JPH08143909A - 燃料電池電極用粉体散布成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率のよい乾式シートを得ると共に、擦り傷等
の欠陥を無くすことにある。 【構成】移動テーブルに固定された耐熱プレート上に、
ニッケル粉、ニッケル基材粉、その他の金属粉あるいは
その他の金属基材粉のいずれかを散布すると同時に、該
散布粉の上部をヘリカル刃を有するロータリーカッター
を用いてすり切り又は掬い上げ除去して一定厚の粉体成
形シートを製作する燃料電池電極用粉体散布成形装置に
おいて、ロータリーカッター１４の上部中央部に風量を
調整し得る調節バルブを持つ圧縮空気噴射ノズル２１を
配置し、その前後にすり切り粉吸引ノズル２２，２３を
ヘリカル刃に向けて一定角度傾斜させて配置し、これら
各ノズル２１〜２３の先端をエッジカバー２４にそれぞ
れ接合すると共に、取付け架台に取付けられた固定金具
２５に一体的に接合する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融炭素塩型燃料電池
用のニッケル粉、ニッケル基材粉、その他の金属粉ある
いはその他の金属の基材粉を乾式法によりシート状に成
形する際に用いられる粉体成形装置に係り、特にヘリカ
ルブレードを有するロータリーカッターにてすり切りを
行う際に、該カッターに付着した粉体を捕集するコレク
ターの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に溶融炭素塩型燃料電池電極板は、
シート状に形成したニッケル粉またはニッケル粉に、コ
バルト、クロム、タングステン等の金属粉またはアルミ
ナ、ジルコニア等のセラミックス粉を添加し、混合また
は合金化したニッケル基材粉、さらにはニッケル以外の
金属粉、例えば銅粉或いは銅粉にアルミニウム、チタ
ン、コバルト等の金属粉を添加混合し、または合金化し
た銅基材粉等を焼結した多孔質焼結板が用いられる。

【０００３】従来、多孔質焼結板を製造する方法として
は、 １）該粉末を有機結合剤及び分散剤、有機溶剤と混練し
て得たスラリーを用い、ドクターブレード装置にてシー
ト化し、そのシート成形体を適当な大きさに裁断し、焼
結炉にてバインダー揮散、焼結を行って多孔質電極板を
得る湿式電極板製造法と、 ２）耐熱プレート上に該粉末を散布すると共に散布され
た該粉末の上部をすり切りまたは掬い上げ除去し、一定
厚の粉末すり切り層を得た後、耐熱プレートと共に焼結
炉にて焼結を行って多孔質電極板を得る乾式電極板製造
法とがある。

【０００４】ところで、従来の乾式電極板製造法に用い
られる粉末散布装置として、例えば特開平３−１０７４
０２号（Ｎｉ粉散布装置）に示されるように、ニッケル
またはニッケル基材粉を乾式法によりシート状に成形す
る方法が提案されている。

【０００５】また、本装置にて適用する粉末は、ニッケ
ルまたはニッケル基材粉に限らず、前述した粉末に対し
ても有効である。図７は、この種の製造方法に用いられ
るニッケル散布装置を示すもので、このニッケル散布装
置はテーブル駆動機構部１と、ニッケル散布ユニット１
１、ニッケル粉層製作ユニット１２およびニッケル粉層
厚さ計測ユニット１３から構成される。

【０００６】テーブル駆動機構部１は、ベット２の長手
方向両端に有する支持部材間に渡して配設され、両端を
支持部材に旋回自在に支持させた送りネジ３と、この送
りネジ３の一端部に結合された駆動モータ４と、下部に
取付けられているナット５を送りネジ３に螺合させて設
けられたニッケル散布装置テーブル６とを備えている。

【０００７】上記ニッケル散布装置テーブル６は、その
周りに桶７が取付けられ、テーブル上部には平面度のよ
い耐熱プレート８がセットされ、さらに耐熱プレート８
上にはニッケル粉９が載せられてニッケル粉層１０を形
成する。

【０００８】一方、ニッケル散布装置テーブル６の上方
には、図７において左側にニッケル散布ユニット１１
が、中央部にはニッケル粉層製作ユニット１２が、右側
にはニッケル粉層厚さ計測ユニット１３がそれぞれ配設
される。なお、図７で２点鎖線で示したニッケル粉散布
装置テーブル６等は右端に移動する以前の状態を示して
いる。

【０００９】上記ニッケル粉層製作ユニット１２は、主
要部品としてニッケル粉９を平らに仕上げるために、ニ
ッケル粉９が付着しないようにきれいに仕上げたブレー
ンカッター１４と、このブレーンカッター１４にて掬い
上げたニッケル粉９を回収するコレクタノズル１５とを
備えている。

【００１０】一方、ニッケル粉層厚さ計測ユニット１３
は、主要部品として、ニッケル粉層厚さ計測用のレーザ
変位計１６と、このレーザ変位計１６をスキャニングす
るスキャナー１７とを備えている。

【００１１】次に上記のように構成されたニッケル散布
装置の作用について述べる。まず、耐熱プレート８を上
面に何もないきれいな状態でニッケル粉散布装置テーブ
ル２にセットし、耐熱プレート８の上面レベルをニッケ
ル粉層厚さ計測ユニット１３において図示しないコンピ
ュータから計測ポイント等を指示してスキャナー１７に
よりレーザ変位計１６を図示矢印Ｂの方向にスキャニン
グしてプレート上面レベルを計測し、コンピュータ内の
メモリに記憶しておく。

【００１２】次にニッケル粉散布装置テーブル６を図示
左方の位置から駆動モータ４により送りネジ３を回転駆
動すると、ナット５が螺進することによりニッケル粉散
布装置テーブル６がニッケル散布ユニット１１部へ移動
し、ここでニッケル粉９が耐熱プレート８上に散布され
る。この場合、耐熱プレート８上に散布されるニッケル
粉９の厚さは、駆動モータ４の回転速度を変えることに
より任意に設定することができる。

【００１３】続いて、ニッケル粉散布装置テーブル６を
ニッケル粉層製作ユニット１２部へ移動すると、ロータ
リーブレーンカッター１４の矢印Ａ方向の回転によりニ
ッケル粉９の一部が掬い上げられ、そのニッケル粉９は
コレクタノズル１５にて吸引回収され、残りのニッケル
粉９によりニッケル粉層１０が形成される。この場合、
ニッケル粉層１０の厚さは図示しない昇降機構にてカッ
ター１４を昇降させることにより、任意に設定すること
ができる。

【００１４】さらに、ニッケル粉散布装置テーブル６が
ニッケル粉層厚さ計測ユニット１３部に移動すると、ニ
ッケル粉層１０の上面レベルが耐熱プレート８の時と同
様に計測され、図示しないコンピュータにより耐熱プレ
ート８のレベルとの変位をニッケル粉層１０の厚さとし
て表示またはアウトプットされる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の粉体
散布成形装置においては、耐熱板上に散布された粉体が
一定厚さを越えると、ロータリーカッターによってすり
切りまたは掬い上げられ、大部分の余剰粉体がテーブル
の移動方向と反対の方向に押しやられるが、一部の粉体
はカッターの刃部と刃部の凹部に圧縮粉体として残留
し、カッターの回転方向全部に、即ちすり切りが行われ
た面に向かって運び込まれ、飛散脱落する。

【００１６】このため、ニッケルすり切り面への粉体の
飛散脱落を防ぐための粉体回収用コレクタを設置する必
要があった。そこで、従来では上述した粉体散布成形装
置において、ニッケル粉シート製作ユニット１１部とし
て、図８に示すように長尺のロータリーカッター１４の
上部に粉体吸引コレクター１５を配置すると共に、取付
け架台１８上に支え金具１９により取付け、且つ粉体吸
引コレクター１５と取付け架台１８との取付け面間に図
示しないスペーサを挿入して加減することにより、コレ
クターノズルとロータリーカッター１４との間隙を調整
し、捕集効率のよい粉体回収を行える構造としていた。

【００１７】しかし、このような構造の粉体吸引コレク
タ１５では、比較的粒径の大きい領域の粉体捕集効率は
良好であるが、粉体粒度が細かくなるほど付着形態が圧
縮状態となって脱落しにくいため、コレクタでの捕集が
困難となり、その結果粉体吸引コレクタに捕集されない
一部付着粉体はすり切り済みの粉体層側へ飛散脱落す
る。

【００１８】このような場合には、一回のすり切りが完
了後にテーブルの位置をすり切り前の位置に戻し再すり
切りを行う処置が必要となるため、散布粉体すり切り層
を効率よく製造するには支障があった。

【００１９】また、カッター刃に付着粉体が残留するこ
とは、この付着粉の影響ですり切り体に擦り傷が発生す
る可能性がある。従って、万一擦り傷のある乾式シート
を焼結した電極板を用いて電池を構成した場合には、電
極の割れ等の原因ともなり、電池寿命上にも大きな問題
となる。

【００２０】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、ロータリーカッに付着する粉体を完全に捕
捉可能として擦り傷等の欠陥のない乾式シートを効率よ
く得ることができる燃料電池電極用粉体散布成形装置を
提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により燃料電池電極用粉体
散布成形装置を構成するものである。請求項１に対応す
る発明は、移動テーブルに固定された耐熱プレート上
に、ニッケル粉、ニッケル基材粉、その他の金属粉ある
いはその他の金属基材粉のいずれかを散布すると同時
に、該散布粉の上部をヘリカル刃を有するロータリーカ
ッターを用いてすり切り又は掬い上げ除去して一定厚の
粉体成形シートを製作する燃料電池電極用粉体散布成形
装置において、前記ロータリーカッターの上部に位置さ
せて、圧縮空気噴射ノズルと吸引コレクタノズルで構成
したコレクターユニットを配設し、このコレクターユニ
ットによりカッターの刃に付着したすり切り粉を捕捉除
去するようにしたものである。

【００２２】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明のコレクタユニットの構成部となる圧縮空気
噴射ノズルは、空気気供給源となる圧縮空気の圧力を調
整する圧力調整弁と空気乾燥器を有し、且つ送風する風
量を調節する風量調節バルブ及び流量計で構成した風量
調節機構を備える。

【００２３】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する発明のコレクタユニットの構成部となる圧縮空気
噴射ノズル及び吸引コレクタノズルの位置及び角度をロ
ータリーカッターの同心円延長線上に固定すると共に、
先端をノズルエッジカバーで一体化し、各ノズルとロー
タリーカッターとの間隙をユニット付属固定金具を通し
て調整可能な構成とする。

【００２４】請求項４に対応する発明は、請求項１に対
応する発明のコレクタユニットの構成部となる圧縮空気
噴射ノズル及び吸引コレクタノズル間に跨って角度調整
金具をロータリーカッターの同心円延長線上に固定し、
この角度調整金具により前記各ノズルの位置及び角度を
任意に設定可能な構成とする。

【００２５】

【作用】請求項１に対応する発明の燃料電池電極用粉体
散布成形装置にあっては、カッター刃に付着残留した圧
縮粉体に、粉体吸引コレクターの吸引風量よりも少ない
風量の調節された圧縮空気を吹付けることにより、粉体
に空気を含み流動性が生じ、コレクターの吸引力により
容易に脱落捕集されるので、粉体粒度に関係なく任意の
粒径粉体の完全捕捉が行われ、極めて良好なすり切り粉
体層を成形することができる。

【００２６】請求項２に対応する発明の燃料電池電極用
粉体散布成形装置にあっては、風量調節機構により流量
計で計測された空気流量をもとに流量調整弁の開度を調
整してノズルからの吹付け量として僅かな空気量を吹付
けることにより、着粉体に流動化を持たせることができ
る。

【００２７】請求項３に対応する発明の燃料電池電極用
粉体散布成形装置にあっては、カッターと各ノズルエッ
ジの間隙が調整できると共に、各ノズルには一体のエッ
ジカバーが接合されているので、回転するカッターの付
着粉がコレクター外に飛散することを防ぐことができる
と共に、付着粉の捕捉吸引がし易くなり、付着粉の飛散
がなく、粉体を完全に捕集することができる。

【００２８】請求項４に対応する発明の燃料電池電極用
粉体散布成形装置にあっては、角度調整金具により各ノ
ズル位置、角度、カッターとの距離を任意に設定するこ
とができるので、粉体が単一粉体に限らず、非常に広範
囲に亘つていても、これらの粉体を完全に、しかも容易
に捕捉することが可能となる。

【００２９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明による粉体散布成形装置の第１の実施
例における粉体シート製作ユニット部の構成を示すもの
で、図７の該当する部品と同一の部品には同一符号を付
して説明する。

【００３０】第１の実施例では、図１に示すようにニッ
ケル散布装置テーブル上の耐熱プレート８に散布された
ニッケル粉９の上部をすり切り、一定厚のニッケル粉シ
ート１０を成形するヘリカル刃を有するロータリーカッ
ター１４の上部中央部に風量を調整し得る調節バルブを
持つ圧縮空気噴射ノズル２１を配置し、その前後にすり
切り粉吸引ノズル２２，２３をヘリカル刃に向けて一定
角度傾斜させて配置し、これら各ノズル２１〜２３の先
端をエッジカバー２４にそれぞれ接合すると共に、図示
しない取付け架台に取付けられた固定金具２５に一体的
に接合する構成としたものである。

【００３１】この場合、固定金具２５の両端部は、取付
け架台の上部にスペーサまたは高さ位置調整細ネジを介
して取付けられ、カッターとノズルエッジの間隙が調整
できるようになっている。

【００３２】また、上記圧縮空気噴射ノズル２１は図２
に示すような風量調節機構が接続され、風量が調節され
る。即ち、図２に示すように空気圧力動力源２６より空
気圧力調整ユニット２７に空気が供給され、この空気は
空気乾燥器２８により乾燥されて流量調整弁２９および
流量計３０を通して圧縮空気噴射ノズル２１に送気され
る構成となっている。

【００３３】このような構成の粉体シート製作ユニット
２０部とすれば、カッター刃に付着した粉体Ａの大部分
は前部の吸引ノズル２２によって吸引され、未吸引残留
付着粉は中央部の圧縮空気噴射ノズル２１より粉体が飛
散しない程度の圧縮空気を吹付けて空気を含有流動化さ
せた後、後部の吸引ノズル２３で除去される。

【００３４】また、各ノズル２１〜２３には一体のエッ
ジカバー２４が接合されているので、回転するカッター
の付着粉がコレクター外に飛散することを防ぐことがで
きると共に、付着粉の捕捉吸引がし易くなる。従って、
付着粉の飛散がなく、粉体は完全に捕集することができ
る。

【００３５】一方、圧縮空気噴射ノズル２１により、粉
体の粒度分布によって適正な吹付け量を越えて吹付けた
場合には、付着粉体が粉塵となって周囲に飛散する恐れ
があるため、吹付け量を微妙に変化調節する必要があ
る。そこで、上述した風量調節機構において、流量計３
０で計測された空気流量をもとに流量調整弁２９の開度
を調整してノズルからの吹付け量として僅かな空気量を
吹付けることにより、着粉体に流動化を持たせることが
できる。

【００３６】図２は本発明による粉体散布成形装置の第
２の実施例における粉体シート製作ユニット部の構成を
示すもので、図７の該当する部品と同一の部品には同一
符号を付して説明する。

【００３７】第２の実施例では、図３に示すように第１
の実施例と同様にロータリーカッター１４の上部中央部
に風量を調整し得る調節バルブを持つ圧縮空気噴射ノズ
ル２１を配置し、その前後にすり切り粉吸引ノズル２
２，２３をヘリカル刃に向けて一定角度傾斜させて配置
すると共に、これら各ノズル２１〜２３間に跨がって下
部角度調整金具４１および上部角度調整金具４２をカッ
ターの同心円延長線上に配置し、ノズルの概略想定位置
に当たる部分にスロット穴４３を設け、これらスロット
穴４３を介して各ノズル両サイドに取付けた固定ネジで
固定するようにしたものである。

【００３８】この場合、各ノズル２１〜２３の先端には
ノズルエッジ４４が独立して形成されている。また、上
部角度調整金具４２の両端部は、ユニット取付け架台に
スペーサ又は高さ位置調整細ネジを介して取付けられ、
カッターとノズルエッジの間隙が調整できるようになっ
ている。

【００３９】このような構成の粉体シート製作ユニット
４０部とすれば、各ノズル２１〜２３間に跨がって下部
角度調整金具４１および上部角度調整金具４２を設けて
そのノズルの概略想定位置に当たる部分に設けたスロッ
ト穴４３の幅に余裕を持たせることにより、各ノズル位
置、角度、カッターとの距離を任意に設定することがで
きる。

【００４０】従って、電極用として用いられる粉体が、
前述したように単一粉体に限らず、非常に広範囲に亘つ
ていても、例えば密度の大きな粉体の場合でも各ノズル
の位置及び角度を微妙に変化させて最適条件を選定する
ことにより、これらの粉体を完全に、しかも容易に捕捉
することが可能である。

【００４１】また、上記圧縮空気噴射ノズル２１からの
空気吹付け量は、粉体飛散を目的とするものではなく、
カッター刃に付着する粉体に流動化を持たせるものであ
り、第１の実施例と同様の作用効果が得られることはい
うまでもない。

【００４２】なお、本発明は上記第１の実施例及び第２
の実施例で述べた構成に限らず、図４乃至図６に示すよ
うな構成としてもよい。図４は本発明の第３の実施例を
示すもので、風量を調整し得る調節バルブを持つ圧縮空
気噴射ノズル２１をユニットの前部に配し、その後部に
すり切り粉吸引ノズル２２，２３を配したもので、それ
ぞれを図１と同様にエッジカバー２４と固定金具２５と
で一体化したものである。

【００４３】また、図５は本発明の第４の実施例とし
て、第１の実施例のように各ノズルの先端をエッジカバ
ーで一体化せずに、独立エッジ４４としたものである。
さらに、図６は本発明の第５の実施例として、第３の実
施例のように各ノズルの先端をエッジカバーで一体化せ
ず、独立エッジ４４としたものである。このような図４
乃至図６に示すような構成としても、前述した第１の実
施例と同様の作用効果を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、任意
の粒径を持つ粉体であっても、密度の異なる各種粉体に
対してもカッター刃に付着した粉体のすり切り面への飛
散脱落に伴う再すり切り、または再々すり切りの必要が
なく、且つ付着粉体によるすり切り面のすり傷の発生も
なく、電極板の生産性および信頼性を大幅に向上させる
ことができる燃料電池電極用粉体散布成形装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料電池電極用粉体散布成形装置
の第１の実施例における粉体シート製作ユニットを示す
構成図。

【図２】同実施例における圧縮空気噴射ノズルに付属す
る吹付け空気量の調節機構を示す構成図。

【図３】本発明の第３の実施例における粉体シート製作
ユニットを示す構成図。

【図４】本発明の第４の実施例における粉体シート製作
ユニットを示す構成図。

【図５】本発明の第５の実施例における粉体シート製作
ユニットを示す構成図。

【図６】本発明の第６の実施例における粉体シート製作
ユニットを示す構成図。

【図７】従来の粉体回収コレクタを有する粉体散布成形
装置を示す基本構成図。

【図８】図７のコレクタを示す構成図。

【符号の説明】

１……テーブル駆動機構、２……ベッド、３……送りネ
ジ、４……駆動モータ、５……ナット、６……ニッケル
散布装置テーブル、７……桶、８……耐熱プレート、９
……ニッケル粉、１０……ニッケル粉層、１１……ニッ
ケル散布ユニット、１２……ニッケル粉層製作ユニッ
ト、１３……ニッケル粉層厚さ計測ユニット、１４……
ブレーンカッター、２１……圧縮空気噴射ノズル、２
２，２３……すり切り粉吸引ノズル、２４……エッジカ
バー、２５……固定金具、２６……空気圧力動力源、２
７……空気圧力調整ユニット、２８……空気乾燥器、２
９……流量調整弁、３０……流量計、４１……下部角度
調整金具、４２……上部角度調整金具、４３……スロッ
ト穴、４４……ノズルエッジ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動テーブルに固定された耐熱プレート
   上に、ニッケル粉、ニッケル基材粉、その他の金属粉あ
   るいはその他の金属基材粉のいずれかを散布すると同時
   に、該散布粉の上部をヘリカル刃を有するロータリーカ
   ッターを用いてすり切り又は掬い上げ除去して一定厚の
   粉体成形シートを製作する燃料電池電極用粉体散布成形
   装置において、 前記ロータリーカッターの上部に位置させて、圧縮空気
   噴射ノズルと吸引コレクタノズルで構成したコレクター
   ユニットを配設し、このコレクターユニットによりカッ
   ターの刃に付着したすり切り粉を捕捉除去するようにし
   たことを特徴とする燃料電池電極用粉体散布成形装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池電極用粉体散布
   成形装置において、コレクタユニットの構成部となる圧
   縮空気噴射ノズルは、空気気供給源となる圧縮空気の圧
   力を調整する圧力調整弁と空気乾燥器を有し、且つ送風
   する風量を調節する風量調節バルブ及び流量計で構成し
   た風量調節機構を備えたことを特徴とする燃料電池電極
   用粉体散布成形装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の燃料電池電極用粉体散布
   成形装置において、コレクタユニットの構成部となる圧
   縮空気噴射ノズル及び吸引コレクタノズルの位置及び角
   度をロータリーカッターの同心円延長線上に固定すると
   共に、先端をノズルエッジカバーで一体化し、各ノズル
   とロータリーカッターとの間隙をユニット付属固定金具
   を通して調整可能な構成としたことを特徴とする燃料電
   池電極用粉体散布成形装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の燃料電池電極用粉体散布
   成形装置において、コレクタユニットの構成部となる圧
   縮空気噴射ノズル及び吸引コレクタノズル間に跨って角
   度調整金具をロータリーカッターの同心円延長線上に固
   定し、この角度調整金具により前記各ノズルの位置及び
   角度を任意に設定可能な構成としたことを特徴とする燃
   料電池電極用粉体散布成形装置。