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JP2007026812A - Manufacturing method of gas flow passage forming material, gas flow passage forming material of metal separator for fuel cell, and through-hole forming device - Google Patents

Manufacturing method of gas flow passage forming material, gas flow passage forming material of metal separator for fuel cell, and through-hole forming device Download PDF

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JP2007026812A
JP2007026812A JP2005205548A JP2005205548A JP2007026812A JP 2007026812 A JP2007026812 A JP 2007026812A JP 2005205548 A JP2005205548 A JP 2005205548A JP 2005205548 A JP2005205548 A JP 2005205548A JP 2007026812 A JP2007026812 A JP 2007026812A
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JP
Japan
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opening
gas flow
holes
flow path
gas
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Application number
JP2005205548A
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Japanese (ja)
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Naoki Yoshioka
直樹 吉岡
Tomoyuki Takamura
智之 高村
Yoshimasa Kanie
誉将 蟹江
Yoshinori Shinozaki
善記 篠崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Auto Body Co Ltd
Original Assignee
Toyota Auto Body Co Ltd
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Publication date
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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a passage forming material for a fuel cell separator which ensures good gas supply and sufficient mechanical strength. <P>SOLUTION: A primary opening area 11a where many through-holes are formed at a primary numerical aperture with high aperture ratio, and a secondary opening area 11b where many through-holes are formed at a secondary numerical aperture with an aperture ratio lower than the primary one are formed alternately in layers on a thin material (opening area forming process). Then, on the material where the through-holes are formed in such a way, a striped concave portion and striped convex portion are formed as gas flow passages. At this time, the striped concave portion and striped convex portion are formed so that the primary opening area 11a where the through-holes are formed at a primary numerical aperture may be positioned at the groove bottom on the striped concave portion (concave and convex forming process). Such a process manufactures the passage forming materials. In assembling a single cell of fuel cell, the groove bottom is brought into contact with the MEA. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄肉の素材、特に、多数の貫通孔が網目状に形成された薄肉の素材に対して複数の筋状凹部および筋状凸部が形成された燃料電池用メタルセパレータのガス流路形成部材の製造方法、前記製造方法によって製造される燃料電池用メタルセパレータのガス流路形成部材、ならびにガス流路形成部材に用いる素材に貫通孔を形成するための貫通孔形成装置に関する。   The present invention relates to a gas flow path for a fuel cell metal separator in which a plurality of streak-like recesses and streak-like projections are formed on a thin-walled material, particularly a thin-walled material having a large number of through holes formed in a mesh shape. The present invention relates to a forming member manufacturing method, a gas flow path forming member of a fuel cell metal separator manufactured by the manufacturing method, and a through hole forming apparatus for forming a through hole in a material used for the gas flow path forming member.

従来から、例えば、下記特許文献1に示すような燃料電池の構造は知られている。この燃料電池の構造におけるメタルセパレータは、アノード電極またはカソード電極を支持する集電部と、燃料ガスまたは酸化剤ガスを各電極に供給するためのガス流路を形成するガス流路形成部材とを備える構造となっている。また、メタルセパレータの集電部と電極との間には、多数の貫通孔が形成されるとともにその表面に多数の凹凸形状を有するエキスパンドメタルが設けられている。そして、このエキスパンドメタルの厚み(凹凸寸法)を適宜調整することにより、燃料電池のアノード電極またはカソード電極とエキスパンドメタルとの接触を良好に確保することができ、発電された電気の損失を低減するようになっている。   Conventionally, for example, a structure of a fuel cell as shown in Patent Document 1 below is known. The metal separator in the fuel cell structure includes a current collector that supports the anode electrode or the cathode electrode, and a gas flow path forming member that forms a gas flow path for supplying fuel gas or oxidant gas to each electrode. It has a structure to provide. In addition, a large number of through-holes are formed between the current collector of the metal separator and the electrode, and an expanded metal having a large number of uneven shapes is provided on the surface thereof. Then, by appropriately adjusting the thickness (unevenness dimension) of the expanded metal, it is possible to ensure good contact between the anode electrode or cathode electrode of the fuel cell and the expanded metal, and to reduce the loss of generated electricity. It is like that.

また、従来から、例えば、下記特許文献2に示すような溝付き板材をメタルセパレータのガス流路形成部材として採用した燃料電池も知られている。この溝付き板材は、薄層が表面に形成された平板状のクラッド材に対して波型形状を予備成形し、その後所望の溝形状を本成形することによって製造される。そして、この製造された溝付き板材をメタルセパレータとして採用することにより、成形された溝が燃料ガスまたは空気を好適に分離し、同分離された燃料ガスまたは空気を燃料電池のアノード電極またはカソード電極に導通するようになっている。   Further, conventionally, for example, a fuel cell in which a grooved plate material as shown in Patent Document 2 below is adopted as a gas flow path forming member of a metal separator is also known. The grooved plate material is manufactured by preforming a corrugated shape with respect to a flat clad material having a thin layer formed on the surface thereof, and then finally forming a desired groove shape. Then, by adopting the manufactured grooved plate material as a metal separator, the formed groove suitably separates fuel gas or air, and the separated fuel gas or air is separated from the anode electrode or cathode electrode of the fuel cell. It is supposed to be conductive.

さらに、従来から、例えば、下記特許文献3に示すような燃料電池のセパレータは知られている。この燃料電池のセパレータは、平板状の第1部材(カーボン)と、この第1部材に積層され、燃料電池の電極層に弾性的に接触するとともにガス流路を形成する複数の突片を有する第2部材(金属板)とから構成されている。そして、第2部材の複数の突片によって形成されたガス流路は、突片の周囲や内側に存在する空間とされていて、流入したガスがあらゆる方向に立体的に連通するようになっている。このため、ガス流路を流れるガスの反応効率が高まるとともに電極層に対するガス拡散性がより均一化して、燃料電池の発電効率を向上するようになっている。
特開平8−138701号公報 特開2003−249238号公報 特開2002−184422号公報
Furthermore, conventionally, for example, a fuel cell separator as shown in Patent Document 3 below is known. The separator of the fuel cell has a flat plate-like first member (carbon) and a plurality of projecting pieces stacked on the first member, elastically contacting the electrode layer of the fuel cell and forming a gas flow path. It is comprised from the 2nd member (metal plate). The gas flow path formed by the plurality of projecting pieces of the second member is a space that exists around or inside the projecting piece, and the inflowing gas communicates in three dimensions in all directions. Yes. For this reason, the reaction efficiency of the gas flowing through the gas flow path is increased, the gas diffusibility with respect to the electrode layer is made more uniform, and the power generation efficiency of the fuel cell is improved.
JP-A-8-138701 JP 2003-249238 A JP 2002-184422 A

一般的に、燃料電池の発電効率を向上させるためには、電極反応および集電効率を向上させることが重要である。このため、燃料電池に採用されるメタルセパレータには、燃料電池に導入される燃料ガスと酸化剤ガスとを電極層に効率よく供給する機能と、電極反応で発電された電気を効率よく集電する機能が要求される。   Generally, in order to improve the power generation efficiency of a fuel cell, it is important to improve the electrode reaction and current collection efficiency. For this reason, the metal separator employed in the fuel cell efficiently collects the fuel gas and oxidant gas introduced into the fuel cell to the electrode layer and efficiently collects electricity generated by the electrode reaction. Function is required.

ところで、上記特許文献1に示された従来の燃料電池の構造においては、エキスパンドメタルと電極との接触が良好に確保されるため、発電された電気を効率よく集電する機能は満足する。しかし、気体不透過性の集電部サポートによって燃料ガスまたは酸化剤ガスが電極に供給される。このため、各電極に対して十分な燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給できず、言い換えると、ガス拡散性が不均一となり、ガスを効率よく供給する機能を満足しない場合がある。   By the way, in the structure of the conventional fuel cell shown by the said patent document 1, since the contact with an expanded metal and an electrode is ensured favorably, the function which collects generated electricity efficiently is satisfied. However, fuel gas or oxidant gas is supplied to the electrode by a gas-impermeable current collector support. For this reason, sufficient fuel gas or oxidant gas cannot be supplied to each electrode. In other words, gas diffusibility becomes non-uniform, and the function of supplying gas efficiently may not be satisfied.

また、上記特許文献2に示された従来の燃料電池においては、クラッド材に溝を正確に成形することができ、各電極との接触が十分に確保される。このため、発電された電気を効率よく集電する機能は満足する。しかし、上記特許文献1の燃料電池と同様に、気体不透過のクラッド材に形成した溝によって燃料ガスまたは酸化剤ガスを電極に供給する。このため、各電極に対するガス拡散性が不均一となり、ガスを効率よく供給する機能を満足しない場合がある。   Further, in the conventional fuel cell shown in Patent Document 2, a groove can be accurately formed in the clad material, and sufficient contact with each electrode is ensured. For this reason, the function of efficiently collecting the generated electricity is satisfactory. However, as in the fuel cell of Patent Document 1, fuel gas or oxidant gas is supplied to the electrode through a groove formed in the gas-impermeable cladding material. For this reason, the gas diffusibility with respect to each electrode becomes non-uniform, and the function of supplying gas efficiently may not be satisfied.

さらに、上記特許文献3に示された従来の燃料電池のセパレータにおいては、ガス拡散性を良好に確保することによってガスを供給する機能については満足するものの、電極層と接触する部位が突片の頂面付近となることから電気の集電抵抗が増大して集電効率が低下する場合がある。また、薄板の金属板に突片を成形する際には、成形上の制約、例えば、成形可能な突片の高さ制約などによって、燃料電池に要求される発電効率を確保できない場合がある。   Further, in the conventional fuel cell separator disclosed in Patent Document 3, the function of supplying gas by ensuring good gas diffusibility is satisfied, but the portion in contact with the electrode layer is the protrusion piece. Since it is in the vicinity of the top surface, the current collecting resistance may increase and the current collecting efficiency may decrease. In addition, when the projecting piece is formed on a thin metal plate, the power generation efficiency required for the fuel cell may not be ensured due to molding restrictions, for example, the height restriction of the projectable projecting piece.

このような燃料電池に対する要求を満たすために、例えば、網目状に多数の貫通孔を有するエキスパンドメタルに多数の溝を流路として形成することによってメタルセパレータの流路形成部材を成形すれば、各電極との接触を良好に確保しつつ、エキスパンドメタルの貫通孔をガスが通過することにより電極層に対するガス拡散性を良好に確保することができる。したがって、燃料電池に要求される機能すなわちガスを効率よく供給する機能および発電された電気を効率よく集電する機能を両立できると考えられる。しかしながら、エキスパンドメタルは、網目状に多数の貫通孔が形成されているために、機械的強度を確保することが難しく、例えば、燃料電池の組み立て時に付与される締結力によってエキスパンドメタルが変形する可能性がある。このため、ガスを効率よく供給する機能が損なわれる場合がある。また、機械的強度を確保するために、貫通孔の開口面積を小さくすると、貫通孔からのガス拡散性が損なわれ、効率的なガスの供給を阻害するという問題が生じる。   In order to satisfy such a demand for a fuel cell, for example, if a metal separator flow path forming member is formed by forming a large number of grooves as flow paths in an expanded metal having a large number of through holes in a mesh shape, Gas diffusibility with respect to the electrode layer can be ensured satisfactorily by allowing the gas to pass through the expanded metal through-hole while ensuring good contact with the electrode. Therefore, it is considered that the function required for the fuel cell, that is, the function of efficiently supplying the gas and the function of efficiently collecting the generated electricity can be achieved. However, since expanded metal has a large number of through holes formed in a mesh, it is difficult to ensure mechanical strength. For example, expanded metal can be deformed by a fastening force applied during assembly of a fuel cell. There is sex. For this reason, the function of supplying gas efficiently may be impaired. Further, if the opening area of the through hole is made small in order to ensure the mechanical strength, gas diffusibility from the through hole is impaired, and there is a problem that efficient gas supply is hindered.

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガスを良好に供給するとともに機械的強度が十分確保された燃料電池用メタルセパレータのガス流路形成部材の製造方法、そのようにして成形された燃料電池用メタルセパレータの流路形成部材、ならびに、そのような燃料電池用メタルセパレータに用いられる素材に貫通孔を形成するための貫通孔形成装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to manufacture a gas flow path forming member for a fuel cell metal separator that supplies gas satisfactorily and has sufficient mechanical strength. PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method, a flow path forming member of a fuel cell metal separator formed in such a manner, and a through hole forming apparatus for forming a through hole in a material used for such a fuel cell metal separator It is in.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給するガス流路が形成されたガス流路形成部材の製造方法であって、薄肉の素材に第一の開口率で多数の貫通孔が形成された第一開口部と前記第一の開口率よりも低い第二の開口率で多数の貫通孔が形成された第二開口部とを交互に層状に形成する開口形成工程と、前記開口形成工程によって形成された前記第一開口部が凹部の溝底部となるように前記薄肉の素材に前記ガス流路としての複数の筋状凹部および筋状凸部を交互に成形する凹凸成形工程とを有する製造方法とすることにある。この場合、前記薄肉の素材は、例えば、平板状の金属薄板に対してせん断曲げ加工により多数の貫通孔を網目状に形成したラスカットメタルや、このようなラスカットメタルを圧延加工によって略平板状に成形したエキスパンドメタルであるとよい。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a gas flow path in which a gas flow path for supplying a fuel gas and an oxidant gas to an electrode layer constituting an electrode structure of a fuel cell is formed. A manufacturing method of a forming member, wherein a first material is formed by forming a plurality of through holes in a thin material with a first aperture ratio, and a plurality of through holes with a second aperture ratio lower than the first aperture ratio. The opening forming step of alternately forming the second openings formed with the holes in layers, and the thin material so that the first opening formed by the opening forming step is the groove bottom of the recess. An object of the present invention is to provide a manufacturing method including a concave-convex forming step of alternately forming a plurality of streaky concave portions and streaky convex portions as gas flow paths. In this case, the thin-walled material is, for example, a lath cut metal in which a large number of through holes are formed in a mesh shape by shear bending with respect to a flat metal thin plate, or such a lath cut metal is formed into a substantially flat plate shape by rolling. It is good that it is a molded expanded metal.

また、本発明の他の特徴は、燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給するガス流路を形成する燃料電池用メタルセパレータのガス流路形成部材において、前記ガス流路形成部材は、薄肉の素材に第一の開口率で多数の貫通孔が形成された第一開口部と前記第一の開口率よりも低い第二の開口率で多数の貫通孔が形成された第二開口部とを交互に層状に形成し、形成された前記第一開口部が凹部の溝底部となるように前記薄肉の素材に前記ガス流路としての複数の筋状凹部および筋状凸部を交互に成形することにより成形されたものとすることにある。この場合、前記薄肉の素材は、例えば、平板状の金属薄板に対してせん断曲げ加工により多数の貫通孔を網目状に形成したラスカットメタルや、このようなラスカットメタルを圧延加工によって略平板状に成形したエキスパンドメタルであるとよい。   Another feature of the present invention is that the gas flow of the fuel cell metal separator that forms gas flow paths for supplying the fuel gas and the oxidant gas to the electrode layers constituting the electrode structure of the fuel cell, respectively. In the path forming member, the gas flow path forming member includes a first opening in which a plurality of through holes are formed in a thin material at a first opening ratio, and a second opening ratio lower than the first opening ratio. The second openings in which a large number of through holes are formed are alternately formed in layers, and the thin material is used as the gas flow path so that the formed first openings become the groove bottoms of the recesses. It is to be formed by alternately forming a plurality of streaky concave portions and streaky convex portions. In this case, the thin-walled material is, for example, a lath cut metal in which a large number of through holes are formed in a mesh shape by shear bending with respect to a flat metal thin plate, or such a lath cut metal is formed into a substantially flat plate shape by rolling. It is good that it is a molded expanded metal.

上記本発明によれば、薄肉の素材にまず多数の貫通孔を形成する。この場合において、開口率の高い第一の開口率で多数の貫通孔が形成された第一開口部と、第一の開口率よりも開口率の低い第二の開口率で多数の貫通孔が形成された第二開口部が交互に層状に形成されるように素材に貫通孔を形成する(開口形成工程)。そして、このようにして貫通孔が形成された素材に、ガス流路としての筋状凹部および筋状凸部を形成する。このとき、第一の開口率で貫通孔が形成された第一開口部が筋状凹部の溝底部に位置するように、筋状凹部および筋状凸部を形成する(凹凸成形工程)。上記開口形成工程および凹凸成形工程を経て製造した燃料電池用メタルセパレータのガス流路形成部材は、ガス流路を形成する筋状凹部及び筋状凸部のうち、筋状凹部の溝底部の貫通孔の開口率が他の部分の貫通孔の開口率よりも高い。すなわち、筋状凹部の溝底部の開口面積は、他の部分の開口面積に比較して大きい。したがって、この溝底部の部分を電極構造体に当接させることにより、ガス流路から電極構造体へのガスの供給を良好なものとすることができる。また、筋状凹部の溝底部以外の部分の開口率は低く、開口面積は小さいので、開口面積の増加に伴う機械的強度の減少が起こることはない。よって、機械的強度が確保及びガス拡散性の向上をともに達成した燃料電池用メタルセパレータを製造又は成形することができる。   According to the present invention, a large number of through holes are first formed in a thin material. In this case, a first opening portion in which a large number of through holes are formed with a first opening ratio with a high opening ratio, and a plurality of through holes with a second opening ratio that is lower than the first opening ratio. Through holes are formed in the material so that the formed second openings are alternately formed in layers (opening forming step). And the streak-like recessed part and streak-like convex part as a gas flow path are formed in the raw material in which the through-hole was formed in this way. At this time, the streak-like concave part and the streak-like convex part are formed so that the first opening part in which the through-hole is formed with the first aperture ratio is located at the groove bottom part of the streak-like concave part (unevenness forming step). The gas flow path forming member of the fuel cell metal separator manufactured through the opening forming step and the concave-convex forming step includes a streak-like recess and a streak-like convex part that form the gas flow path, and a through-hole of the streak-like recess. The aperture ratio of the hole is higher than the aperture ratio of the through hole in the other part. That is, the opening area of the groove bottom portion of the streak-shaped recess is larger than the opening area of other portions. Therefore, the gas supply from the gas flow path to the electrode structure can be improved by bringing the groove bottom portion into contact with the electrode structure. Further, since the opening ratio of the portion other than the groove bottom of the streak-like recess is low and the opening area is small, the mechanical strength does not decrease with the increase in the opening area. Therefore, it is possible to manufacture or mold a fuel cell metal separator that has both ensured mechanical strength and improved gas diffusibility.

ここで、本発明において、「ラスカットメタル」とは、平板状の薄肉金属板に対して、順次千鳥配置の切れ目を加工するとともに加工した切れ目を押し曲げることによって、網目状の小径の貫通孔が形成されたものである。また、「エキスパンドメタル」とは、平板状の薄肉金属板に対して、順次千鳥配置の切れ目を加工するとともに加工した切れ目を押し曲げることによって網目状の小径の貫通孔が形成され、さらに、圧延加工されて略平板状とされたものである。エキスパンドメタルは略平板状に成形されるため、例えば、最終成形後の製品において不必要な曲がりや凹凸などを除去するための工程を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。   Here, in the present invention, “lass-cut metal” means that a thin mesh-shaped through-hole is formed by sequentially processing staggered cuts on a flat thin metal plate and pressing and bending the cut cuts. It is formed. In addition, “expanded metal” is a thin metal plate that is formed in a zigzag pattern on a flat thin metal plate, and a small through-hole with a mesh shape is formed by pressing and bending the processed cut. It is processed into a substantially flat plate shape. Since the expanded metal is formed in a substantially flat plate shape, for example, it is not necessary to provide a process for removing unnecessary bending or unevenness in the product after final forming, and the manufacturing cost can be reduced.

また、本発明において、「開口率」とは、素材の単位面積あたりに形成された貫通孔の開口面積の割合をいう。したがって、第一開口部と第二開口部とで開口率を異ならせるために、貫通孔の各孔形状は同じとして貫通孔の形成間隔を第一開口部と第二開口部とで異ならせるようにして両部分を形成することもできるし、また、貫通孔の形成間隔は同じであり、貫通孔の各孔形状を相似形状として孔面積自体を異ならせるようにして両部分を形成することもできる。   In the present invention, the “aperture ratio” refers to the ratio of the opening area of the through holes formed per unit area of the material. Therefore, in order to make the opening ratios different between the first opening and the second opening, the through holes are formed in the same shape, and the formation interval of the through holes is made different between the first opening and the second opening. Both portions can also be formed, and the formation interval of the through holes is the same, and both portions can be formed so that the hole areas themselves are different by making the shape of the through holes similar to each other. it can.

また、本発明において、「筋状凹部」とは、流路形成部材の素材に溝状に形成された部分をいい、素材平面から直線状に没入した溝底部およびこの溝底部の両側端に形成される側壁部とを有するものである。一方、「筋状凸部」とは、流路形成部材の素材に突条として形成された部分をいい、素材平面から直線状に突出した突条部およびこの突条部の両側端に形成される側壁部とを有するものである。本発明においては、素材にこれらの筋状凹部および筋状凸部が交互に形成されており、隣接する筋状凹部と筋状凸部の側壁部が順次共有される状態で、断面凹凸形状が連続的に形成されているものである。   Further, in the present invention, the “striated recess” refers to a portion formed in a groove shape in the material of the flow path forming member, and is formed on the groove bottom portion that is linearly recessed from the material plane and on both side ends of the groove bottom portion. And a side wall portion. On the other hand, the “striated convex portion” refers to a portion formed as a protrusion on the material of the flow path forming member, and is formed on the protrusion protruding linearly from the material plane and on both ends of the protrusion. And having a side wall portion. In the present invention, these streak recesses and streak projections are alternately formed on the material, and the cross-sectional uneven shape is in a state where the adjacent streak recesses and the side walls of the streak projections are sequentially shared. It is formed continuously.

また、本発明の他の特徴は、前記第一開口部と前記第二開口部とに形成された貫通孔の形状は相似形状であり、前記第一開口部に形成された貫通孔の形成間隔が前記第二開口部に形成された貫通孔の形成間隔よりも狭くすることにある。このようにして第一の開口部と第二の開口部とを形成することにより、両部分を同一のパンチで形成することができるため、両部分を成形するための成形装置を共通化することができ、安価に本発明に係るガス流路形成部材を製造することができる。   Another feature of the present invention is that the shape of the through holes formed in the first opening and the second opening is similar, and the formation interval of the through holes formed in the first opening Is to be narrower than the formation interval of the through holes formed in the second opening. By forming the first opening and the second opening in this manner, both parts can be formed with the same punch, so that a molding apparatus for molding both parts is made common. The gas flow path forming member according to the present invention can be manufactured at a low cost.

また、本発明の他の特徴は、燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給するガス流路が形成されるガス流路形成部材に用いられる薄肉の素材に多数の貫通孔を形成する貫通孔形成装置であって、前記薄肉の素材に多数の貫通孔を形成する刃部を有するパンチと、前記パンチに前記薄肉の素材を送る送り装置と、前記薄肉の素材に多数の貫通孔を第一の開口率で形成する第一開口部と前記第一の開口率よりも低い第二の開口率で多数の貫通孔を形成する第二開口部とを交互に層状に形成するように、前記パンチおよび/または前記送り装置を制御する制御手段とを具備する貫通孔形成装置とすることにある。   Another feature of the present invention is used for a gas flow path forming member in which a gas flow path for supplying a fuel gas and an oxidant gas to an electrode layer constituting an electrode structure of a fuel cell is formed. A through-hole forming device for forming a large number of through-holes in a thin-walled material, a punch having a blade portion for forming a large number of through-holes in the thin-walled material, and a feeding device for feeding the thin-walled material to the punch A first opening for forming a plurality of through holes in the thin material with a first opening ratio, and a second opening for forming a plurality of through holes with a second opening ratio lower than the first opening ratio. The present invention provides a through-hole forming device including a control means for controlling the punch and / or the feeding device so that the portions are alternately formed in layers.

上記本発明によれば、貫通孔形成装置を、素材に貫通孔を形成するパンチと、素材をパンチに送る送り装置と、パンチおよび/または送り装置を制御する制御手段を有する構成とする。そして、制御手段は、パンチの駆動制御又は送り装置の送り制御の少なくともどちらか一方を制御することによって、素材に第一開口部と第二開口部を層状に形成する。このように、簡易な装置構成で、本発明に係るガス流路形成部材を成形する装置を提供することができる。この場合において、制御手段は、第一開口部に貫通孔を形成する際における送り装置による薄肉の素材の送り量を制御するものとすることができる。たとえば、送り装置を送りローラと送りローラを駆動させるステップモータとを有する構成とし、送りローラでの送り量を第一開口部と第二開口部とで異なるようにステップモータによる駆動を制御することができる。また、制御手段は、第一開口部に貫通孔を形成する際における刃部による貫通孔の形成時間間隔を、第二開口部に貫通孔を形成する際における刃部による貫通孔の形成時間間隔よりも短くなるように、前記パンチを制御するものとすることができる。たとえば、パンチの刃部の往復周期を第一開口部と第二開口部とで異なるように刃部を駆動させるアクチュエータを制御する構成とすることができる。   According to the present invention, the through hole forming device includes a punch that forms a through hole in the material, a feed device that feeds the material to the punch, and a control unit that controls the punch and / or the feed device. And a control means forms the 1st opening part and the 2nd opening part in a layer form in a raw material by controlling at least any one of drive control of a punch, or feed control of a feeder. Thus, the apparatus which shape | molds the gas flow path formation member which concerns on this invention with a simple apparatus structure can be provided. In this case, the control means can control the feed amount of the thin material by the feed device when the through hole is formed in the first opening. For example, the feed device has a feed roller and a step motor for driving the feed roller, and the drive by the step motor is controlled so that the feed amount of the feed roller is different between the first opening and the second opening. Can do. Further, the control means sets the through-hole formation time interval by the blade portion when forming the through-hole in the first opening portion, and the through-hole formation time interval by the blade portion when forming the through-hole in the second opening portion. The punch can be controlled to be shorter. For example, an actuator that drives the blade portion can be controlled so that the reciprocating cycle of the blade portion of the punch is different between the first opening and the second opening.

以下、図面を用いて本発明の一実施形態を詳細に説明する。図1は、燃料電池に利用されて、同燃料電池のメタルセパレータを構成するガス流路形成部材10を示している。このガス流路形成部材10は、燃料電池を構成する電極(アノード電極およびカソード電極)に外部から供給される燃料ガスおよび酸化剤ガス(以下、まとめて単にガスという)を供給するとともに、これら電極の電極反応によって発電された電気を集電するものである。このため、ガス流路形成部材10の形状としては、外部から供給されたガスを各電極に効率よく供給することに加え、発電された電気を効率よく集電する形状が要求される。すなわち、外部から供給されたガスを各電極に効率よく供給するためには、導通するガスの圧力損失を低減する形状であることが要求される。一方、発電された電気を効率よく集電するためには、各電極との接触面積を大きくし集電抵抗を低減する形状であることが要求される。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a gas flow path forming member 10 used in a fuel cell and constituting a metal separator of the fuel cell. The gas flow path forming member 10 supplies a fuel gas and an oxidant gas (hereinafter simply referred to as a gas) supplied to the electrodes (anode electrode and cathode electrode) constituting the fuel cell from the outside. The electricity generated by the electrode reaction is collected. For this reason, the shape of the gas flow path forming member 10 is required to efficiently collect the generated electricity in addition to efficiently supplying the gas supplied from the outside to each electrode. That is, in order to efficiently supply the gas supplied from the outside to each electrode, the shape is required to reduce the pressure loss of the gas that is conducted. On the other hand, in order to efficiently collect the generated electricity, it is required to have a shape that increases the contact area with each electrode and reduces the current collection resistance.

したがって、ガス流路形成部材10は、図1に示すように、導通ガスの圧力損失を低減するために多数の網目状の貫通孔が形成されたラスカットメタル11に対して多数の筋状凹部12および筋状凸部13が成形されている。また、集電抵抗を低減するために筋状凸部13の成形幅に比して筋状凹部12の成形幅が大きくなるように成形されている。さらに、筋状凹部12の溝底部に形成された貫通孔の開口率は、それ以外の部分に形成された貫通孔の開口率よりも高くされている。すなわち、筋状凹部12の溝底部の開口率を第一開口率、それ以外の部分の開孔率を第二開口率とすると、第二開口率は第一開口率よりも低くされている。以下、このガス流路形成部材10の製造について詳細に説明する。   Therefore, as shown in FIG. 1, the gas flow path forming member 10 has a large number of streak-like recesses 12 with respect to the lath cut metal 11 in which a large number of mesh-like through holes are formed in order to reduce the pressure loss of the conducting gas. And the line-shaped convex part 13 is shape | molded. Further, in order to reduce the current collecting resistance, the streak-shaped recess 12 is formed so that the streak-shaped recess 12 has a larger width than the streak-shaped protrusion 13. Furthermore, the aperture ratio of the through-hole formed in the groove bottom part of the streak-like recessed part 12 is made higher than the aperture ratio of the through-hole formed in the other part. That is, assuming that the opening ratio of the groove bottom of the streak-shaped recess 12 is the first opening ratio and the opening ratio of the other portions is the second opening ratio, the second opening ratio is lower than the first opening ratio. Hereinafter, the production of the gas flow path forming member 10 will be described in detail.

薄肉の素材としてのラスカットメタル11は、板厚が0.1mm〜0.2mm程度のステンレス板を素材とし、孔径が0.1mm〜1mm程度とされた多数の小径の貫通孔が網目状に形成されるものである。そして、本実施形態におけるラスカットメタル11は、図2に示すように、開口形状自体はほぼ同じ形状(相似形状)であるが、貫通孔の形成間隔が異なる第一開口部11aと第二開口部11bを有して形成されている。第一開口部11aは、図に示すように貫通孔の形成間隔が狭く、開口率(単位面積あたりの開口面積の割合)が高い第一の開口率で貫通孔が形成されている。一方、第二開口部11bは、図に示すように貫通孔の形成間隔が広く、第一開口部11aよりも開口率が低い第二の開口率で貫通孔が形成されている。このような形状のラスカットメタル11は、以下に説明するラスカットメタル成形工程(開口形成工程)を経て製造される。   The thin-cut metal 11 as a thin material is made of a stainless steel plate having a thickness of about 0.1 mm to 0.2 mm, and a large number of small diameter through holes having a hole diameter of about 0.1 mm to 1 mm are formed in a mesh shape. It is what is done. As shown in FIG. 2, the lath cut metal 11 according to the present embodiment has substantially the same opening shape (similar shape), but the first opening 11a and the second opening have different through hole formation intervals. 11b. As shown in the figure, the first opening portion 11a has a through hole formed at a first opening ratio with a narrow interval between through holes and a high opening ratio (ratio of the opening area per unit area). On the other hand, as shown in the figure, the second opening portion 11b has a through hole formed at a wide opening interval and a second opening ratio that is lower than the first opening portion 11a. The lath cut metal 11 having such a shape is manufactured through a lath cut metal forming step (opening forming step) described below.

ラスカットメタル成形工程は、図3(a)に概略的に示すラスカットメタル加工装置Rを用いて、ステンレス板Sに多数の網目状の貫通孔を成形する。ラスカットメタル加工装置Rは、ステンレス板Sを供給するための送りローラORと、ステンレス板Sを順次せん断加工して網目状の貫通孔を形成するパンチPと、送りローラORの送り量を制御する制御装置としてのステップモータMを備えている。なお、ステンレス板Sは、所定の長さに予め切断された板材であってもよいし、コイル状に巻き取られたコイル材であってもよい。パンチPは、図3(b)に示すように、上下動可能な上刃UHと固設された下刃SHとを有して構成される。そして、上刃UHおよび下刃SHは、ステンレス板Sに対してせん断加工により千鳥配置に切れ目を形成するために、複数の山谷形状とされた刃を備えている。   In the last cut metal forming step, a number of mesh-like through holes are formed in the stainless steel plate S by using a last cut metal processing apparatus R schematically shown in FIG. The last cut metal processing apparatus R controls the feed roller OR for supplying the stainless steel plate S, the punch P for sequentially shearing the stainless steel plate S to form a mesh-like through hole, and the feed amount of the feed roller OR. A step motor M as a control device is provided. The stainless steel plate S may be a plate material cut in advance to a predetermined length, or may be a coil material wound in a coil shape. As shown in FIG. 3B, the punch P includes an upper blade UH that can move up and down and a lower blade SH that is fixed. The upper blade UH and the lower blade SH are provided with a plurality of ridges and valleys in order to form cuts in a staggered arrangement on the stainless steel plate S by shearing.

このように構成されたラスカットメタル加工装置Rを用いたラスカットメタル成形工程においては、まず、素材に第一開口部11aを形成する。この場合には、ステップモータMの駆動により送りローラORがステンレス板Sを所定の加工長さ(加工ピッチ)L1だけパンチPに送る。パンチPの上刃UHは、送りローラORによってステンレス板Sが供給されると、下刃SH方向へ降下し、下刃SHとともにその山形状の部分によってステンレス板Sの一部をせん断して千鳥配置の切れ目を加工する。さらに続けて、上刃UHは最下点位置まで降下し、同上刃UHの刃と接触しているステンレス板Sを下方に曲げ伸ばし、その後、上方の原位置まで復帰する。続いて、送りローラORが再び加工ピッチL1だけステンレス板Sを刃型Hに送り、上刃UHが山谷形状の半ピッチ分だけ左(右)に移動した後、再び上刃UHが降下することによって切れ目加工および曲げ伸ばし加工が施される。   In the lath cut metal forming process using the lath cut metal processing apparatus R configured as described above, first, the first opening 11a is formed in the material. In this case, the feed roller OR feeds the stainless steel plate S to the punch P by a predetermined processing length (processing pitch) L1 by driving the step motor M. When the stainless steel plate S is supplied by the feed roller OR, the upper blade UH of the punch P descends in the direction of the lower blade SH, and along with the lower blade SH, a part of the stainless steel plate S is sheared by the mountain-shaped portion, and the zigzag is cut. Process the alignment cuts. Furthermore, the upper blade UH descends to the lowest point position, and the stainless steel plate S that is in contact with the blade of the upper blade UH is bent and extended downward, and then returns to the upper original position. Subsequently, after the feed roller OR again feeds the stainless steel plate S to the blade die H by the processing pitch L1, the upper blade UH moves down to the left (right) by a half-valley shaped half pitch, and then the upper blade UH descends again. By doing so, cut processing and bending and stretching are performed.

そして、これらの動作を繰り返すことにより、多数の網目状の貫通孔が、加工ピッチL1と等しい形成間隔で形成されたラスカットメタル11が成形される。ここで、上刃UHと下刃SHに谷部分を設けることにより、上刃UHの降下に伴ってステンレス板Sに切れ目が加工されない部分を設けることができる。この切れ目が加工されない部分がラスカットメタル11のボンド部11cとなり、ラスカットメタル11はその断面形状が図3(a)に示すような段形状として成形される。   By repeating these operations, the lath cut metal 11 in which a large number of mesh-like through holes are formed at a formation interval equal to the processing pitch L1 is formed. Here, by providing valley portions in the upper blade UH and the lower blade SH, it is possible to provide a portion in which the cut is not processed in the stainless steel plate S as the upper blade UH is lowered. The portion where the cut is not processed becomes a bond portion 11c of the lath cut metal 11, and the lath cut metal 11 is formed in a step shape as shown in FIG.

加工ピッチL1の送り動作および、パンチPによるせん断加工が所定回数行われたら、ついで、素材に第二開口部11bを形成する。この場合には、ステップモータMの駆動により送りローラORがステンレス板Sを加工ピッチL2だけパンチPに送る。ここで、加工ピッチL2は、加工ピッチL1よりも長く設定される。このように加工ピッチL2で送りローラORからステンレス板Sが供給されると、上刃UHが下刃SH方向へ降下し、下刃SHとともにその山形状の部分によってステンレス板Sの一部をせん断し、千鳥配置の切れ目を加工する。さらに続けて、上刃UHは最下点位置まで降下し、同上刃UHの刃と接触しているステンレス板Sを下方に曲げ伸ばし、その後、上方の原位置まで復帰する。続いて、送りローラORが再び加工ピッチL2だけステンレス板Sを刃型Hに送り、上刃UHが山谷形状の半ピッチ分だけ左(右)に移動した後、再び上刃UHが降下することによって切れ目加工および曲げ伸ばし加工が施される。そして、これらの動作を繰り返すことにより、多数の網目状の貫通孔が、加工ピッチL2と等しい形成間隔で形成されたラスカットメタル11が成形される。   When the feeding operation of the processing pitch L1 and the shearing processing by the punch P are performed a predetermined number of times, the second opening 11b is then formed in the material. In this case, the feed roller OR feeds the stainless steel plate S to the punch P by the machining pitch L2 by driving the step motor M. Here, the processing pitch L2 is set longer than the processing pitch L1. Thus, when the stainless steel plate S is supplied from the feed roller OR at the processing pitch L2, the upper blade UH descends in the direction of the lower blade SH, and a part of the stainless steel plate S is sheared by the mountain-shaped portion together with the lower blade SH. Then cut the staggered cuts. Furthermore, the upper blade UH descends to the lowest point position, and the stainless steel plate S that is in contact with the blade of the upper blade UH is bent and extended downward, and then returns to the upper original position. Subsequently, after the feed roller OR again feeds the stainless steel plate S to the blade mold H by the machining pitch L2, and the upper blade UH moves to the left (right) by a half-valley shaped pitch, the upper blade UH descends again. By doing so, cut processing and bending and stretching are performed. Then, by repeating these operations, the lath cut metal 11 in which a large number of mesh-like through holes are formed at a formation interval equal to the machining pitch L2 is formed.

上記のように、加工ピッチL1での送りと加工ピッチL2での送りを交互に繰り返しながら送りローラORでステンレス板SをパンチPに供給すると、図2に示すように、開口率の高い第一の開口率で貫通孔が形成された第一開口部11aと、開口率の低い第二の開口率で貫通孔が形成された第二開口部11bとが交互に層状に形成されたラスカットメタル11を作製することができる。ここで、上記開口形成工程において、加工ピッチL1は、加工ピッチL2よりも短いので、加工ピッチL1の加工送りで貫通孔が形成された部分は、貫通孔の形成間隔が短く、密に貫通孔が形成されている。一方、加工ピッチL2の加工送りで貫通孔が形成された部分は、貫通孔の形成間隔が長く、疎に貫通孔が形成されている。したがって、加工ピッチL1の加工送りで形成された部分が第一開口部11aに、加工ピッチL2の加工送りで形成された部分が第二開口部11bとなる。   As described above, when the stainless steel plate S is supplied to the punch P by the feed roller OR while alternately repeating the feed at the machining pitch L1 and the feed at the machining pitch L2, as shown in FIG. Lascut metal 11 in which first openings 11a in which through-holes are formed with an opening ratio of and second openings 11b in which through-holes are formed with a second opening ratio with a low opening ratio are alternately formed in layers. Can be produced. Here, in the opening forming step, since the processing pitch L1 is shorter than the processing pitch L2, the portion where the through holes are formed by the processing feed of the processing pitch L1 has a short through hole formation interval, and the through holes are densely formed. Is formed. On the other hand, in the portion where the through holes are formed by the processing feed at the processing pitch L2, the through holes are formed at long intervals, and the through holes are formed sparsely. Therefore, the portion formed by the machining feed at the machining pitch L1 becomes the first opening 11a, and the portion formed by the machining feed at the machining pitch L2 becomes the second opening 11b.

次に、上述したように製造されたラスカットメタル11に対して、多数の筋状凹部12および筋状凸部13を成形する工程(凹凸成形工程)について詳細に説明する。この工程は、ラスカットメタル11に対して緩やかな凹凸形状(以下、この凹凸形状を波形形状という)を仮成形する第一成形工程と、波形形状が仮成形されたラスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13を成形する第二成形工程とから構成される。   Next, a detailed description will be given of a step of forming a large number of streak-like recesses 12 and streak-like projections 13 (irregularity forming step) on the lath cut metal 11 manufactured as described above. This step includes a first forming step of temporarily forming a concavo-convex shape on the lath cut metal 11 (hereinafter, this concavo-convex shape is referred to as a corrugated shape), and a streaky concave portion 12 on the lath cut metal 11 on which the corrugated shape is temporarily formed. And a second molding step for molding the streak-shaped convex portion 13.

第一成形工程は、図4に示すようなコルゲート成形機Kを用いて、ラスカットメタル11に波形形状を成形する。このコルゲート成形機Kは、ピニオンギア形状のピニオンツールPTとラック形状のラックツールRTとを備えている。ピニオンツールPTは、供給されるラスカットメタル11の幅寸法に比して大きな軸線方向寸法を有していて、図示しない駆動装置に連結されたシャフトJに対して同軸的かつ相対回転不能に組み付けられている。ラックツールRTは、平板状に形成されており、ピニオンツールPTと対向する面には、ピニオンツールPTのピニオンギア形状と歯合するラック形状が形成されている。そして、ラックツールRTは、図示しない送り装置によって、ピニオンツールPTの回動に合わせてその軸線方向(図4において左右方向)に正確に変位するようになっている。また、ピニオンツールPTに形成されたピニオンギア形状とラックツールRTに形成されたラック形状の歯の高さは、第一成形工程にて成形される波形形状の凹凸の成形寸法(以下、第一成形寸法という)が後述する第二成形工程にて成形される筋状凹部12および筋状凸部13の最終成形寸法Lよりも所定寸法ΔLだけ大きくなるように設定されている。   In the first molding step, a corrugated molding machine K as shown in FIG. The corrugating machine K includes a pinion gear-shaped pinion tool PT and a rack-shaped rack tool RT. The pinion tool PT has a dimension in the axial direction larger than the width dimension of the supplied lath cut metal 11, and is assembled coaxially and non-rotatably with respect to a shaft J connected to a drive device (not shown). ing. The rack tool RT is formed in a flat plate shape, and a rack shape that meshes with the pinion gear shape of the pinion tool PT is formed on the surface facing the pinion tool PT. The rack tool RT is accurately displaced in the axial direction (left-right direction in FIG. 4) in accordance with the rotation of the pinion tool PT by a feeding device (not shown). In addition, the height of the pinion gear shape formed on the pinion tool PT and the rack-shaped teeth formed on the rack tool RT are the molding dimensions of the corrugated irregularities formed in the first molding step (hereinafter referred to as the first dimension). The molding dimension) is set to be larger by a predetermined dimension ΔL than the final molding dimension L of the streak-like recess 12 and the streak-like convex part 13 to be molded in the second molding step described later.

このように構成されたコルゲート成形機Kを用いた第一成形工程においては、上述のように製造されたラスカットメタル11がピニオンツールPTとラックツールRTとの歯合部分に連続的に供給される。このように、ラスカットメタル11が供給されると、ピニオンツールPTは、駆動装置からシャフトJを介して伝達された駆動力によって回動を開始する。また、ラックツールRTは、送り装置により、ピニオンツールPTの回動に合わせて軸線方向への変位を開始する。これにより、ラスカットメタル11は、図5(a)に示すように、ピニオンツールPTとラックツールRTの噛み合わせ部分(詳しくは、ピニオンギア形状とラック形状の歯の噛み合わせ部分)にて連続的に波形形状が成形される。この場合において、上記開口形成工程においてラスカットメタル11に第一開口部11aと第二開口部11bが交互に層状に形成されているが、第一開口部11aがラックツールRTの突条部分Tに位置して加工されるようにラスカットメタル11をセットする。そして、第一成形工程によってラスカットメタル11に成形される波形形状の高さ方向における第一成形寸法は、図5(b)に示すように、最終成形寸法LよりもΔLだけ大きく成形される。言い換えれば、ガス流路形成部材10の筋状凹部12および筋状凸部13の形成方向における断面の断面長に比して、第一成形工程で成形されたラスカットメタル11の波形形状の形成方向における断面の断面長が大きく(長く)なるように成形される。   In the first forming step using the corrugating machine K configured as described above, the lath cut metal 11 manufactured as described above is continuously supplied to the meshing portion between the pinion tool PT and the rack tool RT. . Thus, when the lath cut metal 11 is supplied, the pinion tool PT starts to rotate by the driving force transmitted from the driving device via the shaft J. Further, the rack tool RT starts to be displaced in the axial direction by the feeding device in accordance with the rotation of the pinion tool PT. As a result, as shown in FIG. 5A, the lath cut metal 11 is continuous at the meshing portion of the pinion tool PT and the rack tool RT (specifically, the meshing portion of the pinion gear shape and the rack-shaped teeth). A wave shape is formed. In this case, the first opening 11a and the second opening 11b are alternately formed in layers in the lath cut metal 11 in the opening forming step, but the first opening 11a is formed in the protruding portion T of the rack tool RT. The lath cut metal 11 is set so as to be positioned and processed. And the 1st shaping | molding dimension in the height direction of the waveform shape shape | molded by the 1st shaping | molding process on the lath cut metal 11 is shape | molded larger by (DELTA) L than the last shaping | molding dimension L, as shown in FIG.5 (b). In other words, the corrugated shape forming direction of the lath cut metal 11 formed in the first forming step as compared with the cross-sectional length of the cross section in the forming direction of the streaky concave portion 12 and the streaky convex portion 13 of the gas flow path forming member 10. The cross-sectional length of the cross section is formed so as to be large (long).

このように、第一成形工程によって連続的に波形形状が成形されたラスカットメタル11は、ガス流路形成部材10の製品寸法と等しくなるように切断されて、第二成形工程に供給される。第二成形工程は、波形形状が成形されたラスカットメタル11に対し、最終形状としての筋状凹部12および筋状凸部13を成形し、ガス流路形成部材10とする工程である。この第二成形工程は、図6(a)に概略的に示すように、プレス成形機Oを用いて筋状凹部12と筋状凸部13をプレス成形する。プレス成形機Oは、床面に固設された下型SOと、同下型SOの上方に配置されて上下動可能な上型UOとを備えている。そして、これら下型SOと上型UOの対向する面は、筋状凹部12および筋状凸部13を成形するための凹凸形状が形成されている。ここで、下型SOと上型UOに形成される凹形状と凸形状の形成幅については、凹形状の形成幅が凸形状の形成幅よりも大きくなるように設定されている。また、凹形状の形成深さと凸形状の形成高さについては、最終成形寸法Lと略等しくなるように設定されている。   In this way, the lath cut metal 11 having the waveform shape continuously formed in the first forming step is cut so as to be equal to the product size of the gas flow path forming member 10 and supplied to the second forming step. The second forming step is a step of forming the streaky concave portion 12 and the streaky convex portion 13 as the final shape with respect to the lath cut metal 11 having a corrugated shape to form the gas flow path forming member 10. In the second molding step, as shown schematically in FIG. 6A, the streak-like recess 12 and the streak-like projection 13 are press-molded using a press molding machine O. The press molding machine O includes a lower mold SO fixed on the floor surface and an upper mold UO that is arranged above the lower mold SO and can move up and down. And the surface where these lower mold | type SO and upper mold | type UO oppose is formed in the uneven | corrugated shape for shape | molding the stripe-shaped recessed part 12 and the stripe-shaped convex part 13. As shown in FIG. Here, the formation width of the concave shape and the convex shape formed in the lower mold SO and the upper mold UO is set such that the formation width of the concave shape is larger than the formation width of the convex shape. Further, the formation depth of the concave shape and the formation height of the convex shape are set to be substantially equal to the final molding dimension L.

このように構成されたプレス成形機Oを用いた最終成形工程においては、まず、第一成形工程で成形されたラスカットメタル11が下型SOの凹凸形状が形成された上面に載置される。この載置においては、図6(a)に示すように、ラスカットメタル11に成形された波形形状の凹凸が下型SOに形成された凹凸形状と一致するように載置される。この状態にて、上型UOが下型SOの方向へ降下すると、下型SOおよび上型UOに形成された凹凸形状によって、図6(b)に示すように、ラスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13が形成される。ここで、成形されたラスカットメタル11の筋状凹部12と筋状凸部13は、下型SOと上型UO間で挟持されることによって、ボンド部11cが圧縮されて略平面状に形成される。   In the final molding process using the press molding machine O configured in this way, first, the lath cut metal 11 molded in the first molding process is placed on the upper surface of the lower mold SO on which the concavo-convex shape is formed. In this placement, as shown in FIG. 6A, the corrugated irregularities formed on the lath cut metal 11 are placed so as to coincide with the irregularities formed on the lower mold SO. In this state, when the upper mold UO descends in the direction of the lower mold SO, the concave and convex shapes formed on the lower mold SO and the upper mold UO cause streaky recesses in the lath cut metal 11 as shown in FIG. 12 and the line-shaped convex part 13 are formed. Here, the streak-like recesses 12 and the streak-like projections 13 of the formed lath cut metal 11 are formed between the lower mold SO and the upper mold UO, so that the bond 11c is compressed to form a substantially flat shape. The

ここで、上述したように、第一成形工程によって成形された波形形状の成形寸法はL+ΔLであり、第二成形工程によって成形された筋状凹部12および筋状凸部13の最終成形寸法はLとなっている。このため、最終成形工程においては、ラスカットメタル11を圧縮しながら、言い換えれば、波形形状の成形方向における断面の断面長を縮めながら筋状凹部12および筋状凸部13を成形する。これにより、特に、略直角に曲げ加工される筋状凹部12および筋状凸部13の角部分が過度に延ばされる(引っ張られる)ことを効果的に防止することができる。このため、ラスカットメタル11のように、せん断加工によって加工硬化の生じた薄肉の素材であっても、割れや破断の発生を防止して容易に曲げ加工を施すことができる。   Here, as described above, the molding dimension of the corrugated shape molded by the first molding process is L + ΔL, and the final molding dimension of the streak-like recess 12 and the streak-like convex part 13 molded by the second molding process is L. It has become. For this reason, in the final forming step, the streak-like recesses 12 and the streak-like protrusions 13 are formed while compressing the lath cut metal 11, in other words, reducing the cross-sectional length of the cross-section in the waveform forming direction. Thereby, it is possible to effectively prevent the corner portions of the streak-like recesses 12 and the streak-like projections 13 that are bent at a substantially right angle from being excessively extended (pulled). For this reason, even if it is a thin-walled material that has undergone work hardening by shearing, such as the lath cut metal 11, it can be easily bent without being cracked or broken.

すなわち、ラスカットメタル11は、その製造時において、網目状の貫通孔を成形するためのせん断加工や曲げ伸ばし加工によって、ボンド部11cの周辺に加工硬化が生じている。このため、上述した第一成形を行わずに筋状凹部12および筋状凸部13を成形した場合には、例えば、ボンド部11cが筋状凹部12や筋状凸部13の角部分に存在していると、曲げ加工に伴う伸びが不足してボンド部11cにて割れや破断が発生する。これに対して、ラスカットメタル11に波形形状を一旦成形しておき、圧縮しながら筋状凹部12および筋状凸部13を成形すれば、ラスカットメタル11の余肉(詳しくは、ストランド)を角部分に向けて流動させることができる。したがって、曲げ加工に伴ってボンド部11cが過度に延ばされないため、好適に曲げ加工を施すことができる。   That is, the lath cut metal 11 is hardened around the bond portion 11c by shearing or bending to form a mesh-like through-hole at the time of manufacture. For this reason, when the streak-like concave portion 12 and the streaky convex portion 13 are formed without performing the first molding described above, for example, the bond portion 11c exists at the corner portion of the streaky concave portion 12 or the streaky convex portion 13. If it does, the elongation accompanying bending will be insufficient, and cracks and breaks will occur at the bond portion 11c. On the other hand, once the corrugated shape is once formed on the lath cut metal 11 and the streak-like recess 12 and the streak-like projection 13 are formed while being compressed, the surplus metal (specifically, the strand) of the last cut metal 11 is squared. Can flow toward the part. Therefore, since the bond part 11c is not extended excessively with a bending process, a bending process can be performed suitably.

また、この第二成形工程では、第一成形工程によって成形した幅広の部分が筋状凹部12の溝底部の部分に成形されるが、この部分は上述したように開口率の高い第一の開口率で貫通孔が形成された第一開口部11aである。一方、それ以外の部分の開口率は、第二の開口率で貫通孔が形成された第二開口部11bである。ここで、第一の開口率は第二の開口率よりも高い開口率である。したがって、このようにして作製したラスカットメタル11は、筋状凹部12の溝底部のみの開口率が高いものとなる。   Moreover, in this 2nd shaping | molding process, although the wide part shape | molded by the 1st shaping | molding process is shape | molded in the part of the groove bottom part of the streaky recessed part 12, as above-mentioned, this part is 1st opening with a high opening ratio. It is the 1st opening part 11a in which the through-hole was formed at a rate. On the other hand, the aperture ratio of the other part is the 2nd opening part 11b in which the through-hole was formed with the 2nd aperture ratio. Here, the first aperture ratio is an aperture ratio higher than the second aperture ratio. Therefore, the lath cut metal 11 produced in this way has a high opening ratio only at the groove bottom of the streak-like recess 12.

開口形成工程及び凹凸成形工程を経て製造されたラスカットメタル11は、所定寸法にされてガス流路形成部材10とされる。このガス流路形成部材10は、固体高分子型燃料電池を構成するメタルセパレータとして用いられる。なお、固体高分子型燃料電池の構成については、本発明に直接関係しないため、その詳細な説明を省略するが、以下に簡単に説明しておく。   The lath cut metal 11 manufactured through the opening forming step and the concavo-convex forming step is made to have a predetermined size to be the gas flow path forming member 10. The gas flow path forming member 10 is used as a metal separator constituting a solid polymer fuel cell. The configuration of the polymer electrolyte fuel cell is not directly related to the present invention, and therefore a detailed description thereof is omitted, but will be briefly described below.

固体高分子型燃料電池は、図7にその構成を示す単セルが多数積層されて構成される。単セルは、上述したガス流路形成部材10および金属薄板20から構成されるメタルセパレータを上下に配し、同メタルセパレータ間に2枚の樹脂フレーム30およびMEA40(Membrane−Electrode Assembly:膜−電極アッセンブリ)を備えて構成される。そして、各単セルに対して、例えば水素ガスなどの燃料ガスと、例えば空気などの酸化剤ガスとが燃料電池スタック外部から導入されることにより、MEA40での電極反応によって電気が発電される。   The polymer electrolyte fuel cell is configured by laminating a large number of single cells whose structure is shown in FIG. In the single cell, a metal separator composed of the gas flow path forming member 10 and the metal thin plate 20 described above is arranged up and down, and two resin frames 30 and an MEA 40 (Membrane-Electrode Assembly: membrane-electrode) are disposed between the metal separators. Assembly). For each unit cell, fuel gas such as hydrogen gas and oxidant gas such as air are introduced from the outside of the fuel cell stack, and electricity is generated by the electrode reaction in the MEA 40.

金属薄板20は、単セルが多数積層されたとき、外部から導入されたガスの混流を防止するとともに、各単セル内にガスを導入するものである。このため、金属薄板20には、燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ導入するためのガス導入口21と、MEA40にて未反応の燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ排出するためのガス導出口22が形成されている。   The metal thin plate 20 is used to prevent a mixed flow of gas introduced from the outside and introduce gas into each single cell when a large number of single cells are stacked. For this reason, the metal thin plate 20 has a gas introduction port 21 for introducing a fuel gas and an oxidant gas, and a gas outlet port 22 for discharging unreacted fuel gas and oxidant gas in the MEA 40, respectively. Is formed.

樹脂フレーム30は、その周縁部分にて、単セルを形成した状態で金属薄板20に形成されたガス導入口21およびガス導出口22の各貫通孔に対応する位置に同各貫通孔の形状と略同一の形状の貫通孔31,32が形成されている。また、樹脂フレーム30には、その略中央部分にて、ガス流路形成部材10を収容する収容孔33が形成されている。この収容孔33は、固着される金属薄板20に形成された一対のガス導入口21およびガス導出口22と、積層される他方の樹脂フレーム30に形成された貫通孔31,32とをも収容するように形成されている。   The resin frame 30 has a shape of each through hole at a position corresponding to each through hole of the gas inlet port 21 and the gas outlet port 22 formed in the thin metal plate 20 in a state where a single cell is formed in the peripheral portion. Through holes 31 and 32 having substantially the same shape are formed. The resin frame 30 is formed with an accommodation hole 33 for accommodating the gas flow path forming member 10 at a substantially central portion thereof. The accommodation hole 33 also accommodates a pair of gas inlets 21 and gas outlets 22 formed in the metal thin plate 20 to be fixed, and through holes 31 and 32 formed in the other resin frame 30 to be laminated. It is formed to do.

このように、収容孔33を形成することにより、固着される金属薄板20の下面(または上面)、収容孔33の内周面およびMEA40の上面(または下面)により空間(以下、この空間をガス導通空間という)が形成される。そして、ガス導通空間内に対して、例えば、燃料ガスを金属薄板20の一方のガス導入口21から、また、酸化剤ガスを他方のガス導入口21および樹脂フレーム30の貫通孔31から導入することができる。また、ガス導通空間を通過した未反応のガスは、金属薄板20の一方のガス導出口22を介して、また、他方のガス導出口22および樹脂フレーム30の貫通孔32を介して外部に導出することができる。また、樹脂フレーム30は、ガス流路形成部材10の筋状凹部12および筋状凸部13の成形高さよりも僅かに小さい板厚とされている。   Thus, by forming the accommodation hole 33, a space (hereinafter referred to as a gas) is formed by the lower surface (or upper surface) of the metal thin plate 20 to be fixed, the inner peripheral surface of the accommodation hole 33 and the upper surface (or lower surface) of the MEA 40. A conductive space) is formed. For example, fuel gas is introduced into the gas conduction space from one gas inlet 21 of the thin metal plate 20, and oxidant gas is introduced from the other gas inlet 21 and the through hole 31 of the resin frame 30. be able to. The unreacted gas that has passed through the gas conduction space is led out to the outside through one gas outlet 22 of the thin metal plate 20 and through the other gas outlet 22 and the through hole 32 of the resin frame 30. can do. The resin frame 30 has a thickness slightly smaller than the molding height of the streak-like recess 12 and the streak-like projection 13 of the gas flow path forming member 10.

電極構造体としてのMEA40は、電解質膜EFを備えている。そして、電解質膜EF表面上にて、燃料ガスが導入されるガス導通空間側に配置されるアノード電極と、酸化剤ガスが導入されるガス導通空間側に配置されるカソード電極とが、所定の触媒を層状に積層することにより形成されている。   The MEA 40 as the electrode structure includes an electrolyte membrane EF. On the surface of the electrolyte membrane EF, an anode electrode arranged on the gas conduction space side where the fuel gas is introduced and a cathode electrode arranged on the gas conduction space side where the oxidant gas is introduced are predetermined It is formed by laminating the catalyst in layers.

そして、2枚のセパレータ本体20間に、ガス流路形成部材10、樹脂フレーム30およびMEA40を積層することによって単セルが構成される。具体的に説明すると、互いに同一平面内にて略90°回転して配置される樹脂フレーム30間にMEA40を挟持し、例えば、接着剤などを塗布することにより、樹脂フレーム30間にMEA40の電解質膜EFを一体的に固着する。このように一体的に固着された樹脂フレーム30およびMEA40に対して、ガス流路形成部材10が収容孔33に収容された状態で、2枚のセパレータ本体20を、例えば、接着剤などを塗布することにより、一体的に固着する。   A single cell is configured by laminating the gas flow path forming member 10, the resin frame 30 and the MEA 40 between the two separator bodies 20. More specifically, the MEA 40 is sandwiched between the resin frames 30 that are arranged to be rotated by approximately 90 ° in the same plane, and an adhesive or the like is applied, for example, to thereby apply the electrolyte of the MEA 40 between the resin frames 30. The membrane EF is fixed integrally. For example, an adhesive is applied to the two separator main bodies 20 in a state where the gas flow path forming member 10 is accommodated in the accommodation hole 33 to the resin frame 30 and the MEA 40 that are integrally fixed in this manner. By doing so, it is fixed integrally.

このとき、ガス流路形成部材10は、図8に示すように、成形幅が幅広の筋状凹部12とMEA40(詳しくは、カーボンクロスCC)とが接触するように配置される。また、樹脂フレーム30の板厚が筋状凹部12および筋状凸部13の成形高さよりも僅かに小さい寸法とされているため、筋状凹部12がセパレータ本体20によってMEA40側に若干押圧された状態で固着される。これにより、ガス流路形成部材10とMEA40との接触状態を良好に保つことができる。そして、このように形成された単セルは、多数積層された後、例えば、図示しないボルトとナットによって所定の締結力で固定されることによって、燃料電池スタックを構成する。   At this time, as shown in FIG. 8, the gas flow path forming member 10 is disposed so that the streak-shaped concave portion 12 having a wide molding width and the MEA 40 (specifically, the carbon cloth CC) are in contact with each other. Further, since the thickness of the resin frame 30 is slightly smaller than the molding height of the streak-like recess 12 and the streak-like projection 13, the streak-like recess 12 is slightly pressed toward the MEA 40 by the separator body 20. It is fixed in a state. Thereby, the contact state of the gas flow path forming member 10 and the MEA 40 can be kept good. Then, after a large number of single cells formed in this way are stacked, they are fixed with a predetermined fastening force by bolts and nuts (not shown) to constitute a fuel cell stack.

このように構成された単セルを多数積層した固体高分子型燃料電池においては、上述した各工程を経て製造されたガス流路形成部材10によって、MEA40のアノード電極およびカソード電極に燃料ガスおよび酸化剤ガスを効率よく供給することができる。具体的に説明すると、ガス流路形成部材10は、薄肉のラスカットメタル11に筋状凹部12および筋状凸部13を成形されて構成されている。このため、外部からガス導入口21を介してガス導通空間内に導入されたガスは、筋状凹部12または筋状凸部13を導通することにより、圧力損失を大幅に低減することができる。また、ラスカットメタル11は多数の網目状の貫通孔が形成されているため、ガス導通空間内に導入されたガスは前記貫通孔を介して筋状凹部12と筋状凸部13間を極めて容易に透過することができる。とりわけ、本実施形態において作製された流路形成部材10においては、MEA40に接している筋状凹部12の溝底部に形成された貫通孔の開口率が他の部分よりも高くされているため、ガス流路形成部材10から供給されたガスがこの開口率の高い部分からMEA40に良好に拡散する。したがって、ガスを各電極に対して効率よく供給することができ、固体高分子型燃料電池の発電効率を向上させることができる。加えて、ガス流路部材の筋状凹部の溝底部以外の部分の開口率は低いため、開口率の増加に伴う機械的強度の低下が生じることはない。したがって、ガスを良好に供給するとともに機械的強度が十分確保された燃料電池用セパレータのガス流路形成部材を提供することができる。   In the polymer electrolyte fuel cell in which a large number of single cells configured as described above are stacked, the fuel gas and oxidation are applied to the anode electrode and cathode electrode of the MEA 40 by the gas flow path forming member 10 manufactured through the above-described steps. The agent gas can be supplied efficiently. Specifically, the gas flow path forming member 10 is configured by forming a thin concave portion 12 and a linear convex portion 13 in a thin lath cut metal 11. For this reason, the gas introduced into the gas conduction space from the outside via the gas introduction port 21 can conduct the streak-like recess 12 or the streak-like projection 13 to significantly reduce the pressure loss. In addition, since the lath cut metal 11 has a large number of mesh-like through holes, the gas introduced into the gas conduction space is very easily between the streak-like recess 12 and the streak-like projection 13 through the through-hole. Can penetrate. In particular, in the flow path forming member 10 manufactured in the present embodiment, the opening ratio of the through hole formed in the groove bottom portion of the streak-shaped recess 12 that is in contact with the MEA 40 is higher than other portions. The gas supplied from the gas flow path forming member 10 diffuses well into the MEA 40 from the portion with the high aperture ratio. Therefore, gas can be efficiently supplied to each electrode, and the power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell can be improved. In addition, since the opening ratio of the portion other than the groove bottom of the streak-shaped recess of the gas flow path member is low, the mechanical strength does not decrease with the increase in the opening ratio. Therefore, it is possible to provide a gas flow path forming member for a fuel cell separator in which gas is satisfactorily supplied and mechanical strength is sufficiently secured.

上記実施形態においては、ラスカットメタル11を用いてガス流路形成部材を製造する場合について説明したが、ラスカットメタル11以外にも、適当な貫通孔を素材に形成することにより本発明を実施することができる。適当な貫通孔を素材に形成する他の例としては、エキスパンドメタルを用いる例がある。エキスパンドメタルは、上述のラスカットメタル11と同様に、板厚が0.1mm〜0.2mm程度のステンレス板から形成されるものである。そして、エキスパンドメタルにも、孔径が0.1mm〜1mm程度とされた多数の小径の貫通孔が網目状に形成されている。このエキスパンドメタル14は、上述したラスカットメタルにおける開口形成工程に次いで、圧延加工が付加されて製造される。   In the above embodiment, the case where the gas flow path forming member is manufactured using the lath cut metal 11 has been described. However, in addition to the lath cut metal 11, the present invention is implemented by forming an appropriate through hole in the material. Can do. Another example of forming an appropriate through hole in the material is an example using expanded metal. The expanded metal is formed from a stainless steel plate having a plate thickness of about 0.1 mm to 0.2 mm, similar to the aforementioned lath cut metal 11. In the expanded metal, a large number of small-diameter through-holes having a hole diameter of about 0.1 mm to 1 mm are formed in a mesh shape. The expanded metal 14 is manufactured by adding a rolling process to the opening forming process in the above-described lath cut metal.

付加された圧延工程は、図9に概略的に示す圧延成形機Aを用いて、上述したように製造されるラスカットメタル11を圧延する。圧延成形機Aは、上下一対の圧延ローラARを備えていて、供給されたラスカットメタル11を圧延する。これにより、ラスカットメタル11のボンド部11cが圧延ローラARによって圧延されて(引き伸ばされて)、エキスパンドメタル14が製造される。このようにして製造されたエキスパンドメタル14も、圧延工程前の開口形成工程にて第一開口部11aと第二開口部11bとが交互に層状に形成されている(図2参照)。そして、圧延工程後の凹凸形成工程で筋状凹部及び筋状凸部が形成されるが、このとき、開口率の高い第一開口部11aが筋状凹部12の溝底部となるように凹凸が形成される。   In the added rolling process, the lath cut metal 11 manufactured as described above is rolled using a rolling machine A schematically shown in FIG. The rolling machine A includes a pair of upper and lower rolling rollers AR, and rolls the supplied lath cut metal 11. Thereby, the bond part 11c of the lath cut metal 11 is rolled (stretched) by the rolling roller AR, and the expanded metal 14 is manufactured. The expanded metal 14 manufactured in this way also has first openings 11a and second openings 11b alternately formed in layers in the opening forming process before the rolling process (see FIG. 2). Then, the streak-like recess and the streak-like convex part are formed in the unevenness forming process after the rolling process. At this time, the unevenness is so formed that the first opening part 11a having a high opening ratio becomes the groove bottom part of the streak-like recessed part 12. It is formed.

このようにして製造したガス流路形成部材10を燃料電池用セパレータのガス流路形成部材として用いる際に、筋状凹部12の溝底部をMEA40に接する側として組み立てることにより、ガス流路形成部材10から供給されたガスがこの開口率の高い部分からMEA40に良好に拡散する。したがって、ガスを各電極に対して効率よく供給することができ、固体高分子型燃料電池の発電効率を向上させることができる。加えて、ガス流路形成部材10の筋状凹部12の溝底部以外の部分の開口率は低いため、開口率の増加に伴う機械的強度の低下が生じることはない。したがって、ガスを良好に供給するとともに機械的強度が十分確保された燃料電池用セパレータのガス流路形成部材10を提供することができる。   When the gas flow path forming member 10 thus manufactured is used as the gas flow path forming member of the fuel cell separator, the gas flow path forming member is assembled by assembling the groove bottom portion of the streak-shaped recess 12 as the side in contact with the MEA 40. The gas supplied from 10 diffuses well into the MEA 40 from the portion with a high aperture ratio. Therefore, gas can be efficiently supplied to each electrode, and the power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell can be improved. In addition, since the opening ratio of the portion other than the groove bottom portion of the streak-shaped recess 12 of the gas flow path forming member 10 is low, the mechanical strength is not lowered with the increase in the opening ratio. Therefore, it is possible to provide the gas flow path forming member 10 of the fuel cell separator in which the gas is satisfactorily supplied and the mechanical strength is sufficiently secured.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態および変形例に限定されることなく、種々の変形が可能である。上記実施形態および変形例においては、開口形成工程において、素材に多数の貫通孔を第一の開口率で形成する第一開口部11aと第二の開口率で形成する第二開孔部11bとを交互に層状に形成するために、送りローラORによる送り量を制御する例を示している。具体的には、ステップモータMで送りローラORの駆動を制御することにより、第一開口部11aに貫通孔を形成する際における送り量(送りピッチL1)を、第二開口部11bに貫通孔を形成する際における送り量(送りピッチL2)よりも少なくなるように送りローラを制御した例を示している。しかし、本発明は、それ以外の方法によっても実現することも可能である。例えば、送りローラORによる送り量は常に一定とし、その代わり、第一開口部11aに貫通孔を形成する際におけるパンチPの上刃UHの形成時間間隔(単位時間当たりの形成回数)を、第二開口部11bに貫通孔を形成する際における形成時間間隔よりも短く(早く)なるように、パンチPを制御することによっても、本発明を実現できる。この場合には、上刃UHを往復駆動させるためのアクチュエータを制御してやればよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment and modification, A various deformation | transformation is possible. In the said embodiment and modification, in the opening formation process, the 1st opening part 11a which forms many through-holes in a raw material with a 1st opening ratio, and the 2nd opening part 11b which forms with a 2nd opening ratio In this example, the feed amount by the feed roller OR is controlled in order to form the layers alternately. Specifically, by controlling the driving of the feed roller OR by the step motor M, the feed amount (feed pitch L1) when the through hole is formed in the first opening portion 11a is changed to the through hole in the second opening portion 11b. In this example, the feed roller is controlled so as to be smaller than the feed amount (feed pitch L2) when forming the. However, the present invention can also be realized by other methods. For example, the feed amount by the feed roller OR is always constant, and instead, the formation time interval (the number of formations per unit time) of the upper blade UH of the punch P when the through hole is formed in the first opening 11a The present invention can also be realized by controlling the punch P so as to be shorter (faster) than the formation time interval when the through hole is formed in the two openings 11b. In this case, an actuator for reciprocating the upper blade UH may be controlled.

本発明の実施形態に係る筋状凹凸成形方法により製造される燃料電池用メタルセパレータの流路形成部材を示す概略図である。It is the schematic which shows the flow-path formation member of the metal separator for fuel cells manufactured by the streak uneven | corrugated shaping | molding method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る流路形成部材に用いるラスカットメタルに形成された貫通孔の形成状態を示す図である。It is a figure which shows the formation state of the through-hole formed in the lath cut metal used for the flow-path formation member which concerns on embodiment of this invention. (a),(b)は、図2のラスカットメタルを製造するラスカット製造工程を説明するための図である。(A), (b) is a figure for demonstrating the lath cut manufacturing process which manufactures the lath cut metal of FIG. 図2のラスカットメタルに波形形状を成形する第一成形工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st shaping | molding process which shape | molds a waveform shape in the lath cut metal of FIG. (a),(b)は、第一成形工程によって成形される波形形状を説明するための図である。(A), (b) is a figure for demonstrating the waveform shape shape | molded by a 1st shaping | molding process. (a)は、第二成形工程を説明するための概略図であり、(b)は、第二成形工程によって成形される筋状凹部および筋状凸部を説明するための図である。(A) is the schematic for demonstrating a 2nd shaping | molding process, (b) is a figure for demonstrating the streaky recessed part and streaky convex part shape | molded by a 2nd shaping | molding process. 図1の流路形成部材が採用された燃料電池の構成を説明するための概略的な分解斜視図である。It is a schematic exploded perspective view for demonstrating the structure of the fuel cell by which the flow-path formation member of FIG. 1 was employ | adopted. 本発明の実施形態において作製した流路形成部材を採用した燃料電池における単セルの断面概略図である。It is the cross-sectional schematic of the single cell in the fuel cell which employ | adopted the flow-path formation member produced in embodiment of this invention. 図8のエキスパンドメタルを製造する圧延工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rolling process which manufactures the expanded metal of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…流路形成部材、11…ラスカットメタル、11a…第一開口部、11b…第二開口部、11c…ボンド部、12…筋状凹部、13…筋状凸部、14…エキスパンドメタル、20…金属薄板、30…樹脂フレーム、40…MEA、R…ラスカットメタル加工装置(貫通孔形成装置)、OR…送りローラ(送り装置)、M…ステップモータ(制御手段)、P…パンチ、UH…上刃(刃部)、SH…下刃(刃部)、K…コルゲート成形機、O…プレス成形機、A…圧延成形機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Channel formation member, 11 ... Lascut metal, 11a ... 1st opening part, 11b ... 2nd opening part, 11c ... Bond part, 12 ... Streaky recessed part, 13 ... Streaky convex part, 14 ... Expanded metal, 20 ... Metal thin plate, 30 ... Resin frame, 40 ... MEA, R ... Lascut metal processing device (through-hole forming device), OR ... Feed roller (feed device), M ... Step motor (control means), P ... Punch, UH ... Upper blade (blade part), SH ... lower blade (blade part), K ... corrugating machine, O ... press molding machine, A ... rolling molding machine

Claims (11)

燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給するガス流路が形成されたガス流路形成部材の製造方法であって、
薄肉の素材に第一の開口率で多数の貫通孔が形成された第一開口部と前記第一の開口率よりも低い第二の開口率で多数の貫通孔が形成された第二開口部とを交互に層状に形成する開口形成工程と、
前記開口形成工程によって形成された前記第一開口部が凹部の溝底部となるように前記薄肉の素材に前記ガス流路としての複数の筋状凹部および筋状凸部を交互に成形する凹凸成形工程とを有することを特徴とするガス流路形成部材の製造方法。
A method for producing a gas flow path forming member in which a gas flow path for supplying a fuel gas and an oxidant gas to an electrode layer constituting an electrode structure of a fuel cell is formed,
A first opening in which a plurality of through holes are formed in a thin material with a first opening ratio, and a second opening in which a plurality of through holes are formed with a second opening ratio lower than the first opening ratio Forming openings alternately in layers, and
Concave and convex forming that alternately forms a plurality of streaky concave portions and streaky convex portions as the gas flow path in the thin material so that the first opening portion formed by the opening forming step becomes a groove bottom portion of the concave portion. And a process for producing a gas flow path forming member.
請求項1において、前記第一開口部と前記第二開口部とに形成された貫通孔の形状は略同一の形状であり、前記第一開口部に形成された貫通孔の形成間隔が前記第二開口部に形成された貫通孔の形成間隔よりも狭いことを特徴とするガス流路形成部材の製造方法。 In Claim 1, The shape of the through-hole formed in said 1st opening part and said 2nd opening part is substantially the same shape, The formation space | interval of the through-hole formed in said 1st opening part is said 1st. A method for manufacturing a gas flow path forming member, characterized in that it is narrower than the interval between through holes formed in two openings. 請求項1または2において、前記開口形成工程は、前記薄肉の素材にせん断曲げ加工で多数の貫通孔を網目状に形成したラスカットメタルを成形する工程であることを特徴とするガス流路形成部材の製造方法。 3. The gas flow path forming member according to claim 1, wherein the opening forming step is a step of forming a lath cut metal in which a large number of through holes are formed in a mesh shape by shear bending processing on the thin material. Manufacturing method. 請求項3において、前記開口形成工程後であって、前記凹凸成形工程前にラスカットメタルを圧延加工によって略平板状に成形することによりエキスパンドメタルを得る圧延工程を更に有することを特徴とするガス流路形成部材の製造方法。 4. The gas flow according to claim 3, further comprising a rolling step after obtaining the expanded metal by forming a lath-cut metal into a substantially flat plate shape by a rolling process after the opening forming step and before the concavo-convex forming step. A method for manufacturing a path forming member. 燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給するガス流路を形成する燃料電池用メタルセパレータのガス流路形成部材において、
前記ガス流路形成部材は、薄肉の素材に第一の開口率で多数の貫通孔が形成された第一開口部と前記第一の開口率よりも低い第二の開口率で多数の貫通孔が形成された第二開口部とを交互に層状に形成し、形成された前記第一開口部が凹部の溝底部となるように前記薄肉の素材に前記ガス流路としての複数の筋状凹部および筋状凸部を交互に成形することにより成形されたことを特徴とするガス流路形成部材。
In a gas flow path forming member of a fuel cell metal separator that forms gas flow paths for supplying a fuel gas and an oxidant gas to an electrode layer constituting an electrode structure of a fuel cell,
The gas flow path forming member includes a first opening in which a plurality of through holes are formed in a thin material at a first opening ratio, and a plurality of through holes at a second opening ratio lower than the first opening ratio. A plurality of streak-shaped recesses as the gas flow path in the thin material so that the formed second openings are alternately formed in layers, and the formed first openings are the groove bottoms of the recesses. And a gas flow path forming member formed by alternately forming streak-shaped convex portions.
請求項5において、前記第一開口部と前記第二開口部とに形成された貫通孔の形状は略同一の形状であり、前記第一開口部に形成された貫通孔の形成間隔が前記第二開口部に形成された貫通孔の形成間隔よりも狭いことを特徴とするガス流路形成部材。 6. The shape of the through holes formed in the first opening and the second opening is substantially the same shape according to claim 5, and the formation interval of the through holes formed in the first opening is the first. A gas flow path forming member characterized by being narrower than an interval between through holes formed in two openings. 請求項5または6において、前記薄肉の素材は、平板状の金属薄板に対してせん断曲げ加工により多数の貫通孔を網目状に形成したラスカットメタルとして、前記第一開口部および前記第二開口部が成形されたものであることを特徴とするガス流路形成部材。 7. The first opening and the second opening according to claim 5 or 6, wherein the thin material is a lath cut metal in which a large number of through holes are formed in a mesh shape by a shear bending process on a flat metal thin plate. A gas flow path forming member characterized by being molded. 請求項5または6において、前記薄肉の素材は、平板状の金属薄板に対してせん断曲げ加工により多数の貫通孔を網目状に形成した後、圧延加工によって略平板状に形成したエキスパンドメタルとして、前記第一開口部および前記第二開口部が成形されたものであることを特徴とするガス流路形成部材。 In claim 5 or 6, as the expanded metal formed into a substantially flat plate shape by rolling after forming a plurality of through holes in a mesh shape by a shear bending process on a flat plate metal thin plate, The gas flow path forming member, wherein the first opening and the second opening are formed. 燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給するガス流路が形成されるガス流路形成部材に用いられる薄肉の素材に多数の貫通孔を形成する貫通孔形成装置であって、
前記薄肉の素材に多数の貫通孔を形成する刃部を有するパンチと、
前記パンチに前記薄肉の素材を送る送り装置と、
前記薄肉の素材に多数の貫通孔を第一の開口率で形成する第一開口部と前記第一の開口率よりも低い第二の開口率で多数の貫通孔を形成する第二開口部とを交互に層状に形成するように、前記パンチおよび/または前記送り装置を制御する制御手段とを具備することを特徴とする貫通孔形成装置。
A large number of through holes are formed in a thin material used for a gas flow path forming member in which gas flow paths for supplying fuel gas and oxidant gas are formed to the electrode layers constituting the electrode structure of the fuel cell. A through-hole forming device to be formed,
A punch having a blade portion for forming a plurality of through holes in the thin material;
A feeding device for feeding the thin material to the punch;
A first opening for forming a plurality of through holes in the thin material with a first opening ratio, and a second opening for forming a plurality of through holes with a second opening ratio lower than the first opening ratio; And a control means for controlling the punch and / or the feeding device so as to be alternately formed in layers.
請求項9において、前記制御手段は、前記第一開口部に貫通孔を形成する際における前記送り装置による前記薄肉の素材の送り量を、前記第二開口部に貫通孔を形成する際における前記送り装置による前記薄肉の素材の送り量よりも小さくなるように、前記送り装置を制御することを特徴とする貫通孔形成装置。 10. The control unit according to claim 9, wherein the control unit is configured to determine a feed amount of the thin material by the feeding device when the through hole is formed in the first opening, and the when the through hole is formed in the second opening. The through-hole forming apparatus characterized by controlling the said feeding apparatus so that it may become smaller than the feed amount of the said thin raw material by a feeding apparatus. 請求項9において、前記制御手段は、前記第一開口部に貫通孔を形成する際における前記刃部による貫通孔の形成時間間隔を、前記第二開口部に貫通孔を形成する際における前記刃部による貫通孔の形成時間間隔よりも短くなるように、前記パンチを制御することを特徴とする貫通孔形成装置。
10. The control device according to claim 9, wherein the control means sets a through-hole formation time interval by the blade portion when the through-hole is formed in the first opening, and the blade when the through-hole is formed in the second opening. The punch is controlled so as to be shorter than the formation time interval of the through hole by the portion.
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