JP2010080113A

JP2010080113A - Method and apparatus for manufacturing expanded metal for fuel cell

Info

Publication number: JP2010080113A
Application number: JP2008244288A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Hayashi; 友和林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】セル内部にガス流路を形成するために、燃料電池のセル構成部材間に配置されるエキスパンドメタルの、メッシュ端部に生じるバリを除去する。
【解決手段】金型の上刃４０及びダイ３４により、平板材料４２を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形し、なおかつ、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起し４２ａを成形する。そして、この切り起し４２ａを、材料送り手段によって平板材料４２を送りながら金型によって一段づつ成形することにより、ＦＤ方向に階段状に連なった構造のメッシュ２２を成形する。又、各段毎の切り起し４２ａの成形と同時に、下受刃３８のＦＤ方向下流側に隣接する挟持部５２と上刃４０とで、所定形状の切り起し４２ａを挟持する。そして、挟持部５２と上刃４０とで、切り起し４２ａのせん断端部に形成されるバリを潰すことにより、エキスパンドメタルを構成するメッシュ２２の端部から、バリを除去する。
【選択図】図１In order to form a gas flow path inside a cell, a burr generated at an end of a mesh of an expanded metal disposed between cell constituent members of a fuel cell is removed.
A flat plate material 42 is partially sheared at a constant interval by a mold upper blade 40 and a die 34 to form cuts, and each cut is pushed and widened to form a cut-and-raised portion 42a having a predetermined shape. Is molded. Then, the cut and raised portions 42a are formed step by step by a mold while feeding the flat plate material 42 by the material feeding means, thereby forming a mesh 22 having a structure that is continuous in a step shape in the FD direction. Simultaneously with the formation of the cut and raised portions 42a for each stage, the holding portions 52 and the upper blade 40 adjacent to the downstream side of the lower receiving blade 38 in the FD direction hold the cut and raised portions 42a of a predetermined shape. And the burr | flash is removed from the edge part of the mesh 22 which comprises an expanded metal by crushing the burr | flash formed in the shearing edge part of the cutting and raising 42a with the clamping part 52 and the upper blade 40. FIG.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell.

燃料電池は、複数種類のセル構成部材が積層されることによって、最小単位であるセル（単セル）が構成され、なおかつ、セルが複数枚積層されたスタック構造となることで、必要な電圧が確保されるものである。かかるスタック構造において、各セルの最外層に位置してスタック内の各セルを区分けする部材として、板状の部品であるセパレータが用いられている。又、セパレータは、アノード側に燃料ガスをカソード側に酸化剤を各々供給する機能、セルで発電された電気の導電機能、セル内で発生する生成水の排出を行う機能等、様々な役目を担っている。 A fuel cell has a stack structure in which a plurality of types of cell constituent members are stacked to form a minimum unit cell (single cell) and a plurality of cells are stacked. It is ensured. In such a stack structure, a separator, which is a plate-like component, is used as a member that is positioned in the outermost layer of each cell and separates each cell in the stack. The separator has various functions such as a function of supplying fuel gas to the anode side and an oxidizing agent to the cathode side, a function of conducting electricity generated by the cell, and a function of discharging generated water generated in the cell. I'm in charge.

さて、図７には、固体高分子型燃料電池のセル構造の一例が示されている。このセル１０は、膜・電極接合体１２（Membrane Electrode Assembly：以下、「ＭＥＡ」という。）がセル１０の厚み方向の中心部に配置され、その両面に、ガス拡散層１４（アノード側/カソード側のガス拡散層１４Ａ、１４Ｃ）、ガス流路１６（アノード側/カソード側のガス流路１６Ａ、１６Ｃ）、セパレータ１８（アノード側/カソード側のセパレータ１８Ａ、１８Ｃ）が夫々配置された構造となっている。なお、ＭＥＡ１２とガス拡散層１４とが一体となった膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode ＆Gas Diffusion
Layer Assembly）が用いられる例もある。
そして、図７のようにガス流路１６がセパレータ１８と別体構造をなすセル１０構造においては、ガス流路１６を形成する構造物として、例えばエキスパンドメタルが用いられることで、上述の如きセパレータの機能を分担、保持している（例えば、特許文献１参照）。 FIG. 7 shows an example of a cell structure of a solid polymer fuel cell. In this cell 10, a membrane / electrode assembly 12 (hereinafter referred to as “MEA”) is disposed at the center of the cell 10 in the thickness direction, and a gas diffusion layer 14 (anode side / cathode) is formed on both surfaces of the cell 10. Side gas diffusion layers 14A, 14C), gas passages 16 (anode side / cathode side gas passages 16A, 16C), and separators 18 (anode side / cathode side separators 18A, 18C), respectively. It has become. A membrane electrode gas diffusion layer assembly (MEGA: Membrane Electrode & Gas Diffusion) in which the MEA 12 and the gas diffusion layer 14 are integrated.
In some cases, Layer Assembly is used.
In the cell 10 structure in which the gas flow path 16 forms a separate structure from the separator 18 as shown in FIG. 7, for example, an expanded metal is used as a structure forming the gas flow path 16 so that the separator as described above is used. (See, for example, Patent Document 1).

特開２００８−１０８５７３号公報JP 2008-108573 A

セル１０のガス流路１６を形成する構造物として用いられるエキスパンドメタル２０は、例えば、図８に示されるような亀甲形のメッシュ２２が、いわゆる千鳥配置された連続構造をなしている。このエキスパンドメタル２０は、平板材料を送りながら金型によって一段づつ切れ込みを入れることによってメッシュ２２が成形されるという製造手順（後述する）に起因して、各メッシュ２２が、材料送り方向〔（Materials）Forwarding Direction：以下、本説明において「ＦＤ方向」ともいう。〕に、階段状に連なった構造となっている。
そして、図７に示されたセル１０において、エキスパンドメタル２０は、図９に示されるようにメッシュ２２がガス拡散層１４とセパレータ１８との間に傾斜面を構成するようにして配置されることで、千鳥配置されたメッシュ２２と、ガス拡散層１４表面及びセパレータ１８表面との間に、図９に斜線部で示される三角形状の空間２４が、千鳥状に構成される。従って、ガス流路１６を流れるガスは、千鳥状に配置された三角形状の空間２４を順に伝ってＦＤ方向へと流れ、この際、ガス流ＧＦは図８に示されるように、ＦＤ方向と直交する方向〔Transverse Direction又はTool Direction：以下、本説明において「ツール送り方向」又は「ＴＤ方向」ともいう。〕に揺動し、ターンを繰り返す態様の流れが形成される。 The expanded metal 20 used as the structure forming the gas flow path 16 of the cell 10 has a continuous structure in which, for example, a turtle shell-shaped mesh 22 as shown in FIG. This expanded metal 20 is produced by a manufacturing procedure (described later) in which meshes 22 are formed by cutting one step at a time while feeding a flat plate material. ) Forwarding Direction: Hereinafter, also referred to as “FD direction” in this description. ], It has a structure connected in a staircase pattern.
In the cell 10 shown in FIG. 7, the expanded metal 20 is arranged so that the mesh 22 forms an inclined surface between the gas diffusion layer 14 and the separator 18 as shown in FIG. 9. Thus, a triangular space 24 indicated by a hatched portion in FIG. 9 is formed in a staggered pattern between the meshes 22 arranged in a staggered manner and the surfaces of the gas diffusion layer 14 and the separator 18. Therefore, the gas flowing through the gas flow path 16 sequentially flows in the FD direction through the triangular spaces 24 arranged in a staggered manner, and at this time, the gas flow GF is changed to the FD direction as shown in FIG. The direction orthogonal [Transverse Direction or Tool Direction: hereinafter, also referred to as “tool feed direction” or “TD direction”. ] To form a flow that repeats the turn.

ところで、セル内で電気化学反応が生じる際にカソード側電極に発生する生成水１００
は、ガス拡散層１４（１４Ｃ）を通過し、図１０に示されるようにガス流路１６（１６Ｃ）を構成するエキスパンドメタル２０のメッシュ２２を伝わり、セパレータ１８（１８Ｃ）の表面に沿ってガス流路１６中をガス流出端へ向って移動し、最終的にセル１０の外部へと排出される。しかしながら、エキスパンドメタル２０の製造手順（後述する）に起因して、図１０に示されるようにメッシュ２２にバリ２２ａが生じていると、バリ２２ａとセパレータ１８との界面における表面張力により、生成水１００の滞留が生じ、排水性が悪化することとなる。その結果、流路断面積の減少とそれに伴うガス圧損の上昇を来すこととなる。 By the way, generated water 100 generated in the cathode side electrode when an electrochemical reaction occurs in the cell.
Passes through the gas diffusion layer 14 (14C), travels through the mesh 22 of the expanded metal 20 constituting the gas flow path 16 (16C) as shown in FIG. 10, and passes along the surface of the separator 18 (18C). It moves in the flow path 16 toward the gas outflow end, and is finally discharged to the outside of the cell 10. However, if burr 22a is generated in the mesh 22 as shown in FIG. 10 due to the manufacturing procedure of the expanded metal 20 (described later), the generated water is generated by the surface tension at the interface between the burr 22a and the separator 18. 100 stays and drainage property will deteriorate. As a result, the flow passage cross-sectional area is reduced and the gas pressure loss is increased accordingly.

しかも、バリ２２ａの形状は均一ではないことから、単一のセル内における部位毎の流路断面積にばらつき生じ、積層されたセル毎の流露断面積にもばらつきを生じる原因となり、集電体としてのエキスパンドメタル２０の、圧損のばらつきを来たす原因となる。又、不均一に発生するバリは、エキスパンドメタル２０の表面処理材の均一性にも悪影響を及ぼすものとなる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セル内部にガス流路を形成するために、燃料電池のセル構成部材間に配置されるエキスパンドメタルの、メッシュ端部に生じるバリを除去することを可能とするものである。そして、燃料電池セルのガス流路における生成水の滞留を防ぎ、排水性を高め、燃料電池の発電性能を向上させることにある。 Moreover, since the shape of the burr 22a is not uniform, the flow passage cross-sectional area varies for each part in a single cell, and the flow cross-sectional area for each stacked cell also varies. As a result, the expanded metal 20 becomes a variation in pressure loss. Moreover, the burr | flash which generate | occur | produces unevenly has a bad influence also on the uniformity of the surface treatment material of the expanded metal 20. FIG.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an expanded metal mesh end disposed between cell constituent members of a fuel cell in order to form a gas flow path inside the cell. It is possible to remove burrs generated in the part. And it is in preventing the retention of the generated water in the gas flow path of a fuel cell, improving drainage, and improving the power generation performance of a fuel cell.

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。 (Aspect of the Invention)
The following aspects of the present invention exemplify the configuration of the present invention, and will be described separately for easy understanding of various configurations of the present invention. Each section does not limit the technical scope of the present invention, and some of the components of each section are replaced, deleted, or further while referring to the best mode for carrying out the invention. Those to which the above components are added can also be included in the technical scope of the present invention.

（１）セル内部にガス流路を形成するために、燃料電池のセル構成部材間に配置されるエキスパンドメタルの製造装置であって、材料送り手段と、該材料送り手段により送り込まれる平板材料に対し、千鳥状に並ぶ切込みを複数成形し、各切込みを押し広げて所定形状の切り起しを成形するための金型とを備え、該金型は、ダイと、該ダイに対し平板材料の送り方向下流に隣接する下受刃と、該下受刃と対をなす上刃とを含む燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置。
本項に記載の燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置は、金型の上刃及びダイにより、平板材料を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形し、なおかつ、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起しを成形する。そして、この切り起しを、材料送り手段によって平板材料を送りながら金型によって一段づつ成形することにより、ＦＤ方向に階段状に連なった構造のメッシュを成形するものである。 (1) An expanded metal manufacturing apparatus disposed between cell constituent members of a fuel cell in order to form a gas flow path inside a cell, comprising a material feeding means and a flat plate material fed by the material feeding means On the other hand, it is provided with a die for forming a plurality of cuts arranged in a staggered pattern, and forming each of the cuts with a predetermined shape by expanding each of the cuts. The die includes a die and a flat plate material for the die. An apparatus for manufacturing an expanded metal for a fuel cell, comprising a lower receiving blade adjacent downstream in the feed direction and an upper blade paired with the lower receiving blade.
The apparatus for producing expanded metal for a fuel cell described in this section is to form a cut by partially shearing a flat plate material at a constant interval by an upper blade and a die of a mold, and further, each cut is expanded. Then, a cut and raised part having a predetermined shape is formed. Then, this cut and raised shape is formed step by step by a mold while feeding a flat plate material by a material feeding means, thereby forming a mesh having a structure that is continuous in a step shape in the FD direction.

（２）上記（１）項において、前記下受刃のＦＤ方向下流側に、前記上刃と共に所定形状の切り起しを挟持する挟持部を備える燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置（請求項１）。
本項に記載の燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置は、各段毎の切り起しの成形と同時に、下受刃のＦＤ方向下流側に隣接する挟持部と上刃とで、所定形状の切り起しを挟持する。そして挟持部と上刃とで切り起しのせん断端部に形成されるバリを潰すことにより、エキスパンドメタルを構成するメッシュの端部から、バリを除去するものである。 (2) In the above item (1), an apparatus for manufacturing an expanded metal for a fuel cell, comprising a clamping part that clamps a cut-and-raised shape of the predetermined shape together with the upper blade on the downstream side in the FD direction of the lower receiving blade. ).
The apparatus for producing expanded metal for a fuel cell described in this section is capable of cutting a predetermined shape with the sandwiching portion and the upper blade adjacent to the downstream side in the FD direction of the lower receiving blade simultaneously with the formation of the cut and raised for each stage. Hold the raising. Then, the burrs are removed from the end portions of the mesh constituting the expanded metal by crushing the burrs formed at the shearing end portions that are cut and raised by the sandwiching portion and the upper blade.

（３）上記（１）、（２）項において、前記金型の、前記上刃の下面には、所定形状の突起が前記ＴＤ方向に一定間隔を空けて形成され、前記下受刃の上面には、前記上刃の所
定形状の突起と噛合うように一定間隔を空けて、所定形状の突起が形成されている料電池用エキスパンドメタルの製造装置。
本項に記載の燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置は、上刃の所定形状の突起及びダイにより、平板材料を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形し、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起しを成形するものである。この切り起しを、平板材料を送りながら金型によって一段づつ成形することで、ＦＤ方向に、階段状に連なった構造のメッシュを成形するものである。 (3) In the above items (1) and (2), protrusions of a predetermined shape are formed on the lower surface of the upper blade of the mold at regular intervals in the TD direction, and the upper surface of the lower receiving blade The apparatus for manufacturing an expanded metal for a battery, in which protrusions of a predetermined shape are formed at regular intervals so as to mesh with the protrusions of a predetermined shape of the upper blade.
The apparatus for producing expanded metal for a fuel cell described in this section is to form a cut by partially shearing a flat plate material at a predetermined interval by a protrusion and a die having a predetermined shape of the upper blade, and then expanding each cut. , Forming a cut-and-raised shape of a predetermined shape. This cut and raised shape is formed step by step with a mold while feeding a flat plate material, thereby forming a mesh having a structure connected in a stepped manner in the FD direction.

（４）上記（３）項において、前記材料送り手段による、平板材料の所定の刻み幅での送り込みのタイミングに合わせて、前記下受刃及び前記上刃は、いずれもＴＤ方向にシフトし、かつ、前記上刃のみエキスパンドメタルを構成するメッシュの刻み幅方向（ＷＤ方向）に昇降するように駆動されることで、前記上刃の所定形状の突起及び前記ダイにより、平板材料は一定間隔に部分的にせん断されて切込みが成形され、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起しが成形されるものである料電池用エキスパンドメタルの製造装置。
本項に記載の燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置は、材料送り手段による、平板材料の所定の刻み幅での送り込みのタイミングに合わせて、下受刃及び上刃が、いずれもＴＤ方向にシフトし、かつ、上刃のみＷＤ方向に昇降するように駆動されることで、上刃の所定形状の突起及びダイにより、平板材料を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形する。又、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起しを成形し、この切り起しを、平板材料を送りながら金型によって一段づつ成形することにより、ＦＤ方向に、階段状に連なった構造のメッシュを成形するものである。 (4) In the above item (3), the lower receiving blade and the upper blade are both shifted in the TD direction in accordance with the feeding timing of the flat plate material at a predetermined step width by the material feeding means. And only the upper blade is driven so as to move up and down in the step width direction (WD direction) of the mesh constituting the expanded metal, so that the flat plate material is spaced at a constant interval by the projection of the predetermined shape of the upper blade and the die. An apparatus for producing expanded metal for a battery, in which cuts are formed by being partially sheared, and each cut is expanded to form a cut and raised in a predetermined shape.
The apparatus for producing expanded metal for fuel cells described in this section is such that the lower receiving blade and the upper blade are both shifted in the TD direction in accordance with the timing of feeding the flat plate material at a predetermined step width by the material feeding means. In addition, by driving only the upper blade to move up and down in the WD direction, the flat plate material is partially sheared at a predetermined interval by the protrusion and die having a predetermined shape of the upper blade to form a cut. In addition, by pushing out each incision, a predetermined shape of cut and raised is formed, and this cut and raised is formed step by step by a mold while feeding a flat plate material, and is connected stepwise in the FD direction. A mesh having a structure is formed.

（５）上記（３）項において、前記挟持部は、前記上刃及び前記下受刃の所定形状の突起が噛合った状態で、前記上刃の所定形状の突起と共に、前記所定形状の切り起しを挟持する挟持面を具備する料電池用エキスパンドメタルの製造装置（請求項２）。
本項に記載の燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置は、各段毎の切り起しの成形と同時に、下受刃のＦＤ方向下流側に隣接する挟持部と上刃の所定形状の突起とで、所定形状の切り起しを挟持する。そして、挟持部と上刃の所定形状の突起とで切り起しのせん断端部に形成されるバリを潰すことにより、エキスパンドメタルを構成するメッシュの端部から、バリを除去するものである。 (5) In the above item (3), the clamping unit is configured to cut the predetermined shape together with the predetermined shape protrusion of the upper blade in a state where the protrusions of the upper blade and the lower blade are engaged with each other. An apparatus for producing expanded metal for a battery comprising a clamping surface for clamping a roll (Claim 2).
The apparatus for manufacturing an expanded metal for a fuel cell described in this section includes a sandwiching portion adjacent to the downstream side of the lower blade in the FD direction and a projection having a predetermined shape on the upper blade simultaneously with the formation of the cut and raised for each stage. Then, a predetermined shape of the cut and raised is sandwiched. Then, the burrs are removed from the end portions of the mesh constituting the expanded metal by crushing the burrs formed at the shearing end portions that are cut and raised by the sandwiching portions and the protrusions of the predetermined shape of the upper blade.

（６）上記（１）から（４）項において、前記挟持部は、前記下受刃に対し着脱自在に構成されている料電池用エキスパンドメタルの製造装置（請求項３）。
本項に記載の料電池用エキスパンドメタルの製造装置は、挟持部が磨耗した場合に、挟持部を下受刃から取り外し、新たな挟持部と交換し、あるいは、取り外した挟持部を研磨して再度装着することで、挟持部の機能を維持するものである。 (6) In the above items (1) to (4), the holding part is configured to be able to attach to and detach from the lower receiving blade.
The apparatus for manufacturing expanded metal for a battery described in this section removes the holding part from the receiving blade and replaces it with a new holding part when the holding part is worn, or polishes the removed holding part. By attaching it again, the function of the clamping part is maintained.

（７）燃料電池のセルを構成する部材間に配置され、セル内部にガス流路を形成するためのエキスパンドメタルの製造方法であって、ダイと、該ダイに対しＦＤ方向下流に隣接する下受刃と、該下受刃と対をなす上刃とを含む金型に、所定の刻み幅で平板材料を送り込み、型締めを行い、前記上刃及び前記ダイにより、平板材料を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形し、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起しを成形し、これと同時に、前記下受刃の前記ＦＤ方向下流側に隣接する位置に設けられた挟持部と前記上刃とで、１サイクル前の型締め時に成形された切り起しを挟持する燃料電池用エキスパンドメタルの製造方法（請求項４）。
本項に記載の燃料電池用エキスパンドメタルの製造方法は、金型に所定の刻み幅で平板材料を送り込み、型締めを行い、上刃及びダイにより、平板材料を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形し、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起しを成形する。又、これと同時に、下受刃のＦＤ方向下流側に隣接する位置に設けられた挟持部と上刃
とで、１サイクル前の型締め時に成形された切り起しを挟持することで、切り起しのせん断端部、すなわち、エキスパンドメタルを構成するメッシュの端部からバリを潰し、除去するものである。 (7) A method of manufacturing an expanded metal that is disposed between members constituting a cell of a fuel cell and forms a gas flow path inside the cell, the die and a bottom adjacent to the die downstream in the FD direction A flat plate material is fed into a mold including a receiving blade and an upper blade that is paired with the lower receiving blade at a predetermined step width, clamped, and the flat plate material is spaced at regular intervals by the upper blade and the die. Partially sheared to form incisions, and each notch is widened to form a predetermined shape, and at the same time, provided at a position adjacent to the downstream side of the receiving blade in the FD direction. A method for producing an expanded metal for a fuel cell, wherein the clamping part and the upper blade sandwich the cut and raised formed at the time of mold clamping one cycle before (Claim 4).
The method for producing an expanded metal for a fuel cell described in this section is to feed a flat plate material into a mold at a predetermined step width, perform mold clamping, and partially shear the flat plate material at a constant interval by an upper blade and a die. The notches are formed, and each notch is spread to form a cut and raised in a predetermined shape. At the same time, the clamping part formed at the position adjacent to the downstream side of the lower blade in the FD direction and the upper blade hold the cut and raised formed at the time of mold clamping one cycle before cutting. The burrs are crushed and removed from the raised shear end, that is, the end of the mesh constituting the expanded metal.

本発明はこのように構成したので、燃料電池のセルを構成する部材間に配置され、セル内部にガス流路を形成するエキスパンドメタルの、メッシュ端部に生じるバリを除去することができる。そして、燃料電池セルのガス流路における生成水の滞留を防ぎ、排水性を高め、燃料電池の発電性能を向上させることが可能となる。 Since this invention was comprised in this way, it is arrange | positioned between the members which comprise the cell of a fuel cell, and the burr | flash which arises in the mesh edge part of the expanded metal which forms a gas flow path inside a cell can be removed. And it becomes possible to prevent the retention of the generated water in the gas flow path of the fuel cell, enhance the drainage, and improve the power generation performance of the fuel cell.

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
まず、本発明を実施するための最良の形態を説明するにあたり、予め、図６を参照しながらエキスパンドメタルの各部名称を明らかにする。エキスパンドメタルは、一般的には、既に説明した亀甲形のメッシュ２２（図８、図６（ｃ）参照）や、図６（ａ）に示されるような、菱形のメッシュ２６が、いわゆる千鳥配置された連続構造をなしている。そして、メッシュの交差部をボンド部ＢＯ、メッシュのボンド部ＢＯ間をつなぐ部分をストランド部ＳＴという。又、ボンド部ＢＯのＴＤ方向の長さをボンド長さＢＯｌ、ストランド部ＳＴの厚みを刻み幅（送り幅）Ｗという。図中、符号ｔは素材の板厚、符号Ｄはエキスパンドメタルの全厚であり、この全厚Ｄが、セル構成部材間に配置された状態における、エキスパンドメタルの厚みとなる。なお、図６には、併せてＦＤ方向（材料送り方向）、ＴＤ方向（ツール送り方向）及びＷＤ方向（メッシュの刻み幅方向）を示している。
各部名称から明らかなように、亀甲形のメッシュ２２は、ボンド部ＢＯのボンド長さＢＯｌの長いメッシュ形状であり、菱形のメッシュ２６は、ボンド部ＢＯのボンド長さＢＯｌの短いメッシュ形状である。そして、菱形のメッシュ２６のＦＤ方向断面形状（Ａ−Ａ断面形状）と、亀甲形のメッシュ２２のＦＤ方向断面形状（Ａ’−Ａ’断面図）とは同一であることから、図６（ｂ）に両者のＦＤ方向断面形状を示している。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Detailed description of the same or corresponding parts as those of the prior art will be omitted.
First, in describing the best mode for carrying out the present invention, names of each part of the expanded metal will be clarified in advance with reference to FIG. The expanded metal generally has a so-called staggered arrangement of the turtle shell-shaped mesh 22 described above (see FIGS. 8 and 6C) and the diamond-shaped mesh 26 as shown in FIG. 6A. It has a continuous structure. The crossing portion of the mesh is referred to as a bond portion BO, and the portion connecting the mesh bond portions BO is referred to as a strand portion ST. Further, the length of the bond portion BO in the TD direction is referred to as a bond length BOl, and the thickness of the strand portion ST is referred to as a step width (feed width) W. In the figure, the symbol t is the thickness of the material, and the symbol D is the total thickness of the expanded metal. The total thickness D is the thickness of the expanded metal in a state where it is disposed between the cell constituent members. FIG. 6 also shows the FD direction (material feed direction), the TD direction (tool feed direction), and the WD direction (mesh width direction).
As is clear from the names of the respective parts, the turtle shell-shaped mesh 22 has a long mesh shape with a bond length BO1 of the bond portion BO, and the diamond-shaped mesh 26 has a short mesh shape with a bond length BO1 of the bond portion BO. . And since the FD direction cross-sectional shape (AA cross-sectional shape) of the rhombus mesh 26 and the FD cross-sectional shape (A'-A 'cross-sectional view) of the turtle shell-shaped mesh 22 are the same, FIG. The cross-sectional shape of both of them in the FD direction is shown in b).

続いて、本発明を実施するための最良の形態の理解を高めるために、図３〜図５を参照しながら、エキスパンドメタル２８の一般的な製造手順を説明する。
エキスパンドメタル２８の製造金型は、図３、図４に示されるダイ３４、パッド３６、下受刃３８及び上刃４０を含む金型を備えている。ここで、下受刃３８及び上刃４０は、いずれもＴＤ方向（ＦＤ方向と直交する方向）にシフトし、かつ、上刃４０のみＷＤ方向（上下方向）に昇降するように駆動されるものである。又、上刃４０の下面には、所定形状の突起４０ａがＴＤ方向に一定間隔を空けて形成され、下受刃３８の上面にも、上刃４０の所定形状の突起４０ａと噛合うように一定間隔を空けて、台形状突起３８ａが形成されている。本例では、亀甲形のメッシュ２２（図８、図６（ｃ）参照）を成形する金型を例示していることから、所定形状の突起３８ａ、４０ａは、いずれも台形状の突起である。 Subsequently, in order to enhance understanding of the best mode for carrying out the present invention, a general manufacturing procedure of the expanded metal 28 will be described with reference to FIGS.
The mold for manufacturing the expanded metal 28 includes a mold including the die 34, the pad 36, the lower receiving blade 38 and the upper blade 40 shown in FIGS. 3 and 4. Here, the lower receiving blade 38 and the upper blade 40 are both driven to shift in the TD direction (direction orthogonal to the FD direction) and to move up and down only in the WD direction (vertical direction). It is. In addition, protrusions 40a having a predetermined shape are formed on the lower surface of the upper blade 40 at regular intervals in the TD direction, and the upper surface of the lower blade 38 is engaged with the protrusion 40a having a predetermined shape on the upper blade 40. Trapezoidal protrusions 38a are formed at regular intervals. In this example, since the mold for forming the turtle shell-shaped mesh 22 (see FIGS. 8 and 6C) is illustrated, the protrusions 38a and 40a having a predetermined shape are both trapezoidal protrusions. .

平板材料４２は、図３に示されるように、ローラ３９を備えた材料送り手段によって、所定の刻み幅Ｗ（図６（ｂ）参照）で金型へと送り込まれ、この平板材料４２の送り込みのタイミングに合わせて、パッド３６は、平板材料４２が通過可能となるようＷＤ方向に昇降する。そして、図４に示されるように、ダイ３４とパッド３６により平板材料４２が挟持された状態で、上刃４０及び下受刃３８が開閉し、上刃４０の所定形状の突起４０ａとダイ３４とによって、平板材料４２は一定間隔に部分的にせん断され、かつ、下方向に突出する所定形状（台形状）の切り起しが成形される。 As shown in FIG. 3, the flat plate material 42 is fed into the mold with a predetermined step width W (see FIG. 6B) by the material feeding means provided with the roller 39. The pad 36 moves up and down in the WD direction so that the flat plate material 42 can pass through. Then, as shown in FIG. 4, the upper blade 40 and the lower receiving blade 38 open and close in a state where the flat plate material 42 is sandwiched between the die 34 and the pad 36, and the protrusion 40 a having a predetermined shape of the upper blade 40 and the die 34. Thus, the flat plate material 42 is partially sheared at regular intervals, and a predetermined shape (trapezoidal) cut and raised protruding downward is formed.

そして、上刃４０及び下受刃３８の上昇の都度、上刃４０及び下受刃３８がＴＤ方向に
シフトすることで、台形状の切り起し４２ａが千鳥状に一段づつ成形され、階段状のメッシュ２２を有するラスカットメタル２８’が成形されるものである。
その後、階段状のメッシュを有するラスカットメタル２８’が、図５に示される圧延ローラ４３によって圧延されることにより、必要な全厚Ｄ（図６（ｂ）参照）のエキスパンドメタル２８が成形される。 Each time the upper blade 40 and the lower receiving blade 38 are raised, the upper blade 40 and the lower receiving blade 38 are shifted in the TD direction, so that the trapezoidal cut and raised portions 42a are formed step by step in a staggered manner. A lath cut metal 28 'having a mesh 22 is formed.
Thereafter, the lath-cut metal 28 ′ having a stepped mesh is rolled by the rolling roller 43 shown in FIG. 5, thereby forming the expanded metal 28 having a necessary full thickness D (see FIG. 6B). .

さて、図１には、本発明の実施の形態に係る燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置５０が示されているが、本製造装置５０の金型は、図３、図４の例との相違点として、下受刃３８のＦＤ方向下流側に、挟持部５２を備えるものである。図１の例では、挟持部５２は下受刃３８と一体に形成されている。又、挟持部の上面５２ａは、下受刃３８の所定形状の突起３８ａが形成されていない一般部３８ｂと同一面をなす、平面となっている。そして、上刃４０所定形状の突起４０ａ及び下受刃３８の所定形状の突起３８ａが噛合った状態で、挟持部５２は、上刃４０の所定形状の突起４０ａと共に、所定形状の切り起し４２ａを挟持するものである。図中符号５２ｂで示される部分は、成形された各段毎の切り起し４２ａを逃がすための「逃げ」であり、かかる機能を発揮するだけの形状及び深さに形成されていれば良い。
なお、図２に示されるように、挟持部５２が下受刃３８と別体をなし、下受刃３８に対し着脱自在に構成されるものであっても良い。この場合には、挟持部５２と下受刃３８との着脱に、ボルト、ピン等、適切な着脱手段を用いることが可能である。又、図１、図２は、説明の便宜上、型開き状態でかつ平板材料４２が各金型構成要素から離間した状態で図示されているが、実際には、平板材料４２は型締め状態で、上記所定の成形がなされるものである。 FIG. 1 shows a fuel cell expanded metal manufacturing apparatus 50 according to an embodiment of the present invention. The mold of the manufacturing apparatus 50 is different from the examples of FIGS. 3 and 4. As a point, the clamping part 52 is provided in the downstream of the lower receiving blade 38 in the FD direction. In the example of FIG. 1, the holding part 52 is formed integrally with the lower receiving blade 38. Further, the upper surface 52a of the sandwiching portion is a flat surface that is flush with the general portion 38b where the projection 38a having a predetermined shape of the lower receiving blade 38 is not formed. Then, in a state where the protrusion 40a having the predetermined shape of the upper blade 40 and the protrusion 38a having the predetermined shape of the lower receiving blade 38 are engaged with each other, the holding portion 52 is cut and raised together with the protrusion 40a having the predetermined shape of the upper blade 40. 42a is sandwiched. The portion indicated by reference numeral 52b in the drawing is a “relief” for escaping the formed cut and raised portions 42a for each step, and it is sufficient that the portion has a shape and depth sufficient to exhibit such a function.
In addition, as FIG. 2 shows, the clamping part 52 may comprise the lower receiving blade 38, and may be comprised with respect to the lower receiving blade 38 so that attachment or detachment is possible. In this case, it is possible to use an appropriate attaching / detaching means such as a bolt or a pin for attaching / detaching the holding portion 52 and the lower receiving blade 38. 1 and 2 are shown in a state where the mold is open and the flat plate material 42 is separated from each mold component for convenience of explanation, but in actuality, the flat plate material 42 is in a clamped state. The predetermined molding is performed.

さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。即ち、本発明の実施の形態に係る、燃料電池用エキスパンドメタルの製造方法及び製造装置によれば、金型の上刃４０及びダイ３４により、平板材料４２を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形し、なおかつ、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起し４２ａを成形する。そして、この切り起し４２ａを、材料送り手段（図３のローラ３９参照）によって平板材料４２を送りながら金型によって一段づつ成形することにより、ＦＤ方向に階段状に連なった構造のメッシュ２２を成形するものである。又、各段毎の切り起し４２ａの成形と同時に、下受刃３８のＦＤ方向下流側に隣接する挟持部５２と上刃４０とで、所定形状の切り起し４２ａを挟持する。そして、挟持部５２と上刃４０とで、切り起し４２ａのせん断端部に形成されるバリ２２ａ（図４参照）を潰すことにより、エキスパンドメタル２８を構成するメッシュ２２の端部から、バリ２２ａを除去するものである。 Now, according to the embodiment of the present invention configured as described above, the following operational effects can be obtained. That is, according to the method and apparatus for manufacturing expanded metal for a fuel cell according to the embodiment of the present invention, the flat plate material 42 is partially sheared at regular intervals by the upper blade 40 and the die 34 of the mold. The notches 42a having a predetermined shape are formed by forming the incisions and expanding the incisions. Then, this cut and raised portion 42a is formed step by step by a mold while feeding the flat plate material 42 by the material feeding means (see the roller 39 in FIG. 3), so that the mesh 22 having a structure that is stepped in the FD direction is formed. It is to be molded. Simultaneously with the formation of the cut and raised portions 42a for each stage, the holding portions 52 and the upper blade 40 adjacent to the downstream side of the lower receiving blade 38 in the FD direction hold the cut and raised portions 42a of a predetermined shape. Then, the burr 22a (see FIG. 4) formed at the shearing end of the cut and raised portion 42a is crushed by the sandwiching portion 52 and the upper blade 40, so that the end of the mesh 22 constituting the expanded metal 28 is burred. 22a is removed.

より具体的には、材料送り手段（図３のローラ３９参照）による、平板材料４２の所定の刻み幅での送り込みのタイミングに合わせて、下受刃３８及び上刃４０が、いずれもＴＤ方向にシフトし、かつ、上刃４０のみＷＤ方向に昇降するように駆動されることで、上刃４０の所定形状の突起４０ａ及びダイ３４により、平板材料４２を一定間隔に部分的にせん断して切込みを成形する。又、各切込みを押し広げることで、所定形状の切り起し４２ａを成形し、この切り起し４２ａを、平板材料４２を送りながら金型によって一段づつ成形することにより、ＦＤ方向に、階段状に連なった構造のメッシュ２２を成形するものである。
しかも、各段毎の切り起し４２ａの成形のタイミング（図１の符号Ｓ₀参照。）と同時に、下受刃３８のＦＤ方向下流側に隣接する挟持部５２と上刃４０の所定形状の突起４０ａとで、１サイクル前の型締め時に成形された切り起し４２ａ（図１の符号Ｓ_１参照。）を挟持する。そして、挟持部５２と上刃４０の所定形状の突起４０ａとで、切り起し４２ａのせん断端部に形成されるバリ２２ａを潰すことにより、エキスパンドメタル２８を構成するメッシュ２２の端部から、バリ２２ａを除去するものである。 More specifically, the lower receiving blade 38 and the upper blade 40 are both in the TD direction in accordance with the feeding timing of the flat plate material 42 at a predetermined step width by the material feeding means (see the roller 39 in FIG. 3). And the plate material 42 is partially sheared at regular intervals by the protrusions 40a of the predetermined shape and the die 34 by being driven so that only the upper blade 40 moves up and down in the WD direction. Form a notch. Further, each cut is pushed and widened to form a cut and raised portion 42a having a predetermined shape, and the cut and raised portion 42a is formed step by step with a mold while feeding the flat plate material 42, thereby forming a stepped shape in the FD direction. The mesh 22 having a structure that is connected to is formed.
Moreover, the forming of the cut-and-raised 42a of each stage timing (reference numeral S ₀ of FIG. 1.) At the same time, the predetermined shape of the sandwiching portion 52 and the upper blade 40 adjacent to the FD direction downstream side of the lower receiving blades 38 in the projection 40a, sandwiching the one cycle before the clamping molded cut and bent 42a at (see the letter S ₁ designates in Figure 1.). And by crushing the burr 22a formed at the shearing end of the cutting and raising 42a with the pinching portion 52 and the projection 40a of the predetermined shape of the upper blade 40, from the end of the mesh 22 constituting the expanded metal 28, The burr 22a is removed.

又、図２に示されるように、挟持部５２が下受刃３８に対し着脱自在に構成されていることとすれば、挟持部５２が磨耗した場合に、挟持部５２を下受刃３８から取り外し、新たな挟持部５２と交換し、あるいは、取り外した挟持部５２を研磨して再度装着することで、挟持部５２の機能を維持することができる。 Further, as shown in FIG. 2, if the sandwiching portion 52 is configured to be detachable from the lower receiving blade 38, when the sandwiching portion 52 is worn, the sandwiching portion 52 is removed from the lower receiving blade 38. The function of the clamping part 52 can be maintained by removing and replacing the clamping part 52 with a new one, or by polishing and attaching the removed clamping part 52 again.

本発明の実施の形態に係る燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置を、概略的に示す正面図及びＢ−Ｂ線における断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view schematically showing an apparatus for manufacturing an expanded metal for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view taken along line BB. 本発明の実施の形態に係る燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置の、応用例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the application example of the manufacturing apparatus of the expanded metal for fuel cells which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置と、基本構成を同じくする金型及びローラを概略的に示した側面図である。It is the side view which showed roughly the metal mold | die and roller which have the same basic composition with the manufacturing apparatus of the expanded metal for fuel cells which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るエキスパンドメタルの製造装置と、基本構成を同じくする金型と共に、エキスパンドメタルのメッシュ端部に生じるバリ拡大して示す斜視図である。It is the perspective view which expands the burr | flash produced in the mesh edge part of an expanded metal with the manufacturing apparatus of the expanded metal which concerns on embodiment of this invention, and the metal mold | die which has the same basic composition. 本発明の実施の形態に係るエキスパンドメタルの製造装置と、基本構成を同じくする圧延ローラを概略的に示した側面図である。It is the side view which showed schematically the manufacturing apparatus of the expanded metal which concerns on embodiment of this invention, and the rolling roller which has the same basic composition. エキスパンドメタルの各部名称の説明図であり、（ａ）は菱形のメッシュの平面図、（ｂ）はＡ−ＡおよびＡ’−Ａ’線における断面図、（ｃ）は亀甲形のメッシュの平面図である。It is explanatory drawing of each part name of an expanded metal, (a) is a top view of a rhombus mesh, (b) is sectional drawing in AA and A'-A 'line, (c) is a plane of a turtle shell shape mesh FIG. 従来の固体高分子型燃料電池のセル構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the cell structure of the conventional polymer electrolyte fuel cell. 図７に示されるセルのガス流路を形成する、亀甲形のメッシュを備えるエキスパンドメタルの立体図である。FIG. 8 is a three-dimensional view of an expanded metal having a turtle shell-shaped mesh that forms the gas flow path of the cell shown in FIG. 7. 図８に示されたエキスパンドメタルを用いた、セルのガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the gas flow path of a cell using the expanded metal shown by FIG. メッシュにバリが形成されることによる問題点を示すガス流路断面図の拡大図である。It is an enlarged view of a gas channel sectional view showing a problem by burr being formed in a mesh.

Explanation of symbols

１０：セル、１２：ＭＥＡ、１４、１４Ａ、１４Ｃ：ガス拡散層、１６、１６Ａ、１６Ｃ：ガス流路、１８、１８Ａ、１８Ｃ：セパレータ、２２：亀甲形のメッシュ、２２ａ：バリ、２８：エキスパンドメタル、３４：ダイ、３６：パッド、３８：下受刃、３８ａ、４０ａ：所定形状の突起、３８ｂ：一般部、４０：上刃、４２：平板素材、５０：燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置、５２：挟持部、５２ａ：挟持部の上面 10: Cell, 12: MEA, 14, 14A, 14C: Gas diffusion layer, 16, 16A, 16C: Gas flow path, 18, 18A, 18C: Separator, 22: Tortoise shell mesh, 22a: Burr, 28: Expand Metal: 34: Die, 36: Pad, 38: Lower receiving blade, 38a, 40a: Projection of predetermined shape, 38b: General part, 40: Upper blade, 42: Flat plate material, 50: Expand metal manufacturing apparatus for fuel cell 52: clamping part, 52a: upper surface of clamping part

Claims

In order to form a gas flow path inside the cell, an expanded metal manufacturing apparatus disposed between the cell constituent members of the fuel cell,
A material feeding means and a mold for forming a plurality of cuts arranged in a staggered pattern on a flat plate material fed by the material feeding means, and forming a cut and raised in a predetermined shape by expanding each of the cuts,
The mold includes a die, a lower receiving blade adjacent to the die downstream in the feed direction of the flat plate material, and an upper blade paired with the lower receiving blade, and the material feeding direction of the lower receiving blade An apparatus for manufacturing an expanded metal for a fuel cell, comprising a clamping portion for clamping a predetermined shape of the cut and raised together with the upper blade on the downstream side.

Protrusions having a predetermined shape are formed on the lower surface of the upper blade of the mold at regular intervals in the tool feed direction, and the upper surface of the lower receiving blade is engaged with the protrusions of the predetermined shape of the upper blade. Protrusions with a predetermined shape are formed at regular intervals so as to fit,
The clamping portion includes a clamping surface that clamps the raised protrusion of the predetermined shape together with the projection of the predetermined shape of the upper blade in a state where the projections of the predetermined shape of the upper blade and the lower receiving blade are engaged with each other. An apparatus for producing expanded metal for a fuel cell.

The apparatus for producing an expanded metal for a fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the clamping portion is configured to be detachable from the lower receiving blade.

An expanded metal manufacturing method that is disposed between members constituting a cell of a fuel cell and forms a gas flow path inside the cell,
A flat plate material is fed into a mold including a die, a lower receiving blade adjacent to the die downstream in the feed direction of the flat plate material, and an upper blade that is paired with the lower receiving blade, and is clamped. The upper blade and the die are used to form a cut by partially shearing the flat plate material at a constant interval, and by forming each cut to form a cut with a predetermined shape, A fuel characterized in that a nipper formed at the time of mold clamping one cycle before is clamped by a clamping portion provided at a position adjacent to the downstream side of the material feeding direction of the lower receiving blade and the upper blade. A method for producing expanded metal for batteries.