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JP2006012529A - Manufacturing device of fuel cell separator and manufacturing method of fuel cell separator - Google Patents

Manufacturing device of fuel cell separator and manufacturing method of fuel cell separator Download PDF

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JP2006012529A
JP2006012529A JP2004186336A JP2004186336A JP2006012529A JP 2006012529 A JP2006012529 A JP 2006012529A JP 2004186336 A JP2004186336 A JP 2004186336A JP 2004186336 A JP2004186336 A JP 2004186336A JP 2006012529 A JP2006012529 A JP 2006012529A
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JP
Japan
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fuel cell
cell separator
mold
lower mold
gas
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Application number
JP2004186336A
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Japanese (ja)
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Takeshi Yamazaki
剛 山崎
Tetsuya Harada
哲哉 原田
Takayuki Ono
孝幸 大野
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing device having high productivity, preventing breakage of a fuel cell separator, and efficiently taking out the separator in the manufacturing method of the fuel cell separator using a lower mold having an air ejector. <P>SOLUTION: The manufacturing device of the fuel cell separator is comprised of an upper mold having a pattern of many recessed and projecting shapes and the lower mold having a pattern of many recessed and projecting shapes corresponding to the upper mold, and the lower mold has a plurality of air ejectors ejecting gas into the inside of the lower mold. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池セパレータの製造装置及び製造方法に関し、特に、成型後に金型から取り外す際に、エアエジェクタを使用して、燃料セパレータを破損することなく取り出すことができる製造装置と燃料電池セパレータの製造方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell separator manufacturing apparatus and manufacturing method, and in particular, a manufacturing apparatus and a fuel cell separator that can be removed without damaging the fuel separator using an air ejector when being removed from a mold after molding. It relates to the manufacturing method.

固体高分子型燃料電池は、一般にガス拡散電極からなるアノードとカソードとで電解質膜を挟み、さらにこれらの外側をセパレータで挟んでなる構造をしている。アノードに接するセパレータはアノードに水素ガスを供給し、カソードに接するセパレータはカソードに酸化剤ガスとしての酸素を供給する。
上記燃料電池セパレータは、水素ガスや酸素ガスを透過させないガス不浸透性、 導電性、面精度すなわち、高い厚み精度が要求され、それらの性能が優れることにより燃料電池の性能が向上する。
従来燃料電池セパレータの製造法は、カーボンの粉末と、液状や粉末状の合成樹脂とを混合して原料を作り、これをプレス機又は射出成形機及び金型を用いて加圧・加熱して成型し、下金型に成型されたセパレータを例えばエジェクタピンの押し上げで金型から離反させて取り出すことにより行われている。
しかし、かかるエジェクタピンの力で成型されたセパレータを金型から離反させる場合、かなりの力を必要とするため、エジェクタピンの力により、比較的靭性が低い材料を成型した場合、セパレータの割れ、変形が生じるという問題がある。また、成型されたセパレータにその痕として0.2mm程度の段差部分が形成されることがある。
In general, a polymer electrolyte fuel cell has a structure in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode made of gas diffusion electrodes, and the outside is sandwiched between separators. The separator in contact with the anode supplies hydrogen gas to the anode, and the separator in contact with the cathode supplies oxygen as oxidant gas to the cathode.
The fuel cell separator is required to have gas impermeability, conductivity and surface accuracy that do not allow hydrogen gas or oxygen gas to permeate, that is, high thickness accuracy, and the performance of the fuel cell is improved due to their superior performance.
Conventional fuel cell separators are manufactured by mixing carbon powder and liquid or powdered synthetic resin to produce a raw material, which is pressurized and heated using a press or injection molding machine and a mold. For example, the separator formed in the lower mold is separated from the mold by, for example, pushing up an ejector pin and taken out.
However, when separating the molded separator with the force of the ejector pin from the mold, a considerable force is required. Therefore, when a material with relatively low toughness is molded by the force of the ejector pin, cracking of the separator, There is a problem that deformation occurs. Further, a stepped portion of about 0.2 mm may be formed as a trace on the molded separator.

そこで、エジェクタピンを用いずに燃料電池セパレータを成型した後、該セパレータの周辺部に気体を吹き付けて金型から該セパレータを離反させ、次いで吸引装置により該セパレータを取り出すことにより、エジェクタピンによる問題を解決する燃料電池セパレータの製造法が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、かかる製造法では、吸引装置がどの様な素材で、どの様な条件によって取り出すことができるのか明確に示されておらず、例えば該吸引装置の接合面が一般的に使用される金属や樹脂からなるものであると、それらの素材が剛直であるため穏やかに吸引装置を燃料電池セパレータに接合しても面にわずかなひずみがあっても該セパレータが割れてしまうという問題がある。また、かかる吸引装置の接合面が剛直であると、燃料電池セパレータとの密着度が低下するため、吸引しても吸着度が低く効率が劣ることになる。更に、成型された燃料電池セパレータの上方からエアーを吹き込むため、エアーによる剥離効果が充分でなく、生産性が高くない。
Therefore, after molding the fuel cell separator without using the ejector pin, the gas is blown to the periphery of the separator to separate the separator from the mold, and then the separator is taken out by a suction device. Has been proposed (see Patent Document 1).
However, this manufacturing method does not clearly indicate what kind of material the suction device can be taken out and under what conditions. For example, the joint surface of the suction device may be a commonly used metal or If they are made of resin, the material is rigid, so that there is a problem that even if the suction device is gently joined to the fuel cell separator, the separator will break even if there is a slight strain on the surface. Further, if the joining surface of the suction device is rigid, the degree of adhesion with the fuel cell separator is lowered, and therefore, the degree of adsorption is low and the efficiency is poor even when suctioned. Further, since air is blown from above the molded fuel cell separator, the peeling effect by air is not sufficient, and the productivity is not high.

特開2001−143722号公報JP 2001-143722 A

本発明は、エアエジェクタを有する下金型を用いる燃料電池セパレータの製造方法であって、生産性が高く、燃料電池セパレータを破損することがなく、効率よく該セパレータを取り出すことができる製造方法と、その製造方法を実施するための製造装置を提供することを目的としている。   The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell separator using a lower mold having an air ejector, which is highly productive and can efficiently take out the separator without damaging the fuel cell separator. An object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus for carrying out the manufacturing method.

本発明は、多数の凹凸状のパターンを有する上金型と該上金型に対応する多数の凹凸状のパターンを有する下金型とからなり、該下金型がその内部に気体を吹き出すエアエジェクタを複数有していることを特徴とする燃料電池セパレータの製造装置に関する。
又、本発明は、上金型の内部にも気体を吹き出すエアエジェクタを複数有している上記製造装置に関する。
The present invention comprises an upper mold having a large number of concave / convex patterns and a lower mold having a number of concave / convex patterns corresponding to the upper mold. The present invention relates to a fuel cell separator manufacturing apparatus having a plurality of ejectors.
The present invention also relates to the above manufacturing apparatus having a plurality of air ejectors for blowing gas into the upper mold.

更に、本発明は、上下の金型間に粉末状の原料又はプリプレグを入れて加圧・加熱して成型し、成型後に上下の金型を離し、成形された燃料電池セパレータの底部に該下金型エアエジェクタから気体を吹き出し、該下金型から燃料電池セパレータを遊離させ、該燃料電池セパレータを取り出すことを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法に関する。   Further, the present invention is to mold a powdery raw material or prepreg between upper and lower molds, pressurize and heat, mold the mold, release the upper and lower molds, and place the lower part on the bottom of the molded fuel cell separator. The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell separator, characterized in that gas is blown out from a mold air ejector, the fuel cell separator is released from the lower mold, and the fuel cell separator is taken out.

本発明は、下金型にエアを噴出することができるエアエジェクタを設けることにより燃料電池セパレータを破損することなく、しかも生産効率が高い燃料電池セパレータの製造装置及び製造方法を提供することができる。   The present invention can provide a fuel cell separator manufacturing apparatus and a manufacturing method with high production efficiency without damaging the fuel cell separator by providing an air ejector capable of ejecting air to the lower mold. .

本発明の燃料電池セパレータの製造装置は、前記エアエジェクタが、前記下金型内、或いは更に前記上金型内にも設置され、その内部を気体で加圧することにより該金型との間に間隙を生じ、その間隙から気体を吹き出すことにより成型された燃料電池セパレータを金型から遊離させることにより取り出すことができる。
上記エアエジェクタとしては、前記下金型、或いは更に前記上金型の表面部に係止する先端部を有し、その後部に気体の加圧により該先端部を上下に可動することができる本体部からなるものを上げることができる。
かかる本体部は、前記先端部に金型内部方向への力を与え、該先端部を下金型及び上金型の表面部に係止するばねを有するものを上げることができ、該先端部が該本体部の後方から気体で圧力を加えることにより下金型及び上金型の表面部から乖離するように作動することができる。
また、前記本体部は、その先端部に前記下金型及び前記上金型の外部方向に力を与えることにより該先端部を該下金型及び該上金型の表面部に係止するピストン部材からなるものでもよく、該先端部が該ピストン部材に該下金型及び該上金型の内部方向に気体で圧力を加えることにより該下金型及び該上金型の表面部から乖離するように作動することができる。
In the fuel cell separator manufacturing apparatus according to the present invention, the air ejector is installed in the lower mold or further in the upper mold, and the interior thereof is pressurized with gas so that the air ejector is interposed between the molds. A fuel cell separator formed by generating a gap and blowing gas out of the gap can be taken out by releasing it from the mold.
As the air ejector, a main body having a front end portion to be engaged with the lower mold or the surface portion of the upper mold, and capable of moving the front end portion up and down by pressurizing gas at the rear portion. The thing which consists of parts can be raised.
Such a main body portion can raise a tip having a spring that applies a force to the tip portion toward the inside of the mold and locks the tip portion to the surface portion of the lower die and the upper die. However, it can operate | move so that it may diverge from the surface part of a lower metal mold | die and an upper metal mold | die by applying a gas pressure from the back of this main-body part.
In addition, the main body portion is a piston that locks the tip portion on the surface portion of the lower die and the upper die by applying force to the tip portion in the outward direction of the lower die and the upper die. The tip part may be separated from the surface part of the lower mold and the upper mold by applying gas pressure to the piston member in the inner direction of the lower mold and the upper mold. Can be operated as follows.

次いで本発明を図面によって詳細に説明する。尚、本発明はかかる図面に限定されるものでない。
図1は本発明の燃料電池セパレータの製造装置の要部を示す図である。図1の装置は、プレス加工機に設置される上金型、気体を吹き出すエアエジェクタを有している下金型及び吸着装置を主体としている。
上金型1は、その下面に燃料電池セパレータの上面を形成する凹凸状の上金型パターン2が形成されている。一方の下金型3は、枠金型の部分も一体となり、上面には、燃料電池セパレータの下面を形成する凹凸状の下金型パターン4を有し、且つその下面に気体を吹き出すエアエジェクタ5を有している。これら凹凸状のパターンは、ガスの通路や冷却流体の通路を主体とするものであり、上下金型の辺縁周囲が平面状となるように該金型の中央部に形成される。該パターン2,4は、それぞれ成型された燃料電池セパレータの各片面の中央部分について形成されている。尚、上金型1又は下金型3のいずれかのパターンが形成されていない金型、即ち一方の金型がフラットになっている金型を用いることもできる。この場合、成型された燃料電池セパレータは片面のみ凹凸状のパターンが形成されている。また、図示していないが、気体を吹き出すエアエジェクタを上金型1内に設置することもでき、その場合には該エアエジェクタが上記下金型3と同様に形成される。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to this drawing.
FIG. 1 is a view showing a main part of a fuel cell separator manufacturing apparatus according to the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 mainly includes an upper mold installed in a press machine, a lower mold having an air ejector for blowing out gas, and a suction device.
The upper mold 1 has an uneven upper mold pattern 2 that forms the upper surface of the fuel cell separator on its lower surface. One lower mold 3 is also integrated with a frame mold part, and has an uneven upper mold pattern 4 that forms the lower surface of the fuel cell separator on the upper surface, and an air ejector that blows out gas on the lower surface. 5 These concavo-convex patterns mainly include gas passages and cooling fluid passages, and are formed in the center of the mold so that the periphery of the upper and lower molds is flat. The patterns 2 and 4 are formed on the center portion of each side of the molded fuel cell separator. It is also possible to use a mold in which either the upper mold 1 or the lower mold 3 is not formed, that is, a mold in which one mold is flat. In this case, the molded fuel cell separator has an uneven pattern formed on only one side. Although not shown, an air ejector that blows out gas can be installed in the upper mold 1, and in that case, the air ejector is formed in the same manner as the lower mold 3.

前記エアエジェクタ5は、下金型3内部に装備され、燃料電池セパレータの成型時に燃料電池セパレータ用材料が下金型3内部に進入しないように該下金型の表面部に係止される先端部6と、該先端部が気体の圧力により上下に可動することができるように作用する本体部7とからなる。エアエジェクタ5としては、例えば図2に示すように先端部6が該本体部方向が幅の狭いテーパー状の形状で、燃料電池セパレータの成型時に下金型3に嵌合し、燃料電池セパレータの離型時に下金型3から上方にわずかに可動し、また該先端部に連結している本体部7が下金型3に係止しているバネ8で下方への応力を受けており、燃料電池セパレータの離型時に該本体部の後方からの気体の圧力により押し上げられて下金型3と該先端部との間隙から成型された燃料電池セパレータと下金型3との間に噴出した気体が充満することにより該燃料電池セパレータの剥離を容易にするものが上げられる。また、エアエジェクタ5の他の例としては、図3に示すように先端部6に連結した本体部7がO−リング9を有するピストン部材10からなり、該ピストン部材の下方と上方とが気密となっており、上方に狭い開口部を有する下金型3の該開口部に該本体部の後方から気体を加圧することにより該先端部を当接して燃料電池セパレータを成型し、成型後該ピストン部材の上部に気体を吹き込むことにより該先端部が押し下げられ、生じた下金型3と該先端部との間隙から気体が噴出するようなものも使用することができる。
かかるエアエジェクタは、下金型3に少なくとも2個、好ましくは4個設けられ、その先端部が通常円形であり、角状であってもよい。また、エアエジェクタ5の下金型3での位置は特に制限されないが、例えば下金型3の隅部であってもよく、好ましくは成型された燃料電池セパレータの開口部相当部分(成型直後には開口部分が存在し、金型から燃料電池セパレータを取り出した後に切除される部分)になる該下金型の位置である。尚、エアエジェクタが上金型1に設置される場合には、エアエジェクタ5の位置は下金型3と同様な位置となるのが好ましい。
The air ejector 5 is provided inside the lower mold 3 and is engaged with the surface of the lower mold so that the fuel cell separator material does not enter the lower mold 3 when the fuel cell separator is molded. It consists of a part 6 and a body part 7 that acts so that the tip part can be moved up and down by gas pressure. As the air ejector 5, for example, as shown in FIG. 2, the front end portion 6 has a tapered shape with a narrow width in the body portion direction, and is fitted into the lower mold 3 when the fuel cell separator is molded. The body part 7 that is slightly movable upward from the lower mold 3 at the time of mold release and that is connected to the tip part receives a downward stress by a spring 8 that is locked to the lower mold 3. When the fuel cell separator is released, the fuel cell separator is pushed up by the pressure of the gas from the back of the main body, and is ejected between the fuel cell separator and the lower mold 3 molded from the gap between the lower mold 3 and the tip. When the gas is filled, the fuel cell separator can be easily peeled off. As another example of the air ejector 5, as shown in FIG. 3, the main body portion 7 connected to the distal end portion 6 includes a piston member 10 having an O-ring 9, and the lower and upper portions of the piston member are airtight. The fuel cell separator is molded by bringing the tip into contact with the opening of the lower mold 3 having a narrow opening on the upper side by pressurizing gas from the rear of the main body, and after molding, It is also possible to use a device in which the tip is pushed down by blowing gas into the upper part of the piston member, and the gas is ejected from the gap between the generated lower mold 3 and the tip.
At least two, and preferably four, air ejectors are provided in the lower mold 3, and their tip portions are usually circular and may be angular. The position of the air ejector 5 in the lower mold 3 is not particularly limited, but may be, for example, a corner of the lower mold 3, and preferably a portion corresponding to the opening of the molded fuel cell separator (immediately after molding). Is the position of the lower mold where there is an opening and becomes a part to be cut out after removing the fuel cell separator from the mold. When the air ejector is installed in the upper mold 1, the position of the air ejector 5 is preferably the same position as the lower mold 3.

上記エアエジェクタ5から噴出される気体は、特に限定されないが、通常は空気であり、金型の温度の低下を少なくするために加熱されているのが好ましい。また、その噴出圧力は好ましくは10〜1000kPa、より好ましくは100〜500kPa程度である。   The gas ejected from the air ejector 5 is not particularly limited, but is usually air, and is preferably heated to reduce the temperature drop of the mold. The ejection pressure is preferably about 10 to 1000 kPa, more preferably about 100 to 500 kPa.

本発明の好ましい燃料電池セパレータ装置としては、図1に示すように上下の金型1,3の他に、吸着装置11を設けているものが挙げられる。かかる吸着装置11は、図6に示すように、燃料電池セパレータ14の少なくとも2つの隅部17の表面に吸着する吸着部材13を有している。かかる吸着部材は好ましくは4個あり、吸着装置11の本体に接続され、その中央部に気体を吸引する孔19が形成されている。吸着部材13は、必ずしも燃料電池セパレータ14の隅部17の表面に接合されなくてもよく、吸引した場合に歪みを生じなければ凹凸のパターン部位以外の該セパレータの平面部に接合することができる。しかし、取り出される燃料電池セパレータの歪みを少なくするためには、該吸着部材は、燃料電池セパレータ14の少なくとも2つ、好ましくは4つの隅部17の表面に接合されるのが好ましい。   As a preferable fuel cell separator device of the present invention, there is one having an adsorbing device 11 in addition to the upper and lower molds 1 and 3 as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the adsorption device 11 has an adsorption member 13 that adsorbs on the surface of at least two corners 17 of the fuel cell separator 14. There are preferably four such adsorbing members, connected to the main body of the adsorbing device 11, and a hole 19 for sucking gas is formed at the center thereof. The adsorbing member 13 does not necessarily have to be joined to the surface of the corner portion 17 of the fuel cell separator 14, and can be joined to the flat portion of the separator other than the uneven pattern portion if no distortion occurs when sucked. . However, in order to reduce the distortion of the fuel cell separator that is taken out, the adsorbing member is preferably joined to the surfaces of at least two, preferably four corners 17 of the fuel cell separator 14.

図4は図5に示す代表的な燃料電池セパレータ14の隅部17の表面に吸着装置11の吸着部材13が吸引により吸着している状態図である。吸着部材13がその素材に基づく適度な曲げ強度を有していることにより燃料電池セパレータ14の隅部17に効果的に吸着することができる。   FIG. 4 is a state diagram in which the adsorbing member 13 of the adsorbing device 11 is adsorbed to the surface of the corner 17 of the typical fuel cell separator 14 shown in FIG. Since the adsorbing member 13 has an appropriate bending strength based on the material, the adsorbing member 13 can be effectively adsorbed to the corner 17 of the fuel cell separator 14.

本発明では、図7に示すように吸着装置11の吸着面がエラストマー材料からなるシート層18からなるものが好ましく、必ずしも該吸着面の隅部でなくともよいが、好ましくは該隅部に気体吸引孔19を有する吸着装置11も使用することができる。尚、かかる吸着装置よりも、前記する吸着部材13を有する吸着装置11の方が燃料電池セパレータ14への吸着効率が高いことから好ましい。   In the present invention, as shown in FIG. 7, it is preferable that the adsorption surface of the adsorption device 11 is composed of a sheet layer 18 made of an elastomer material, and it is not always necessary to be a corner of the adsorption surface. A suction device 11 having a suction hole 19 can also be used. Note that the adsorption device 11 having the adsorption member 13 described above is preferable to the adsorption device because the adsorption efficiency to the fuel cell separator 14 is higher.

吸着装置11の吸着面、即ち吸着部材13及びシート層18が成型された燃料電池セパレータへの良好な吸着性を達成するためには、吸着部材13は好ましくは曲げ弾性率10〜1000MPa、より好ましくは曲げ弾性率10〜500MPaである。
この吸着面の素材としては、特に限定されるものではないが、合成ゴム、天然ゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ポリ塩化ビニルエラストマー及びポリウレタンエラストマー等のエラストマーが挙げられる。更に好適には耐熱性の面からフッ素ゴム、シリコーンゴムが挙げられる。
In order to achieve good adsorption to the adsorption surface of the adsorption device 11, that is, the fuel cell separator in which the adsorption member 13 and the sheet layer 18 are molded, the adsorption member 13 preferably has a flexural modulus of 10 to 1000 MPa, more preferably Is a flexural modulus of 10 to 500 MPa.
The material for the adsorption surface is not particularly limited, and examples thereof include elastomers such as synthetic rubber, natural rubber, fluororubber, acrylic rubber, polyvinyl chloride elastomer, and polyurethane elastomer. More preferred are fluororubber and silicone rubber from the viewpoint of heat resistance.

吸着装置11はプレス装置等の固定された部分に支持され、図示していない駆動装置によって図1の左右方向と、上下方向とに移動できる。かかる吸着装置11の大きさは、下金型3の枠内に収まる必要がある。また、この吸着装置11の下面に設置されている吸着部材13及びシート層18に形成された気体吸引孔19が図示しない吸引ポンプ等に接続することで、吸着装置11はその下面に接触している燃料電池セパレータを吸着することができる。尚、本発明の製造装置では、下金型3の凹凸状のパターンの周辺部に圧縮空気等の圧力の加わった気体を吹き付ける気体吹き出しノズルを設置することができる。   The suction device 11 is supported by a fixed part such as a press device, and can be moved in the left-right direction and the vertical direction in FIG. The size of the suction device 11 needs to be within the frame of the lower mold 3. In addition, the suction member 13 installed on the lower surface of the suction device 11 and the gas suction hole 19 formed in the sheet layer 18 are connected to a suction pump or the like (not shown), so that the suction device 11 contacts the lower surface. The fuel cell separator that is present can be adsorbed. In the manufacturing apparatus of the present invention, a gas blowing nozzle that blows a gas having a pressure such as compressed air on the periphery of the uneven pattern of the lower mold 3 can be installed.

次いで、本発明の燃料電池セパレータの製造法について述べる。
まず、図1に於いて、吸引装置10を上下金型の間から移動させ、上金型1と下金型3との間を開き、下金型3上に燃料電池セパレータ14の原料を投入する。かかる原料としては、例えば、平均粒径10〜1000μmの黒鉛に対し、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂を重量比で95:5〜60:40の割合で混合し、造粒した燃料電池セパレータ用コンパウンドを使用することができる。また、かかるコンパウンドを予め予備成型したプリプレグも原料として使用することができる。
上記原料の充填後、上金型1を重ね、金型を温度100〜350℃、成形圧力2〜100MPaで、5分程度保持し、例えば200mm×200mm×3mmの燃料電池セパレータ14を成型する。
そして、上金型1を下金型3から離し、図2又は図3に示す下金型3のエアエジェクタ5から元圧100〜1000kPaの圧縮気体(空気)を成型された燃料電池セパレータの下部に吹き込み、下金型3から該燃料電池セパレータを遊離させる。
その際燃料電池セパレータ14は薄くて脆いものであるため、吹き出す気体の圧力を調整して破損しないようにする。
この後、図1に示すように、吸着装置11を下金型3の上に移動し、燃料電池セパレータ14の上に吸着部材13を軽く接触させ、30〜101.3kPaの負圧で吸引して燃料電池セパレータ14に吸引させる。その際、燃料電池セパレータ14は下金型3から離れて吸着装置11の吸着部材13に吸い付く。この状態で吸着装置11を上昇させ、さらに該吸引装置を他の場所に移動し、吸引を止めて成型した燃料電池セパレータ14を収納する。
又、セパレータの形状や成型条件等により、型を開いたときに成型されたセパレータが上金型側に付いた状態で型開きされ、成形品が落下、損傷する場合がある。この現象を防止するため、上金型1にもエアエジェクタを設けた燃料電池セパレータの製造装置を用いるのが好ましい。即ち、型開きの数秒前から上金型1のエアエジェクタに脱型側のエアーを成型された燃料電池セパレータの上面に噴出させ、確実に成型品を下金型3に付かせた状態で型開きを行い、次いで上金型1を離した後、上記の様にして下金型3から燃料電池セパレータを取り出す。
Next, a method for producing the fuel cell separator of the present invention will be described.
First, in FIG. 1, the suction device 10 is moved between the upper and lower molds, the gap between the upper mold 1 and the lower mold 3 is opened, and the raw material of the fuel cell separator 14 is put on the lower mold 3. To do. Examples of such raw materials include a granulated fuel cell separator in which phenol resin, epoxy resin, and vinyl ester resin are mixed in a weight ratio of 95: 5 to 60:40 with respect to graphite having an average particle diameter of 10 to 1000 μm. A compound can be used. Further, a prepreg obtained by preforming such a compound in advance can also be used as a raw material.
After filling the raw materials, the upper mold 1 is stacked, and the mold is held at a temperature of 100 to 350 ° C. and a molding pressure of 2 to 100 MPa for about 5 minutes to mold a fuel cell separator 14 of, for example, 200 mm × 200 mm × 3 mm.
Then, the upper die 1 is separated from the lower die 3, and the lower part of the fuel cell separator in which compressed gas (air) having an original pressure of 100 to 1000 kPa is molded from the air ejector 5 of the lower die 3 shown in FIG. The fuel cell separator is released from the lower mold 3.
At this time, since the fuel cell separator 14 is thin and fragile, the pressure of the gas to be blown out is adjusted so as not to be damaged.
Thereafter, as shown in FIG. 1, the adsorption device 11 is moved onto the lower mold 3, the adsorption member 13 is brought into light contact with the fuel cell separator 14, and suction is performed at a negative pressure of 30 to 101.3 kPa. Then, the fuel cell separator 14 is sucked. At that time, the fuel cell separator 14 is separated from the lower mold 3 and attracts to the adsorption member 13 of the adsorption device 11. In this state, the adsorption device 11 is raised, the suction device is moved to another place, the suction is stopped, and the molded fuel cell separator 14 is accommodated.
Also, depending on the shape of the separator, molding conditions, etc., the mold may be opened when the mold is opened, with the molded separator attached to the upper mold side, and the molded product may fall and be damaged. In order to prevent this phenomenon, it is preferable to use a fuel cell separator manufacturing apparatus in which the upper die 1 is also provided with an air ejector. That is, the mold is blown into the upper die 1 by ejecting air from the mold release side onto the upper surface of the molded fuel cell separator several seconds before the mold is opened. After opening and then releasing the upper mold 1, the fuel cell separator is taken out from the lower mold 3 as described above.

図1の装置を用いて燃料電池セパレータを製造した。
黒鉛粉80重量部にビニルエステル樹脂、硬化剤、増粘剤及び添加剤を合計20重量部配合し、混合した。この混合物を常温の条件下で24時間熟成して増粘させた。
得られた材料を1cmの厚みの四角形形状にプリフォーム化し、図1に示す金型(200×200mm)の中央にセットし、型温度140℃、圧力30MPaの条件下で5分間加圧した。
金型を開いた後、図2の下金型3のエアエジェクタ5から成形品の下部に圧力300kPaでエアーを噴出したところ成形品が浮き上がり、成形品が下型から離れた。この後、取り出し装置を用いて成形品を取り出した。
取り出しに用いた装置は、195×195mmの吸着装置に直径15mmの吸着部材を4個付けた形状(図6参照)で、吸着剤には弾性率100MPaのフッ素ゴムの部材を用いた。この吸着部材に85kPaの負圧を作用させることにより、成形品を吸着させ、取り出した。
取り出し時には特に成形品の脱落等は発生せず、成形品にも割れ等の問題も発生しなかった。
A fuel cell separator was manufactured using the apparatus shown in FIG.
A total of 20 parts by weight of a vinyl ester resin, a curing agent, a thickener, and an additive were added to and mixed with 80 parts by weight of graphite powder. This mixture was aged for 24 hours at room temperature to increase the viscosity.
The obtained material was preformed into a square shape with a thickness of 1 cm, set in the center of a mold (200 × 200 mm) shown in FIG. 1, and pressurized for 5 minutes under conditions of a mold temperature of 140 ° C. and a pressure of 30 MPa.
After the mold was opened, air was ejected from the air ejector 5 of the lower mold 3 of FIG. 2 to the lower part of the molded product at a pressure of 300 kPa. The molded product was lifted up and separated from the lower mold. Thereafter, the molded product was taken out using a take-out device.
The apparatus used for taking out was a shape in which four adsorbing members having a diameter of 15 mm were attached to an adsorbing apparatus of 195 × 195 mm (see FIG. 6), and a fluororubber member having an elastic modulus of 100 MPa was used as the adsorbent. By applying a negative pressure of 85 kPa to this adsorbing member, the molded product was adsorbed and taken out.
When the product was taken out, there was no dropout of the molded product, and the molded product was free from problems such as cracking.

本発明の燃料電池セパレータの製造装置の要部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part of the manufacturing apparatus of the fuel cell separator of this invention. 本発明の燃料電池セパレータの製造装置の下金型のエアエジェクタの一例を示す部分断面図であり、(a)が燃料電池セパレータの成型時の状態図で、(b)が成型された燃料電池セパレータの離型時の状態図を示す。It is a fragmentary sectional view which shows an example of the lower die air ejector of the manufacturing apparatus of the fuel cell separator of this invention, (a) is a state figure at the time of shaping | molding of a fuel cell separator, (b) is the molded fuel cell. The state figure at the time of mold release of a separator is shown. 本発明の燃料電池セパレータの製造装置の下金型のエアエジェクタの一例を示す部分断面図であり、(a)が燃料電池セパレータの成型時の状態図で、(b)が成型された燃料電池セパレータの離型時の状態図を示す。It is a fragmentary sectional view which shows an example of the lower die air ejector of the manufacturing apparatus of the fuel cell separator of this invention, (a) is a state figure at the time of shaping | molding of a fuel cell separator, (b) is the molded fuel cell. The state figure at the time of mold release of a separator is shown. 本発明の燃料電池セパレータの製造装置の吸引装置が成型した燃料電池セパレータを吸引した状態図である。It is the state figure which attracted | sucked the fuel cell separator which the suction device of the manufacturing apparatus of the fuel cell separator of this invention shape | molded. 本発明で成型された燃料電池セパレータの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the fuel cell separator shape | molded by this invention. 本発明の燃料電池セパレータの製造装置の吸引装置の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the suction device of the manufacturing apparatus of the fuel cell separator of this invention. 本発明の燃料電池セパレータの製造装置の吸引装置の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the suction device of the manufacturing apparatus of the fuel cell separator of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 上金型
2 上金型パターン
3 下金型
4 上金型パターン
5 エアエジェクタ
6 先端部
7 本体部
8 ばね
9 O−リング
10 ピストン部材
11 吸着装置
12 アーム
13 吸着部材
14 燃料電池セパレータ
15 凹部パターン
16 開口部
17 隅部
18 シート層
19 気体吸引孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper mold 2 Upper mold pattern 3 Lower mold 4 Upper mold pattern 5 Air ejector 6 Tip part 7 Body part 8 Spring 9 O-ring 10 Piston member 11 Adsorption device 12 Arm 13 Adsorption member 14 Fuel cell separator 15 Recessed part Pattern 16 Opening 17 Corner 18 Sheet layer 19 Gas suction hole

Claims (14)

多数の凹凸状のパターンを有する上金型と該上金型に対応する多数の凹凸状のパターンを有する下金型とからなり、該下金型がその内部に気体を吹き出すエアエジェクタを複数有していることを特徴とする燃料電池セパレータの製造装置。 It consists of an upper mold having a large number of uneven patterns and a lower mold having a large number of uneven patterns corresponding to the upper mold, and the lower mold has a plurality of air ejectors for blowing gas into the inside. A fuel cell separator manufacturing apparatus. 前記エアエジェクタが、前記下金型内に設置され、その内部を気体で加圧することにより該下金型又は該上金型との間に間隙を生じ、その間隙から気体を吹き出す請求項1記載の燃料電池セパレータの製造装置。 The said air ejector is installed in the said lower metal mold | die, pressurizes the inside with gas, a gap | interval is produced between this lower metal mold | die or this upper metal mold | die, and gas is blown out from the gap | interval. Equipment for manufacturing fuel cell separators. 前記エアエジェクタが、前記下金型の表面部に係止する先端部を有し、その後部に気体の加圧により該先端部を上下に可動することができる本体部からなる請求項1又は2記載の燃料電池セパレータの製造装置。 3. The air ejector includes a main body portion having a front end portion that is engaged with a surface portion of the lower mold and capable of moving the front end portion up and down by pressurizing gas at a rear portion thereof. The fuel cell separator manufacturing apparatus as described. 前記本体部が、前記先端部に金型内部方向への力を与え、該先端部を下金型の表面部に係止するばねを有し、且つ該先端部が、該本体部の後方から気体で圧力を加えることにより下金型の表面部から乖離することからなる請求項3記載の燃料電池セパレータの製造装置。 The main body portion has a spring that applies a force to the tip portion toward the inside of the mold and locks the tip portion to the surface portion of the lower die, and the tip portion is formed from the rear of the main body portion. 4. The fuel cell separator manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the apparatus separates from the surface portion of the lower mold by applying pressure with gas. 前記本体部が、前記先端部に前記下金型の外部方向に力を与えることにより該先端部を該下金型の表面部に係止するピストン部材からなり、且つ該先端部が、該ピストン部材に該下金型の内部方向に気体で圧力を加えることにより該下金型の表面部から乖離することからなる請求項3記載の燃料電池セパレータの製造装置。 The main body portion is composed of a piston member that locks the front end portion to the surface portion of the lower mold by applying a force to the front end portion in the external direction of the lower mold, and the front end portion is the piston. 4. The fuel cell separator manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the member is separated from the surface portion of the lower mold by applying a gas pressure to the member in the inner direction of the lower mold. 前記エアエジェクタが、前記下金型の隅部に設置されることからなる請求項1乃至5のいずれかに記載の燃料電池セパレータの製造装置。 6. The fuel cell separator manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the air ejector is installed at a corner of the lower mold. 前記エアエジェクタが、成型される燃料電池セパレータの開口部相当部分を形成する前記下金型部分に設置されることからなる請求項1乃至6のいずれかに記載の燃料電池セパレータの製造装置。 7. The fuel cell separator manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the air ejector is installed in the lower mold portion that forms a portion corresponding to the opening of the fuel cell separator to be molded. 成形された燃料電池セパレータを取り出す吸着装置を有する請求項1乃至7のいずれかに記載の燃料電池セパレータの製造装置。 The apparatus for producing a fuel cell separator according to any one of claims 1 to 7, further comprising an adsorption device for taking out the molded fuel cell separator. 前記上金型の内部に気体を吹き出すエアエジェクタを複数有している請求項1乃至8のいずれかに記載の燃料電池セパレータの製造装置。 The apparatus for manufacturing a fuel cell separator according to any one of claims 1 to 8, comprising a plurality of air ejectors for blowing gas into the upper mold. 前記上金型の内部に請求項2又は3のエアエジェクタを有する請求項9記載の燃料電池セパレータの製造装置。 The fuel cell separator manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the upper die includes the air ejector according to claim 2. 前記上金型内のエアエジェクタが請求項4又は5の本体部を有する請求項10記載の燃料電池セパレータの製造装置。 The apparatus for manufacturing a fuel cell separator according to claim 10, wherein the air ejector in the upper mold has the main body of claim 4 or 5. 上下の金型間に燃料電池セパレータ用材料を入れて加圧・加熱して成型し、成型後に上金型を離し、成形された燃料電池セパレータの底部に下金型のエアエジェクタから気体を吹き出し、該下金型から燃料電池セパレータを遊離させ、次いで該燃料電池セパレータを取り出すことを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。 Put the material for the fuel cell separator between the upper and lower molds, press and heat to mold, release the upper mold after molding, and blow out the gas from the air ejector of the lower mold to the bottom of the molded fuel cell separator A method for producing a fuel cell separator, wherein the fuel cell separator is released from the lower mold, and then the fuel cell separator is taken out. 上下の金型間に燃料電池セパレータ用材料を入れて加圧・加熱して成型し、成型後に上下の金型を離し、成形された燃料電池セパレータの底部に下金型のエアエジェクタから気体を吹き出し、該下金型から燃料電池セパレータを遊離させ、次いで燃料電池セパレータの上面に吸着装置を吸着して該燃料電池セパレータを取り出すことを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。 Put the material for the fuel cell separator between the upper and lower molds, pressurize and heat to mold, release the upper and lower molds after molding, and gas from the lower mold air ejector to the bottom of the molded fuel cell separator A method for producing a fuel cell separator, characterized in that the fuel cell separator is released from the lower mold by blowing out, and then the adsorbing device is adsorbed on the upper surface of the fuel cell separator to take out the fuel cell separator. 上下の金型間に燃料電池セパレータ用材料を入れて加圧・加熱して成型し、成型後に成形された燃料電池セパレータの上部に上金型のエアエジェクタから気体を吹き出した後、上金型を離し、次いで成形された燃料電池セパレータの底部に下金型のエアエジェクタから気体を吹き出し、該下金型から燃料電池セパレータを遊離させ、該燃料電池セパレータを取り出すことを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。

Put fuel cell separator material between upper and lower molds, pressurize and heat to mold, blow out gas from upper mold air ejector to upper part of molded fuel cell separator, then upper mold The fuel cell separator is characterized in that gas is blown out from the lower mold air ejector to the bottom of the molded fuel cell separator, the fuel cell separator is released from the lower mold, and the fuel cell separator is taken out. Manufacturing method.

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