JP4011867B2 - 燃料電池用セパレータの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータに冷却水通路を形成するときに、シールを必要とせず、容易に形成でき、しかも燃料電池の出力低下を抑えるための燃料電池用セパレータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができる電池である。一般に、水素に燃料ガスを置き換え、酸素に空気や酸化剤ガスを置き換えるので、燃料ガス、空気、酸化剤ガスの用語を使用することが多い。
【０００３】
このような燃料電池としては、例えば、特開２０００−１２３８４８公報「燃料電池」が知られている。
同公報の図１によれば、電解質膜１８（符号は公報に記載されているものを使用した。以下同様。）にアノード側電極２０及びカソード側電極２２を添わせ、これらをガスケット２４，２６を介して第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６で挟むことでセルモジュールを構成する。
【０００４】
詳細には、第１セパレータ１４の面１４ａに燃料ガスの流路となる第１流路３８が形成され、第２セパレータ１６の面１６ａに酸化剤ガスの流路となる第２流路４６が形成され、各々中央の電解質膜１８に燃料ガスと酸化剤ガスとを臨ませる構造である。
【０００５】
図１に記載の１個のセルモジュールで得る電気出力はごく小さいので、このようなセルモジュールを多数個積層することで、所望の電気出力を得る。従って、第１・第２セパレータ１４，１６は隣のセルに燃料ガスや酸化剤ガスが洩れないようにする分離部材であることから「セパレータ」と呼ばれる。
【０００６】
第１セパレータ１４は面１４ａに燃料ガスのための流路３８を備え、第２セパレータ１６は面１６ａに酸化剤ガスのための流路４６を備えるが、ガスを効果的にアノード側電極２０及びカソード側電極２２に接触させる必要があり、そのために、流路３８，４６はごく浅い溝を多数本条設する必要がある。
【０００７】
そして、第１・第２セパレータ１４，１６は、流路３８，４６に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するために上部にそれぞれ燃料ガス供給孔部３２ａ、酸化剤ガス供給孔部３４ａを備え、下部にそれぞれ燃料ガス排出孔部３２ｂ、酸化剤ガス排出孔部３４ｂを備え、また、冷却水を通すための冷却水供給孔部３６ａをそれぞれの上部に、冷却水排出孔部３６ｂをそれぞれの下部に備える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した冷却水供給孔部３６ａ及び冷却水排出孔部３６ｂは、それぞれ図示せぬ冷却水通路に連結したものである。
冷却水通路は、例えば、第１セパレータ１４の面１４ａの裏側の面及び第２セパレータ１６の面１６ａの裏側の面のそれぞれに冷却水通路用溝を形成し、この冷却水通路用溝と、隣り合うセルのセパレータに設けた冷却水通路用溝とを合わせることにより形成するものである。
【０００９】
このようにセパレータ同士を合わせて冷却水通路を形成した場合、セパレータの合わせ部に冷却水の洩れを防止するためのシール材が必要になり、シール材の厚さ、形状、材質等を考慮しなければならない。
【００１０】
また、第１セパレータ１４又は第２セパレータの一方の面にガス流路用溝、他方の面に冷却水通路用溝を設けることになり、各溝の成形が難しくなる。
更に、セパレータ同士を合わせるために、セパレータ間の電気的な接触抵抗が増し、この接触抵抗で各セルの電圧が降下してしまい、燃料電池の出力が小さくなることがある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、燃料電池用セパレータの製造方法において、セパレータに冷却水通路を形成するときに、シールを必要とせず、容易に形成でき、しかも燃料電池の出力低下を抑えることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、カーボンと熱硬化性樹脂との混練物からプリフォームを成形し、このプリフォームを用いて隣接するセパレータ間に冷却水通路を形成する燃料電池用セパレータの製造方法において、２個のプリフォーム間に冷却水通路を形成するための中子を介在させ、これらのプリフォーム、中子を一括して圧縮加熱することでセパレータを成形し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出することにより冷却水通路を形成することを特徴とする。
【００１３】
中子を埋め込んだセパレータを成形し、中子を溶融排出させることで冷却水通路を形成するため、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
【００１４】
また、２個のプリフォーム間に中子を介在させ、プリフォーム、中子を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力を低下させることがない。
【００１５】
請求項２は、２個のプリフォーム間に中子と共に、この中子をキャビティ内に保持する保持部材を介在させたことを特徴とする。
【００１６】
中子及び保持部材を埋め込んだセパレータを成形し、中子を溶融排出させることで冷却 水通路を形成するため、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
【００１７】
また、２個のプリフォーム間に中子及び保持部材を介在させ、プリフォーム、中子及び保持部材を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力を低下させることがない。
【００１８】
請求項３は、中子を低融点金属としたことを特徴とする。
中子を容易に溶融することができ、溶融した後はセパレータ内から容易に排出することができ、セパレータの生産性を高めることができる。また、セパレータ内から排出した低融点金属は何度も中子として使用することができ、材料コストを抑えることができる。
【００１９】
請求項４は、セパレータを成形した後の加熱工程を、アニール処理の工程としたことを特徴とする。
アニール処理の加熱工程で中子を溶融し排出するため、中子の溶融のために特別に加熱工程を設けなくて済み、セパレータの製造工数を低減することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造フロー図（第１の実施の形態）である。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１……所定の配合割合でカーボン粉末と熱硬化性樹脂粉末とをブレンドし、適量のバインダを加えて、混練する。
ＳＴ０２…混練したものを次の要領で成形することで、プリフォームを造る。
【００２１】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るプリフォーム成形の要領を説明する作用図（第１の実施の形態）であり、まず、（ａ）において、プリフォーム成形下型１１の成形面１２に混練物１３を載せる。そして、プリフォーム成形上型１５を白抜き矢印のように下げて、混練物１３を加圧成形する。
次に、（ｂ）において、プリフォーム成形下型１１とプリフォーム成形上型１５とで、所望の形状にプリフォーム１７を成形したことを示す。
【００２２】
図１に戻り、セパレータの製造フローの説明を続ける。
ＳＴ０３…２個のプリフォームの間に中子及びこの中子を保持する保持板を介在させ、これらのプリフォーム、中子及び保持板を一括して圧縮成形する。
ＳＴ０４…上記圧縮成形の開始とほぼ同時に加熱硬化処理を行い、完全に硬化させて、セパレータを造る。
ＳＴ０５…成形後のセパレータをアニール処理する。
アニール（ａｎｎｅａｌ）は、一般に、ひずみの除去・防止のため、ガラス、陶器、金属などを焼くことを指す用語である。
【００２３】
図３は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第１作用図である。
まず、ヒータ２１を備えるセパレータ成形下型２２の成形面２３にプリフォーム１７を載せ、このプリフォーム１７に、セパレータの冷却水通路を形成するための水通路形成部材２５を載せ、この水通路成形部材２５に更にプリフォーム１７を載せる。そして、セパレータ成形下型２２の上方から、ヒータ２７を備えるセパレータ成形上型２８を下降させ、セパレータ成形下型２２にセパレータ成形上型２８を型合わせする。
【００２４】
水通路形成部材２５は、中子３１…（…は複数個を示す。以下同様。）と、これらの中子３１…を保持する熱伝導率の大きい軽金属、例えばアルミニウム合金製の保持部材としての保持板３２と、この保持板３２をキャビティ内に位置決めする位置決め部材３３…を一体的に形成したものである。
ここで、３５，３６は燃料ガスや酸化剤ガスを流すガス流路溝を形成するための凸部である。
【００２５】
図４は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第２作用図である。
ヒータ２１，２７でセパレータ下型２２及びセパレータ上型２８を加熱しながら、図３に示したプリフォーム１７，１７及び水通路形成部材２５を一括してプレス成形し、両面にガス流路溝３８，３８を有する中子入りセパレータ４１を造る。
【００２６】
図５は本発明に係る燃料電池用セパレータのアニール処理方法のフロー図（第１の実施の形態）である。
ＳＴ１１…セパレータを矯正板で挟持する。
ＳＴ１２…矯正板で挟持した状態でセパレータを加熱する。
ＳＴ１３…セパレータの冷却時に矯正板を締め付け、加圧保持することでセパレータを矯正する。
以上のアニール処理及び中子排出について以降で詳細に説明する。
【００２７】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第１作用図（第１の実施の形態）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
（ａ）及び（ｂ）において、中子入りセパレータ４１を矯正するための一対の矯正板のうち、下側に配置した下側矯正板４３の四隅及び長手中央にボルト４４…を取付けるとともに、中央部にモータ４５の出力軸４６を取付け、下側矯正板４３の長手方向に中子入りセパレータ４１の中子３１が沿うように下側矯正板４３に中子入りセパレータ４１，４１を並べて載せる。出力軸４６は端部におねじを形成したものである。
【００２８】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第２作用図（第１の実施の形態）である。
（ａ）において、下側矯正板４３のボルト４４…及び出力軸４６の位置に対応する位置に孔を開けた上側矯正板４８を、ボルト４４及び出力軸４６を各孔に通しながら、中子入りセパレータ４１，４１に載せる。
そして、ボルト４４…にナット５１をねじ込んで、中子入りセパレータ４１，４１が、がたつかない程度に仮締めする。また、出力軸４６にナット５２を捩じ込む。
【００２９】
（ｂ）において、下側矯正板４３及び上側矯正板４８のそれぞれにコイル５３…を近接させるとともに、モータ４５を作動させ、出力軸４６を回転させることで、下側矯正板４３と上側矯正板４８に挟んだ中子入りセパレータ４１，４１を回転させる。
【００３０】
そして、各コイル５３に通電することで、中子３１が導電性材料である場合に、中子入りセパレータ４１，４１内の中子３１に誘導電流を発生させ、誘導加熱を実施する。
融点に達した中子３１は溶融するとともに遠心力によってセパレータ４１内から外部に排出する。このようにして、中子が排出した部分に冷却水通路５４ができる。
【００３１】
中子３１が全てセパレータから排出したら、モータ４５を停止させて回転を止め、各コイル５３の通電を止め加熱を止める。そして、ナット５１…（６ヶ所）を締め付けて、中子の取れたセパレータを所定荷重で所定時間加圧保持する。所定時間が経過したら、セパレータの加圧を解除するために各ナット５１を弛め、セパレータの矯正を終了する。
【００３２】
上記した誘導加熱は、２つのコイル間に導電性材料を配置し、コイル間に高周波数の交流電圧を加えることにより、導電性材料内に誘導電流を発生させ、この誘導電流にて導電性材料自体を発熱させて加熱する方式である。
従って、誘導加熱では、短時間に且つ導電性材料を全体的に加熱することができ、加熱効率を高めることができる。
【００３３】
以上の図１、図３及び図７（ｂ）で説明したように、本発明は第１に、カーボンと熱硬化性樹脂との混練物からプリフォーム１７を成形し、このプリフォーム１７を用いて隣接するセパレータ間に冷却水通路５４を形成する燃料電池用セパレータの製造方法において、２個のプリフォーム１７，１７間に冷却水通路５４を形成するための中子３１及びこの中子３１を保持する保持板３２を介在させ、これらのプリフォーム１７，１７、中子３１及び保持板３２を一括して圧縮加熱することでセパレータを成形し、この後の加熱工程で中子３１を溶融させて排出することにより冷却水通路５４を形成することを特徴とする。
【００３４】
中子３１及び保持板３２を埋め込んだ中子入りセパレータ４１を成形し、中子３１を溶融排出させることで冷却水通路５４を形成するため、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
従って、シール材の廃止に加えて、シール材の厚さ、形状、材質等の仕様を検討する工数を省くことができ、燃料電池の製造コストを低減することができる。
【００３５】
また、２個のプリフォーム１７，１７間に中子３１及び保持板３２を介在させ、プリフォーム１７，１７、中子３１及び保持板３２を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子３１を溶融させて排出するので、セパレータへの中子３１の埋め込み、中子３１の排出を容易に行うことができ、冷却水通路５４を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがなくなって、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力低下を防止することができる。
【００３６】
請求項３は、中子３１を低融点金属としたことを特徴とする。
中子３１を容易に溶融することができ、溶融した後はセパレータ内から容易に排出することができ、セパレータの生産性を高めることができる。また、セパレータ内から排出した低融点金属は何度も中子として使用することができ、材料コストを抑えることができる。
【００３７】
請求項４は、中子入りセパレータ４１を成形した後の加熱工程を、アニール処理の工程としたことを特徴とする。
アニール処理の加熱工程で中子３１を溶融し排出するため、中子３１の溶融のために特別に加熱工程を設けなくて済み、セパレータの製造工数を低減することができる。
【００３８】
図８は本発明に係るアニール処理及び中子排出の別の実施の形態（第２の実施の形態）を説明する作用図であり、第１の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、中子入りセパレータ４１を一対の矯正板６１，６１で挟み、これらの矯正板６１，６１内に埋め込んだヒータ６２…で加熱する。
【００３９】
中子入りセパレータ４１の中子３１が溶融したら、セパレータ４１の側面に取付けたエア供給管６３からエアを噴出させ、セパレータ４１内に吹込んで溶融した中子３１を外部に排出させる。
【００４０】
中子３１が全てセパレータ４１から排出したら、ヒータ６２…への通電を止め、ボルト６４…にねじ込んだナット６５…を締め付けて、中子の取れたセパレータを所定荷重で所定時間加圧保持し、セパレータを矯正する。
【００４１】
図９は本発明に係るアニール処理及び中子排出の更に別の実施の形態（第３の実施の形態）を説明する作用図であり、第１・第２の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、中子入りセパレータ４１を一対の矯正板７１，７１で挟み、これらの矯正板７１，７１に取付けた電極７２…と電極７３…との間に通電し、セパレータ４１に直接に電流を流すことで中子入りセパレータ４１の抵抗加熱（詳しくは、直接抵抗加熱である。）を実施する。
【００４２】
中子入りセパレータ４１の中子３１が溶融したら、セパレータ４１の側面に取付けたエア供給管６３からエアを噴出させ、セパレータ４１内に吹込んで溶融した中子４１を外部に排出させる。
【００４３】
中子３１が全てセパレータ４１から排出したら、電極７２…，７３…への通電を止め、ボルト６４…にねじ込んだナット６５…を締め付けて、中子の取れたセパレータを所定荷重で所定時間加圧保持し、セパレータを矯正する。
【００４４】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第１作用図であり、第１〜第３の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、（ａ）において、プリフォーム１７に、中子のための溝（詳細は後述する。）を形成するための溝形成用凸部８１，８１を備えたプリフォーム成形上型８２と、プリフォーム成形下型８４とを準備し、プリフォーム成形下型８４の載置面８５にプリフォーム１７を載せ、プリフォーム成形上型８２を白抜き矢印のように下降させる。
【００４５】
（ｂ）において、プリフォーム成形上型８２の溝形成用凸部８１，８１でプリフォームに中子用溝８７，８７を形成する。ここで、中子用溝８７を形成したプリフォームをプリフォーム９０とする。
【００４６】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第２作用図である。
（ａ）において、セパレータ成形下型２２の成形面２３にプリフォーム９０を載せ、このプリフォーム９０に、セパレータの冷却水通路を形成するための水通路形成部材９１を載せ、この水通路成形部材９１に更にプリフォーム９０を載せる。そして、セパレータ成形下型２２の上方から、セパレータ成形上型２８を下降させ、セパレータ成形下型２２にセパレータ成形上型２８を型合わせする。
【００４７】
水通路形成部材９１は、低融点金属で成形した保持部材としての金網９３と、この金網９３に一体成形した低融点金属からなる棒状の中子９４，９４とから構成したものであり、プリフォーム９０に水通路成形部材９１を載せるときに、中子９４，９４を、プリフォーム９０の中子用溝８７，８７に収納する。
金網９３は、次に説明するプリフォーム９０，９０のプレス成形時のなじみを良くし、プリフォーム９０，９０の一体化を促進するものである。
【００４８】
（ｂ）において、ヒータ２１，２７でセパレータ成形下型２２、セパレータ上型２８及びプリフォーム９０，９０を加熱しながら、プリフォーム９０，９０及び水通路形成部材９１を一括してプレス成形し、両面にガス流路溝３８，３８を有する中子入りセパレータ９５を造る。
【００４９】
この後の中子入りセパレータ９５のアニール処理及び中子排出については、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様であり、説明は省略する。
また、金網９３については、中子９４と同様に溶融排出させる。
【００５０】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第１作用図であり、第１〜第４の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、（ａ）において、プリフォーム成形下型１１の成形面１２にプリフォーム１０１を載せ、このプリフォーム１０１に、セパレータの冷却水通路を形成するための低融点金属からなる中子としての水通路形成用棒材１０２…を載せ、この水通路形成用棒材１０２…の上に更にプリフォーム１０１を載せる。
【００５１】
そして、プリフォーム成形下型１１の上方から、プリフォーム成形上型１５を白抜き矢印のように下降させ、プリフォーム成形下型１１にプリフォーム成形上型１５を型合わせする。
【００５２】
（ｂ）において、プリフォーム１０１，１０１（（ａ）参照）及び水通路形成用棒材１０２…を一括してプレス成形して中子入りプリフォーム１０３を造る。
【００５３】
図１３（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第２作用図である。
（ａ）において、セパレータ成形下型２２の成形面２３に中子入りプリフォーム１０３を載せ、この中子入りプリフォーム１０３に、低融点金属からなる金網１０５を載せ、この金網１０５に更に中子入りプリフォーム１０３を載せる。そして、セパレータ成形下型２２の上方から、セパレータ成形上型２８を白抜き矢印のように下降させ、セパレータ成形下型２２にセパレータ成形上型２８を型合わせする。
【００５４】
金網１０５は、次に説明する中子入りプリフォーム１０３，１０３のプレス成形時のなじみを良くし、中子入りプリフォーム１０３，１０３の一体化を促進するものである。
【００５５】
（ｂ）において、ヒータ２１，２７でセパレータ成形下型２２、セパレータ上型２８及び中子入りプリフォーム１０３，１０３（（ａ）参照）を加熱しながら中子入りプリフォーム１０３，１０３及び金網１０５を一括してプレス成形し、両面にガス流路溝３８，３８を有する中子入りセパレータ１０７を造る。
【００５６】
この後の中子入りセパレータ１０７のアニール処理及び中子排出については、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様であり、説明は省略する。
また、金網１０５については、水通路形成用棒材１０２と同様に溶融排出させる。
【００５７】
前記セパレータを構成する熱硬化性樹脂は、例えば、フェノール樹脂であり、それの硬化温度が１９０℃、アニール処理温度は１７０℃である。
中子は、２１０℃〜２４０℃の範囲で溶融する樹脂、ワックス、低融点金属などを適宜選択するが、低融点金属の場合は、融点が２２０℃のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金や融点が２３０℃のＳｎが好適である。
【００５８】
尚、本発明の第１の実施の形態では、中子を誘導加熱で加熱するとともに遠心力で排出し、第２の実施の形態では、中子を間接的にヒータで加熱するとともに圧縮エアで排出したが、これに限らず、中子を誘導加熱で加熱するとともに圧縮エアで排出してもよいし、中子をヒータで加熱するとともに遠心力で排出してもよい。
【００５９】
また、第３の実施の形態では、中子に通電して直接に加熱するとともに圧縮エアで排出したが、これに限らず、中子に通電して直接に加熱するとともに遠心力で排出してもよい。
【００６０】
更に、第５の実施の形態では、プリフォーム内に中子となる水通路形成用棒材を埋め込んでこのプリフォーム２個を圧縮成形することでセパレータを成形したが、これに限らず、水通路形成用棒材を直接に２個のプリフォーム（例えば、図２（ｂ）に示したプリフォーム１７）間に介在させて一括して圧縮成形することでセパレータを成形してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の燃料電池用セパレータの製造方法は、２個のプリフォーム間に冷却水通路を形成するための中子を介在させ、これらのプリフォーム、中子を一括して圧縮加熱することでセパレータを成形し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出することにより冷却水通路を形成するので、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
従って、シール材の廃止に加えて、シール材の仕様を検討する工数を省くことができ、燃料電池の製造コストを低減することができる。
【００６２】
また、２個のプリフォーム間に中子を介在させ、プリフォーム、中子を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力低下を防止することができる。
【００６３】
請求項２の燃料電池用セパレータの製造方法は、２個のプリフォーム間に中子と共に、この中子をキャビティ内に保持する保持部材を介在させたので、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
従って、シール材の廃止に加えて、シール材の仕様を検討する工数を省くことができ、燃料電池の製造コストを低減することができる。
【００６４】
また、２個のプリフォーム間に中子及び保持部材を介在させ、プリフォーム、中子及び保持部材を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力低下を防止することができる。
【００６５】
請求項３の燃料電池用セパレータの製造方法は、中子を低融点金属としたので、中子を容易に溶融することができ、溶融した後はセパレータ内から容易に排出することができ、セパレータの生産性を高めることができる。また、セパレータ内から排出した低融点金属は何度も中子として使用することができ、材料コストを抑えることができる。
【００６６】
請求項４の燃料電池用セパレータの製造方法は、セパレータを成形した後の加熱工程を、アニール処理の工程としたので、中子の溶融のために特別に加熱工程を設けなくて済み、セパレータの製造工数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造フロー図（第１の実施の形態）
【図２】 本発明に係るプリフォーム成形の要領を説明する作用図（第１の実施の形態）
【図３】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第１作用図
【図４】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第２作用図
【図５】 本発明に係る燃料電池用セパレータのアニール処理方法のフロー図（第１の実施の形態）
【図６】 本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第１作用図（第１の実施の形態）
【図７】 本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第２作用図（第１の実施の形態）
【図８】 本発明に係るアニール処理及び中子排出の別の実施の形態（第２の実施の形態）を説明する作用図
【図９】 本発明に係るアニール処理及び中子排出の更に別の実施の形態（第３の実施の形態）を説明する作用図
【図１０】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第１作用図
【図１１】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第２作用図
【図１２】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第１作用図
【図１３】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第２作用図
【符号の説明】
１７，９０…プリフォーム、３１，９４…中子、３２，９３…保持部材（保持板、金網）、５４…冷却水通路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータに冷却水通路を形成するときに、シールを必要とせず、容易に形成でき、しかも燃料電池の出力低下を抑えるための燃料電池用セパレータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができる電池である。一般に、水素に燃料ガスを置き換え、酸素に空気や酸化剤ガスを置き換えるので、燃料ガス、空気、酸化剤ガスの用語を使用することが多い。
【０００３】
このような燃料電池としては、例えば、特開２０００−１２３８４８公報「燃料電池」が知られている。
同公報の図１によれば、電解質膜１８（符号は公報に記載されているものを使用した。以下同様。）にアノード側電極２０及びカソード側電極２２を添わせ、これらをガスケット２４，２６を介して第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６で挟むことでセルモジュールを構成する。
【０００４】
詳細には、第１セパレータ１４の面１４ａに燃料ガスの流路となる第１流路３８が形成され、第２セパレータ１６の面１６ａに酸化剤ガスの流路となる第２流路４６が形成され、各々中央の電解質膜１８に燃料ガスと酸化剤ガスとを臨ませる構造である。
【０００５】
図１に記載の１個のセルモジュールで得る電気出力はごく小さいので、このようなセルモジュールを多数個積層することで、所望の電気出力を得る。従って、第１・第２セパレータ１４，１６は隣のセルに燃料ガスや酸化剤ガスが洩れないようにする分離部材であることから「セパレータ」と呼ばれる。
【０００６】
第１セパレータ１４は面１４ａに燃料ガスのための流路３８を備え、第２セパレータ１６は面１６ａに酸化剤ガスのための流路４６を備えるが、ガスを効果的にアノード側電極２０及びカソード側電極２２に接触させる必要があり、そのために、流路３８，４６はごく浅い溝を多数本条設する必要がある。
【０００７】
そして、第１・第２セパレータ１４，１６は、流路３８，４６に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するために上部にそれぞれ燃料ガス供給孔部３２ａ、酸化剤ガス供給孔部３４ａを備え、下部にそれぞれ燃料ガス排出孔部３２ｂ、酸化剤ガス排出孔部３４ｂを備え、また、冷却水を通すための冷却水供給孔部３６ａをそれぞれの上部に、冷却水排出孔部３６ｂをそれぞれの下部に備える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した冷却水供給孔部３６ａ及び冷却水排出孔部３６ｂは、それぞれ図示せぬ冷却水通路に連結したものである。
冷却水通路は、例えば、第１セパレータ１４の面１４ａの裏側の面及び第２セパレータ１６の面１６ａの裏側の面のそれぞれに冷却水通路用溝を形成し、この冷却水通路用溝と、隣り合うセルのセパレータに設けた冷却水通路用溝とを合わせることにより形成するものである。
【０００９】
このようにセパレータ同士を合わせて冷却水通路を形成した場合、セパレータの合わせ部に冷却水の洩れを防止するためのシール材が必要になり、シール材の厚さ、形状、材質等を考慮しなければならない。
【００１０】
また、第１セパレータ１４又は第２セパレータの一方の面にガス流路用溝、他方の面に冷却水通路用溝を設けることになり、各溝の成形が難しくなる。
更に、セパレータ同士を合わせるために、セパレータ間の電気的な接触抵抗が増し、この接触抵抗で各セルの電圧が降下してしまい、燃料電池の出力が小さくなることがある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、燃料電池用セパレータの製造方法において、セパレータに冷却水通路を形成するときに、シールを必要とせず、容易に形成でき、しかも燃料電池の出力低下を抑えることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、カーボンと熱硬化性樹脂との混練物からプリフォームを成形し、このプリフォームを用いて隣接するセパレータ間に冷却水通路を形成する燃料電池用セパレータの製造方法において、２個のプリフォーム間に冷却水通路を形成するための中子を介在させ、これらのプリフォーム、中子を一括して圧縮加熱することでセパレータを成形し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出することにより冷却水通路を形成することを特徴とする。
【００１３】
中子を埋め込んだセパレータを成形し、中子を溶融排出させることで冷却水通路を形成するため、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
【００１４】
また、２個のプリフォーム間に中子を介在させ、プリフォーム、中子を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力を低下させることがない。
【００１５】
請求項２は、２個のプリフォーム間に中子と共に、この中子をキャビティ内に保持する保持部材を介在させたことを特徴とする。
【００１６】
中子及び保持部材を埋め込んだセパレータを成形し、中子を溶融排出させることで冷却 水通路を形成するため、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
【００１７】
また、２個のプリフォーム間に中子及び保持部材を介在させ、プリフォーム、中子及び保持部材を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力を低下させることがない。
【００１８】
請求項３は、中子を低融点金属としたことを特徴とする。
中子を容易に溶融することができ、溶融した後はセパレータ内から容易に排出することができ、セパレータの生産性を高めることができる。また、セパレータ内から排出した低融点金属は何度も中子として使用することができ、材料コストを抑えることができる。
【００１９】
請求項４は、セパレータを成形した後の加熱工程を、アニール処理の工程としたことを特徴とする。
アニール処理の加熱工程で中子を溶融し排出するため、中子の溶融のために特別に加熱工程を設けなくて済み、セパレータの製造工数を低減することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造フロー図（第１の実施の形態）である。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１……所定の配合割合でカーボン粉末と熱硬化性樹脂粉末とをブレンドし、適量のバインダを加えて、混練する。
ＳＴ０２…混練したものを次の要領で成形することで、プリフォームを造る。
【００２１】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るプリフォーム成形の要領を説明する作用図（第１の実施の形態）であり、まず、（ａ）において、プリフォーム成形下型１１の成形面１２に混練物１３を載せる。そして、プリフォーム成形上型１５を白抜き矢印のように下げて、混練物１３を加圧成形する。
次に、（ｂ）において、プリフォーム成形下型１１とプリフォーム成形上型１５とで、所望の形状にプリフォーム１７を成形したことを示す。
【００２２】
図１に戻り、セパレータの製造フローの説明を続ける。
ＳＴ０３…２個のプリフォームの間に中子及びこの中子を保持する保持板を介在させ、これらのプリフォーム、中子及び保持板を一括して圧縮成形する。
ＳＴ０４…上記圧縮成形の開始とほぼ同時に加熱硬化処理を行い、完全に硬化させて、セパレータを造る。
ＳＴ０５…成形後のセパレータをアニール処理する。
アニール（ａｎｎｅａｌ）は、一般に、ひずみの除去・防止のため、ガラス、陶器、金属などを焼くことを指す用語である。
【００２３】
図３は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第１作用図である。
まず、ヒータ２１を備えるセパレータ成形下型２２の成形面２３にプリフォーム１７を載せ、このプリフォーム１７に、セパレータの冷却水通路を形成するための水通路形成部材２５を載せ、この水通路成形部材２５に更にプリフォーム１７を載せる。そして、セパレータ成形下型２２の上方から、ヒータ２７を備えるセパレータ成形上型２８を下降させ、セパレータ成形下型２２にセパレータ成形上型２８を型合わせする。
【００２４】
水通路形成部材２５は、中子３１…（…は複数個を示す。以下同様。）と、これらの中子３１…を保持する熱伝導率の大きい軽金属、例えばアルミニウム合金製の保持部材としての保持板３２と、この保持板３２をキャビティ内に位置決めする位置決め部材３３…を一体的に形成したものである。
ここで、３５，３６は燃料ガスや酸化剤ガスを流すガス流路溝を形成するための凸部である。
【００２５】
図４は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第２作用図である。
ヒータ２１，２７でセパレータ下型２２及びセパレータ上型２８を加熱しながら、図３に示したプリフォーム１７，１７及び水通路形成部材２５を一括してプレス成形し、両面にガス流路溝３８，３８を有する中子入りセパレータ４１を造る。
【００２６】
図５は本発明に係る燃料電池用セパレータのアニール処理方法のフロー図（第１の実施の形態）である。
ＳＴ１１…セパレータを矯正板で挟持する。
ＳＴ１２…矯正板で挟持した状態でセパレータを加熱する。
ＳＴ１３…セパレータの冷却時に矯正板を締め付け、加圧保持することでセパレータを矯正する。
以上のアニール処理及び中子排出について以降で詳細に説明する。
【００２７】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第１作用図（第１の実施の形態）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
（ａ）及び（ｂ）において、中子入りセパレータ４１を矯正するための一対の矯正板のうち、下側に配置した下側矯正板４３の四隅及び長手中央にボルト４４…を取付けるとともに、中央部にモータ４５の出力軸４６を取付け、下側矯正板４３の長手方向に中子入りセパレータ４１の中子３１が沿うように下側矯正板４３に中子入りセパレータ４１，４１を並べて載せる。出力軸４６は端部におねじを形成したものである。
【００２８】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第２作用図（第１の実施の形態）である。
（ａ）において、下側矯正板４３のボルト４４…及び出力軸４６の位置に対応する位置に孔を開けた上側矯正板４８を、ボルト４４及び出力軸４６を各孔に通しながら、中子入りセパレータ４１，４１に載せる。
そして、ボルト４４…にナット５１をねじ込んで、中子入りセパレータ４１，４１が、がたつかない程度に仮締めする。また、出力軸４６にナット５２を捩じ込む。
【００２９】
（ｂ）において、下側矯正板４３及び上側矯正板４８のそれぞれにコイル５３…を近接させるとともに、モータ４５を作動させ、出力軸４６を回転させることで、下側矯正板４３と上側矯正板４８に挟んだ中子入りセパレータ４１，４１を回転させる。
【００３０】
そして、各コイル５３に通電することで、中子３１が導電性材料である場合に、中子入りセパレータ４１，４１内の中子３１に誘導電流を発生させ、誘導加熱を実施する。
融点に達した中子３１は溶融するとともに遠心力によってセパレータ４１内から外部に排出する。このようにして、中子が排出した部分に冷却水通路５４ができる。
【００３１】
中子３１が全てセパレータから排出したら、モータ４５を停止させて回転を止め、各コイル５３の通電を止め加熱を止める。そして、ナット５１…（６ヶ所）を締め付けて、中子の取れたセパレータを所定荷重で所定時間加圧保持する。所定時間が経過したら、セパレータの加圧を解除するために各ナット５１を弛め、セパレータの矯正を終了する。
【００３２】
上記した誘導加熱は、２つのコイル間に導電性材料を配置し、コイル間に高周波数の交流電圧を加えることにより、導電性材料内に誘導電流を発生させ、この誘導電流にて導電性材料自体を発熱させて加熱する方式である。
従って、誘導加熱では、短時間に且つ導電性材料を全体的に加熱することができ、加熱効率を高めることができる。
【００３３】
以上の図１、図３及び図７（ｂ）で説明したように、本発明は第１に、カーボンと熱硬化性樹脂との混練物からプリフォーム１７を成形し、このプリフォーム１７を用いて隣接するセパレータ間に冷却水通路５４を形成する燃料電池用セパレータの製造方法において、２個のプリフォーム１７，１７間に冷却水通路５４を形成するための中子３１及びこの中子３１を保持する保持板３２を介在させ、これらのプリフォーム１７，１７、中子３１及び保持板３２を一括して圧縮加熱することでセパレータを成形し、この後の加熱工程で中子３１を溶融させて排出することにより冷却水通路５４を形成することを特徴とする。
【００３４】
中子３１及び保持板３２を埋め込んだ中子入りセパレータ４１を成形し、中子３１を溶融排出させることで冷却水通路５４を形成するため、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
従って、シール材の廃止に加えて、シール材の厚さ、形状、材質等の仕様を検討する工数を省くことができ、燃料電池の製造コストを低減することができる。
【００３５】
また、２個のプリフォーム１７，１７間に中子３１及び保持板３２を介在させ、プリフォーム１７，１７、中子３１及び保持板３２を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子３１を溶融させて排出するので、セパレータへの中子３１の埋め込み、中子３１の排出を容易に行うことができ、冷却水通路５４を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがなくなって、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力低下を防止することができる。
【００３６】
請求項３は、中子３１を低融点金属としたことを特徴とする。
中子３１を容易に溶融することができ、溶融した後はセパレータ内から容易に排出することができ、セパレータの生産性を高めることができる。また、セパレータ内から排出した低融点金属は何度も中子として使用することができ、材料コストを抑えることができる。
【００３７】
請求項４は、中子入りセパレータ４１を成形した後の加熱工程を、アニール処理の工程としたことを特徴とする。
アニール処理の加熱工程で中子３１を溶融し排出するため、中子３１の溶融のために特別に加熱工程を設けなくて済み、セパレータの製造工数を低減することができる。
【００３８】
図８は本発明に係るアニール処理及び中子排出の別の実施の形態（第２の実施の形態）を説明する作用図であり、第１の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、中子入りセパレータ４１を一対の矯正板６１，６１で挟み、これらの矯正板６１，６１内に埋め込んだヒータ６２…で加熱する。
【００３９】
中子入りセパレータ４１の中子３１が溶融したら、セパレータ４１の側面に取付けたエア供給管６３からエアを噴出させ、セパレータ４１内に吹込んで溶融した中子３１を外部に排出させる。
【００４０】
中子３１が全てセパレータ４１から排出したら、ヒータ６２…への通電を止め、ボルト６４…にねじ込んだナット６５…を締め付けて、中子の取れたセパレータを所定荷重で所定時間加圧保持し、セパレータを矯正する。
【００４１】
図９は本発明に係るアニール処理及び中子排出の更に別の実施の形態（第３の実施の形態）を説明する作用図であり、第１・第２の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、中子入りセパレータ４１を一対の矯正板７１，７１で挟み、これらの矯正板７１，７１に取付けた電極７２…と電極７３…との間に通電し、セパレータ４１に直接に電流を流すことで中子入りセパレータ４１の抵抗加熱（詳しくは、直接抵抗加熱である。）を実施する。
【００４２】
中子入りセパレータ４１の中子３１が溶融したら、セパレータ４１の側面に取付けたエア供給管６３からエアを噴出させ、セパレータ４１内に吹込んで溶融した中子４１を外部に排出させる。
【００４３】
中子３１が全てセパレータ４１から排出したら、電極７２…，７３…への通電を止め、ボルト６４…にねじ込んだナット６５…を締め付けて、中子の取れたセパレータを所定荷重で所定時間加圧保持し、セパレータを矯正する。
【００４４】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第１作用図であり、第１〜第３の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、（ａ）において、プリフォーム１７に、中子のための溝（詳細は後述する。）を形成するための溝形成用凸部８１，８１を備えたプリフォーム成形上型８２と、プリフォーム成形下型８４とを準備し、プリフォーム成形下型８４の載置面８５にプリフォーム１７を載せ、プリフォーム成形上型８２を白抜き矢印のように下降させる。
【００４５】
（ｂ）において、プリフォーム成形上型８２の溝形成用凸部８１，８１でプリフォームに中子用溝８７，８７を形成する。ここで、中子用溝８７を形成したプリフォームをプリフォーム９０とする。
【００４６】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第２作用図である。
（ａ）において、セパレータ成形下型２２の成形面２３にプリフォーム９０を載せ、このプリフォーム９０に、セパレータの冷却水通路を形成するための水通路形成部材９１を載せ、この水通路成形部材９１に更にプリフォーム９０を載せる。そして、セパレータ成形下型２２の上方から、セパレータ成形上型２８を下降させ、セパレータ成形下型２２にセパレータ成形上型２８を型合わせする。
【００４７】
水通路形成部材９１は、低融点金属で成形した保持部材としての金網９３と、この金網９３に一体成形した低融点金属からなる棒状の中子９４，９４とから構成したものであり、プリフォーム９０に水通路成形部材９１を載せるときに、中子９４，９４を、プリフォーム９０の中子用溝８７，８７に収納する。
金網９３は、次に説明するプリフォーム９０，９０のプレス成形時のなじみを良くし、プリフォーム９０，９０の一体化を促進するものである。
【００４８】
（ｂ）において、ヒータ２１，２７でセパレータ成形下型２２、セパレータ上型２８及びプリフォーム９０，９０を加熱しながら、プリフォーム９０，９０及び水通路形成部材９１を一括してプレス成形し、両面にガス流路溝３８，３８を有する中子入りセパレータ９５を造る。
【００４９】
この後の中子入りセパレータ９５のアニール処理及び中子排出については、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様であり、説明は省略する。
また、金網９３については、中子９４と同様に溶融排出させる。
【００５０】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第１作用図であり、第１〜第４の実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
まず、（ａ）において、プリフォーム成形下型１１の成形面１２にプリフォーム１０１を載せ、このプリフォーム１０１に、セパレータの冷却水通路を形成するための低融点金属からなる中子としての水通路形成用棒材１０２…を載せ、この水通路形成用棒材１０２…の上に更にプリフォーム１０１を載せる。
【００５１】
そして、プリフォーム成形下型１１の上方から、プリフォーム成形上型１５を白抜き矢印のように下降させ、プリフォーム成形下型１１にプリフォーム成形上型１５を型合わせする。
【００５２】
（ｂ）において、プリフォーム１０１，１０１（（ａ）参照）及び水通路形成用棒材１０２…を一括してプレス成形して中子入りプリフォーム１０３を造る。
【００５３】
図１３（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第２作用図である。
（ａ）において、セパレータ成形下型２２の成形面２３に中子入りプリフォーム１０３を載せ、この中子入りプリフォーム１０３に、低融点金属からなる金網１０５を載せ、この金網１０５に更に中子入りプリフォーム１０３を載せる。そして、セパレータ成形下型２２の上方から、セパレータ成形上型２８を白抜き矢印のように下降させ、セパレータ成形下型２２にセパレータ成形上型２８を型合わせする。
【００５４】
金網１０５は、次に説明する中子入りプリフォーム１０３，１０３のプレス成形時のなじみを良くし、中子入りプリフォーム１０３，１０３の一体化を促進するものである。
【００５５】
（ｂ）において、ヒータ２１，２７でセパレータ成形下型２２、セパレータ上型２８及び中子入りプリフォーム１０３，１０３（（ａ）参照）を加熱しながら中子入りプリフォーム１０３，１０３及び金網１０５を一括してプレス成形し、両面にガス流路溝３８，３８を有する中子入りセパレータ１０７を造る。
【００５６】
この後の中子入りセパレータ１０７のアニール処理及び中子排出については、第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様であり、説明は省略する。
また、金網１０５については、水通路形成用棒材１０２と同様に溶融排出させる。
【００５７】
前記セパレータを構成する熱硬化性樹脂は、例えば、フェノール樹脂であり、それの硬化温度が１９０℃、アニール処理温度は１７０℃である。
中子は、２１０℃〜２４０℃の範囲で溶融する樹脂、ワックス、低融点金属などを適宜選択するが、低融点金属の場合は、融点が２２０℃のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金や融点が２３０℃のＳｎが好適である。
【００５８】
尚、本発明の第１の実施の形態では、中子を誘導加熱で加熱するとともに遠心力で排出し、第２の実施の形態では、中子を間接的にヒータで加熱するとともに圧縮エアで排出したが、これに限らず、中子を誘導加熱で加熱するとともに圧縮エアで排出してもよいし、中子をヒータで加熱するとともに遠心力で排出してもよい。
【００５９】
また、第３の実施の形態では、中子に通電して直接に加熱するとともに圧縮エアで排出したが、これに限らず、中子に通電して直接に加熱するとともに遠心力で排出してもよい。
【００６０】
更に、第５の実施の形態では、プリフォーム内に中子となる水通路形成用棒材を埋め込んでこのプリフォーム２個を圧縮成形することでセパレータを成形したが、これに限らず、水通路形成用棒材を直接に２個のプリフォーム（例えば、図２（ｂ）に示したプリフォーム１７）間に介在させて一括して圧縮成形することでセパレータを成形してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の燃料電池用セパレータの製造方法は、２個のプリフォーム間に冷却水通路を形成するための中子を介在させ、これらのプリフォーム、中子を一括して圧縮加熱することでセパレータを成形し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出することにより冷却水通路を形成するので、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
従って、シール材の廃止に加えて、シール材の仕様を検討する工数を省くことができ、燃料電池の製造コストを低減することができる。
【００６２】
また、２個のプリフォーム間に中子を介在させ、プリフォーム、中子を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力低下を防止することができる。
【００６３】
請求項２の燃料電池用セパレータの製造方法は、２個のプリフォーム間に中子と共に、この中子をキャビティ内に保持する保持部材を介在させたので、従来のように２枚のセパレータを合わせることがなくなってシールが不要になる。
従って、シール材の廃止に加えて、シール材の仕様を検討する工数を省くことができ、燃料電池の製造コストを低減することができる。
【００６４】
また、２個のプリフォーム間に中子及び保持部材を介在させ、プリフォーム、中子及び保持部材を一括して圧縮加熱し、この後の加熱工程で中子を溶融させて排出するので、セパレータへの中子の埋め込み、中子の排出を容易に行うことができ、冷却水通路を容易に形成することができる。
更に、セパレータを合わせることがないため、電気的な接触抵抗が発生せず、燃料電池の出力低下を防止することができる。
【００６５】
請求項３の燃料電池用セパレータの製造方法は、中子を低融点金属としたので、中子を容易に溶融することができ、溶融した後はセパレータ内から容易に排出することができ、セパレータの生産性を高めることができる。また、セパレータ内から排出した低融点金属は何度も中子として使用することができ、材料コストを抑えることができる。
【００６６】
請求項４の燃料電池用セパレータの製造方法は、セパレータを成形した後の加熱工程を、アニール処理の工程としたので、中子の溶融のために特別に加熱工程を設けなくて済み、セパレータの製造工数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造フロー図（第１の実施の形態）
【図２】 本発明に係るプリフォーム成形の要領を説明する作用図（第１の実施の形態）
【図３】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第１作用図
【図４】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１の実施の形態）を説明する第２作用図
【図５】 本発明に係る燃料電池用セパレータのアニール処理方法のフロー図（第１の実施の形態）
【図６】 本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第１作用図（第１の実施の形態）
【図７】 本発明に係るアニール処理及び中子排出を説明する第２作用図（第１の実施の形態）
【図８】 本発明に係るアニール処理及び中子排出の別の実施の形態（第２の実施の形態）を説明する作用図
【図９】 本発明に係るアニール処理及び中子排出の更に別の実施の形態（第３の実施の形態）を説明する作用図
【図１０】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第１作用図
【図１１】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第４の実施の形態）を説明する第２作用図
【図１２】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第１作用図
【図１３】 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第５の実施の形態）を説明する第２作用図
【符号の説明】
１７，９０…プリフォーム、３１，９４…中子、３２，９３…保持部材（保持板、金網）、５４…冷却水通路。
Claims (4)
- カーボンと熱硬化性樹脂との混練物からプリフォームを成形し、このプリフォームを用いて隣接するセパレータ間に冷却水通路を形成する燃料電池用セパレータの製造方法において、２個の前記プリフォーム間に前記冷却水通路を形成するための中子を介在させ、これらのプリフォーム、中子を一括して圧縮加熱することでセパレータを成形し、この後の加熱工程で前記中子を溶融させて排出することにより前記冷却水通路を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
- ２個の前記プリフォーム間に前記中子と共に、この中子をキャビティ内に保持する保持部材を介在させたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記中子は低融点金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記セパレータを成形した後の加熱工程は、アニール処理の工程であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
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