JP7104119B2 - Manufacturing method and processing mold of resin frame member for fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池用樹脂枠部材の製造方法及び加工型に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell and a processing mold.
発電セルは、例えば、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体(樹脂枠付きMEA)を一対のセパレータで挟持して形成される。樹脂枠付きMEAは、電解質膜の一方の面にアノード電極が設けられるとともに電解質膜の他方の面にカソード電極が設けられてなる電解質膜・電極構造体(MEA)と、電解質膜・電極構造体の外周部に設けられた四角環状の樹脂枠部材とを備える。 The power generation cell is formed, for example, by sandwiching an electrolyte membrane / electrode structure with a resin frame (MEA with a resin frame) between a pair of separators. The MEA with a resin frame includes an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode is provided on one surface of the electrolyte membrane and a cathode electrode is provided on the other surface of the electrolyte membrane, and an electrolyte membrane / electrode structure. It is provided with a square annular resin frame member provided on the outer peripheral portion of the above.
樹脂枠部材の内周端部は、MEAの外周部を周回するとともにアノード電極の外周部とカソード電極の外周部との間に配置された状態で電解質膜に接合される。このような樹脂枠部材において、内周端部の厚さ方向に沿った断面が四角形状であると、樹脂枠部材の内周端部の内方に隙間(電解質膜と電極とが互いに離間した部分)が形成される。樹脂枠付きMEAにおいて、樹脂枠部材の内周端部の内方に形成された隙間は、未発電部となる。そのため、発電セルの発電効率が低下する。 The inner peripheral end portion of the resin frame member is joined to the electrolyte membrane in a state where it orbits the outer peripheral portion of the MEA and is arranged between the outer peripheral portion of the anode electrode and the outer peripheral portion of the cathode electrode. In such a resin frame member, if the cross section of the inner peripheral end portion along the thickness direction is square, a gap (electrolyte film and electrode are separated from each other) in the inner peripheral end portion of the resin frame member. Part) is formed. In the MEA with a resin frame, the gap formed inward of the inner peripheral end portion of the resin frame member becomes a non-power generation portion. Therefore, the power generation efficiency of the power generation cell is lowered.
例えば、特許文献1には、樹脂枠部材の内周端部の内方の隙間を小さくした樹脂枠付きMEAが開示されている。この樹脂枠付きMEAの樹脂枠部材の内周端部には、樹脂枠部材の一方の面から他方の面に向かって内方に傾斜した傾斜面が形成されている。 For example, Patent Document 1 discloses a MEA with a resin frame in which the inner gap of the inner peripheral end portion of the resin frame member is reduced. At the inner peripheral end of the resin frame member of the MEA with a resin frame, an inclined surface inclined inward from one surface of the resin frame member toward the other surface is formed.
本発明は、上記の従来技術に関連してなされたものであり、効率よく傾斜面を形成することができる燃料電池用樹脂枠部材の製造方法及び加工型を提供することを目的とする。 The present invention has been made in connection with the above-mentioned prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell and a processing mold capable of efficiently forming an inclined surface.
本発明の第1の態様は、樹脂フィルムの中央部に形成された四角形状の開口部を囲む内周端部の各辺部に傾斜面を形成することにより、電解質膜・電極構造体の外周部に設けられる樹脂枠部材を製造する燃料電池用樹脂枠部材の製造方法であって、前記樹脂フィルムを下型の載置面に載置する載置工程と、前記載置工程の後で、上型を前記下型に向かって移動させて前記下型の下側加工部と前記上型の上側加工部とで前記各辺部のせん断加工を行うことにより、前記各辺部に前記傾斜面を形成する加工工程と、を含み、前記加工工程では、前記下側加工部と前記上側加工部との間に所定のクリアランスを維持しつつ、前記各辺部が内方に向かって下方に傾斜するように前記載置面における前記下側加工部側の角部を切り欠いた切り欠き部に前記各辺部の少なくとも一部を位置させた状態で、前記せん断加工を行う、燃料電池用樹脂枠部材の製造方法である。 In the first aspect of the present invention, an inclined surface is formed on each side of an inner peripheral end portion surrounding a square opening formed in the central portion of the resin film, thereby forming an inclined surface on the outer periphery of the electrolyte membrane / electrode structure. A method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell for manufacturing a resin frame member provided in a portion, wherein the resin film is placed on a mounting surface of a lower mold, and after the mounting step described above, By moving the upper mold toward the lower mold and shearing each side portion between the lower processing portion of the lower mold and the upper processing portion of the upper mold, the inclined surface is formed on each side portion. In the processing step, each side portion is inclined downward inward while maintaining a predetermined clearance between the lower processing portion and the upper processing portion. A resin for a fuel cell, which is subjected to the shearing process in a state where at least a part of each side portion is positioned in the notch portion in which the corner portion on the lower processed portion side of the above-described mounting surface is cut out. This is a method for manufacturing a frame member.
本発明の第2の態様は、上述した燃料電池用樹脂枠部材の製造方法に用いられる加工型であって、互いに近接離間可能なように対向配置された前記下型及び前記上型を備え、前記下型の上面には、四角形状の挿入口と、前記挿入口を囲むように位置して前記樹脂フィルムが載置される前記載置面と、前記挿入口の外周に沿って延在する四角環状の前記下側加工部と、前記載置面における前記下側加工部側の角部を切り欠いた前記切り欠き部と、が設けられ、前記上型は、四角形状の前記上側加工部が形成されるとともに前記挿入口に挿入可能に形成されたパンチを有し、前記下側加工部と前記上側加工部とは、前記上型を前記下型に向かって移動させた際に前記下側加工部と前記上側加工部との間に前記クリアランスを維持した状態で前記下側加工部及び前記上側加工部で前記各辺部をせん断加工可能なように設けられている、加工型である。 A second aspect of the present invention is a processing mold used in the above-described method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, comprising the lower mold and the upper mold which are arranged so as to be close to each other so as to be separated from each other. On the upper surface of the lower mold, a quadrangular insertion port, a previously described mounting surface on which the resin film is placed so as to surround the insertion port, and an extension along the outer periphery of the insertion port. The lower processed portion having a square ring shape and the cutout portion obtained by cutting out the corner portion on the lower processed portion side of the above-mentioned mounting surface are provided, and the upper mold has a square-shaped upper processed portion. Has a punch formed so as to be insertable into the insertion slot, and the lower processing portion and the upper processing portion are formed when the upper mold is moved toward the lower mold. It is a processing mold provided so that each side portion can be sheared by the lower processing portion and the upper processing portion while maintaining the clearance between the side processing portion and the upper processing portion. ..
本発明によれば、下側加工部と上側加工部との間に所定のクリアランスを維持しつつ、各辺部が内方に向かって下方に傾斜するように下型の切り欠き部に各辺部の少なくとも一部を位置させた状態で、各辺部のせん断加工を行うことができる。これにより、上側加工部及び下側加工部によって切断された各辺部の切断面は、樹脂枠部材の厚さ方向に対して傾斜した傾斜面となる。よって、効率よく傾斜面を形成することができる。 According to the present invention, each side is made into a notch portion of the lower mold so that each side portion inclines downward while maintaining a predetermined clearance between the lower processed portion and the upper processed portion. Shearing of each side can be performed with at least a part of the part positioned. As a result, the cut surface of each side portion cut by the upper processed portion and the lower processed portion becomes an inclined surface inclined with respect to the thickness direction of the resin frame member. Therefore, the inclined surface can be efficiently formed.
以下、本発明に係る燃料電池用樹脂枠部材の製造方法及び加工型について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell and a processing mold according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings with reference to suitable embodiments.
図1及び図2に示すように、発電セル10は、その厚さ方向(矢印A方向)に複数積層されて燃料電池スタック12を形成する。燃料電池スタック12は、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車(図示せず)に搭載される。なお、複数の発電セル10の積層方向は、水平方向及び重力方向のいずれでもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
図1において、発電セル10は、横長の長方形状に形成されている。ただし、発電セル10は、縦長の長方形状に形成されてもよい。図1及び図2に示すように、発電セル10は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体(以下、「樹脂枠付きMEA14」という。)と、樹脂枠付きMEA14の両側に配設された第1セパレータ16及び第2セパレータ18とを備える。樹脂枠付きMEA14は、電解質膜・電極構造体(以下、「MEA20」という)と、MEA20の外周部に設けられた樹脂枠部材22(樹脂枠部)とを有する。
In FIG. 1, the
図2において、MEA20は、電解質膜24と、電解質膜24の一方の面24aに設けられたアノード電極26(第1電極)と、電解質膜24の他方の面24bに設けられたカソード電極28(第2電極)とを有する。電解質膜24は、例えば、固体高分子電解質膜(陽イオン交換膜)である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜24は、フッ素系電解質の他、HC(炭化水素)系電解質を使用することができる。電解質膜24は、アノード電極26及びカソード電極28に挟持される。
In FIG. 2, the
詳細は図示しないが、アノード電極26は、電解質膜24の一方の面24aに接合される第1電極触媒層と、当該第1電極触媒層に積層される第1ガス拡散層とを有する。第1電極触媒層は、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第1ガス拡散層の全面に一様に塗布されて形成される。
Although not shown in detail, the
カソード電極28は、電解質膜24の他方の面24bに接合される第2電極触媒層と、当該第2電極触媒層に積層される第2ガス拡散層とを有する。第2電極触媒層は、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第2ガス拡散層の全面に一様に塗布されて形成される。第1ガス拡散層及び第2ガス拡散層のそれぞれは、カーボンペーパ、カーボンクロス等からなる。
The
アノード電極26の平面寸法(外形寸法)は、カソード電極28の平面寸法よりも大きい。電解質膜24の平面寸法は、アノード電極26の平面寸法と同じである。アノード電極26の外周端26oは、カソード電極28の外周端28oよりも外方に位置する。電解質膜24の面方向(図2の矢印C方向)において、電解質膜24の外周端24oは、アノード電極26の外周端26oと同じ位置にある。
The planar dimension (external dimension) of the
アノード電極26の平面寸法は、カソード電極28の平面寸法よりも小さくてもよい。この場合、アノード電極26の外周端26oは、カソード電極28の外周端28oより内方に位置する。電解質膜24の平面寸法は、アノード電極26の平面寸法と同じであってもよいし、カソード電極28の平面寸法と同じであってもよい。アノード電極26の平面寸法は、カソード電極28の平面寸法と同じであってもよい。この場合、電解質膜24の面方向において、電解質膜24の外周端24o、アノード電極26の外周端26o及びカソード電極28の外周端28oは、互いに同じ位置にある。
The planar dimension of the
樹脂枠部材22は、MEA20の外周部を周回する1枚の枠状シートである。樹脂枠部材22は、電気的絶縁性を有する。樹脂枠部材22の構成材料としては、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PPA(ポリフタルアミド)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、LCP(リキッドクリスタルポリマー)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、m-PPE(変性ポリフェニレンエーテル樹脂)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)又は変性ポリオレフィン等が挙げられる。樹脂枠部材22の詳細な説明については後述する。
The
図1において、第1セパレータ16及び第2セパレータ18のそれぞれは、長方形状(四角形状)に形成されている。第1セパレータ16及び第2セパレータ18のそれぞれは、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、或いはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。ただし、第1セパレータ16及び第2セパレータ18のそれぞれは、カーボン等により構成されてもよい。第1セパレータ16と第2セパレータ18とは、互いに重ねた状態で外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合される。
In FIG. 1, each of the
発電セル10の長辺方向である矢印B方向の一端縁部(矢印B1方向の端縁部)には、酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a及び燃料ガス出口連通孔34bが、発電セル10の短辺方向(矢印C方向)に配列して設けられる。酸化剤ガス入口連通孔30aは、矢印A方向に酸化剤ガス(例えば、酸素含有ガス)を供給する。冷却媒体入口連通孔32aは、矢印A方向に冷却媒体(例えば、純水、エチレングリコール、オイル等)を供給する。燃料ガス出口連通孔34bは、矢印A方向に燃料ガス(例えば、水素含有ガス)を排出する。
An oxidant gas
発電セル10の矢印B方向の他端縁部(矢印B2方向の端縁部)には、燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体出口連通孔32b及び酸化剤ガス出口連通孔30bが、矢印C方向に配列して設けられる。燃料ガス入口連通孔34aは、矢印A方向に燃料ガスを供給する。冷却媒体出口連通孔32bは、矢印A方向に冷却媒体を排出する。酸化剤ガス出口連通孔30bは、矢印A方向に酸化剤ガスを排出する。
A fuel gas
酸化剤ガス入口連通孔30a及び酸化剤ガス出口連通孔30bと燃料ガス入口連通孔34a及び燃料ガス出口連通孔34bと冷却媒体入口連通孔32a及び冷却媒体出口連通孔32bのそれぞれの大きさ、位置、形状及び数は、本実施形態に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて、適宜設定すればよい。
The size and position of the oxidizer gas
図1及び図2に示すように、第1セパレータ16のMEA20に向かう面16aには、燃料ガス入口連通孔34aと燃料ガス出口連通孔34bとに連通する燃料ガス流路36が設けられる。燃料ガス流路36は、矢印B方向に延在する複数の燃料ガス流路溝38を有する。各燃料ガス流路溝38は、矢印B方向に波状に延在してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel
図1において、第1セパレータ16には、樹脂枠付きMEA14と第1セパレータ16との間から外部への流体(燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体)の漏出を防止する第1シール部40が設けられている。第1シール部40は、第1セパレータ16の外周部を周回し、各連通孔(酸化剤ガス入口連通孔30a等)を周回する。第1シール部40は、セパレータ厚さ方向(矢印A方向)から見て直線状に延在している。ただし、第1シール部40は、セパレータ厚さ方向から見て波状に延在してもよい。
In FIG. 1, the
図2において、第1シール部40は、第1セパレータ16に一体成形された第1金属ビード部42と、第1金属ビード部42に設けられた第1樹脂材44とを有する。第1金属ビード部42は、第1セパレータ16から樹脂枠部材22に向かって突出している。第1金属ビード部42の横断面形状は、第1金属ビード部42の突出方向に向かって先細り形状となる台形形状である。第1樹脂材44は、第1金属ビード部42の突出端面に印刷又は塗布等により固着された弾性部材である。第1樹脂材44は、例えば、ポリエステル繊維で構成される。
In FIG. 2, the
図1及び図2に示すように、第2セパレータ18のMEA20に向かう面18aには、酸化剤ガス入口連通孔30aと酸化剤ガス出口連通孔30bとに連通する酸化剤ガス流路46が設けられる。酸化剤ガス流路46は、矢印B方向に直線状に延在する複数の酸化剤ガス流路溝48を有する。各酸化剤ガス流路溝48は、矢印B方向に波状に延在してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, an oxidant
第2セパレータ18には、樹脂枠付きMEA14と第2セパレータ18との間から外部への流体(酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体)の漏出を防止する第2シール部50が設けられている。第2シール部50は、第2セパレータ18の外周部を周回し、各連通孔(酸化剤ガス入口連通孔30a等)を周回する。第2シール部50は、セパレータ厚さ方向(矢印A方向)から見て直線状に延在している。ただし、第2シール部50は、セパレータ厚さ方向から見て波状に延在してもよい。
The
図2において、第2シール部50は、第2セパレータ18に一体成形された第2金属ビード部52と、第2金属ビード部52に設けられた第2樹脂材54とを有する。第2金属ビード部52は、第2セパレータ18から樹脂枠部材22に向かって突出している。第2金属ビード部52の横断面形状は、第2金属ビード部52の突出方向に向かって先細り形状となる台形形状である。第2樹脂材54は、第2金属ビード部52の突出端面に印刷又は塗布等により固着された弾性部材である。第2樹脂材54は、例えば、ポリエステル繊維で構成される。
In FIG. 2, the
第1シール部40及び第2シール部50は、セパレータ厚さ方向から見て互いに重なるように配置されている。そのため、燃料電池スタック12に締付荷重(圧縮荷重)が付与された状態で、第1金属ビード部42及び第2金属ビード部52のそれぞれが弾性変形(圧縮変形)する。また、この状態で、第1シール部40の突出端面(第1樹脂材44)が樹脂枠部材22の一方の面22aに気密及び液密に接触するとともに第2シール部50の突出端面(第2樹脂材54)が樹脂枠部材22の他方の面22bに気密及び液密に接触する。
The
第1樹脂材44は、第1金属ビード部42ではなく、樹脂枠部材22の一方の面22aに設けられてもよい。第2樹脂材54は、第2金属ビード部52ではなく、樹脂枠部材22の他方の面22bに設けられてもよい。また、第1樹脂材44及び第2樹脂材54の少なくともいずれかは、省略されてもよい。第1シール部40及び第2シール部50は、上述したようなメタルビードシールではなく、弾性を有するゴムシール部材で形成されてもよい。
The
図1及び図2において、第1セパレータ16の面16bと第2セパレータ18の面18bとの間には、冷却媒体入口連通孔32aと冷却媒体出口連通孔32bとに連通する冷却媒体流路56が設けられる。冷却媒体流路56は、酸化剤ガス流路46の裏面形状と燃料ガス流路36の裏面形状とによって形成される。
In FIGS. 1 and 2, between the
図1及び図3Aに示すように、樹脂枠部材22は、四角環状に形成されている。つまり、図3Aにおいて、樹脂枠部材22の中央部には、四角形状の開口部60が形成されている。そのため、図1~図3Aに示すように、樹脂枠部材22の内周端部23は、MEA20の外周部を周回するように四角環状に形成されている。なお、樹脂枠部材22の内周端部23は、樹脂枠部材22の内端22i及びその近傍領域を構成する部分である。
As shown in FIGS. 1 and 3A, the
図2に示すように、樹脂枠部材22の内周端部23は、アノード電極26の外周部27とカソード電極28の外周部29との間に配置されている。具体的に、樹脂枠部材22の内周端部23は、電解質膜24の外周部25とカソード電極28の外周部29とによって挟持されている。なお、樹脂枠部材22の内周端部23は、電解質膜24の外周部25とアノード電極26の外周部27とによって挟持されてもよい。
As shown in FIG. 2, the inner
図3Aにおいて、樹脂枠部材22の内周端部23は、4つの直線状の辺部62と、4つの角部64とを含む。図2及び図3Aに示すように、各辺部62は、樹脂枠部材22の内方に向かって先細り形状に形成されている。換言すれば、各辺部62は、樹脂枠部材22の内方に向かって厚さ(矢印A方向の寸法)が減少する。各辺部62は、横断面が三角形状に形成されている。つまり、各辺部62には、樹脂枠部材22の一方の面22aから他方の面22bに向かって内方に傾斜した傾斜面66と、傾斜面66の両側に連結した一対の側面68(図3A参照)とが形成されている。傾斜面66は、平坦に形成されている。
In FIG. 3A, the inner
図2に示すように、傾斜面66の傾斜角度θ(樹脂枠部材22の他方の面22bと傾斜面66とのなす角度)は、例えば、45°以下が好ましく、15°以上30°以下がより好ましく、略20°がより一層好ましい。傾斜角度θは、適宜設定可能である。4つの辺部62において、傾斜角度θは、互いに同一である。ただし、4つの辺部62において、傾斜角度θは、互いに異なってもよい。
As shown in FIG. 2, the inclination angle θ of the inclined surface 66 (the angle formed by the
傾斜面66は、各辺部62の全長に亘って延在している(図3A参照)。ただし、傾斜面66は、各辺部62の延在方向の一部にのみ設けられてもよい。傾斜面66は、電解質膜24の他方の面24bに対向している。換言すれば、傾斜面66は、電解質膜24の他方の面24bに近接又は接触している。各辺部62は、内方に向かって薄く形成されている。そのため、各辺部62の内方に形成される隙間Sは、各辺部62に傾斜面66を形成しない場合(各辺部62の横断面が四角形状である場合)と比較して小さくなる。
The
図3Aにおいて、各側面68は、傾斜面66の延在方向の端に連結している。換言すれば、各側面68は、各辺部62の延在方向の端に位置する。角部64は、互いに隣接する側面68によって形成されている。角部64を形成する2つの側面68のなす角度は、略90°である。各側面68は、三角形状に形成されている。各角部64は、傾斜面66に対して樹脂枠部材22の一方の面22a側に突出している。内周端部23における互いに隣り合う辺部62及び角部64において、樹脂枠部材22の一方の面22aのうち角部64に位置する部分(第1平面部65)と傾斜面66との間には、段差(側面68)が形成されている。角部64の第1平面部65は、樹脂枠部材22の一方の面22aのうち内周端部23よりも外方に位置する部分(第2平面部67)に対して面一に連なっている。
In FIG. 3A, each
図3A及び図3Bに示すように、各角部64は、樹脂枠部材22の内方に向かって樹脂枠部材22の内端22iまで厚さが略一定である。各角部64は、横断面が四角形状(長方形状)に形成されている(図3B参照)。各角部64は、内周端部23のうち傾斜面66が形成されている部分(スロープ部)よりも肉厚に形成されている。各角部64において、樹脂枠部材22の一方の面22aと樹脂枠部材22の他方の面22bとは、互いに平行に延在している。つまり、各角部64には、傾斜面66が形成されていない。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the thickness of each
図2に示すように、電解質膜24の外周部25には、樹脂枠部材22の傾斜面66に対向する部分に第1傾斜領域70aが設けられる。電解質膜24において、第1傾斜領域70aよりも外方に位置するアノード電極26側の面70bは、第1傾斜領域70aよりも内方に位置するアノード電極26側の面70cよりも、カソード電極28からより離れている。
As shown in FIG. 2, the outer
アノード電極26の外周部27には、電解質膜24の第1傾斜領域70aに対向する部分に第2傾斜領域72aが設けられる。第2傾斜領域72aは、第1傾斜領域70aに対して略平行に延在している。アノード電極26において、第2傾斜領域72aよりも外方に位置する第1セパレータ16側の面72bは、第2傾斜領域72aよりも内方に位置する第1セパレータ16側の面72cよりも、カソード電極28からより離れている。
A second
カソード電極28の外周部29には、樹脂枠部材22の厚さ方向(矢印A方向)に樹脂枠部材22の傾斜面66と重なる箇所に第3傾斜領域74aが設けられている。第3傾斜領域74aは、カソード電極28の外周端28oに向かって樹脂枠部材22が位置する側とは反対側に傾斜している。カソード電極28において、第3傾斜領域74aよりも外方に位置する第2セパレータ18側の面74bは、第3傾斜領域74aよりも内方に位置する第2セパレータ18側の面74cよりも、アノード電極26からより離れている。
The outer
次に、本実施形態に係る発電セル10を含む燃料電池スタック12の動作について、以下に説明する。
Next, the operation of the
図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30aには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔34aには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔32aには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
As shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔30aから第2セパレータ18の酸化剤ガス流路46に導入され、矢印B方向に移動してMEA20のカソード電極28に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔34aから第1セパレータ16の燃料ガス流路36に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路36に沿って矢印B方向に移動し、MEA20のアノード電極26に供給される。
Therefore, the oxidant gas is introduced into the oxidant
従って、MEA20では、カソード電極28に供給される酸化剤ガスと、アノード電極26に供給される燃料ガスとが、電気化学反応により消費されて、発電が行われる。
Therefore, in the
次いで、図1において、カソード電極28に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極26に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, in FIG. 1, the oxidant gas supplied to and consumed by the
また、冷却媒体入口連通孔32aに供給された冷却媒体は、第1セパレータ16と第2セパレータ18との間の冷却媒体流路56に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、MEA20を冷却した後、冷却媒体出口連通孔32bから排出される。
Further, the cooling medium supplied to the cooling medium
次に、本実施形態に係る樹脂枠付きMEA14の製造方法について、以下に説明する。 Next, a method for manufacturing the MEA14 with a resin frame according to the present embodiment will be described below.
まず、上述した樹脂枠部材22を製造する。具体的に、図4に示すように、樹脂枠部材22の製造方法は、準備工程、載置工程、加工工程、挟み工程を含む。図5に示すように、樹脂枠部材22は、樹脂フィルム100を加工型200で加工することにより形成される。
First, the
図5に示すように、加工型200は、互いに近接離間可能なように対向配置された下型202及び上型204を備える。下型202は、上面に四角形状の挿入口206(開口部)が形成されたダイである。下型202は、上面から見て、四角環状に形成されている。下型202の上面には、樹脂フィルム100を載置するための四角環状の載置面208と、下型202の上面の内端に位置する(挿入口206の外周に沿って延在した)下側加工部210(下刃)とが設けられている。載置面208の内周角部(下側加工部210側の角部)には、下側加工部210の各辺に沿って延在した4つの切り欠き部212が設けられている。切り欠き部212は、例えば、C面取りにより形成される。この場合、C面取りは、C0.5以上C2以下に設定するのが好ましい。
As shown in FIG. 5, the processing die 200 includes a
換言すれば、下型202の上面には、切り欠き部212が位置する部分に、載置面208から下側加工部210に向かって下方に傾斜した4つの支持面214が形成されている。各支持面214は、下側加工部210の各辺の全長に亘って延在している。各支持面214は、平坦面216aである。各支持面214の幅寸法と傾斜角度(載置面208に平行な線と傾斜面66とのなす角度)とは、樹脂フィルム100の材質、厚さ等に応じて適宜設定される。なお、互いに隣接する支持面214の間には、横断面が四角形状の角部218が位置している。
In other words, on the upper surface of the
上型204は、上下方向に移動可能に設けられた上型本体220と、上型本体220の下面から下方に突出したパンチ222とを有する。パンチ222は、直方体形状に形成されている。パンチ222は、上型204を下型202に対して下方に移動させた際に下型202の挿入口206に挿入される。
The
パンチ222の突出端面の外周端には、四角形状の上側加工部224(上刃)が設けられている。上側加工部224は、下側加工部210よりも一回り小さく形成されている。つまり、図7Aに示すように、パンチ222を挿入口206に挿入する際に、上側加工部224と下側加工部210との間には、所定のクリアランスCLが形成される。クリアランスCLは、10μm以上60μm以下の範囲内で設定される。クリアランスCLの大きさは、樹脂フィルム100の材質及び厚さに応じて適宜設定される。
A square upper processing portion 224 (upper blade) is provided at the outer peripheral end of the protruding end surface of the
樹脂枠部材22の製造方法では、まず、準備工程(図4のステップS1)が行われる。準備工程では、図5に示す四角環状の樹脂フィルム100を作製する。樹脂フィルム100は、横長の長方形状に形成されている。樹脂フィルム100の中央部には、四角形状の開口部60が形成されている。つまり、樹脂フィルム100は、四角環状に形成されている。樹脂フィルム100の内周端部102は、4つの辺部104と、4つの角部106とを有する。
In the method for manufacturing the
樹脂フィルム100の長辺方向の一端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a及び燃料ガス出口連通孔34bが形成されている。樹脂フィルム100の長手方向の他端縁部には、燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体出口連通孔32b及び酸化剤ガス出口連通孔30bが形成されている。
An oxidant gas
準備工程が終了すると、載置工程(図4のステップS2)が行われる。載置工程では、図5~図7Aに示すように、樹脂フィルム100の一方の面100aを上方に向けた状態で他方の面100bを下型202の載置面208に載置する。なお、加工型200は、樹脂フィルム100を下型202に位置決めするための位置決め機構(図示せず)を備える。位置決め機構は、例えば、下型202に設けられたノックピンであって、この場合、ノックピンは、樹脂フィルム100に形成された位置決め孔(図示せず)に挿入される。この際、図6において、樹脂フィルム100の中心を下型202の上面の中心に位置決めする。
When the preparation step is completed, the mounting step (step S2 in FIG. 4) is performed. In the mounting step, as shown in FIGS. 5 to 7A, the
なお、樹脂フィルム100の開口部60は、下型202の挿入口206よりも一回り小さい。そのため、樹脂フィルム100の内周端部102は、下型202の下側加工部210よりも内側に位置する。換言すれば、樹脂フィルム100の内周端部102の各辺部104の少なくとも一部は、下型202の切り欠き部212に位置する(図7A参照)。つまり、各辺部104の内端104iは、下側加工部210よりも内側に位置する。
The
載置工程が終了すると、加工工程(図4のステップS3)が行われる。加工工程では、図7A~図8Aに示すように、上型204を下型202に向かって移動させて下側加工部210と上側加工部224とで樹脂フィルム100の内周端部102の各辺部104のせん断加工を行うことにより、樹脂フィルム100の各辺部104に傾斜面66を形成する。なお、この際、樹脂フィルム100の一方の面100aを図示しない押さえ部材によって載置面208に押さえ付けてもよい。
When the mounting step is completed, the processing step (step S3 in FIG. 4) is performed. In the processing step, as shown in FIGS. 7A to 8A, the
上型204が下降すると、図7Bに示すように、上側加工部224が樹脂フィルム100の一方の面100aに接触し、樹脂フィルム100が下方に押される。この際、樹脂フィルム100の他方の面100bは、支持面214に接触するとともに下側加工部210に接触する。つまり、樹脂フィルム100の各辺部104の少なくとも一部は、切り欠き部212に位置する。そのため、各辺部104は、内方に向かって下方に傾斜する。また、樹脂フィルム100の各辺部104の内端104iは、下方を向いている。さらに、下側加工部210と上側加工部224との間には、所定のクリアランスCLが維持される。
When the
そして、上型204がさらに下降すると、図8Aに示すように、樹脂フィルム100の各辺部104が上側加工部224によってせん断加工される。このとき、上側加工部224は、樹脂フィルム100の各辺部104を、各辺部104の厚さ方向とは交差する方向に切断する。
Then, when the
つまり、樹脂フィルム100における上側加工部224による切断長Lは、樹脂フィルム100の厚さ寸法よりも長い。樹脂フィルム100のうち上側加工部224によって切断された切断面110は、上述した傾斜面66となる。これにより、上述した樹脂枠部材22が形成される。支持面214の傾斜の構成とクリアランスCLとは、傾斜面66の傾斜角度θ(図2参照)が上述した範囲(45°以上が好ましく、15°以上30°以下がより好ましく、略20°がより一層好ましい)になるように設定されている。
That is, the cutting length L of the
なお、図8Bに示すように、パンチ222の下面は、上側加工部224から離間する方向に向かって上方に傾斜してもよい。つまり、パンチ222の下面と水平面とのなす角度αは、鋭角に形成されてもよい。
As shown in FIG. 8B, the lower surface of the
加工工程の後、図9Aに示すように、樹脂枠部材22の内周端部23が外周部分31よりも樹脂枠部材22の他方の面22b側に湾曲していた場合、必要に応じて、挟み工程(図4のステップS4)を行ってもよい。挟み工程では、図9A及び図9Bに示すように、加工工程により得られた樹脂枠部材22を一対のプレス部材250、252の各平面250a、252aによって挟んで押圧する。これにより、樹脂枠部材22の内周端部23と外周部分31とを同一平面状に矯正することができる。
After the processing step, as shown in FIG. 9A, when the inner
樹脂枠部材22の製造の終了後、電解質膜24が設けられたアノード電極26と、カソード電極28とを準備する。そして、電解質膜24の外周部25とカソード電極28の外周部29との間に樹脂枠部材22の内周端部23を配置して互いに接合する。具体的に、厚さ方向に重ねられたアノード電極26、電解質膜24、樹脂枠部材22及びカソード電極28を加熱するとともに荷重を付与すること(ホットプレス)により接合を行う。これにより、樹脂枠付きMEA14が得られる。なお、電解質膜24と樹脂枠部材22との間には、接着剤が塗布されてもよい。
After the production of the
本実施形態に係る加工型200及び樹脂枠部材22の製造方法は、以下の効果を奏する。
The method for manufacturing the
樹脂枠部材22の製造方法(加工型200の使用方法)は、樹脂フィルム100を下型202の載置面208に載置する載置工程と、載置工程の後で、上型204を下型202に向かって移動させて下型202の下側加工部210と上型204の上側加工部224とで各辺部104のせん断加工を行うことにより、各辺部104に傾斜面66を形成する加工工程と、を含む。
The method of manufacturing the resin frame member 22 (the method of using the processing mold 200) is as follows: a mounting step of mounting the
加工工程では、下側加工部210と上側加工部224との間に所定のクリアランスCLを維持しつつ、各辺部104が内方に向かって下方に傾斜するように載置面208における下側加工部210側の角部を切り欠いた切り欠き部212に各辺部104の少なくとも一部を位置させた状態で、せん断加工を行う。
In the machining step, the lower side of the mounting
このような方法によれば、下側加工部210と上側加工部224との間に所定のクリアランスCLを維持しつつ、各辺部104が内方に向かって下方に傾斜するように下型202の切り欠き部212に各辺部104の少なくとも一部を位置させるとともに各辺部104の内面を下方に向けた状態で、各辺部104のせん断加工を行っている。これにより、上側加工部224及び下側加工部210によって切断された各辺部104の切断面110は、樹脂枠部材22の厚さ方向に対して傾斜した傾斜面66となる。よって、効率よく傾斜面66を形成することができる。
According to such a method, the
下型202には、切り欠き部212が位置する部分に、載置面208から下側加工部210に向かって下方に傾斜した支持面214が形成され、支持面214は、平坦面216aである。加工工程では、各辺部104を支持面214に接触させている。
The
このような方法によれば、上側加工部224によって樹脂フィルム100の各辺部104に傾斜面66を精度よく形成することができる。
According to such a method, the
クリアランスCLは、10μm以上60μm以下の範囲内で設定される。 The clearance CL is set within the range of 10 μm or more and 60 μm or less.
この場合、樹脂フィルム100の切断面110のダレ及びバリを低減しつつ樹脂フィルム100の各辺部104に傾斜面66を精度よく形成することができる。
In this case, the
また、加工型200において、下型202の上面には、四角形状の挿入口206と、挿入口206を囲むように位置して樹脂フィルム100が載置される載置面208と、挿入口206の外周に沿って延在する四角環状の下側加工部210と、載置面208における下側加工部210の角部を切り欠いた切り欠き部212とが設けられる。上型204は、四角形状の上側加工部224が形成されるとともに挿入口206に挿入可能に形成されたパンチ222を有する。下側加工部210と上側加工部224とは、上型204を下型202に向かって移動させた際に下側加工部210と上側加工部224との間に所定のクリアランスを維持した状態で下側加工部210及び上側加工部224で各辺部104をせん断加工可能なように設けられている。
Further, in the
このような加工型200によれば、上述したような樹脂枠部材22の製造方法と同様の作用効果を奏する。
According to such a
下型202の切り欠き部212は、例えば、R面取りにより形成されてもよい。この場合、R面取りは、R0.3以上R2以下に設定するのが好ましい。また、下型202の支持面214は、図10に示すように、凸状R面216b(凸状湾曲面)に形成される。この場合であっても、上述した平坦面216aの効果と同様の効果を奏する。
The
(変形例)
次に、変形例に係る加工型200a及び加工型200aの製造方法について説明する。なお、本変形例において、上述した加工型200と同一の構成には同一の参照符号を付し、その詳細な説明については省略する。
(Modification example)
Next, the
図11に示すように、加工型200aは、下型202a及び上型204を備える。下型202aは、上面に挿入口206が形成された下型部材203を有する。下型部材203の上面には、挿入口206の外周に沿って形成された四角環状の凹部230(図12A参照)が形成されている。凹部230の内面には、被覆部材232(被膜部材)がコーティングされている。また、下型部材203の上面には、載置面208が設けられている。
As shown in FIG. 11, the
図12Aにおいて、凹部230は、挿入口206に連通している。凹部230は、第1内面231aと第2内面231bとによって形成されている。第1内面231aは、載置面208と略平行に延在している。第2内面231bは、第1内面231aから上方に延出している。第1内面231aと第2内面231bとは、直角に交わっている。ただし、第1内面231aと第2内面231bとのなす角度は、適宜設定可能である。凹部230の4つの隅部は、上方から見て、R形状(円弧状)に形成されている(図11参照)。
In FIG. 12A, the
被覆部材232の構成材料としては、金属材料やセラミックス材料等が用いられる。金属材料としては、例えば、炭化タングステン(WC)等の超硬合金や純タングステン等が挙げられる。セラミックス材料としては、酸化アルミニウム(Al2O3)、炭化ケイ素(SiC)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)等が挙げられる。
As a constituent material of the covering
被覆部材232の厚みD(膜厚)は、第2内面231bの高さ寸法(凹部230の深さ寸法)と同一である。被覆部材232の厚みDは、100μm以上300μm以下に設定されるのが好ましい。被覆部材232は、四角環状に延在している。被覆部材232は、凹部230の一部を埋めるように設けられている。つまり、凹部230のうち被覆部材232に埋められていない部分は、切り欠き部212として残される。
The thickness D (film thickness) of the covering
被覆部材232には、下側加工部210及び支持面214が設けられている。換言すれば、支持面214及び下側加工部210のそれぞれは、凹部230の内面(第1内面231a及び第2内面231b)に被覆部材232がコーティングされることによって形成されている。つまり、被覆部材232は、支持面214及び下側加工部210が形成されるように凹部230の内面(第1内面231a及び第2内面231b)にコーティングされる。各支持面214は、平坦面216aである。ただし、各支持面214は、凸状R面216bであってもよい(図12B参照)。
The covering
図11において、下側加工部210及び支持面214は、挿入口206の外周に沿って直線状に延在している。互いに隣り合う支持面214の間には、横断面が四角形状の角部234が設けられている。被覆部材232の各角部234は、R形状(円弧状)の外周面を有する。
In FIG. 11, the lower processed
次に、上述した加工型200aの製造方法について説明する。図13に示すように、加工型200aの製造方法は、下型部材準備工程及びコーティング工程を含む。
Next, the method for manufacturing the
下型部材準備工程(図13のステップS10)では、図14に示すように、下型部材203を準備する。具体的に、下型部材203は、直方体形状に形成されている。下型部材203の上面には、四角形状の挿入口206と、挿入口206を囲むように位置して樹脂フィルム100(図11参照)が載置される載置面208と、挿入口206に連通する四角環状の凹部230とが形成されている。
In the lower mold member preparation step (step S10 in FIG. 13), the
続いて、コーティング工程(図13のステップS11)では、凹部230の第1内面231a及び第2内面231bに被覆部材232をコーティングすることにより、被覆部材232に下側加工部210と支持面214とを形成する。この際、図11に示すように、被覆部材232は、第1内面231a及び第2内面231bのそれぞれの全体に亘って四角環状にコーティングされる。図11及び図12Aにおいて、被覆部材232の上面233aは、載置面208に対して段差無く滑らかに連なっている。被覆部材232の内側表面233b(挿入口206側に位置する面)は、下型部材203のうち挿入口206を形成する内面206aに対して段差無く滑らかに連なっている(図12A)。
Subsequently, in the coating step (step S11 in FIG. 13), the
本変形例において、コーティング工程では、溶射によって被覆部材232を凹部230の第1内面231a及び第2内面231bにコーティングする。この場合、被覆部材232の構成材料としては、上述した金属材料及びセラミックス材料のいずれかを用いることができる。
In this modification, in the coating step, the
コーティング工程は、溶射によるコーティングに限定されない。コーティング工程では、肉盛りによって被覆部材232を凹部230の第1内面231a及び第2内面231bにコーティングしてもよい。この場合、被覆部材232の構成材料としては、上述した金属材料が用いられる。
The coating process is not limited to thermal spray coating. In the coating step, the covering
本変形例に係る加工型200aは、上述した加工型200と同様の効果を奏する。
The
本変形例に係る加工型200aにおいて、下型202aの上面には、挿入口206の外周に沿って四角環状の凹部230が形成されている。凹部230の第1内面231a及び第2内面231bには、被覆部材232がコーティングされ、支持面214及び下側加工部210のそれぞれは、被覆部材232に設けられている。
In the
また、本変形例に係る加工型200aの製造方法は、下型部材準備工程とコーティング工程とを含む。下型部材準備工程では、四角形状の挿入口206と、挿入口206を囲むように位置して樹脂フィルム100が載置される載置面208と、挿入口206の外周に沿うように延在した四角環状の凹部230とが上面に形成された下型部材203を準備する。コーティング工程では、下型部材準備工程の後で、凹部230の第1内面231a及び第2内面231bに被覆部材232をコーティングすることにより、挿入口206の外周に沿って位置する下側加工部210を被覆部材232に形成する。コーティング工程では、載置面208における下側加工部210の角部に切り欠き部212が設けられるように被覆部材232を凹部230の第1内面231a及び第2内面231bにコーティングする。
Further, the method for manufacturing the
ところで、下型部材203の挿入口206が位置する側の内端を切削加工することによって切り欠き部212を形成する場合には、多大な時間及びコストを要する。しかしながら、このような構成及び方法によれば、被覆部材232のコーティングによって切り欠き部212及び下側加工部210が設けられるため、下型部材203に対して切り欠き部212及び下側加工部210を切削加工によって形成する場合と比較して、下型202aを製造するための時間及びコストを低減することができる。
By the way, when the
コーティング工程では、凹部230の第1内面231a及び第2内面231bに被覆部材232をコーティングすることにより、載置面208から下側加工部210に向かって下方に傾斜した支持面214を被覆部材232に形成する。
In the coating step, by coating the first
このような方法によれば、下型202aに支持面214を簡単且つ精度よく形成することができる。
According to such a method, the
被覆部材232は、タングステンを含む金属材料又はセラミックス材料により構成されている。
The covering
このような構成によれば、支持面214及び下側加工部210の耐久性の向上を図ることができる。
According to such a configuration, the durability of the
加工型200aの製造方法において、コーティング工程では、溶射によって被覆部材232を凹部230の第1内面231a及び第2内面231bにコーティングする。
In the method for manufacturing the
このような方法によれば、支持面214及び下側加工部210を簡単且つ精度よく形成することができる。
According to such a method, the
コーティング工程では、肉盛りによって被覆部材232を凹部230の第1内面231a及び第2内面231bにコーティングする。
In the coating step, the covering
このような方法によれば、支持面214及び下側加工部210を簡単且つ精度よく形成することができる。
According to such a method, the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
以上の実施形態をまとめると、以下のようになる。 The above embodiments can be summarized as follows.
上記実施形態は、樹脂フィルム(100)の中央部に形成された四角形状の開口部(60)を囲む内周端部(102)の各辺部(104)に傾斜面(66)を形成することにより、電解質膜・電極構造体(20)の外周部に設けられる樹脂枠部材(22)を製造する燃料電池用樹脂枠部材の製造方法であって、前記樹脂フィルムを下型(202、202a)の載置面(208)に載置する載置工程と、前記載置工程の後で、上型(204)を前記下型に向かって移動させて前記下型の下側加工部(210)と前記上型の上側加工部(224)とで前記各辺部のせん断加工を行うことにより、前記各辺部に前記傾斜面を形成する加工工程と、を含み、前記加工工程では、前記下側加工部と前記上側加工部との間に所定のクリアランス(CL)を維持しつつ、前記各辺部が内方に向かって下方に傾斜するように前記載置面における前記下側加工部側の角部を切り欠いた切り欠き部(212)に前記各辺部の少なくとも一部を位置させた状態で、前記せん断加工を行う、燃料電池用樹脂枠部材の製造方法を開示している。 In the above embodiment, inclined surfaces (66) are formed on each side portion (104) of the inner peripheral end portion (102) surrounding the rectangular opening (60) formed in the central portion of the resin film (100). This is a method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell for manufacturing a resin frame member (22) provided on the outer peripheral portion of the electrolyte membrane / electrode structure (20), wherein the resin film is used as a lower mold (202, 202a). After the mounting step of mounting on the mounting surface (208) of ) And the upper processing portion (224) of the upper mold include a processing step of forming the inclined surface on each side portion by performing shearing processing of each side portion. While maintaining a predetermined clearance (CL) between the lower processed portion and the upper processed portion, the lower processed portion on the above-mentioned mounting surface so that each side portion inclines downward inward. A method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, which performs the shearing process in a state where at least a part of each of the side portions is positioned in the cutout portion (212) in which the corner portion on the side is cut out, is disclosed. ..
上記の燃料電池用樹脂枠部材の製造方法において、前記下型には、前記切り欠き部が位置する部分に、前記載置面から前記下側加工部に向かって下方に傾斜した支持面(214)が形成され、前記支持面は、平坦面(216a)又は凸状R面(216b)であり、前記加工工程では、前記各辺部を前記支持面に接触させてもよい。 In the method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, the lower mold has a support surface (214) inclined downward from the above-described mounting surface toward the lower processed portion in a portion where the notch portion is located. ) Is formed, and the support surface is a flat surface (216a) or a convex R surface (216b). In the processing step, each side portion may be brought into contact with the support surface.
上記の燃料電池用樹脂枠部材の製造方法において、前記クリアランスは、10μm以上60μm以下の範囲内で設定されてもよい。 In the above method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, the clearance may be set within the range of 10 μm or more and 60 μm or less.
上記実施形態は、上述した燃料電池用樹脂枠部材の製造方法に用いられる加工型(200、200a)であって、互いに近接離間可能なように対向配置された前記下型及び前記上型を備え、前記下型の上面には、四角形状の挿入口(206)と、前記挿入口を囲むように位置して前記樹脂フィルムが載置される前記載置面と、前記挿入口の外周に沿って延在する四角環状の前記下側加工部と、前記載置面における前記下側加工部側の角部を切り欠いた前記切り欠き部と、が設けられ、前記上型は、四角形状の前記上側加工部が形成されるとともに前記挿入口に挿入可能に形成されたパンチ(222)を有し、前記下側加工部と前記上側加工部とは、前記上型を前記下型に向かって移動させた際に前記下側加工部と前記上側加工部との間に前記クリアランスを維持した状態で前記下側加工部及び前記上側加工部で前記各辺部をせん断加工可能なように設けられている、加工型を開示している。 The embodiment is a processing die (200, 200a) used in the above-described method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, and includes the lower die and the upper die arranged so as to be close to each other and separated from each other. On the upper surface of the lower mold, a quadrangular insertion port (206), a previously described mounting surface on which the resin film is placed so as to surround the insertion port, and an outer periphery of the insertion port. The lower processed portion having a square ring shape extending from the front and the notched portion notched at the corner portion on the lower processed portion side of the above-mentioned mounting surface are provided, and the upper mold has a quadrangular shape. The upper processed portion has a punch (222) formed so as to be inserted into the insertion port, and the lower processed portion and the upper processed portion have the upper die directed toward the lower die. When the lower processing portion and the upper processing portion are moved, the lower processing portion and the upper processing portion are provided so that each side portion can be sheared while maintaining the clearance between the lower processing portion and the upper processing portion. The processing mold is disclosed.
上記の加工型において、前記下型には、前記切り欠き部が位置する部分に、前記載置面から前記下側加工部に向かって下方に傾斜した支持面が形成され、前記支持面は、平坦面又は凸状R面であってもよい。 In the above-mentioned processing mold, the lower mold is formed with a support surface inclined downward from the above-described mounting surface toward the lower processing portion at a portion where the notch portion is located, and the support surface is formed on the support surface. It may be a flat surface or a convex R surface.
上記の加工型において、前記下型の前記上面には、前記挿入口の外周に沿って四角環状の凹部(230)が形成され、前記凹部の内面には、被覆部材(232)がコーティングされ、前記支持面及び前記下側加工部は、前記被覆部材に設けられてもよい。 In the above processing mold, a square annular recess (230) is formed on the upper surface of the lower mold along the outer circumference of the insertion port, and the inner surface of the recess is coated with a covering member (232). The support surface and the lower processed portion may be provided on the covering member.
上記の加工型において、前記被覆部材は、タングステンを含む金属材料又はセラミックス材料により構成されてもよい。 In the above processing mold, the covering member may be made of a metal material containing tungsten or a ceramic material.
上記の実施形態は、樹脂フィルムの中央部に形成された四角形状の開口部を囲む内周端部の各辺部に傾斜面を形成することにより、電解質膜・電極構造体の外周部に設けられる樹脂枠部材を製造するための加工型の製造方法であって、四角形状の挿入口と、前記挿入口を囲むように位置して前記樹脂フィルムが載置される載置面と、前記挿入口の外周に沿うように延在した四角環状の凹部と、が上面に形成された下型部材(203)を準備する下型部材準備工程と、前記下型部材準備工程の後で、前記凹部の内面に被覆部材をコーティングすることにより、前記挿入口の外周に沿って位置する下側加工部を前記被覆部材に形成するコーティング工程と、を含み、前記コーティング工程では、前記載置面における前記下側加工部側の角部に切り欠き部が設けられるように前記被覆部材を前記凹部の前記内面にコーティングする、加工型の製造方法を開示している。 The above embodiment is provided on the outer peripheral portion of the electrolyte membrane / electrode structure by forming inclined surfaces on each side of the inner peripheral end portion surrounding the square opening formed in the central portion of the resin film. It is a processing type manufacturing method for manufacturing a resin frame member to be manufactured, that is, a quadrangular insertion port, a mounting surface on which the resin film is placed so as to surround the insertion port, and the insertion. A lower mold member preparation step for preparing a lower mold member (203) having a square annular recess extending along the outer periphery of the mouth and a lower mold member (203) formed on the upper surface, and the recess after the lower mold member preparation step. The coating step includes a coating step of forming a lower processed portion located along the outer periphery of the insertion port on the covering member by coating the inner surface of the covering member, and the coating step includes the step of forming the lower processed portion on the mounting surface described above. A method for manufacturing a processing mold is disclosed in which the coating member is coated on the inner surface of the recess so that a notch is provided at a corner on the lower processing portion side.
上記の加工型の製造方法において、前記コーティング工程では、前記凹部の前記内面に前記被覆部材をコーティングすることにより、前記載置面から前記下側加工部に向かって下方に傾斜した支持面を前記被覆部材に形成してもよい。 In the above-mentioned processing mold manufacturing method, in the coating step, by coating the inner surface of the recess with the covering member, a support surface inclined downward from the above-mentioned mounting surface toward the lower processed portion is described. It may be formed on a covering member.
上記の加工型の製造方法において、前記コーティング工程では、溶射によって前記被覆部材を前記凹部の前記内面にコーティングしてもよい。 In the above-mentioned processing mold manufacturing method, in the coating step, the coating member may be coated on the inner surface of the recess by thermal spraying.
上記の加工型の製造方法において、前記コーティング工程では、肉盛りによって前記被覆部材を前記凹部の前記内面にコーティングしてもよい。 In the above-mentioned processing mold manufacturing method, in the coating step, the covering member may be coated on the inner surface of the recess by overlaying.
20…MEA(電解質膜・電極構造体)
60…開口部 66…傾斜面
100…樹脂フィルム 102…内周端部
104…辺部 200、200a…加工型
202、202a…下型 203…下型部材
204…上型 206…挿入口
208…載置面 210…下側加工部
212…切り欠き部 214…支持面
216a…平坦面 216b…凸状R面
224…上側加工部 230…凹部
231a…第1内面 231b…第2内面
232…被覆部材 CL…クリアランス
20 ... MEA (electrolyte membrane / electrode structure)
60 ...
Claims (7)
前記樹脂フィルムを下型の載置面に載置する載置工程と、
前記載置工程の後で、上型を前記下型に向かって移動させて前記下型の下側加工部と前記上型の上側加工部とで前記各辺部のせん断加工を行うことにより、前記各辺部に前記傾斜面を形成する加工工程と、を含み、
前記加工工程では、前記下側加工部と前記上側加工部との間に所定のクリアランスを維持しつつ、前記各辺部が内方に向かって下方に傾斜するように前記載置面における前記下側加工部側の角部を切り欠いた切り欠き部に前記各辺部の少なくとも一部を位置させた状態で、前記せん断加工を行う、燃料電池用樹脂枠部材の製造方法。 By forming inclined surfaces on each side of the inner peripheral end portion surrounding the square opening formed in the central portion of the resin film, a resin frame member provided on the outer peripheral portion of the electrolyte film / electrode structure is manufactured. This is a method for manufacturing resin frame members for fuel cells.
The mounting step of mounting the resin film on the mounting surface of the lower mold, and
After the above-described setting step, the upper die is moved toward the lower die, and the lower machining portion of the lower die and the upper machining portion of the upper die perform shearing of each side portion. Including a processing step of forming the inclined surface on each side portion,
In the processing step, while maintaining a predetermined clearance between the lower processing portion and the upper processing portion, the lower portion on the above-mentioned mounting surface so that each side portion inclines downward inward. A method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, wherein the shearing process is performed in a state where at least a part of each side portion is positioned in the notch portion in which the corner portion on the side processed portion side is cut out.
前記下型には、前記切り欠き部が位置する部分に、前記載置面から前記下側加工部に向かって下方に傾斜した支持面が形成され、
前記支持面は、平坦面又は凸状R面であり、
前記加工工程では、前記各辺部を前記支持面に接触させる、燃料電池用樹脂枠部材の製造方法。 The method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell according to claim 1.
In the lower mold, a support surface inclined downward from the previously described mounting surface toward the lower processed portion is formed in a portion where the notch portion is located.
The support surface is a flat surface or a convex R surface, and is
In the processing step, a method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, in which each side portion is brought into contact with the support surface.
前記クリアランスは、10μm以上60μm以下の範囲内で設定される、燃料電池用樹脂枠部材の製造方法。 The method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell according to claim 1 or 2.
A method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell, wherein the clearance is set within a range of 10 μm or more and 60 μm or less.
互いに近接離間可能なように対向配置された前記下型及び前記上型を備え、
前記下型の上面には、
四角形状の挿入口と、
前記挿入口を囲むように位置して前記樹脂フィルムが載置される前記載置面と、
前記挿入口の外周に沿って延在する四角環状の前記下側加工部と、
前記載置面における前記下側加工部側の角部を切り欠いた前記切り欠き部と、が設けられ、
前記上型は、四角形状の前記上側加工部が形成されるとともに前記挿入口に挿入可能に形成されたパンチを有し、
前記下側加工部と前記上側加工部とは、前記上型を前記下型に向かって移動させた際に前記下側加工部と前記上側加工部との間に前記クリアランスを維持した状態で前記下側加工部及び前記上側加工部で前記各辺部をせん断加工可能なように設けられている、加工型。 A processing mold used in the method for manufacturing a resin frame member for a fuel cell according to any one of claims 1 to 3.
The lower mold and the upper mold are arranged so as to be close to each other and separated from each other.
On the upper surface of the lower mold,
With a square insertion slot,
The previously described surface on which the resin film is placed so as to surround the insertion slot, and
The lower processing portion of the square ring extending along the outer circumference of the insertion port, and the lower processing portion.
The cutout portion is provided by cutting out the corner portion on the lower processed portion side of the above-mentioned mounting surface.
The upper mold has a punch formed so that the upper processed portion having a square shape is formed and can be inserted into the insertion port.
The lower processing portion and the upper processing portion are in a state where the clearance between the lower processing portion and the upper processing portion is maintained when the upper mold is moved toward the lower mold. A processing mold provided so that each side portion can be sheared at the lower processing portion and the upper processing portion.
前記下型には、前記切り欠き部が位置する部分に、前記載置面から前記下側加工部に向かって下方に傾斜した支持面が形成され、
前記支持面は、平坦面又は凸状R面である、加工型。 The processing type according to claim 4.
In the lower mold, a support surface inclined downward from the previously described mounting surface toward the lower processed portion is formed in a portion where the notch portion is located.
The support surface is a processing type that is a flat surface or a convex R surface.
前記下型の前記上面には、前記挿入口の外周に沿って四角環状の凹部が形成され、
前記凹部の内面には、被覆部材がコーティングされ、
前記支持面及び前記下側加工部は、前記被覆部材に設けられている、加工型。 The processing type according to claim 5.
A square annular recess is formed on the upper surface of the lower mold along the outer circumference of the insertion port.
The inner surface of the recess is coated with a covering member.
The support surface and the lower processed portion are processed molds provided on the covering member.
前記被覆部材は、タングステンを含む金属材料又はセラミックス材料により構成されている、加工型。 The processing type according to claim 6.
The coating member is a processing mold made of a metal material containing tungsten or a ceramic material.
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