(57)【要約】【課題】  燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である吸引式取出装置を提供する。【解決手段】  セパレータ５０の外部に露出した表面５１を覆うように配置される弾性部材１６３を有する吸着パッド部１６２、および、吸着パッド部１６２に連結され、吸着力を発揮させる負圧を、吸着パッド部１６２に伝達するための負圧伝達手段１６８を有する。【選択図】            図９
2006173058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の単セルに適用される、流路溝を有するセパレータを製造するための成形方法であって、
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料を、成形金型に配置し、昇温した状態において圧縮成形することによって、セパレータを成形し、
型開き後において、前記セパレータの外部に露出した表面を覆うように、吸着パッド部の弾性部材を配置し、
吸着パッド部に連結される負圧伝達手段を経由して、吸着力を発揮させる負圧を、吸着パッド部に伝達し、
前記弾性部材によって前記セパレータを吸着し、成形金型から取り出す
ことを特徴とする成形方法。
【請求項２】
前記吸着パッド部の外周形状は、前記セパレータの外周形状と略一致していることを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
【請求項３】
前記弾性部材は、前記セパレータの外部に露出した表面の形状に対応する表面形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形方法。
【請求項４】
前記負圧伝達手段は、負圧発生手段に連結される配管系を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項５】
前記弾性部材は、多孔性であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項６】
前記弾性部材の孔部を経由して、外部の空気を吸引することで、吸着力を発揮させることを特徴とする請求項５に記載の成形方法。
【請求項７】
冷媒導入手段によって、吸着パッド部に冷却媒体を導入し、前記吸着パッド部から流出する前記冷却媒体によって、前記セパレータの温度を低下させることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項８】
前記冷却媒体は、空気であることを特徴とする請求項７に記載の成形方法。
【請求項９】
前記配管系は、冷媒供給手段に連結されており、前記冷媒導入手段を兼ねていることを特徴とする請求項８に記載の成形方法。
【請求項１０】
前記配管系は、空気の流れ方向を逆転自在である空気機械に連結されており、前記空気機械は、前記負圧発生手段および前記冷媒供給手段を兼ねていることを特徴とする請求項９に記載の成形方法。
【請求項１１】
前記空気機械の有する回転体を回転させることで、回転方向に対応して、空気を吐出あるいは吸引させることを特徴とする請求項１０に記載の成形方法。
【請求項１２】
前記負圧発生手段は、前記配管系と前記冷媒供給手段との間に配置されており、前記冷媒供給手段からの空気を利用して、負圧を発生させることを特徴とする請求項９に記載の成形方法。
【請求項１３】
前記負圧発生手段は、前記配管系に連結される第１ポート、前記第１ポートと連通しかつ外部に解放された第２ポート、前記冷媒供給手段に連結される第３ポート、および、前記第３ポートに供給される空気を、前記第１ポートあるいは前記第２ポートに切換え式に供給するための流路制御手段を有しており、
前記第３ポートに供給される空気を、前記第２ポートに供給し、外部に流出させることで、負圧を発生させることを特徴とする請求項１２に記載の成形方法。
【請求項１４】
前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であり、前記加熱手段によって、前記成形材料を、前記バインダー樹脂の熱硬化温度以上に昇温させて、前記バインダー樹脂を熱硬化させることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項１５】
前記弾性部材によって前記セパレータを吸着し、成形金型から取り出す際に、前記セパレータが配置される成形金型を、アクチュエータ装置によって振動させることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項１６】
前記アクチュエータ装置は、圧電素子を有することを特徴とする請求項１５に記載の成形方法。
【請求項１７】
前記弾性部材によって前記セパレータを吸着し、成形金型から取り出す際に、前記成形金型に配置される突出し装置によって、前記セパレータの背面を突き出すことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項１８】
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料を、成形金型に配置し、昇温した状態で圧縮成形することによって成形された燃料電池用セパレータを、成形金型から取り出すための吸引式取出装置であって、
前記セパレータの外部に露出した表面を覆うように配置される弾性部材を有する吸着パッド部、および、
前記吸着パッド部に連結され、吸着力を発揮させる負圧を、前記吸着パッド部に伝達するための負圧伝達手段
を有することを特徴とする吸引式取出装置。
【請求項１９】
前記吸着パッド部の外周形状は、前記セパレータの外周形状と略一致していることを特徴とする請求項１８に記載の吸引式取出装置。
【請求項２０】
前記弾性部材は、前記セパレータの外部に露出した表面の形状に対応する表面形状を有することを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の吸引式取出装置。
【請求項２１】
前記負圧伝達手段は、負圧発生手段に連結される配管系を有することを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の吸引式取出装置。
【請求項２２】
前記弾性部材は、多孔性であることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の吸引式取出装置。
【請求項２３】
前記弾性部材は、孔部を経由して、外部の空気を吸引することを特徴とする請求項２２に記載の吸引式取出装置。
【請求項２４】
前記吸着パッド部に冷却媒体を導入するための冷媒導入手段を有することを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の吸引式取出装置。
【請求項２５】
前記冷却媒体は、空気であることを特徴とする請求項２４に記載の吸引式取出装置。
【請求項２６】
前記配管系は、冷媒供給手段に連結されており、前記冷媒導入手段を兼ねていることを特徴とする請求項２５に記載の吸引式取出装置。
【請求項２７】
前記配管系は、空気の流れ方向を逆転自在である空気機械に連結されており、前記空気機械は、前記負圧発生手段および前記冷媒供給手段を兼ねていることを特徴とする請求項２６に記載の吸引式取出装置。
【請求項２８】
前記空気機械は、回転方向に対応して、空気を吐出あるいは吸引する回転体を有することを特徴とする請求項２７に記載の吸引式取出装置。
【請求項２９】
前記負圧発生手段は、前記配管系と前記冷媒供給手段との間に配置されており、前記冷媒供給手段からの空気を利用して、負圧を発生させることを特徴とする請求項２６に記載の吸引式取出装置。
【請求項３０】
前記負圧発生手段は、前記配管系に連結される第１ポート、前記第１ポートと連通しかつ外部に解放された第２ポート、前記冷媒供給手段に連結される第３ポート、および、前記第３ポートに供給される空気を、前記第１ポートあるいは前記第２ポートに切換え式に供給するための流路制御手段を有していることを特徴とする請求項２９に記載の吸引式取出装置。
【請求項３１】
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料を圧縮成形するための成形金型、および、前記成形金型による圧縮成形の際に、成形材料を昇温した状態に保持するための加熱手段を有し、燃料電池の単セルに適用される、流路溝を有するセパレータを製造するための成形装置であって、
請求項１８〜３０のいずれか１項に記載の吸引式取出装置を有する
ことを特徴とする成形装置。
【請求項３２】
前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であり、前記加熱手段は、前記成形材料を、前記バインダー樹脂の熱硬化温度以上に昇温させることを特徴とする請求項３１に記載の成形装置。
【請求項３３】
型開き後において前記セパレータが配置される成形金型を、振動させるためのアクチュエータ装置を有することを特徴とする請求項３１又は請求項３２に記載の成形装置。
【請求項３４】
前記アクチュエータ装置は、圧電素子を有することを特徴とする請求項３３に記載の成形装置。
【請求項３５】
型開き後において前記セパレータが配置される成形金型に設けられる突出し装置を有することを特徴とする請求項３１〜３４のいずれか１項に記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セパレータの成形方法、成形装置および吸引式取出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の単セルは、燃料ガスと酸化剤ガス等とを分離するためのセパレータを有する。セパレータは、粉末状の成形材料を、高温下で圧縮成形することで製造され、気体を吹き付けることで成形金型から剥離され、その後、吸着して取り出される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１４３７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、セパレータは、燃料ガスや酸化剤ガス等を流通させるための流路溝を有し、当該流路溝は、微小かつ複雑な凹凸形状を有するため、成形金型に対する離型性に問題を有する。そのため、気体の吹き付け圧が低い場合、セパレータを取り出することが困難である。一方、気体の吹き付け圧を上昇させる場合、セパレータに割れなどの成形不良を生じる虞がある。
【０００４】
また、取出しを容易にするために、リブあるいはつまみ部を、セパレータに予め設ける場合、無駄スペースの増加によってセパレータの有効面積が減少し、出力密度が低下する問題を有する。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である成形方法、成形装置および吸引式取出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
燃料電池の単セルに適用される、流路溝を有するセパレータを製造するための成形方法であって、
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料を、成形金型に配置し、昇温した状態において圧縮成形することによって、セパレータを成形し、
型開き後において、前記セパレータの外部に露出した表面を覆うように、吸着パッド部の弾性部材を配置し、
吸着パッド部に連結される負圧伝達手段を経由して、吸着力を発揮させる負圧を、吸着パッド部に伝達し、
前記弾性部材によって前記セパレータを吸着し、成形金型から取り出す
ことを特徴とする成形方法である。
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１８に記載の発明は、
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料を、成形金型に配置し、昇温した状態で圧縮成形することによって成形された燃料電池用セパレータを、成形金型から取り出すための吸引式取出装置であって、
前記セパレータの外部に露出した表面を覆うように配置される弾性部材を有する吸着パッド部、および、
前記吸着パッド部に連結され、吸着力を発揮させる負圧を、前記吸着パッド部に伝達するための負圧伝達手段
を有することを特徴とする吸引式取出装置である。
【０００８】
上記目的を達成するための請求項３１に記載の発明は、
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料を圧縮成形するための成形金型、および、前記成形金型による圧縮成形の際に、成形材料を昇温した状態に保持するための加熱手段を有し、燃料電池の単セルに適用される、流路溝を有するセパレータを製造するための成形装置であって、
請求項１８〜３０のいずれか１項に記載の吸引式取出装置を有する
ことを特徴とする成形装置である。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明は、以下の効果を奏する。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、弾性部材によって、セパレータが吸着されて、成形金型から取り出される。弾性部材は、セパレータを非局所的かつ弾性的に支持するため、大きいな吸着力を発揮させる場合であっても、セパレータに対する過大な負荷を及ぼさない。そのため、セパレータの割れなどの成形不良が抑制しつつ、セパレータが容易に取り出される。また、取出しを容易にするための部位、リブあるいはつまみ部が、セパレータに設けられていないため、無駄スペースは増加せず、出力密度を低下させない。したがって、燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である成形方法を提供することができる。
【００１１】
請求項１８に記載の発明によれば、弾性部材によって、セパレータを吸着して、成形金型から取り出すことが可能である。この場合、弾性部材は、セパレータを非局所的かつ弾性的に支持するため、大きいな吸着力を発揮させる場合であっても、セパレータに対する過大な負荷を及ぼさない。そのため、セパレータの割れなどの成形不良を抑制しつつ、セパレータを容易に取り出することが可能である。また、取出しを容易にするための部位、リブあるいはつまみ部が、セパレータに設けられていないため、無駄スペースは増加せず、出力密度を低下させない。したがって、燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である吸引式取出装置を提供することができる。
【００１２】
請求項３１に記載の発明によれば、成形装置の有する吸引式取出装置によって、燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である。つまり、燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、実施の形態１に係る燃料電池およびセパレータを説明するための分解図である。
【００１４】
実施の形態１に係る燃料電池１０は、単セルを多数積層してなる積重ね体の形態で、例えば、自動車の駆動源として使用される。単セルは、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り、固体高分子電解質膜２０、ガス拡散層３０，４０、および、セパレータ５０，６０を有する。セパレータ５０，６０の１辺のサイズは、１００〜２００ｍｍ程度である。
【００１５】
ガス拡散層３０，４０は、フレーム３５，４５に支持され、固体高分子電解質膜２０の両面に配置される。セパレータ５０，６０は、粉末状の成形材料を加圧圧縮することで形成される成形体であり、ガス拡散層３０，４０の外面に配置される。
【００１６】
成形材料は、導電性を有する黒鉛（例えば、７０〜９０ｗｔ％）およびバインダー樹脂（例えば、１０〜３０ｗｔ％）を有する粉末状の混合物である。黒鉛は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛を適用することが可能である。
【００１７】
バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂からなり、セパレータ５０，６０に含まれるバインダー樹脂は、熱硬化している。熱硬化性樹脂は、経済性、作業性、成形性、物性（耐酸性、耐熱性、流体不透過性）などに優れているフェノール樹脂が好ましいが、メラミン樹脂やポリアミド樹脂などの他の熱硬化性樹脂を適用することも可能である。熱硬化性樹脂は、小径であることが好ましく、これにより、反応速度が上昇し、かつ黒鉛間の空間が小さくなることで、得られるセパレータの強度を向上させることが可能である。
【００１８】
セパレータ５０は、発生した電気が流れる電気伝導面である上部面５１および下部面５６を有する。上部面５１は、冷却水を流通させるための流路溝５２が形成され、密閉部材７０を介して、隣接する単セルのセパレータ６０と相対している。下部面５６は、酸化剤ガス（空気）を流通させるための流路溝５７が形成され、密閉部材７２を介して、ガス拡散層３０と相対している。
【００１９】
セパレータ６０は、発生した電気が流れる電気伝導面である上部面６１および下部面６６を有する。上部面６１は、燃料ガス（水素）を流通させるための流路溝６２が形成され、密閉部材７４を介して、ガス拡散層４０と相対している。下部面６６は、略平坦であり、密閉部材７０を介して、隣接する単セルのセパレータ５０と相対している。
【００２０】
流路溝５２，５７，６２の形状および配置は、ガスの拡散性、圧力損失、生成水の排出性、冷却性能等を考慮し、適宜設定される。密閉部材７０，７２，７４は、酸化剤ガスおよび燃料ガスの漏出を抑制するために配置されており、例えば、ガスケットや接着シールによって構成することが可能である。
【００２１】
図２は、実施の形態１に係る成形装置を説明するための概略図、図３は、図２に示される成形装置の上型および下型を説明するための断面図、図４は、図２に示される吸引式取出装置を説明するための断面図である。
【００２２】
成形装置１００は、セパレータ５０の製造に適用され、上型（成形金型）１１０、下型（成形金型）１２０、押圧装置１３０、加熱装置（加熱手段）１４０、冷却装置１５０および吸引式取出装置１６０を有する。
【００２３】
上型１１０は、下型１２０に対して近接離間可能に配置され、セパレータ５０の上部面５１に対応するキャビティ面１１５を有する。キャビティ面１１５は、セパレータ５０の流路溝５２に対応する凸部１１８、および凸部１１８の間に位置する凹部１１６を有する。下型１２０は、固定式に配置され、セパレータ５０の下部面５６に対応するキャビティ面１２５を有し、上型１１０と連携し、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料ＰＭを圧縮成形するために使用される。キャビティ面１２５は、セパレータ５０の流路溝５７に対応する凸部１２８、および凸部１２８の間に位置する凹部１２６を有する。
【００２４】
押圧装置１３０は、上型１１０を駆動し、下型１２０と連携した型締めおよび圧縮成形をするために使用され、油圧シリンダ等の駆動装置を有する。圧縮成形時の圧力は、５０〜６０ＭＰａ程度である。
【００２５】
加熱装置１４０は、下型１２０の内部に配置される抵抗発熱体からなり、上型１１０および下型１２０による圧縮成形の際に、成形材料ＰＭを昇温した状態に保持するために使用される。成形材料ＰＭは、熱硬化性樹脂からなるバインダー樹脂を有するため、加熱装置１４０は、成形材料ＰＭを、バインダー樹脂の熱硬化温度以上に昇温させて、バインダー樹脂を熱硬化させる。加熱装置１４０、上型１１０および下型１２０は、成形材料ＰＭを、温間圧縮成形するために使用される。
【００２６】
加熱装置１４０は、上型１１０および下型１２０の両者、あるいは上型１１０に配置することも可能である。加熱装置１４０は、抵抗加熱を利用する形態に限定されず、加熱流体（熱媒）、電磁誘導加熱、超音波加熱等を適宜適用することも可能である。
【００２７】
冷却装置１５０は、軸流ファンなどの送風機からな冷媒供給手段である。冷却装置１５０は、型開き後において、成形されたセパレータ５０に向かって、冷却媒体である空気を送風することで、セパレータ５０を急速に冷却する。したがって、セパレータ５０の成形完了と取出しとの間のタイムサイクルを短縮化することが可能である。冷却装置１５０は、他の空気機械、例えばコンプレッサを適用することも可能である。冷却媒体は、空気に限定されない。
【００２８】
吸引式取出装置１６０は、弾性部材１６３とフレーム部１６６とを有する吸着パッド部１６２、吸着パッド部１６２に連結された配管（配管系）１６８、および吸着パッド部１６２の位置決め機構（不図示）を有する。
【００２９】
配管１６８は、柔軟性を有するチューブからなり、負圧発生手段である真空ポンプ１７０に連結されており、吸着力を発揮させる負圧を、吸着パッド部１６２に伝達するための負圧伝達手段を構成する。負圧は、１〜１０Ｐａ程度である。配管１６８には、負圧を解消するためのリーク弁（不図示）が適宜配置されている。負圧発生手段は、他の空気機械、例えば、吸引ファンを適用することも可能である。
【００３０】
弾性部材１６３は、型開き後において、下型１２０のキャビティ面１２５に配置されるセパレータ５０の外部に露出した表面（上部面５１）を覆うように配置される。フレーム部１６６は、弾性部材１６３を保持するために使用される。位置決め機構は、上部面５１を覆うための吸着位置と、吸着されたセパレータ５０を取外すための待機位置との間において、吸着パッド部１６２を移動させるために使用される。
【００３１】
吸引式取出装置１６０は、型開き後において、弾性部材１６３によって、成形されたセパレータ５０を吸着して、下型１２０から取り出すことが可能である。この場合、弾性部材１６３は、セパレータ５０を非局所的かつ弾性的に支持するため、大きいな吸着力を発揮させる場合であっても、セパレータ５０に対する過大な負荷を及ぼさない。そのため、セパレータ５０の割れなどの成形不良を抑制しつつ、セパレータ５０を容易に取り出することが可能である。また、取出しを容易にするための部位、リブあるいはつまみ部が、セパレータ５０に設けられていなため、無駄スペースは増加せず、出力密度を低下させない。
【００３２】
吸着パッド部１６２の外周形状は、セパレータ５０の外周形状と略一致しており、セパレータ５０の上部面５１の全面を支持することで、吸着を効率化している。弾性部材１６３は、ウレタン樹脂やスポンジ（海綿状のゴム）によって形成されており、多孔性である。そのため、弾性部材１６３は、セパレータ５０を吸着する際に容易に変形し、良好な密着性を呈する。外部の空気は、弾性部材１６３の孔部を経由して、吸引される。弾性部材１６３として、開口部が形成された非多孔性弾性部材を適用することも可能である。
【００３３】
弾性部材１６３は、セパレータ５０の上部面５１の形状に対応する表面形状を有しており、セパレータ５０の流路溝５２に対応する凸部１６４および凸部１６４の間に位置する凹部１６５を有する。そのため、弾性部材１６３とセパレータ５０との間の密着性がさらに向上し、吸着がより効率化される。
【００３４】
以上のように、成形装置１００は、吸引式取出装置１６０を有するため、燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である。
【００３５】
なお、セパレータ６０の製造に適用され成形装置は、上型のキャビティ面が略平坦であり、セパレータ６０の上部面６１に対応している点を除けば、成形装置１００と略同一であり、重複を避けるため、その説明は省略する。
【００３６】
次に、実施の形態１に係る成形方法を説明する。図５は、成形材料の充填を説明するための断面図、図６は、図５に続く、型締めを説明するための断面図、図７は、図６に続く、温間圧縮成形を説明するための断面図、図８は、図７に続く、型開きおよび冷却を説明するための断面図、図９は、図８に続く、吸着取出しを説明するための断面図である。
【００３７】
加熱装置１４０によって予備昇温している下型１２０のキャビティ面１２５に、セパレータ５０を成形するために必要とされる量の成形材料ＰＭを配置する（図５参照）。これは、例えば、成形材料ＰＭを保持している容器と連結しているノズルから、成形材料ＰＭを吐出させながら移動させ、必要とされる充填量に達すると、ノズルからの成形材料ＰＭの吐出を停止し、不均一な成形材料ＰＭの表面を擦切り、平坦とすることで、実施することが可能である。予備昇温は、必要に応じて、適宜省略することも可能である。
【００３８】
押圧装置１３０は、上型１１０を降下させ、型締めすることで、上型１１０および下型１２０のキャビティ面１１５，１２５に位置する成形材料ＰＭを、加圧圧縮する（図６参照）。
【００３９】
上型１１０は、セパレータ５０の上部面５１に対応するキャビティ面１１５を備えているため、成形材料ＰＭの上面は、セパレータ５０の上部面５１に対応する凹凸形状に成形される。一方、下型１２０は、セパレータ５０の下部面５６に対応するキャビティ面１２５を備えているため、成形材料ＰＭの下面は、セパレータ５０の下部面５６に対応する凹凸形状に成形される。
【００４０】
一方、加熱装置１４０は、下型１２０の温度を調整し、昇温させることで、成形材料ＰＭの温度を、バインダー樹脂の熱硬化温度以上に上昇させ、バインダー樹脂を熱硬化させる。バインダー樹脂の熱硬化が完了し、温間圧縮成形が終了すると、セパレータ５０が得られる（図７参照）。
【００４１】
押圧装置１３０は、上型１１０を上昇させ、型開きすると、冷却装置１５０は、セパレータ５０に向かって、送風し、セパレータ５０を急速に冷却する（図８参照）。
【００４２】
セパレータ５０の温度が低下すると、吸着パッド部１６２は、吸引式取出装置１６０の位置決め機構（不図示）によって、待機位置から吸着位置に移動させられ、下型１２０のキャビティ面１２５に配置されるセパレータ５０の上部面５１を覆うように配置される（図９参照）。
【００４３】
真空ポンプ１７０によって発生された負圧は、配管１６８を経由して、吸着パッド部１６２に伝達され、吸着力を発揮させる。そして、吸引式取出装置１６０の位置決め機構によって吸着パッド部１６２を吸着位置から待機位置に移動させることによって、弾性部材１６３によって吸着されたセパレータ５０は、下型１２０から取り出される。
【００４４】
弾性部材１６３は、セパレータ５０を非局所的かつ弾性的に支持するため、大きいな吸着力を発揮させる場合であっても、セパレータ５０に対する過大な負荷を及ぼさない。そのため、セパレータ５０の割れなどの成形不良を抑制しつつ、セパレータ５０が容易に取り出される。また、取出しを容易にするための部位、リブあるいはつまみ部が、セパレータ５０に設けられていないため、無駄スペースは増加せず、出力密度を低下させない。
【００４５】
その後、吸着パッド部１６２が待機位置に復帰すると、配管１６８の途中に配置されるリーク弁（不図示）によって負圧が解消され、セパレータ５０が弾性部材１６３から分離される。
【００４６】
以上のように、実施の形態１は、燃料電池用セパレータの成形不良を抑制しかつ性能に影響を及ぼすことなく、燃料電池用セパレータを容易に取り出すことが可能である成形方法、成形装置および吸引式取出装置を提供することができる。
【００４７】
図１０は、実施の形態２に係る成形装置の下型を説明するための断面図である。
【００４８】
実施の形態２に係る成形装置は、下型の構造に関し、実施の形態１に係る成形装置１００と概して異なる。実施の形態１と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００４９】
実施の形態２に係る成形装置は、突出し装置２２２およびアクチュエータ装置２２４を有する。突出し装置２２２は、突出しピン（エジェクタピン）部材からなり、型開き後においてセパレータ５０が配置される成形金型である下型２２０のキャビティ面２２５に配置され、セパレータ５０の下部面（背面）５６の四隅の近傍に対応するように位置決めされる。突出し装置２２２の配置位置および配置数は、特に限定されず、セパレータ５０のサイズや形状に応じて、適宜設定することが可能である。突出し装置２２２は、ストリッパやエア突出しを適用することも可能である。
【００５０】
アクチュエータ装置２２４は、圧電素子を有しており、微動自在に固定される下型２２０に連結され、下型２２０を振動させるために使用される。アクチュエータ装置２２４は、圧電素子によって構成されることに限定されず、磁石や磁歪材などの振動を発生することが可能である他の素子や、モータの回転を利用するメカニカルな機構を適用することも可能である。
【００５１】
弾性部材２６３によってセパレータ５０を吸着し、下型２２０から取り出す際に、突出し装置２２２は、セパレータ５０の下部面５６を突き出す一方、アクチュエータ装置２２４は、下型２２０を振動させる。突出し装置２２２の突き出および下型２２０を振動は、下型２２０からのセパレータ５０の取出しを、より容易とする。
【００５２】
以上のように、実施の形態２は、下型２２０からのセパレータ５０の取出し容易性を、さらに向上させることが可能である。
【００５３】
なお、突出し装置２２２は、セパレータ５０の下部面５６を局所的かつ剛的に支持する。しかし、突出し装置２２２は、補助的な利用であるため、単独で使用される場合に比べて、セパレータ５０に対する負荷を低下させることが可能であり、割れなどの成形不良を発生させない。また、必要に応じて、突出し装置２２２およびアクチュエータ装置２２４の一方を、省略することも可能である。
【００５４】
図１１は、実施の形態３に係る成形装置を説明するための概略図、図１２は、空気を吐出する場合を示している断面図である。
【００５５】
実施の形態３に係る成形装置３００は、負圧発生手段の構成に関し、実施の形態１に係る成形装置１００と概して異なっている。なお、実施の形態１と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００５６】
成形装置３００は、上型３１０、下型３２０、押圧装置３３０、加熱装置３４０、および吸引式取出装置３６０を有する。吸引式取出装置３６０は、弾性部材３６３とフレーム部３６６とを有する吸着パッド部３６２、吸着パッド部３６２に連結された配管３６８、および吸着パッド部３６２の位置決め機構（不図示）を有する。位置決め機構は、上部面５１の上方位置、上部面５１を覆うための吸着位置、および吸着されたセパレータ５０を取外すための待機位置との間において、吸着パッド部１６２を移動させるために使用される。
【００５７】
実施の形態３に係る負圧発生手段は、正逆回転自在の回転体を有するコンプレッサ３７０であり、配管３６８を経由して、吸引式取出装置３６０の吸着パッド部３６２に連結されている。コンプレッサ３７０は、回転体の回転方向に対応して、空気を吐出あるいは吸引するように適応されており、空気の流れ方向を逆転自在である空気機械である。
【００５８】
前記空気機械は、コンプレッサ３７０に限定されず、例えば、ファンの回転方向に対応して、空気を吐出あるいは吸引するように適応されて送風機や、空気を吐出する装置と吸引する装置とを組み合わせた構成を適用することも可能である。
【００５９】
コンプレッサ３７０は、空気を吸引する場合、負圧を発生し、当該負圧は、配管３６８を経由して吸引式取出装置３６０の吸着パッド部３６２に伝達され、吸着力を発揮させる（図１０参照）。一方、コンプレッサ３７０は、空気を吐出する場合、当該空気は、配管３６８を経由して吸引式取出装置３６０の吸着パッド部３６２に伝達され、吸着パッド部３６２から流出する。
【００６０】
吸着パッド部３６２の弾性部材３６３を、型開き後において、下型３２０のキャビティ面３２５に配置されるセパレータ５０の外部に露出した表面（上部面５１）の上方位置に配置する場合、流出した空気は、セパレータ５０に向かって進行し、セパレータ５０を急速に冷却し、その温度を低下させることが可能であり、冷却媒体として機能する（図１２参照）。
【００６１】
つまり、配管３６８は、吸着力を発揮させる負圧を、吸着パッド部３６２に伝達するための負圧伝達手段と、セパレータ５０を冷却する空気（冷却媒体）を、吸着パッド部３６２に導入するための冷媒導入手段とを兼ねており、コンプレッサ３７０は、負圧発生手段および冷媒供給手段を兼ねている。
【００６２】
以上のように、実施の形態３は、実施の形態１と異なり、セパレータ５０の冷却用の専用設備（冷却装置１５０）が不要である。また、セパレータ５０の冷却および取出しが、一台の装置（吸引式取出装置３６０）を使用する連続した一連の作業となるため、生産性を向上させることが可能である。
【００６３】
なお、吸着パッド部３６２によって吸着力を発揮させるための負圧伝達手段および負圧発生手段と、吸着パッド部３６２から冷却媒体を流出させるための冷媒導入手段および冷媒供給手段とを、独立した設備として配置したり、負圧伝達手段および冷媒導入手段のみを一体化したりすることも可能である。
【００６４】
図１３は、実施の形態４に係る成形装置を説明するための概略図、図１４および図１５は、図１３に示される流路切換え機構を説明するための断面図であり、空気を吸引する場合および空気を吐出する場合を示している。
【００６５】
実施の形態４に係る成形装置４００は、負圧の発生機構に関し、実施の形態３に係る成形装置と概して異なっている。なお、実施の形態１と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００６６】
成形装置４００は、上型４１０、下型４２０、押圧装置４３０、加熱装置４４０、および吸引式取出装置４６０を有する。吸引式取出装置４６０は、弾性部材４６３とフレーム部４６６とを有する吸着パッド部４６２、吸着パッド部４６２に連結された配管４６８、および吸着パッド部４６２の位置決め機構（不図示）を有する。
【００６７】
実施の形態４に係る負圧発生手段は、吸着パッド部４６２に連結される配管４６８と、コンプレッサ４７０との間に配置される流路切換え機構４８０によって構成される。コンプレッサ４７０は、独立した冷媒供給手段であり、実施の形態３に係るコンプレッサ３７０と異なり、空気を吸引する機能を有していない。
【００６８】
流路切換え機構４８０は、第１〜第３ポート４８２〜４８４および流路制御手段４８６を有する。第１ポート４８２は、内部に向かってテーパ状の内壁を有し、吸着パッド部３６２に連結される配管４６８に連結される。第２ポート４８３は、内部に向かってテーパ状の内壁を有し、第１ポート４８２と連通しかつ外部に解放されている。第３ポート４８４は、コンプレッサ４７０連結される。
【００６９】
流路制御手段４８６は、第３ポート４８４に供給される空気を、第１ポート４８２あるいは第２ポート４８３に切換え式に供給するために使用される。流路制御手段４８６は、第１ポート４８２と第２ポート４８３との間の通路に配置される中空状のノズルであり、一端４８７にテーパ状の内壁を有し、かつ側方に第３ポート４８４と連通する開口部４８９を有する。
【００７０】
図１４に示されるように、流路制御手段４８６の一端４８７を第２ポート４８３に相対するように、配置する場合、コンプレッサ４７０から吐出され、第３ポート４８４に導入される空気は、第２ポート４８３を経由して、外部に流出する。
【００７１】
この際、流出する空気は、負圧を発生し、第１ポート４８２を経由して、空気を吸引する。第１ポート４８２は、配管４６８を経由して、吸着パッド部４６２に連結されているため、吸着パッド部４６２によって吸着力を発揮させるための負圧が伝達される（図１０参照）。
【００７２】
一方、図１５に示されるように、流路制御手段４８６の一端４８７を第１ポート４８２に相対するように、向きを逆転して配置する場合、コンプレッサ４７０から吐出され、第３ポート４８４に導入される空気は、第１ポート４８２を経由して配管４６８に導入される。この際、導入される空気は、負圧を発生し、第２ポート４８３を経由して、外部の空気を吸引する。
【００７３】
第１ポート４８２は、配管４６８を経由して、吸着パッド部４６２に連結されているため、コンプレッサ４７０から吐出された空気および吸引された空気の混合体は、吸着パッド部４６２から流出し、冷却媒体として機能する（図１２参照）。
【００７４】
以上のように、実施の形態４においては、流路制御手段４８６によって、第３ポート４８４に供給される空気を、第２ポート４８３に供給し、外部に流出させることで、負圧を発生させている。つまり、負圧発生手段は、コンプレッサ４７０からの空気を利用して、負圧を発生させる流路切換え機構４８０によって構成されており、単純な構造となっている。
【００７５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００７６】
例えば、成形材料は、粉末状の形態で直接利用することに限定されず、シート状の予備成形体の形態やビレット状の予備成形体の集成体の形態で、適用することも可能である。この場合、予備成形体は、強固に凝集しておらず、成形型（上型）の押圧によって分散し、流動性を呈すことが必要である。
【００７７】
また、バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂に限定されず、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を適用することも可能である。ただし、熱可塑性樹脂が適用される場合、樹脂の軟化点以上の適した溶融温度まで、成形材料を昇温することが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池およびセパレータを説明するための分解図である。
【図２】実施の形態１に係る成形装置を説明するための概略図である。
【図３】図２に示される成形装置の上型および下型を説明するための断面図である。
【図４】図２に示される吸引式取出装置を説明するための断面図である。
【図５】実施の形態１に係る成形方法を説明するための断面図であり、成形材料の充填を示している。
【図６】図５に続く、型締めを説明するための断面図である。
【図７】図６に続く、温間圧縮成形を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く、型開きおよび冷却を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く、吸着取出しを説明するための断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る成形装置の下型を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る成形装置を説明するための概略図である。
【図１２】空気を吐出する場合を示している断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る成形装置を説明するための概略図である。
【図１４】図１３に示される流路切換え機構を説明するための断面図であり、空気を吸引する場合を示している。
【図１５】図１３に示される流路切換え機構を説明するための断面図であり、空気を吐出する場合を示している。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・燃料電池、
２０・・固体高分子電解質膜、
３０，４０・・ガス拡散層、
３５，４５・・フレーム、
５０・・セパレータ、
５１・・上部面、
５２・・流路溝、
５６・・下部面、
５７・・流路溝、
６０・・セパレータ、
６１・・上部面、
６２・・流路溝、
６６・・下部面、
７０，７２，７４・・密閉部材、
１００・・成形装置、
１１０・・上型、
１１５・・キャビティ面、
１１６・・凹部、
１１８・・凸部、
１２０・・下型、
１２５・・キャビティ面、
１２６・・凹部、
１２８・・凸部、
１３０・・押圧装置、
１４０・・加熱装置、
１５０・・冷却装置、
１６０・・吸引式取出装置、
１６２・・吸着パッド部、
１６３・・弾性部材、
１６４・・凸部、
１６５・・凹部、
１６６・・フレーム部、
１６８・・配管、
１７０・・真空ポンプ、
２２０・・下型、
２２２・・突出し装置、
２２４・・アクチュエータ装置、
２２５・・キャビティ面、
２６３・・弾性部材、
３００・・成形装置、
３１０・・上型、
３２０・・下型、
３２５・・キャビティ面、
３３０・・押圧装置、
３４０・・加熱装置、
３６０・・吸引式取出装置、
３６２・・吸着パッド部、
３６３・・弾性部材、
３６６・・フレーム部、
３６８・・配管、
３７０・・コンプレッサ、
４００・・成形装置、
４１０・・上型、
４２０・・下型、
４３０・・押圧装置、
４４０・・加熱装置、
４６０・・吸引式取出装置、
４６２・・吸着パッド部、
４６３・・弾性部材、
４６６・・フレーム部、
４６８・・配管、
４７０・・コンプレッサ、
４８０・・機構、
４８２・・第１ポート、
４８３・・第２ポート、
４８４・・第２ポート、
４８６・・流路制御手段、
４８７・・一端、
４８９・・開口部、
ＰＭ・・成形材料。
【図１】
2006173058.tif 000003
【図２】
2006173058.tif 000004
【図３】
2006173058.tif 000005
【図４】
2006173058.tif 000006
【図５】
2006173058.tif 000007
【図６】
2006173058.tif 000008
【図７】
2006173058.tif 000009
【図８】
2006173058.tif 000010
【図９】
2006173058.tif 000011
【図１０】
2006173058.tif 000012
【図１１】
2006173058.tif 000013
【図１２】
2006173058.tif 000014
【図１３】
2006173058.tif 000015
【図１４】
2006173058.tif 000016
【図１５】
2006173058.tif 000017