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JP7306969B2 - Fuel cell separator manufacturing equipment - Google Patents
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Description

本開示は、燃料電池セパレータの製造装置に関する。 The present disclosure relates to an apparatus for manufacturing fuel cell separators.

一般に、燃料電池は、複数の単セルが積層された燃料電池スタックを有している。各単セルは、膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む2枚の燃料電池セパレータとを有する。燃料電池セパレータには、高い導電性と耐腐食性が求められる。このため、燃料電池セパレータ用の金属材料に対して、表面にカーボンブラックを塗布した後、熱処理による焼成処理が行われることがある。焼成処理により、金属材料の表面に金属材料とカーボンブラックとを含有する混合層が形成される。この混合層の表面には一部のカーボンブラックが余剰カーボンとして残存し得るため、この余剰カーボンを除去する処理が行われることがある。特許文献1には、この余剰カーボンの除去を、焼成処理後の金属材料の表面に水を噴射する、いわゆるウォータジェット法で行うことが記載されている。 Generally, a fuel cell has a fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked. Each single cell has a membrane electrode assembly and two fuel cell separators sandwiching the membrane electrode assembly. Fuel cell separators are required to have high electrical conductivity and corrosion resistance. For this reason, a metal material for a fuel cell separator is sometimes subjected to a sintering treatment by heat treatment after the carbon black is applied to the surface of the metal material. By the baking treatment, a mixed layer containing the metal material and carbon black is formed on the surface of the metal material. Since some carbon black may remain as surplus carbon on the surface of this mixed layer, a treatment for removing this surplus carbon may be performed. Patent Document 1 describes that the removal of the excess carbon is performed by a so-called water jet method in which water is jetted onto the surface of the metal material after the firing treatment.

特開2017-191640号公報JP 2017-191640 A

本発明者らは、燃料電池セパレータの製造において、特許文献1に記載されるようなウォータジェット法による余剰カーボンの除去処理を多く行ってきているが、その過程において、高い注意を払ってウォータジェット処理を行わないと、余剰カーボンの取り残しが生じることを経験した。 In the production of fuel cell separators, the present inventors have often carried out excess carbon removal treatment by the water jet method as described in Patent Document 1. We experienced that excess carbon was left behind if no treatment was performed.

本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、金属材料の表面に残存する余剰カーボンの取り残しを抑制して余剰カーボンを除去可能な燃料電池セパレータの製造装置を提供することを課題とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a fuel cell separator manufacturing apparatus capable of removing excess carbon by suppressing the excess carbon remaining on the surface of the metal material. do.

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be implemented as the following forms.

本開示の一形態によれば、燃料電池セパレータの製造装置が提供される。この燃料電池セパレータの製造装置は、液体を貯留可能な洗浄槽と、表面にカーボンブラックが塗布された後に焼成して得られた前記燃料電池セパレータ用の板状の金属材料を、前記表面が鉛直方向を向いた状態で前記液体が貯留された前記洗浄槽内を搬送する搬送部と、前記洗浄槽内を搬送される前記金属材料に対して、下方から超音波を照射する超音波照射部と、前記洗浄槽内を搬送される前記金属材料の上方側と下方側とのうちの少なくとも下方側に対して、前記搬送方向と交差する方向の前記液体の流れを生じさせる液体噴射ノズルとを備える。 According to one aspect of the present disclosure, an apparatus for manufacturing a fuel cell separator is provided. This fuel cell separator manufacturing apparatus includes a cleaning tank capable of storing a liquid, and a plate-shaped metal material for the fuel cell separator obtained by baking after coating carbon black on the surface. a conveying unit that conveys the liquid in the cleaning tank while facing the direction; and an ultrasonic irradiation unit that applies ultrasonic waves from below to the metal material being conveyed in the cleaning tank. and a liquid injection nozzle for generating a flow of the liquid in a direction crossing the conveying direction at least on the lower side of the metal material conveyed in the cleaning tank, which is the upper side and the lower side. .

この形態の燃料電池セパレータの製造装置によれば、洗浄槽内を搬送される金属材料の上方側と下方側とのうちの少なくとも下方側に対して、搬送方向と交差する方向の液体の流れを生じさせる液体噴射ノズルを備えるので、洗浄槽内を搬送される金属材料が自重により垂れ下がることを抑制し、洗浄槽内における深さ方向の金属材料の位置を、超音波照射部から照射される音波によるカーボンブラックの除去力が高い位置に維持できる。このため、表面に残存する余剰カーボンブラックの取り残しを抑制して余剰カーボンを除去できる。 According to the fuel cell separator manufacturing apparatus of this aspect, the liquid is caused to flow in a direction crossing the conveying direction at least toward the lower side of the metallic material conveyed in the cleaning tank. Since the liquid injection nozzle is provided, the metal material conveyed in the cleaning tank is prevented from sagging due to its own weight. It is possible to maintain a high carbon black removal force. Therefore, the excess carbon can be removed while suppressing the excess carbon black remaining on the surface.

本開示の一実施形態としての燃料電池セパレータの製造装置の概観模式図である。1 is an overview schematic diagram of a manufacturing apparatus for a fuel cell separator as an embodiment of the present disclosure; FIG. 燃料電池セパレータの製造装置の部分的な平面模式図である。1 is a partial schematic plan view of a fuel cell separator manufacturing apparatus; FIG. 燃料電池セパレータの製造装置の部分的な側面模式図である。1 is a partial schematic side view of a fuel cell separator manufacturing apparatus; FIG. 超音波振動子と液体噴射ノズルによる洗浄の様子を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing how cleaning is performed by an ultrasonic oscillator and a liquid jet nozzle;

A.第1実施形態:
図1は、本開示の一実施形態としての燃料電池セパレータの製造装置100の概観模式図である。図1では、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸が表されている。本実施形態において、-Z方向は、鉛直下方に相当する。X軸方向およびY軸方向は、水平方向と平行である。「X軸方向」とは、+X方向と-X方向とを合わせた概念を意味する。同様に、「Y軸方向」とは、+Y方向と-Y方向とを合わせた概念を意味し、「Z軸方向」とは、+Z方向と-Z方向とを合わせた概念を意味する。後述する他の図面におけるX軸、Y軸およびZ軸は、図1のX軸、Y軸およびZ軸に対応する。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an overview schematic diagram of a fuel cell separator manufacturing apparatus 100 as an embodiment of the present disclosure. In FIG. 1, an X-axis, a Y-axis and a Z-axis that are orthogonal to each other are shown. In this embodiment, the -Z direction corresponds to vertically downward. The X-axis direction and the Y-axis direction are parallel to the horizontal direction. "X-axis direction" means a concept combining the +X direction and the -X direction. Similarly, the "Y-axis direction" means a concept combining the +Y direction and the -Y direction, and the "Z-axis direction" means a concept combining the +Z direction and the -Z direction. The X-axis, Y-axis and Z-axis in other drawings described later correspond to the X-axis, Y-axis and Z-axis in FIG.

燃料電池セパレータの製造装置100は、燃料電池セパレータの基材としての金属材料10の表裏面にカーボンブラックを塗布するためのカーボンブラック塗布部20と、金属材料10の搬送方向後流側に位置する焼成部30と、搬送部40と、洗浄槽50と、複数の超音波振動子60と、複数の液体噴射ノズル70とを備える。 A fuel cell separator manufacturing apparatus 100 includes a carbon black coating unit 20 for coating carbon black on the front and back surfaces of a metal material 10 as a base material of a fuel cell separator, and a downstream side of the metal material 10 in the conveying direction. A baking unit 30 , a conveying unit 40 , a cleaning tank 50 , a plurality of ultrasonic transducers 60 , and a plurality of liquid injection nozzles 70 are provided.

焼成部30は、内部に加熱処理用に加熱部を備えている。カーボンブラック塗布部20および焼成部30は、従来から知られたものであってよく、詳細な説明は省略する。なお、金属材料10としては、例として、薄いSUS(鉄、クロム、ニッケル)やチタン等の金属により形成された薄板材を挙げることができる。 The firing section 30 includes a heating section for heat treatment. The carbon black coating section 20 and the baking section 30 may be conventionally known, and detailed description thereof will be omitted. Examples of the metal material 10 include thin SUS (iron, chromium, nickel) and thin plate materials made of metal such as titanium.

燃料電池セパレータの製造装置100では、金属材料10は、ロール状に巻き込まれた長尺状の薄板の金属材料として用意される。燃料電池セパレータ用の板状の金属材料10の表面が鉛直方向を向くようにロール11から巻き出されたベルト状の金属材料10は、カーボンブラック塗布部20を通過する過程で、その両面にカーボンブラックが塗布される。カーボンブラックが塗布された金属材料10aは、焼成部30内に送られる。カーボンブラックが塗布された金属材料10aは、焼成部30内で熱処理を受け、カーボンブラックの焼成処理が進行する。焼成して得られた金属材料10bは、ベルト状に支持されて搬送部40に送られる。 In the fuel cell separator manufacturing apparatus 100, the metal material 10 is prepared as a long thin plate metal material wound into a roll. The belt-shaped metal material 10 unwound from the roll 11 so that the surface of the plate-shaped metal material 10 for the fuel cell separator faces the vertical direction, passes through the carbon black coating section 20, and carbon black is applied to both sides of the metal material 10. Black is applied. The metal material 10 a coated with carbon black is sent into the baking section 30 . The metal material 10a coated with carbon black is subjected to heat treatment in the baking unit 30, and the carbon black is baked. The metal material 10b obtained by sintering is supported in a belt shape and sent to the transport section 40 .

焼成部30内で熱処理を受けることで、金属材料10の表面には、金属材料10を形成する金属素材とカーボンブラックとを含有する混合層が形成される。そして、通常、混合層の表面には一部のカーボンブラックが余剰カーボンとして残存する。この残存する余剰カーボンは、燃料電池用セパレータにとっては不要な材料であり、除去することが好ましい。 A mixed layer containing the metal material forming the metal material 10 and carbon black is formed on the surface of the metal material 10 by undergoing heat treatment in the firing section 30 . A portion of the carbon black usually remains as surplus carbon on the surface of the mixed layer. This remaining surplus carbon is an unnecessary material for the fuel cell separator, and is preferably removed.

搬送部40は、第1の外部案内ローラ42と、第1の下位案内ローラ43と、第2の下位案内ローラ46と、第2の外部案内ローラ47とを備える。搬送部40は、余剰カーボンの除去処理を行うための後述の洗浄槽50内を通過するように金属材料10bを搬送する。具体的には、搬送部40は、金属材料10bの表面が鉛直方向を向いた状態で液体(洗浄液)が貯留された洗浄槽50内を搬送する。 The conveying section 40 includes a first outer guide roller 42 , a first lower guide roller 43 , a second lower guide roller 46 and a second outer guide roller 47 . The conveying unit 40 conveys the metal material 10b so as to pass through a cleaning tank 50, which is described later, for removing surplus carbon. Specifically, the conveying unit 40 conveys the metal material 10b in the cleaning tank 50 in which the liquid (cleaning liquid) is stored with the surface of the metal material 10b facing the vertical direction.

焼成部30から搬送される焼成後の金属材料10bは、第1の外部案内ローラ42と、第1の下位案内ローラ43と、第2の下位案内ローラ46と、第2の外部案内ローラ47とに案内されて、洗浄槽50内を通過する。詳細には、焼成部30から出て+X方向に移動する焼成後の金属材料10bは、洗浄槽50の上方である+Z方向で槽外に位置する第1の外部案内ローラ42に案内されて垂直方向下方である-Z方向に向きを変え、洗浄槽50内の洗浄液に入る。洗浄液内に入った焼成後の金属材料10bは、洗浄槽50内にY軸方向の軸心を有する第1の下位案内ローラ43に案内されて、水平方向(X軸方向)に向きを変える。 The sintered metal material 10b conveyed from the sintering unit 30 is fed by a first outer guide roller 42, a first lower guide roller 43, a second lower guide roller 46, and a second outer guide roller 47. , and passes through the cleaning tank 50 . Specifically, the fired metal material 10b moving in the +X direction out of the firing section 30 is guided by the first external guide rollers 42 located outside the cleaning bath 50 in the +Z direction, and vertically It turns in the −Z direction, which is the downward direction, and enters the cleaning liquid in the cleaning bath 50 . The sintered metal material 10b that has entered the cleaning liquid is guided in the cleaning tank 50 by the first lower guide roller 43 having an axis in the Y-axis direction, and changes its orientation in the horizontal direction (X-axis direction).

水平方向に向きを変えた焼成後の金属材料10bは、洗浄槽50内を搬送方向である+X方向に移動する。そして、第1の下位案内ローラ43と平行な軸心を有する第2の下位案内ローラ46まで移動し、そこで上方である+Z方向に向きを変えて、垂直方向上方に移動する。その後、焼成後の金属材料10bは洗浄槽50の外まで移動し、第1の外部案内ローラ42と平行な軸心を持つ第2の外部案内ローラ47を通過して、図示しないローラに巻き取られる。あるいは、乾燥処理部や裁断処理部や成形処理部に送られる。 The sintered metal material 10b that has changed its orientation in the horizontal direction moves in the cleaning tank 50 in the +X direction, which is the transport direction. Then, it moves to the second lower guide roller 46 having an axis parallel to the first lower guide roller 43, where it turns upward in the +Z direction and moves vertically upward. After that, the fired metal material 10b moves out of the cleaning tank 50, passes through a second external guide roller 47 having an axis parallel to that of the first external guide roller 42, and is wound up on a roller (not shown). be done. Alternatively, it is sent to a drying processing section, a cutting processing section, or a forming processing section.

洗浄槽50は、上方を開放した箱型の洗浄槽であり液体(洗浄液)を貯留可能である。本実施形態では、洗浄槽50は洗浄液として水を貯留している。なお、水に限らず、アルカリ系の洗浄液、エタノール、炭化水素系の洗浄液、硝酸等を洗浄液として用いてもよい。 The cleaning tank 50 is a box-shaped cleaning tank with an open top, and is capable of storing a liquid (cleaning liquid). In this embodiment, the cleaning tank 50 stores water as the cleaning liquid. The cleaning liquid is not limited to water, and may be an alkaline cleaning liquid, ethanol, a hydrocarbon cleaning liquid, nitric acid, or the like.

複数の超音波振動子60は、いずれも洗浄槽50の内側底面に位置している。複数の超音波振動子60は、X軸方向に沿って配置されている。超音波振動子60は、XY平面と平行な平坦な発振面を備えている。超音波振動子60は、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bに対して、下方から+Z方向に向けて超音波を照射する。超音波振動子60は、音波の照射により金属材料10bの表面に残存する余剰カーボンを除去する。複数の超音波振動子60は、いずれも共通の超音波発振器61に接続されている。本実施形態では、超音波発振器61の超音波強度は一定である。また、実施条件として、超音波の周波数は78kHzであり、照射量は1000~1200Wであり、音圧は0.2~0.3MPaである。なお、超音波の周波数と、照射量と、音圧は、他の任意の数値であってもよい。 The plurality of ultrasonic transducers 60 are all positioned on the inner bottom surface of the cleaning tank 50 . A plurality of ultrasonic transducers 60 are arranged along the X-axis direction. The ultrasonic transducer 60 has a flat oscillation surface parallel to the XY plane. The ultrasonic oscillator 60 irradiates the metal material 10b conveyed in the cleaning tank 50 with ultrasonic waves from below in the +Z direction. The ultrasonic transducer 60 removes excess carbon remaining on the surface of the metal material 10b by irradiating sound waves. A plurality of ultrasonic transducers 60 are all connected to a common ultrasonic oscillator 61 . In this embodiment, the ultrasonic intensity of the ultrasonic oscillator 61 is constant. As implementation conditions, the frequency of ultrasonic waves is 78 kHz, the irradiation amount is 1000 to 1200 W, and the sound pressure is 0.2 to 0.3 MPa. Note that the frequency of the ultrasonic waves, the irradiation amount, and the sound pressure may be other arbitrary numerical values.

複数の液体噴射ノズル70は、洗浄槽50の内側側面、すなわち洗浄槽50のY軸方向端部に位置している。図1に示すように、複数の液体噴射ノズル70の配置位置の高さ(Z軸方向の位置)はいずれも、第1の下位案内ローラ43と第2の下位案内ローラ46との間の金属材料10bの高さとほぼ同じである。複数の液体噴射ノズル70は、洗浄槽50の+Y方向の端部と-Y方向の端部に、金属材料10bの搬送方向に沿って交互に配置されている。液体噴射ノズル70は、洗浄槽50内に+Y方向の水流または-Y方向の水流を形成する。具体的には、後述する図4に示すように、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bの上方側と下方側に対して、搬送方向と交差する方向の液体の流れを生じさせる。本実施形態において、「交差する方向」とは、直交する方向である。液体噴射ノズル70は、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bが自重により垂れ下がることを抑制し、洗浄槽50内における深さ方向の金属材料10bの位置を、超音波振動子60から照射される音波によるカーボンブラックの除去力が高い位置に維持する役割を担う。なお、本実施形態では、液体噴射ノズル70から噴射されるのは水であるが、水に限らず他の液体であってもよい。 The plurality of liquid injection nozzles 70 are positioned on the inner side surface of the cleaning tank 50, that is, at the end of the cleaning tank 50 in the Y-axis direction. As shown in FIG. 1, the heights (positions in the Z-axis direction) of the arrangement positions of the plurality of liquid injection nozzles 70 are all the metal It is approximately the same height as the material 10b. A plurality of liquid injection nozzles 70 are alternately arranged along the conveying direction of the metal material 10b at the +Y direction end and the −Y direction end of the cleaning tank 50 . The liquid injection nozzle 70 forms a +Y direction water flow or a −Y direction water flow in the cleaning tank 50 . Specifically, as shown in FIG. 4, which will be described later, the liquid is caused to flow in a direction crossing the transport direction with respect to the upper side and the lower side of the metal material 10b transported in the cleaning tank 50. As shown in FIG. In this embodiment, the "intersecting direction" is the orthogonal direction. The liquid injection nozzle 70 suppresses the metal material 10b conveyed in the cleaning tank 50 from sagging due to its own weight, and the position of the metal material 10b in the depth direction in the cleaning tank 50 is radiated from the ultrasonic oscillator 60. It plays a role in maintaining a high carbon black removal force by sound waves. It should be noted that although water is jetted from the liquid jet nozzle 70 in this embodiment, other liquids may be used instead of water.

図2は、燃料電池セパレータの製造装置100の部分的な平面模式図である。図3は、燃料電池セパレータの製造装置100の部分的な側面模式図である。図2および図3に示すように、水が貯留された洗浄槽50の底面に複数の超音波振動子60がX軸方向に等間隔に配置されている。超音波振動子60の上方である+Z方向に、ベルト状の金属材料10bが位置する。金属材料10bが通過する速度は、本実施形態では、3m/minである。なお、3m/minに限らず任意の速度であってもよい。本実施形態では、液面50aから超音波振動子60までのZ軸方向の距離は、75mmである。なお、75mmに限らず任意の距離であってもよい。また、本実施形態では、洗浄槽50の底面に複数の超音波振動子60がX軸方向に等間隔に配置されているが、当該配置は等間隔でなくてもよい。なお、超音波振動子60は、特許請求の範囲における超音波照射部に該当する。 FIG. 2 is a partial schematic plan view of the manufacturing apparatus 100 for fuel cell separators. FIG. 3 is a partial schematic side view of the manufacturing apparatus 100 for fuel cell separators. As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of ultrasonic transducers 60 are arranged at equal intervals in the X-axis direction on the bottom surface of a cleaning tank 50 in which water is stored. A belt-shaped metal material 10 b is positioned above the ultrasonic transducer 60 in the +Z direction. The speed at which the metal material 10b passes is 3 m/min in this embodiment. Note that the speed is not limited to 3 m/min and may be any speed. In this embodiment, the distance in the Z-axis direction from the liquid surface 50a to the ultrasonic transducer 60 is 75 mm. Note that the distance is not limited to 75 mm and may be any distance. Also, in the present embodiment, the plurality of ultrasonic transducers 60 are arranged at equal intervals in the X-axis direction on the bottom surface of the cleaning tank 50, but the arrangement may not be at equal intervals. In addition, the ultrasonic transducer 60 corresponds to the ultrasonic irradiation unit in the claims.

図2に示すように、複数の液体噴射ノズル70は、X軸方向に沿って順に、洗浄槽50の-Y方向の内側側面に位置し、次に洗浄槽50の+Y方向の内側側面に位置するように、洗浄槽50の側面に互い違いに配置されている。当該交互配置された液体噴射ノズル70からの噴射は、金属材料10bのY軸方向への蛇行を抑制する。液体噴射ノズル70の噴射強度は一定である。本実施形態では、液体噴射ノズル70は、霧のいけうち製の1/4M EJX S70×2-4 S303である。なお、他の種類のノズルを用いてもよい。 As shown in FIG. 2, the plurality of liquid injection nozzles 70 are positioned on the inner side surface of the cleaning tank 50 in the -Y direction and then on the inner side surface of the cleaning tank 50 in the +Y direction in order along the X-axis direction. They are arranged alternately on the side surface of the cleaning tank 50 so as to do so. The ejection from the alternately arranged liquid ejection nozzles 70 suppresses meandering of the metal material 10b in the Y-axis direction. The injection intensity of the liquid injection nozzle 70 is constant. In this embodiment, the liquid injection nozzle 70 is a 1/4M EJX S70×2-4 S303 manufactured by Kirino Ikeuchi. Note that other types of nozzles may be used.

図4は、超音波振動子60と液体噴射ノズル70による洗浄の様子を示す模式図である。洗浄槽50の-Y方向の内側側面に液体噴射ノズル70が位置し、洗浄槽50の内側底面に超音波振動子60が位置する。超音波振動子60は、+Z方向の端面から、+Z方向に向かって超音波を照射する。なお、図4では、洗浄槽50の-Y方向の内側側面に配置された液体噴射ノズル70のみを表し、+Y方向の内側側面に配置された液体噴射ノズル70は、省略されている。液体噴射ノズル70は、Z軸方向の位置が、搬送される金属材料10bのZ軸方向の位置とほぼ等しい位置となるように配置され、+Y方向を中心として、-Z方向から+Z方向に亘って広角に水を噴射する。なお、図示は省略されているが、液体噴射ノズル70は、X軸方向にも若干の広がりを生じるように、水を噴射する。このため、液体噴射ノズル70は、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bの上方側(+Z方向側)と下方側(-Z方向側)との両側に対して、略+Y方向の水の流れを生じさせる。 FIG. 4 is a schematic diagram showing how cleaning is performed by the ultrasonic oscillator 60 and the liquid jet nozzle 70. As shown in FIG. The liquid injection nozzle 70 is positioned on the inner side surface of the cleaning tank 50 in the -Y direction, and the ultrasonic vibrator 60 is positioned on the inner bottom surface of the cleaning tank 50 . The ultrasonic transducer 60 irradiates ultrasonic waves in the +Z direction from the +Z direction end face. 4 shows only the liquid injection nozzles 70 arranged on the inner side surface in the −Y direction of the cleaning tank 50, and the liquid injection nozzles 70 arranged on the inner side surface in the +Y direction are omitted. The liquid injection nozzle 70 is arranged so that the position in the Z-axis direction is substantially the same as the position in the Z-axis direction of the metal material 10b to be transported, and is centered on the +Y direction and extends from the -Z direction to the +Z direction. sprays water over a wide angle. Although not shown, the liquid jet nozzle 70 jets water so as to spread slightly in the X-axis direction as well. For this reason, the liquid injection nozzle 70 sprays water in approximately the +Y direction to both the upper side (+Z direction side) and the lower side (−Z direction side) of the metal material 10b conveyed in the cleaning tank 50. produce flow.

超音波振動子60から超音波が照射されると、洗浄槽50の水中に音圧の定在波w1が生じる。この定在波w1は、液面50aが節となり、且つ、液面50aから-Z方向にλ/4+(λ/2)×n(λは一波長。nは、0以上の整数。)の距離毎に腹50b、50c、50dとなる波である。定在波w1の腹50b、50c、50dでは、他の部分に比べて音圧が大きく、余剰カーボンの除去力が大きい。 When ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic oscillator 60 , a standing wave w<b>1 of sound pressure is generated in the water in the cleaning tank 50 . This standing wave w1 has a node at the liquid surface 50a, and λ/4+(λ/2)×n (λ is one wavelength. n is an integer equal to or greater than 0) in the −Z direction from the liquid surface 50a. These waves have antinodes 50b, 50c, and 50d for each distance. Antinodes 50b, 50c, and 50d of the standing wave w1 have a higher sound pressure than other portions and a greater ability to remove excess carbon.

図4に示すように、本実施形態では、金属材料10bは、Z軸方向の位置が、定在波w1の腹50cのZ軸方向の位置と一致するように配置され、その位置を維持するようにして搬送される。かかる位置の維持は、第1の下位案内ローラ43および第2の下位案内ローラ46に加えて、複数の液体噴射ノズル70から噴射される水流によって実現されている。以下、詳しく説明する。 As shown in FIG. 4, in this embodiment, the metal material 10b is arranged so that the position in the Z-axis direction coincides with the position in the Z-axis direction of the antinode 50c of the standing wave w1, and maintains that position. transported in this way. Such positional maintenance is realized by water jets jetted from a plurality of liquid jet nozzles 70 in addition to the first lower guide roller 43 and the second lower guide roller 46 . A detailed description will be given below.

2つの下位案内ローラ43、46の外周面の-Z方向の端部の位置は、腹50cのZ軸方向の位置とほぼ等しく設定されている。したがって、2つの下位案内ローラ43、46によって繰り出されることにより、これらの下位案内ローラ43、46の近傍において、金属材料10bのZ軸方向の位置は、腹50cのZ軸方向の位置とほぼ等しくなる。ここで、第1の下位案内ローラ43および第2の下位案内ローラ46の回転によって金属材料10bが洗浄槽50内を搬送される際に、いずれの液体噴射ノズル70からも水の噴射が行われない場合、金属材料10bは、自重により2つの下位案内ローラ43、46の間のX軸方向の中央位置を中心として、カテナリー状(懸垂線状)に-Z方向に垂れ下がることとなる。しかし、2つの下位案内ローラ43、46の間において、各液体噴射ノズル70から水が噴射されることにより、搬送される金属材料10bの上方側と下方側との両側に対して、略Y軸方向の水の流れが形成されている。このため、これらの水の流れにより、搬送される金属材料10bの位置がZ軸方向にずれることが抑制され、金属材料10bの垂れ下がりは抑制されることとなる。この結果、金属材料10bは、Z軸方向の位置が腹50cのZ軸方向の位置に維持されつつ搬送されることとなる。 The positions of the ends in the -Z direction of the outer peripheral surfaces of the two lower guide rollers 43 and 46 are set substantially equal to the position of the belly 50c in the Z-axis direction. Therefore, by being let out by the two lower guide rollers 43, 46, the position of the metal material 10b in the Z-axis direction near these lower guide rollers 43, 46 is substantially equal to the position of the belly 50c in the Z-axis direction. Become. Here, when the metal material 10b is conveyed in the cleaning tank 50 by the rotation of the first lower guide roller 43 and the second lower guide roller 46, water is jetted from any of the liquid jet nozzles 70. If not, the metal material 10b will hang down in the -Z direction in a catenary shape (catendron shape) centering on the center position in the X-axis direction between the two lower guide rollers 43 and 46 due to its own weight. However, between the two lower guide rollers 43 and 46, by jetting water from each liquid jetting nozzle 70, the metal material 10b to be conveyed is substantially Y-axis Directional water flow is formed. Therefore, the flow of water suppresses the position of the conveyed metal material 10b from shifting in the Z-axis direction, thereby suppressing the hanging of the metal material 10b. As a result, the metal material 10b is conveyed while its Z-axis position is maintained at the Z-axis position of the bulge 50c.

以上説明した実施形態の燃料電池セパレータの製造装置100によれば、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bの上方側と下方側に対して、搬送方向と交差する方向の液体の流れを生じさせる液体噴射ノズル70を備えるので、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bが自重により垂れ下がることを抑制し、洗浄槽50内における深さ方向の金属材料10bの位置を、超音波振動子60から照射される音波によるカーボンブラックの除去力が高い位置に維持でき、表面に残存する余剰カーボンブラックの取り残しを抑制して余剰カーボンを除去できる。 According to the fuel cell separator manufacturing apparatus 100 of the embodiment described above, the liquid flows in the direction crossing the conveying direction with respect to the upper side and the lower side of the metal material 10b conveyed in the cleaning tank 50. Since the liquid injection nozzle 70 is provided, the metal material 10b conveyed in the cleaning tank 50 is prevented from sagging due to its own weight. The force of removing carbon black by sound waves emitted from the surface can be maintained at a high position, and surplus carbon black remaining on the surface can be suppressed and removed.

B.他の実施形態:
(B1)上記実施形態の燃料電池セパレータの製造装置100では、液体噴射ノズル70は、Z軸方向の位置(高さ)が搬送される金属材料10bのZ軸方向の位置とほぼ同じになるように配置されていたが、本開示は、これに限定されない。例えば、液体噴射ノズル70が、上下2つのノズルを有する構成であり、一方のノズルが、金属材料10bの上方側に向けて+Y方向に洗浄液を噴射し、他方のノズルが、金属材料10bの下方側に向けて+Y方向に洗浄液を噴射する構成とし、これら2つのノズルを有する液体噴射ノズル70全体としての配置位置(重心位置)のZ軸方向の位置が、搬送される金属材料10bのZ軸方向の位置と異なる構成であってもよい。また、本実施形態では、金属材料10bの上方側および下方側における洗浄液の流れの方向は、略Y軸方向であったが、本開示はこれに限定されない。X軸方向およびZ軸方向と交差する任意の方向であってもよい。すなわち、一般には、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bの上方側と下方側との両側に対して、搬送方向と交差する方向の洗浄液の流れを生じさせるノズルを、本開示の液体噴射ノズルとしてもよい。
B. Other embodiments:
(B1) In the fuel cell separator manufacturing apparatus 100 of the above embodiment, the liquid injection nozzle 70 is arranged so that the position (height) in the Z-axis direction is substantially the same as the position in the Z-axis direction of the metal material 10b to be conveyed. , but the present disclosure is not limited thereto. For example, the liquid injection nozzle 70 has two upper and lower nozzles. One nozzle injects the cleaning liquid in the +Y direction toward the upper side of the metal material 10b, and the other nozzle is below the metal material 10b. The position in the Z-axis direction of the arrangement position (the center of gravity position) of the entire liquid injection nozzle 70 having these two nozzles is the Z-axis of the conveyed metal material 10b. A configuration different from the position of the direction may be used. Also, in the present embodiment, the direction of the flow of the cleaning liquid above and below the metal material 10b is substantially the Y-axis direction, but the present disclosure is not limited to this. Any direction intersecting with the X-axis direction and the Z-axis direction may be used. That is, in general, a nozzle that generates a flow of cleaning liquid in a direction that intersects the conveying direction is applied to both the upper side and the lower side of the metal material 10b that is conveyed in the cleaning tank 50. It may be a nozzle.

(B2)第1実施形態の燃料電池セパレータの製造装置100は、液体噴射ノズル70が洗浄槽50の-Y方向の内側側面と+Y方向の内側側面において搬送方向に交互配置されていたが、交互配置でなくてもよい。液体噴射ノズル70は、-Y方向の内側側面のみに位置してもよいし、+Y方向の内側側面のみに位置してもよい。 (B2) In the fuel cell separator manufacturing apparatus 100 of the first embodiment, the liquid injection nozzles 70 are alternately arranged in the conveying direction on the inner side surface of the cleaning tank 50 in the −Y direction and the inner side surface in the +Y direction. It does not have to be placement. The liquid injection nozzle 70 may be positioned only on the inner side surface in the -Y direction or may be positioned only on the inner side surface in the +Y direction.

(B3)第1実施形態の燃料電池セパレータの製造装置100において、液体噴射ノズル70は、洗浄槽50内を搬送される金属材料10bの上方側と下方側との両側に対して、水の流れを生じさせていたが、本開示はこれに限定されない。液体噴射ノズル70は、金属材料10bの下方側のみに対して、搬送方向と交差する方向の水の流れを生じさせてもよい。かかる構成においても、自重による垂れ下がりを抑制可能である。 (B3) In the fuel cell separator manufacturing apparatus 100 of the first embodiment, the liquid injection nozzle 70 directs the flow of water to both the upper side and the lower side of the metal material 10b conveyed in the cleaning tank 50. However, the present disclosure is not limited to this. The liquid injection nozzle 70 may generate a flow of water in a direction crossing the conveying direction only on the lower side of the metal material 10b. Also in such a configuration, it is possible to suppress sagging due to its own weight.

(B4)第1実施形態の燃料電池セパレータの製造装置100において、金属材料10bのZ軸方向の位置は、定在波w1の腹50cのZ軸方向の位置とほぼ等しくなるように配置されていたが、本開示はこれに限定されない。金属材料10bのZ軸方向の位置は、定在波w1の節のZ軸方向の位置でなければ、腹のZ軸方向の位置とほぼ等しくなくてもよい。 (B4) In the fuel cell separator manufacturing apparatus 100 of the first embodiment, the position in the Z-axis direction of the metal material 10b is arranged to be substantially equal to the position in the Z-axis direction of the antinode 50c of the standing wave w1. However, the present disclosure is not limited to this. The position of the metal material 10b in the Z-axis direction does not have to be substantially equal to the position of the antinode in the Z-axis direction unless it is the position of the node of the standing wave w1 in the Z-axis direction.

(B5)第1実施形態の燃料電池セパレータの製造装置100において、超音波振動子60は洗浄槽50内の内側底面に配置されていたが、本開示はこれに限定されない。超音波振動子60は、洗浄槽50の外側底面に配置されていてもよい。 (B5) In the fuel cell separator manufacturing apparatus 100 of the first embodiment, the ultrasonic transducer 60 is arranged on the inner bottom surface of the cleaning tank 50, but the present disclosure is not limited to this. The ultrasonic transducer 60 may be arranged on the outer bottom surface of the cleaning tank 50 .

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the outline of the invention are used to solve some or all of the above problems, or Alternatively, replacements and combinations can be made as appropriate to achieve all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

w1…定在波、10…金属材料、10a…金属材料、10b…金属材料、11…ロール、20…カーボンブラック塗布部、30…焼成部、40…搬送部、42…第1の外部案内ローラ、43…第1の下位案内ローラ、46…第2の下位案内ローラ、47…第2の外部案内ローラ、50…洗浄槽、50a…液面、50b…腹、50c…腹、50d…腹、60…超音波振動子、61…超音波発振器、70…液体噴射ノズル、100…製造装置 w1...Standing wave 10...Metal material 10a...Metal material 10b...Metal material 11...Roll 20...Carbon black coating part 30...Baking part 40...Conveying part 42...First external guide roller , 43... First lower guide roller, 46... Second lower guide roller, 47... Second outer guide roller, 50... Washing tank, 50a... Liquid surface, 50b... Convex, 50c... Concern, 50d... Concern, 60... Ultrasonic vibrator, 61... Ultrasonic oscillator, 70... Liquid injection nozzle, 100... Manufacturing apparatus

Claims (1)

燃料電池セパレータの製造装置であって、
液体を貯留可能な洗浄槽と、
表面にカーボンブラックが塗布された後に焼成して得られた前記燃料電池セパレータ用の板状の金属材料を、前記表面が鉛直方向を向いた状態で前記液体が貯留された前記洗浄槽内を搬送する搬送部と、
前記洗浄槽内を搬送される前記金属材料に対して、下方から超音波を照射する超音波照射部と、
前記洗浄槽内を搬送される前記金属材料の上方側と下方側とのうちの少なくとも下方側に対して、前記搬送方向と交差する方向の前記液体の流れを生じさせる液体噴射ノズルと、
を備える、燃料電池セパレータの製造装置。
An apparatus for manufacturing a fuel cell separator,
a cleaning tank capable of storing liquid;
The plate-shaped metal material for the fuel cell separator obtained by firing after applying carbon black on the surface is conveyed in the cleaning tank in which the liquid is stored with the surface facing the vertical direction. a conveying unit that
an ultrasonic irradiating unit that irradiates ultrasonic waves from below onto the metal material conveyed in the cleaning tank;
a liquid injection nozzle that causes the liquid to flow in a direction that intersects with the conveying direction toward at least one of the upper side and the lower side of the metal material conveyed in the cleaning tank;
An apparatus for manufacturing a fuel cell separator, comprising:
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