溶融塩系電解質など流動性のある媒体を使う必要がなく、電池自体をコンパクトに単純化して設計できることも特徴である。   In recent years, the development of fuel cells for automobiles has begun to progress rapidly with the successful development of solid polymer materials. Unlike conventional alkaline fuel cells, phosphoric acid fuel cells, molten carbonate fuel cells, solid electrolyte fuel cells, etc., solid polymer fuel cells use a hydrogen ion permselective organic membrane as the electrolyte. In addition to pure hydrogen, the fuel cell uses hydrogen gas, etc. obtained by reforming alcohol, and takes out electric power by electrochemically controlling the reaction with oxygen in the air. System. Solid polymer membranes function well even when they are thin, and the electrolyte is fixed in the membrane, so it functions as an electrolyte if the dew point in the battery is controlled, so fluidity such as aqueous electrolytes and molten salt electrolytes Another characteristic is that the battery itself can be designed in a compact and simplified manner.

固体高分子型燃料電池は、水素の流路を持つセパレータ、燃料極、固体高分子膜、空気(酸素)極、空気(酸素)の流路を持つセパレータよりなるサンドイッチ構造を単セルとして、実際にはこの単セルを積層したスタックが用いられる。したがって、セパレータの両面は独立した流路を持ち、片面が水素、もう一方の片面が空気および生成した水の流路となる。冷却用水溶液の沸点以下の領域で稼働する固体高分子型燃料電池の構成材料としては、温度がさほど高くないこと、その環境下で耐食性・耐久性を十分に発揮させることが可能であること、さらに、任意の流路形状を形成するため炭素系の材料を切削加工などにより加工して使用されてきているが、より低コスト化や小型化、すなわちセパレータの薄肉化を目指してステンレス鋼やチタンの適用に関する技術開発が進んでいる。   The polymer electrolyte fuel cell is actually a single cell with a sandwich structure consisting of a separator having a hydrogen flow path, a fuel electrode, a solid polymer membrane, an air (oxygen) electrode, and a separator having an air (oxygen) flow path. A stack in which the single cells are stacked is used. Therefore, both surfaces of the separator have independent flow paths, one side being hydrogen and the other side being a flow path for air and generated water. As a constituent material of a polymer electrolyte fuel cell that operates in the region below the boiling point of the cooling aqueous solution, the temperature is not so high, and it is possible to sufficiently exhibit corrosion resistance and durability in that environment, Furthermore, carbon-based materials have been used by cutting to form an arbitrary flow path shape, but stainless steel and titanium have been used with the aim of reducing costs and downsizing, that is, reducing the thickness of separators. Technological development related to the application of

セパレータは、反応効率を高めるため固体高分子膜全面に燃料である水素および空気を均一に供給する必要があり、極力細かな流路形状が形成される。流路の幅は通常1mm以下で流路パターンは微細となり、数ミクロンオーダーの加工精度が要求される。
そこで、本発明者らは、特許文献1において、セパレータの凸部及び凹部の形状と相似形の凹凸加工を表面に施した上下一対の圧下ロールを有することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置を開示した。本加工法を用いることにより、低コスト・高耐久型の固体高分子型燃料電池に適用できる、割れ、破断が生じない安定した成形加工が可能であると共に、プレス荷重を軽減し、凹凸部を均一に成形することができる。
The separator needs to uniformly supply hydrogen and air as fuel to the entire surface of the solid polymer film in order to increase the reaction efficiency, and a flow path shape as fine as possible is formed. The width of the flow path is usually 1 mm or less, the flow path pattern becomes fine, and processing accuracy on the order of several microns is required.
In view of this, the inventors of the present invention have a polymer electrolyte fuel cell having a pair of upper and lower reduction rolls on the surface of which a concavo-convex shape similar to the shape of the convex and concave portions of the separator is applied in Patent Document 1. Disclosed is a separator manufacturing apparatus. By using this processing method, it can be applied to low-cost, high-endurance polymer electrolyte fuel cells, and can be stably molded without cracking or breaking. Uniform molding is possible.

しかしながら、セパレータ加工は、板面の中央部にのみ流路パターンとなる凹凸部を形成する強加工であるため、前述の成形法においても、加工後に強加工部と非加工部での歪み量の差異が生じて残留応力が発生し、ねじれや局部的なうねりとなる形状不良の問題がある。燃料電池に用いられるセパレータは数百枚積み重ねて使用するため、それらのねじれや局所的なうねりはセパレータ積層工程の弊害となるほか、セパレータの表面における接触抵抗を低減する目的で行うメッキなどの表面改質工程など、セパレータ製造工程での作業性や材料の搬送性を損ねることになる。   However, since the separator process is a strong process that forms an uneven part that becomes a flow path pattern only in the center part of the plate surface, even in the molding method described above, the strain amount in the strong process part and the non-process part after the process is reduced. There is a problem of a shape defect that causes a difference and generates a residual stress, resulting in twisting and local undulation. Since hundreds of separators used in fuel cells are stacked and used, the twists and local undulations are harmful to the separator laminating process, and the surface of the plating used to reduce contact resistance on the separator surface is used. The workability and material transportability in the separator manufacturing process such as the reforming process are impaired.

特許文献2には、金属板素材に凹凸状の微小形状を予め付加して予形状素材とし、該予形状素材のプレス成形時に前記微小形状を潰すことによって、プレス加工品内の残留応力を調整して該プレス加工品のスプリングバックを制御することを特徴とするプレス加工品のスプリングバック制御方法が開示されている。また、特許文献3には、自動車用遮光パネルを製造する方法において、少なくとも二枚以上のパネルが成形されるロールボンド元板をその元板周縁部を除く中央部全体を一体的に片面膨管し、中央部膨管部から複数枚のパネル部を姿抜きして全面が片面膨管部をなす各パネル部を得、その周辺膨管部をプレスで潰した後、さらに二次元もしくは三次元曲げ形成および端部曲げ加工を施す方法が開示されている。これらの手段では、素材全面に凹凸部を設けて潰すため、板面中央部に成形される微細な流路形状を確保できないこと、形状不良の原因となる残留応力が生ずる部位を選択的に凹凸部を施し対策できず、全面に圧痕が残る問題がある。   In Patent Document 2, an uneven micro shape is added in advance to a metal plate material to form a pre-shaped material, and the residual stress in the pressed product is adjusted by crushing the micro shape when the pre-shaped material is press-molded. Then, a spring back control method for a press-processed product, characterized by controlling the spring back of the press-processed product, is disclosed. Further, in Patent Document 3, in a method of manufacturing a light-shielding panel for automobiles, a roll bond base plate on which at least two or more panels are formed is integrated with a single-sided expansion tube in the entire central portion except for the peripheral portion of the base plate. After removing a plurality of panel parts from the central expansion tube part to obtain each panel part whose entire surface forms a single-sided expansion tube part, and crushing the peripheral expansion tube part with a press, further two-dimensional or three-dimensional A method of bending and end bending is disclosed. In these means, since the uneven portion is provided on the entire surface of the material and crushed, it is not possible to secure a fine flow path shape formed in the center portion of the plate surface, and selectively uneven the portion where the residual stress causing the shape defect is generated. There is a problem that indentation remains on the entire surface because the part cannot be applied.

また、本発明者の一部は、特許文献4に、全周に凹凸形状を有する上下のロールで金属板に凹凸形状を付与した後、後段のロールで凹凸形状版の一部を圧延するか、もしくは、プレスして潰し、固体電解質型燃料電池用セパレータを製造する方法を開示した。
しかし、特許文献4に開示した方法では、強度の高いチタン板を成形した場合に、セパレータの反り、捩れが大きくなることがある。また、後段のロールで凹凸形状版の一部を圧延する場合は、製造対象が、ロールの周方向と流路溝が平行なパラレルタイプのセパレータに限定されていること、また、後工程でプレスして潰す場合は、プレス成形時に残留応力が生じ、反り、捩れが大きくなる問題がある。
In addition, according to Patent Document 4, a part of the present inventor gives a concavo-convex shape to a metal plate with upper and lower rolls having a concavo-convex shape on the entire circumference, and then rolls a part of the concavo-convex plate with a subsequent roll. Alternatively, a method for producing a solid oxide fuel cell separator by pressing and crushing is disclosed.
However, in the method disclosed in Patent Document 4, when a high-strength titanium plate is molded, warping and twisting of the separator may increase. In addition, when rolling a part of the concavo-convex plate with a subsequent roll, the manufacturing object is limited to a parallel type separator in which the circumferential direction of the roll and the flow channel are parallel, and the press is performed in a subsequent process. In the case of crushing, there is a problem that residual stress is generated at the time of press molding, and warping and twisting are increased.

特開2002−190305号公報JP 2002-190305 A 特開2006−35245号公報JP 2006-35245 A 特開2000−247143号公報JP 2000-247143 A 特開2006−75900号公報JP 2006-75900 A

セパレータの凸部及び凹部の形状と相似形の凹凸加工を表面に施した上下一対の圧下ロールを有する[ことを特徴とする]固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置において、板面の中央部にのみ流路パターンとなる凹凸部を形成する強加工であるため、加工後に強加工部と非加工部での歪み量の差異が生じて残留応力が発生し、ねじれや局部的なうねりとなる形状不良の問題がある。
本発明は、前記の問題に鑑み、低コスト・高耐久型の固体高分子型燃料電池に適用できる、加工後のねじれやうねりが極めて少なく密閉性に優れた燃料電池用セパレータの製造装置を提供することを目的とする。
In the separator manufacturing apparatus for a polymer electrolyte fuel cell, characterized in that it has a pair of upper and lower rolling rolls on the surface that have an unevenness similar to the shape of the convex and concave portions of the separator. Since it is a strong process that forms uneven parts that become the flow path pattern only, a difference in strain occurs between the hard processed part and the non-processed part after processing, resulting in residual stress, resulting in torsion and local undulation There is a problem of poor shape.
In view of the above problems, the present invention provides an apparatus for manufacturing a fuel cell separator that is applicable to a low-cost, high-endurance polymer electrolyte fuel cell and that has very little twisting and undulation after processing and is excellent in hermeticity. The purpose is to do.

係る課題を解決するため、本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)上下一対のロールの軸方向中央部であって、圧延方向の長さL(mm)、軸方向の幅W(mm)からなる四角形状の領域にそれぞれ第1凹凸部(11a、11b)を有し、更に軸方向で前記第1凹凸部(11a、11b)より外側で、前記第1凹凸部(11a、11b)のコーナー部近傍の4箇所のみに、それぞれエンボス状凹凸部(12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4)を有する1段目の圧下ロールと、上下一対のロール軸方向中央部であって、前記第1凹凸部と対応する位置に、それぞれ前記第1凹凸部と同等の形状からなる第2凹凸部(63a、63b)を有し、前記第2凹凸部の周囲は前記1段目の圧下ロールのエンボス状凹凸部で形成されたセパレータのエンボス状凹凸部を潰すための平滑面からなる2段目の圧下ロールからなるロール列を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置。
In order to solve the problem, the gist of the present invention is as follows.
(1) The first concavo-convex portions (11a, 11b) are formed in a rectangular region having a length L (mm) in the rolling direction and a width W (mm) in the axial direction in the center portion in the axial direction of the pair of upper and lower rolls. ), And in the axial direction, outside the first concavo-convex portions (11a, 11b) and in the vicinity of the corner portions of the first concavo-convex portions (11a, 11b), the embossed concavo-convex portions (12a -1, 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4) and a pair of upper and lower roll axial direction center portions In addition, there are second uneven portions (63a, 63b) each having a shape equivalent to the first uneven portion at a position corresponding to the first uneven portion, and the periphery of the second uneven portion is the one step. Of the separator formed by the embossed uneven parts of the eye-rolling roll Nbosu concavo-convex portions for a polymer electrolyte fuel cell separator manufacturing apparatus characterized by having a roll train having two-stage reduction roll of smooth surface to crush.

(2)圧延方向で前記1段目の圧下ロールの軸方向片側に存在する1組のエンボス状凹凸部(12a−1と12a−2、12a−3と12a−4、12b−1と12b−2、12b−3と12b−4)の先端から後端までの合計長さa(mm)が、それぞれa≧Lを満たすことを特徴とする(1)記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置。   (2) A set of embossed concavo-convex portions (12a-1 and 12a-2, 12a-3 and 12a-4, 12b-1 and 12b-) present on one axial side of the first-stage rolling roll in the rolling direction. 2, 12b-3 and 12b-4) total lengths a (mm) from the front end to the rear end satisfy a ≧ L, respectively, and the polymer electrolyte fuel cell separator according to (1) manufacturing device.

(3)前記1段目の圧下ロールにおいて、前記第1凹凸部(11a、11b)のコーナー部から、圧延方向に沿って前記第1凹凸部(11a、11b)の内側に存在する前記エンボス状凹凸部(12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4)の長さb(mm)が、それぞれL/4≧b≧L/8を満たすことを特徴とする(1)又は(2)記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置。   (3) In the first-stage rolling roll, the embossed shape present inside the first uneven portion (11a, 11b) along the rolling direction from the corner portion of the first uneven portion (11a, 11b). The lengths b (mm) of the concavo-convex portions (12a-1, 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4) are respectively L / 4 ≧ b The apparatus for producing a separator for a polymer electrolyte fuel cell according to (1) or (2), wherein ≧ L / 8 is satisfied.

本発明により、セパレータの凸部及び凹部の形状と相似形の凹凸加工を表面に施した上下一対の圧下ロールを有することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置において、低コスト・高耐久型の固体高分子型燃料電池に適用できる、加工後のねじれやうねりが極めて少なく密閉性に優れた燃料電池用セパレータの製造装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, there is provided a separator manufacturing apparatus for a polymer electrolyte fuel cell characterized by having a pair of upper and lower rolling rolls on the surface having a concave and convex process similar to the shape of the convex and concave portions of the separator. It is possible to provide an apparatus for manufacturing a fuel cell separator that can be applied to a highly durable solid polymer fuel cell and that has very little twisting and undulation after processing and is excellent in hermeticity.

以下、本発明に関し、図面を用いて具体的に説明する。
図1は、セパレータ23のねじれの形態を示した図である。板成形品のねじれやうねりなどの形状不良は、一般的に成形後の残留応力分布に起因すると言われている。図2に示すようにセパレータ形状となる凹凸部21が板の内部に成形加工されると、四隅のコーナー部24に材料が流れ込んでいくため、縮みフランジ変形となって圧縮残留応力が発生する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a twisted form of the separator 23. It is said that shape defects such as torsion and waviness of plate molded products are generally caused by residual stress distribution after molding. As shown in FIG. 2, when the uneven portion 21 having the separator shape is molded into the inside of the plate, the material flows into the corner portions 24 at the four corners, so that a compression residual stress occurs due to shrinkage flange deformation.

そこで、コーナー部近傍に後述のエンボス状凹凸部がない従来の種々のセパレータについて、周囲平坦部の残留応力測定を行った。成形直後の状態を模擬するため、ねじれを生じた成形品を押し付け金具によって周囲をフラットな状態に維持して、微小焦点X線応力測定装置で残留応力を測定調査した。図3は残留応力分布の測定例であり、圧延方向(紙面左右方向)に平行な周辺の平坦部の二辺(図3の凹凸部21の上側及び下側の周辺部)において圧延方向に測定した。図3中のA測定ラインおよびB測定ラインは、測定箇所を示しており、凹凸部21の端部から圧延直角方向に約5mm離れた位置とした。本測定調査から、周辺平坦部の残留応力分布データが得られ、コーナー部近傍に縮みフランジ変形に起因する圧縮残留応力の存在が明らかになった。   Therefore, the residual stress of the peripheral flat portion was measured for various conventional separators that do not have an embossed uneven portion described below in the vicinity of the corner portion. In order to simulate the state immediately after the molding, the molded product in which the twist occurred was pressed and the surroundings were kept flat by a metal fitting, and the residual stress was measured and investigated with a micro focus X-ray stress measuring device. FIG. 3 is an example of measurement of the residual stress distribution, measured in the rolling direction on two sides of the flat portion (upper and lower peripheral portions of the uneven portion 21 in FIG. 3) parallel to the rolling direction (left and right direction on the paper). did. The A measurement line and the B measurement line in FIG. 3 indicate the measurement points, and are located at a position approximately 5 mm away from the end of the uneven portion 21 in the direction perpendicular to the rolling direction. From this measurement survey, the residual stress distribution data of the peripheral flat part was obtained, and the presence of compressive residual stress due to the flange deformation was observed near the corner part.

発明者らは、この調査結果から残留応力が存在する領域にエンボス状の凹凸部22(図5参照)を形成して、残留応力を緩和し、ねじれやうねりなどの形状不良を低減することを着想した。図5は、1段目の圧下ロールで成形加工されたセパレータ形状例を示す。
成形されたセパレータ23は、水素や空気(酸素)の流路となる連続した凹凸部21からなる溝が形成され、固体高分子膜やシール板を介して数百枚積層されて水素や空気(酸素)を固体高分子膜に供給する燃料極の役割を果たすことから、密閉性を保つ必要がある。
Based on the results of the investigation, the inventors have formed an embossed uneven portion 22 (see FIG. 5) in a region where residual stress exists to relieve the residual stress and reduce shape defects such as torsion and waviness. Inspired. FIG. 5 shows an example of the shape of a separator molded by the first-stage reduction roll.
The formed separator 23 is formed with a groove composed of a continuous uneven portion 21 serving as a flow path for hydrogen or air (oxygen), and several hundred sheets are laminated via a solid polymer film or a seal plate to form hydrogen or air ( Since it serves as a fuel electrode for supplying (oxygen) to the solid polymer membrane, it is necessary to maintain hermeticity.

図4は、燃料電池スタックの構造の例を示す。セパレータ23、シール板43、電極である炭素繊維集電体42の積層構造で、両面に電極触媒が塗布された固体高分子膜41を重ね合わせることで、単セルが形成される。図中のAサイクルを繰り返し積層することで燃料電池スタックが構成される。シール板の材質は、適度な弾性を有し、冷却水の沸点以下で分解・塑性変形が起きない材料であればよく、シリコン樹脂、ブタジエンゴム系樹脂、フッ素系樹脂などが適用可能で、溝高さより僅かに厚いシール板を締め付けることによりガスがシールされる。シール板は適度な弾性を有することで、セパレータ等の微小な変形にも追従することが可能となり、ある程度密閉性を保つことが出来るが、エンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4(図5参照)が凹凸部水素や空気(酸素)の流路となる凹凸部21を有する四角形状の領域のコーナー部近傍に存在するとシール板で密閉構造を保持するのは困難である。従って、周囲平坦部は、シール板が密着するように、最終的には予めエンボス状の凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4を圧延加工により潰して残さないようにする必要がある。   FIG. 4 shows an example of the structure of the fuel cell stack. A single cell is formed by laminating a solid polymer film 41 coated with an electrode catalyst on both sides in a laminated structure of a separator 23, a seal plate 43, and a carbon fiber current collector 42 as an electrode. A fuel cell stack is configured by repeatedly stacking the A cycles in the figure. The material of the seal plate may be any material that has moderate elasticity and does not decompose or plastically deform below the boiling point of the cooling water. Silicone resin, butadiene rubber resin, fluorine resin, etc. can be applied, and the groove Gas is sealed by tightening a sealing plate slightly thicker than the height. Since the seal plate has an appropriate elasticity, it can follow a minute deformation of the separator and the like, and can maintain a certain degree of hermeticity. However, the embossed uneven portions 22-1, 22-2, 22- 3 and 22-4 (see FIG. 5) are present in the vicinity of the corner portion of the rectangular region having the concavo-convex portion 21 serving as the flow passage of the concavo-convex portion hydrogen or air (oxygen), Have difficulty. Therefore, the embossed uneven portions 22-1, 22-2, 22-3, and 22-4 are not crushed by rolling in advance so that the peripheral flat portion is in close contact with the seal plate. There is a need to.

以上のことから、図6に示すように、1段目の上下の圧下ロール61a、61bでセパレータの四角形状の領域にガス流路となる凹凸部を形成すると共に、この領域の幅方向の外側であって、四隅コーナー部近傍にそれぞれエンボス状の凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4を成形して、残留応力を緩和し、さらに、2段目の圧下ロール62a、62bにより、セパレータのエンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4を含めた凹凸部の周囲を一様に圧延成形して(潰して)所定の製品形状を得ることを見出した。   From the above, as shown in FIG. 6, the upper and lower rolling rolls 61a and 61b in the first stage form the uneven portions serving as gas flow paths in the quadrangular region of the separator, and the outer side in the width direction of this region. The embossed concavo-convex portions 22-1, 22-2, 22-3, 22-4 are formed in the vicinity of the four corner portions, respectively, to relieve the residual stress, and further, the second-stage reduction roll 62a 62b, the periphery of the concavo-convex portions including the embossed concavo-convex portions 22-1, 22-2, 22-3, 22-4 of the separator is uniformly rolled (crushed) to obtain a predetermined product shape. I found out.

本成形法を実現すべく、周辺に平坦部を有し、周辺を除く部分は長さL(mm)、幅W(mm)の四角形状の領域にガス流路となる凹凸部を有する固体高分子型燃料電池用セパレータの製造装置において、上下一対のロールの軸方向中央部であって、圧延方向の長さL(mm)、軸方向の幅W(mm)からなる四角形状の領域にそれぞれ第1凹凸部11a、11bを有し、更に、軸方向で前記第1凹凸部11a、11bより外側で、前記第1凹凸部11a、11bのコーナー部近傍の4箇所のみに、それぞれエンボス状凹凸部12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4を有する1段目の圧下ロールと、上下一対のロール軸方向中央部であって、前記第1凹凸部と対応する位置に、それぞれ前記第1凹凸部と同等の形状からなる第2凹凸部63a、63bを有し、前記第2凹凸の周囲は、前記第1段目の圧下ロールのエンボス状凹凸部で形成されたセパレータのエンボス状の凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4を圧延して潰すための平滑面からなる2段目の圧下ロールからなるロール列を構成させた(前記(1)に係る発明)。
ここで、コーナー部近傍とは、第1凹凸部11a、11bを有する四角形状の領域のコーナー部から圧延方向に±L/4(mm)以内の領域を指している。
In order to realize this molding method, a solid portion having a flat portion at the periphery and a portion excluding the periphery having a concavo-convex portion serving as a gas flow path in a rectangular region having a length L (mm) and a width W (mm). In the molecular fuel cell separator manufacturing apparatus, each of the pair of upper and lower rolls in the axial center portion is formed in a rectangular region having a length L (mm) in the rolling direction and a width W (mm) in the axial direction. Embossed irregularities having first irregularities 11a and 11b, and only at four locations near the corners of the first irregularities 11a and 11b outside the first irregularities 11a and 11b in the axial direction. First-stage rolling rolls having portions 12a-1, 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4, and a pair of upper and lower roll axially central portions In a position corresponding to the first uneven portion, Each has second concavo-convex portions 63a and 63b having the same shape as the first concavo-convex portion, and the periphery of the second concavo-convex portion is formed by an embossed concavo-convex portion of the first-stage reduction roll. The roll row | line | column consisting of the 2nd stage | paragraph rolling roll which consists of a smooth surface for rolling and crushing the embossed uneven | corrugated | grooved part 22-1, 22-2, 22-3, 22-4 of a separator was comprised (the said ( Invention according to 1)).
Here, the vicinity of the corner refers to a region within ± L / 4 (mm) in the rolling direction from the corner of the quadrangular region having the first uneven portions 11a and 11b.

図5は、1段目の圧下ロールで成形加工されたセパレータ形状例を示す。図3の測定結果が示す残留応力が存在する領域を勘案し、圧延方向(紙面上下方向)に平行な一辺に存在する1組のエンボス状凹凸部(例えば、22−1と22−2)の先端から後端までの合計長さa(mm)(すなわち、セパレータの圧延方向の前方側のエンボス状凹凸部22−1の先端から、後方側のエンボス状凹凸部22−2の後端までの長さ)は、確実に圧縮残留応力を緩和するため、圧延方向に平行な凹凸部21の一辺の長さLより大きい方が望ましい。   FIG. 5 shows an example of the shape of a separator molded by the first-stage reduction roll. In consideration of the region where the residual stress indicated by the measurement result of FIG. 3 exists, a set of embossed uneven portions (for example, 22-1 and 22-2) present on one side parallel to the rolling direction (up and down direction on the paper surface) Total length a (mm) from the front end to the rear end (that is, from the front end of the embossed uneven portion 22-1 on the front side in the rolling direction of the separator to the rear end of the embossed uneven portion 22-2 on the rear side. The length) is preferably larger than the length L of one side of the concavo-convex portion 21 parallel to the rolling direction in order to surely relieve the compressive residual stress.

このため、前記上下一対の1段目の圧下ロールにおいて、圧延方向で、軸方向の片側に存在する1組のエンボス状凹凸部12a−1と12a−2、12a−3と12a−4、12b−1と12b−2、12b−3と12b−4の先端から後端までの合計長さa(mm)が、それぞれa≧Lを満たすようにすることが好ましい。(前記(2)に係る発明)   For this reason, in the pair of upper and lower first-stage rolling rolls, a pair of embossed uneven portions 12a-1 and 12a-2, 12a-3 and 12a-4, 12b existing on one side in the axial direction in the rolling direction. It is preferable that the total lengths a (mm) from the front end to the rear end of -1 and 12b-2 and 12b-3 and 12b-4 satisfy a ≧ L. (Invention pertaining to (2))

また、2段目の圧下ロール62a、62bでセパレータのエンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4を潰した後は、圧痕が存在し表面が粗くなり外観が損なわれる。その圧痕は燃料電池スタックの密閉性を損なう場合もあることから、セパレータに形成するエンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4の領域は、極力最小限度にすること、すなわち、1段目の圧下ロールに設けるエンボス状凹凸部12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4の領域は極力最小限にした方がよい。   In addition, after crushing the embossed concave and convex portions 22-1, 22-2, 22-3, and 22-4 of the separator with the second-stage reduction rolls 62a and 62b, indentations exist and the surface becomes rough and the appearance is impaired. It is. Since the indentation may impair the sealing performance of the fuel cell stack, the embossed uneven portions 22-1, 22-2, 22-3, and 22-4 formed in the separator should be minimized as much as possible. That is, the embossed uneven portions 12a-1, 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, and 12b-4 provided on the first-stage reduction roll are as much as possible. Better to minimize.

図5に示すように、b(mm)を、セパレータの凹凸部21のコーナー部から圧延方向に沿って凹凸部21の内側に存在するエンボス状凹凸部(例えば22−1)の長さとすると、図3の残留応力測定結果から、コーナー部近傍の残留応力はL/4≧b≧L/8の付近まで存在していることが認められる。   As shown in FIG. 5, when b (mm) is the length of the embossed uneven portion (for example, 22-1) existing inside the uneven portion 21 along the rolling direction from the corner portion of the uneven portion 21 of the separator, From the residual stress measurement result of FIG. 3, it is recognized that the residual stress in the vicinity of the corner portion exists up to the vicinity of L / 4 ≧ b ≧ L / 8.

従って、1段目の圧下ロールにおいて、第1凹凸部11a、11bのコーナー部から、圧延方向に沿って第1凹凸部11a、11bの内側に存在するエンボス状凹凸部12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4の長さb(mm)は、確実に圧縮残留応力を緩和するため、少なくともL/8以上であることが好ましく、また、セパレータ内での圧痕領域を極力小さくするため、長さb(mm)はL/4以下であることが好ましい(前記(3)に係る発明)。   Accordingly, in the first-stage rolling roll, the embossed uneven portions 12a-1 and 12a-2 that exist inside the first uneven portions 11a and 11b along the rolling direction from the corner portions of the first uneven portions 11a and 11b. , 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4 have a length b (mm) of at least L / 8 to surely relieve the compressive residual stress. Preferably, the length b (mm) is preferably L / 4 or less in order to minimize the indentation region in the separator (the invention according to (3) above).

本発明に係るセパレータ製造装置の例を図6に示す。本装置は2段のロール列から構成されており、各ロール列の上下圧下ロールは同期駆動されている。1段目の圧下ロール61a、61bはロールの軸方向中央部に前記セパレータの凹凸部の形状と相似形の第1凹凸部11a、11bと、ロール軸方向の外側であって、前記第1凹凸部11a、11bのコーナー部近傍、すなわち圧延方向に平行な二辺で、第1凹凸部のコーナー部近傍において、エンボス状凹凸部12a−1、12a−2(図示せず)、12a−3、12a−4(図示せず)、12b−1、12b−2(図示せず)、12b−3(図示せず)、12b−4(図示せず)を有し、2段目の圧下ロール62a、62bは第1凹凸部と対応する位置に、第1凹凸部と同一形状の第2凹凸部63a、63bを有しており、第2凹凸部63a、63bの周囲は、1段目の圧下ロール61a、61bのエンボス状凹凸部で形成されたセパレータのエンボス状凹凸部を潰すための平滑面からなっている。   An example of a separator manufacturing apparatus according to the present invention is shown in FIG. This apparatus is composed of two roll rows, and the upper and lower rolls of each roll row are driven synchronously. The first rolls 61a and 61b have first concave and convex portions 11a and 11b similar to the shape of the concave and convex portions of the separator at the central portion in the axial direction of the roll, and outside the first concave and convex portions. Embossed uneven portions 12a-1, 12a-2 (not shown), 12a-3, in the vicinity of the corner portions of the portions 11a, 11b, that is, in the vicinity of the corner portion of the first uneven portion, on two sides parallel to the rolling direction. 12 a-4 (not shown), 12 b-1, 12 b-2 (not shown), 12 b-3 (not shown), 12 b-4 (not shown) 62b have second concavo-convex portions 63a and 63b having the same shape as the first concavo-convex portion at positions corresponding to the first concavo-convex portions, and the periphery of the second concavo-convex portions 63a and 63b Separate formed by embossed uneven portions of rolls 61a and 61b It consists smooth surface for crushing the embossed concavo-convex portion of the data.

つまり、2段目の圧下ロール62a、62bは、セパレータのコーナー部周辺に存在するエンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4を圧延して潰すために用いられ、セパレータの凹凸部21は潰れないように第2凹凸部63a、63bが配置されている。この第2凹凸部63a、63bはセパレータの凹凸部を有する四角形状の領域と対応する形状、すなわち、第1凹凸部11a、11bの輪郭形状と同等な寸法となっており、その凹部の深さは、第1凹凸部11a、11bの溝高さよりも大きい。従って、2段目の圧下ロールでは、セパレータの凹凸部21の領域は圧延加工は施されず、凹部63a、63bの周囲平坦部によりセパレータのエンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4のみが圧延加工されて潰される。   That is, the second-stage reduction rolls 62a and 62b are used for rolling and crushing the embossed uneven portions 22-1, 22-2, 22-3, and 22-4 existing around the corner portion of the separator, The second uneven portions 63a and 63b are arranged so that the uneven portion 21 of the separator is not crushed. The second concavo-convex portions 63a and 63b have a shape corresponding to the quadrangular region having the concavo-convex portions of the separator, that is, a size equivalent to the contour shape of the first concavo-convex portions 11a and 11b, and the depth of the concave portions. Is larger than the groove height of the first uneven portions 11a and 11b. Therefore, in the second rolling reduction roll, the region of the uneven portion 21 of the separator is not subjected to rolling, and the embossed uneven portions 22-1, 22-2, 22-2 of the separator are formed by the flat portions around the recessed portions 63a, 63b. Only 3, 22-4 are rolled and crushed.

なお、この2段目の圧下ロールの第2凹凸部63a、63bの位置は、一段目のロールの凹凸11a、11bの位置と対応するように軸方向および圧延方向(ロールの周方向)位置が調整されることはいうまでもない。
また、図5で示したセパレータの凹凸の形状、配置、寸法などは、これを形成するための図6に示した上下ロールの凹凸の形状、配置、寸法と対応する関係にあるものであり、本明細書において、セパレータ或いはロールで説明した凹凸の形状、配置、寸法などは相互に対応するものである。
In addition, the positions of the second uneven portions 63a and 63b of the second-stage rolling roll have axial and rolling direction (circumferential direction of the roll) positions so as to correspond to the positions of the uneven portions 11a and 11b of the first-stage roll. Needless to say, it is adjusted.
Further, the shape, arrangement, dimensions and the like of the unevenness of the separator shown in FIG. 5 have a relationship corresponding to the shape, arrangement, and dimensions of the unevenness of the upper and lower rolls shown in FIG. In this specification, the shape, arrangement, dimensions, and the like of the projections and depressions described in the separator or roll correspond to each other.

本発明を実施例により、以下に説明する。   The invention is illustrated below by means of examples.

(実施例1)
本発明において実験を行ったセパレータ形状については、厚み0.15mmのオーステナイト系ステンレス鋼板を使用し、セパレータの外形は縦400mm、横250mmであり、凹凸部21のサイズは圧延方向の長さLが320mm、圧延直角方向の長さWが150mmである。凹凸部21の流路溝は圧延方向に平行に形成され、その断面形状は矩形の繰り返し断面であり、溝深さ0.6mm、溝幅1.4mmである。各圧下ロールの材質は金型用合金工具鋼を用いて製作した。
Example 1
The separator shape tested in the present invention uses an austenitic stainless steel plate with a thickness of 0.15 mm, the outer shape of the separator is 400 mm long and 250 mm wide, and the size of the concavo-convex portion 21 is the length L in the rolling direction. The length W in the direction perpendicular to rolling is 320 mm and 150 mm. The channel grooves of the concavo-convex portion 21 are formed in parallel to the rolling direction, and the cross-sectional shape thereof is a rectangular repeated cross section with a groove depth of 0.6 mm and a groove width of 1.4 mm. The material of each reduction roll was manufactured using alloy tool steel for molds.

図7は本発明に係る1段目の圧下ロールにより成形されたエンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4の拡大部を示したものである。エンボス25は、図7に示すように、円筒状の形状で、直径dは1.4mm、深さhは0.6mmであり、ピッチ長さpは2.8mmで圧延方向及び圧延直角方向に等間隔に配置されている。図5に示すようにエンボス状凹凸部22−1、22−2、22−3、22−4は凹凸部21の各コーナー部近傍に4箇所あり、その領域の圧延直角方向の長さを50mmとし、圧延方向の長さについては表1のa(mm)及びb(mm)に示すとおりである(表1のNo.1〜8参照)。比較例として、コーナー部近傍にエンボス状の凹凸部がない従来のセパレータの試作も行った(表1のNo.9参照)。   FIG. 7 shows an enlarged portion of the embossed uneven portions 22-1, 22-2, 22-3, and 22-4 formed by the first-stage reduction roll according to the present invention. As shown in FIG. 7, the emboss 25 has a cylindrical shape, a diameter d of 1.4 mm, a depth h of 0.6 mm, a pitch length p of 2.8 mm, and in the rolling direction and the direction perpendicular to the rolling. It is arranged at equal intervals. As shown in FIG. 5, there are four embossed uneven portions 22-1, 22-2, 22-3, 22-4 in the vicinity of each corner portion of the uneven portion 21, and the length of the region in the direction perpendicular to the rolling direction is 50 mm. The length in the rolling direction is as shown in a (mm) and b (mm) in Table 1 (see Nos. 1 to 8 in Table 1). As a comparative example, a prototype of a conventional separator without an embossed uneven portion in the vicinity of the corner portion was also manufactured (see No. 9 in Table 1).

製品の評価は、ねじり量H(mm)を評価項目とし、図1に示すようにセパレータのコーナー部の一箇所を固定した上で、変位量の最大値をねじり量H(mm)とし、0.5mm以下を◎、0.5mmよりも大きく、かつ1.0mm以下を○、それ以外(1.0mm超)を×とした。
比較例であるNo.9のセパレータは凹凸部のコーナー部近傍にエンボス状凹凸部が形成されずコーナー部近傍の残留応力が緩和されていないため、ねじりが顕著に発生し、3.0mmのねじり量となった。それに対して、本発明例はコーナー部の残留応力が緩和されることにより、ねじり量が低減され、寸法精度に優れるセパレータを得ることが出来た。
In the evaluation of the product, the torsion amount H (mm) is an evaluation item, and after fixing one corner portion of the separator as shown in FIG. 0.5 mm or less was marked as ◎, larger than 0.5 mm and 1.0 mm or smaller as ◯, and others (over 1.0 mm) as x.
No. which is a comparative example. In the separator No. 9, the embossed uneven portion was not formed in the vicinity of the corner portion of the uneven portion, and the residual stress in the vicinity of the corner portion was not relaxed. On the other hand, the example of the present invention was able to obtain a separator with excellent dimensional accuracy by reducing the amount of twist by reducing the residual stress at the corners.

Figure 0005169480
Figure 0005169480

一方、ガス密閉性については、本発明例のセパレータを用いて燃料電池スタックを組み上げて確認を行った。図8は組み上げた燃料電池スタックの概観である。図4に示す単セルを合計200段積み上げる構成とした。固体高分子膜41、炭素繊維集電体42、シール板43は、それぞれパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜、多孔質カーボンペーパー、シリコン樹脂を用いて、燃料電池スタックを試作した。各構成部材には、水素及び空気(酸素)の流入口、流出口を設け、燃料ガスを供給できる構造とした。各部材の四周に位置決めと全圧をかける目的でボルト穴を配し、高張力ボルトと剛性のある終端板を用いて燃料電池スタックの締め付けを行った(ボルト穴、高張力ボルトは図示せず)。実際に、水素、酸素を供給し、水素濃度計及び酸素濃度計でリーク量を測定したところ、漏えい検出されず良好な密閉性が保たれており、寸法精度に優れ、エンボス状凹凸も密閉性を損なわない程に潰されたセパレータとなっていることが確認された。   On the other hand, the gas tightness was confirmed by assembling a fuel cell stack using the separator of the present invention. FIG. 8 is an overview of the assembled fuel cell stack. A total of 200 single cells shown in FIG. 4 were stacked. For the solid polymer membrane 41, the carbon fiber current collector 42, and the seal plate 43, a fuel cell stack was prototyped using a perfluorosulfonic acid ion exchange membrane, porous carbon paper, and silicon resin, respectively. Each component is provided with an inflow port and an outflow port for hydrogen and air (oxygen) so that fuel gas can be supplied. Bolt holes were arranged for the purpose of positioning and total pressure on the four circumferences of each member, and the fuel cell stack was tightened using high tension bolts and rigid end plates (bolt holes and high tension bolts not shown) ). Actually, hydrogen and oxygen were supplied, and the leak rate was measured with a hydrogen concentration meter and oxygen concentration meter. As a result, leakage was not detected and good sealing performance was maintained. Excellent dimensional accuracy and embossed irregularities were sealed. It was confirmed that the separator was crushed to such an extent that it was not damaged.

(実施例2)
本発明の一実施例について以下に示す。
本発明において実験を行ったセパレータ形状については、厚み0.15mmのJIS規格H4600相当のチタン板を使用し、セパレータの外形は縦400mm、横250mmであり、凹凸部21のサイズは圧延方向の長さLが320mm、圧延直角方向の長さWが150mmである。凹凸部21の流路溝は圧延方向に平行に形成され、その断面形状は矩形の繰り返し断面であり、溝深さ0.5mm、溝幅1.4mmである。各圧下ロールの材質は金型用合金工具鋼を用いて製作した。
(Example 2)
One embodiment of the present invention will be described below.
As for the separator shape tested in the present invention, a titanium plate equivalent to JIS standard H4600 with a thickness of 0.15 mm is used, the outer shape of the separator is 400 mm long and 250 mm wide, and the size of the uneven portion 21 is the length in the rolling direction. The length L is 320 mm, and the length W in the direction perpendicular to the rolling is 150 mm. The flow path grooves of the concavo-convex portion 21 are formed in parallel to the rolling direction, and the cross-sectional shape thereof is a rectangular repeated cross section with a groove depth of 0.5 mm and a groove width of 1.4 mm. The material of each reduction roll was manufactured using alloy tool steel for molds.

エンボス25は、図5に示すように、円筒状の形状で、直径dは1.4mm、深さhは0.5mmであり、ピッチ長さpは2.8mmで圧延方向及び圧延直角方向に等間隔に配置されている。図5に示すように、エンボス状の凹凸部22は凹凸部21の各コーナー部近傍に4箇所あり、その領域の圧延直角方向の長さを50mmとし、圧延方向の長さについては表1のa(mm)及びb(mm)に示すとおりである(表2のNo.1〜8参照)。比較例として、コーナー部近傍にエンボス状の凹凸部がない従来のセパレータの試作も行った(表2のNo.9参照)。   As shown in FIG. 5, the emboss 25 has a cylindrical shape, a diameter d of 1.4 mm, a depth h of 0.5 mm, a pitch length p of 2.8 mm, and in the rolling direction and the direction perpendicular to the rolling direction. It is arranged at equal intervals. As shown in FIG. 5, there are four embossed uneven portions 22 in the vicinity of each corner portion of the uneven portion 21, the length in the direction perpendicular to the rolling direction of the region is 50 mm, and the length in the rolling direction is shown in Table 1 It is as showing to a (mm) and b (mm) (refer No. 1-8 of Table 2). As a comparative example, a prototype of a conventional separator having no embossed uneven portions in the vicinity of the corner portion was also manufactured (see No. 9 in Table 2).

製品の評価は、実施例1と同様にねじり量H(mm)を評価項目とし、図1に示すようにセパレータのコーナー部の一箇所を固定した上で、変位量の最大値をねじり量H(mm)とし、0.5mm以下を◎、0.5mmよりも大きく、かつ1.0mm以下を○、それ以外(1.0mm超)を×とした。
比較例であるNo.9のセパレータはコーナー部近傍の残留応力が緩和されていないため、ねじりが顕著に発生し、2.5mmのねじり量となった。それに対して、本発明例はコーナー部の残留応力が緩和されることにより、ねじり量が低減され、寸法精度に優れるセパレータを得ることが出来た。
The evaluation of the product uses the torsion amount H (mm) as an evaluation item in the same manner as in Example 1, and after fixing one corner portion of the separator as shown in FIG. (Mm), 0.5 mm or less was evaluated as ◎, 1.0 mm or less as ◯, and other (more than 1.0 mm) as ×.
No. which is a comparative example. In the separator No. 9, since the residual stress in the vicinity of the corner portion was not relaxed, the twist occurred remarkably, and the twist amount was 2.5 mm. On the other hand, the example of the present invention was able to obtain a separator with excellent dimensional accuracy by reducing the amount of twist by reducing the residual stress at the corners.

Figure 0005169480
Figure 0005169480

一方、ガス密閉性についても実施例1と同様に、本発明例のセパレータを用いて燃料電池スタックを組み上げて確認を行った。単セルを合計200段積み上げる構成とし、固体高分子膜41、炭素繊維集電体42、シール板43は、それぞれパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜、多孔質カーボンペーパー、シリコン樹脂を用いて、燃料電池スタックを試作した。各構成部材には、水素及び空気(酸素)の流入口、流出口を設け、燃料ガスを供給できる構造とした。各部材の四周に位置決めと全圧をかける目的でボルト穴を配し、高張力ボルトと剛性のある終端板を用いて燃料電池スタックの締め付けを行った(ボルト穴、高張力ボルトは図示せず)。実際に、水素、酸素を供給し、水素濃度計及び酸素濃度計でリーク量を測定したところ、漏えい検出されず良好な密閉性が保たれており、寸法精度に優れ、エンボス状凹凸も密閉性を損なわない程に潰されたセパレータとなっていることが確認された。   On the other hand, the gas tightness was also confirmed by assembling a fuel cell stack using the separator of the present invention as in Example 1. The unit cell is configured to be stacked in a total of 200 stages. The solid polymer membrane 41, the carbon fiber current collector 42, and the seal plate 43 are made of perfluorosulfonic acid ion exchange membrane, porous carbon paper, and silicon resin, respectively. A battery stack was prototyped. Each component is provided with an inflow port and an outflow port for hydrogen and air (oxygen) so that fuel gas can be supplied. Bolt holes were arranged for the purpose of positioning and total pressure on the four circumferences of each member, and the fuel cell stack was tightened using high tension bolts and rigid end plates (bolt holes and high tension bolts not shown) ). Actually, hydrogen and oxygen were supplied, and the leak rate was measured with a hydrogen concentration meter and oxygen concentration meter. As a result, leakage was not detected and good sealing performance was maintained. Excellent dimensional accuracy and embossed irregularities were sealed. It was confirmed that the separator was crushed to such an extent that it was not damaged.

セパレータのねじれの形態を示す概観図である。It is a general-view figure which shows the form of the twist of a separator. セパレータの平面図を示す図である。It is a figure which shows the top view of a separator. セパレータ周囲平坦部の残留応力分布の測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement of the residual stress distribution of a separator surrounding flat part. 燃料電池スタックの構造の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of the structure of a fuel cell stack. 本発明の1段目の圧下ロールで成形加工されたセパレータの形状例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of a shape of the separator shape-molded with the 1st-stage reduction roll of this invention. 本発明のセパレータ製造装置の例を示す概観図である。It is a general-view figure which shows the example of the separator manufacturing apparatus of this invention. 本発明の1段目の圧下ロールにより成形されたエンボス状凹凸部12を示す平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the embossed uneven | corrugated | grooved part 12 shape | molded with the 1st-stage reduction roll of this invention. 燃料電池スタックを示す概観図である。It is a general-view figure which shows a fuel cell stack.

符号の説明Explanation of symbols

11a、11b セパレータの形状と相似形のロールの第1凹凸部
12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4 ロールのエンボス状凹凸部
21 セパレータの凹凸部
22−1、22−2、22−3、22−4 セパレータのエンボス状凹凸部
23 セパレータ
24 流路凹凸部のコーナー部
25 エンボス
41 固体高分子膜
42 炭素繊維集電体(電極)
43 シール板
61a、61b 1段目の圧下ロール
62a、62b 2段目の圧下ロール
63a、63b 第2凹凸部
83 水素(燃料ガス)導入口
84 空気(酸素)導入口
85 水素(燃料ガス)排出口
86 空気(酸素)排出口
87 上型
88 下型
11a, 11b 1st uneven | corrugated | grooved part of a roll similar to the shape of a separator 12a-1, 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4 Emboss of a roll Concavity and convexity portion 21 Concavity and convexity portion of separator 22-1, 22-2, 22-3 and 22-4 Embossed concavity and convexity portion of separator 23 Separator 24 Corner portion of flow passage concavity and convexity portion 25 Emboss 41 Solid polymer film 42 Carbon fiber collection Electrical body (electrode)
43 Seal plate 61a, 61b First-stage reduction roll 62a, 62b Second-stage reduction roll 63a, 63b Second uneven part 83 Hydrogen (fuel gas) inlet 84 Air (oxygen) inlet 85 Hydrogen (fuel gas) exhaust Outlet 86 Air (oxygen) outlet 87 Upper mold 88 Lower mold

Claims (3)

上下一対のロールの軸方向中央部であって、圧延方向の長さL(mm)、軸方向の幅W(mm)からなる四角形状の領域に、それぞれ第1凹凸部(11a、11b)を有し、更に幅方向で前記第1凹凸部(11a、11b)より外側で、前記第1凹凸部(11a、11b)のコーナー部近傍の4箇所のみに、それぞれエンボス状凹凸部(12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4)を有する1段目の圧下ロールと、上下一対のロールの軸方向中央部であって、前記第1凹凸部と対応する位置に、それぞれ前記第1凹凸部と同等の形状からなる第2凹凸部(63a、63b)を有し、前記第2凹凸部の周囲は前記第1段目の圧下ロールのエンボス状凹凸部で形成されたセパレータのエンボス状凹凸部を潰すための平滑面からなる2段目の圧下ロールからなるロール列を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置。   The first concavo-convex portions (11a, 11b) are respectively formed in square regions of the center portion in the axial direction of the pair of upper and lower rolls, each having a length L (mm) in the rolling direction and a width W (mm) in the axial direction. And embossed uneven portions (12a-1) at only four locations near the corners of the first uneven portions (11a, 11b) outside the first uneven portions (11a, 11b) in the width direction. 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4), and the axially central portion of the pair of upper and lower rolls. In addition, there are second uneven portions (63a, 63b) each having a shape equivalent to the first uneven portion at a position corresponding to the first uneven portion, and the periphery of the second uneven portion is the first step. Of the separator formed by the embossed uneven parts of the eye-rolling roll Nbosu concavo-convex portions for a polymer electrolyte fuel cell separator manufacturing apparatus characterized by having a roll train having two-stage reduction roll of smooth surface to crush. 圧延方向で前記1段目の圧下ロールの軸方向片側に存在する1組の前記エンボス状凹凸部(12a−1と12a−2、12a−3と12a−4、12b−1と12b−2、12b−3と12b−4)の先端から後端までの合計長さa(mm)が、それぞれa≧Lを満たすことを特徴とする請求項1記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置。   A set of the embossed concavo-convex portions (12a-1 and 12a-2, 12a-3 and 12a-4, 12b-1 and 12b-2, present on one axial side of the first-stage rolling roll in the rolling direction, 2. The apparatus for producing a polymer electrolyte fuel cell separator according to claim 1, wherein the total lengths a (mm) from the front end to the rear end of 12b-3 and 12b-4 satisfy a ≧ L, respectively. . 前記1段目の圧下ロールにおいて、前記第1凹凸部(11a、11b)のコーナー部から、圧延方向に沿って前記第1凹凸部(11a、11b)の内側に存在する前記エンボス状凹凸部(12a−1、12a−2、12a−3、12a−4、12b−1、12b−2、12b−3、12b−4)の長さb(mm)が、それぞれL/4≧b≧L/8を満たすことを特徴とする請求項1又は2記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ製造装置。   In the first-stage rolling roll, the embossed uneven portions (inside the first uneven portions (11a, 11b) along the rolling direction from the corner portions of the first uneven portions (11a, 11b) ( 12a-1, 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4) have lengths b (mm) of L / 4 ≧ b ≧ L / 8. The separator for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein:
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