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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kernmatrize für eine Presse, die mit einem Beschädigungspräventionsmechanismus versehen ist, der so konfiguriert ist, dass er während des Verfahrens des Formpressens eines Metallseparators erzeugtes Gas ausleiten kann, indem er einen Durchtritt bereitstellt, durch den sich Wasserstoffgas in einem Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) nach außen bewegt, wodurch die Anwendung von Spannungen auf den Metallseparator während des Formpressvorgangs verhindert wird und dadurch ein hochgradig zuverlässiger Metallseparator hergestellt wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Wie wohlbekannt ist, ist ein Brennstoffzellenmodul für ein Elektrofahrzeug als einheitliche Moduleinheit konfiguriert, die eine Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln, einen mit einem Gasrohr versehenen Zufuhr-/Verteilungskasten, der zwischen die Brennstoffzellenstapel eingeschoben ist, und ein äußeres Gehäuse, in dem die Brennstoffzellenstapel und der Zufuhr-/Verteilungskasten untergebracht sind, umfasst. In diesem Brennstoffzellenmodul umfasst die Brennstoffzelle eine Membran-Elektroden-Baugruppe (MEA), in der Elektroden, die eine elektrochemische Reaktion aufweisen, an den Seiten einer Elektrolytmembran befestigt sind, durch die hindurch durch die elektrochemische Reaktion erzeugte Wasserstoffionen übertragen werden, und einen Separator zur Stützung der MEA.
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Im Vergleich zu anderen Typen von Brennstoffzellen weist eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle die Vorteile einer hohen Effizienz, hohen Stromdichte, hohen Leistungsdichte, kurzen Startzeit, keine Korrosion und keine Notwendigkeit, eine Elektrolytkontrolle durchzuführen, da sie einen festen Elektrolyten verwendet, auf.
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Da eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle außerdem eine umweltfreundliche Stromquelle ist, die nur reines Wasser als Abfallprodukt erzeugt, wurden Studien dazu von Fahrzeugherstellern auf der ganzen Welt aktiv durchgeführt.
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Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle ist eine Vorrichtung, die Strom erzeugt, während sie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff Wasser und Wärme erzeugt. Der zugeführte Wasserstoff zerfällt an einem Katalysator einer Anode in Wasserstoffionen und Elektronen, und die Wasserstoffionen bewegen sich durch eine Elektrolytmembran zu einer Kathode und werden mit zugeführtem Sauerstoff und den über einen externen leitfähigen Draht eingeführten Elektronen kombiniert, wodurch elektrische Energie entsteht, während Wasser erzeugt wird. Die auf diese Weise erzeugte elektrische Energie wird als Strom zum Antreiben eines Brennstoffzellenfahrzeugs (FCEV) (oder eines Elektrofahrzeugs) verwendet.
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Eine Brennstoffzelle für ein FCEV erfordert ein möglichst hohes Potential. Zu diesem Zweck muss eine Vielzahl von Einheitszellen aufeinander gestapelt werden, um das erforderliche Potential zu erhalten, und diese Stapelstruktur wird als Brennstoffzellenstapel bezeichnet.
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Ein herkömmliches Beispiel für einen Separator, bei dem es sich um eine der Komponenten eines Brennstoffzellenstapels handelt, ist im koreanischen Patent Registrierungsnummer
10-1992151 mit dem Titel „Dual-cell-type separator assembly“ (ausgegeben am 24. Juli 2019), das von der Anmelderin eingereicht wurde, offenbart. Der herkömmliche Separator ist als rechteckiges Metallblech ausgeführt, das einen Brennstoffzellenstapel des Doppelzellentyps bildet. Der Separator umfasst einen Reaktionsbereich, der sich im zentralen Teil des Metallblechs befindet, einen Wasserstoffverteilungsbereich mit einer Vielzahl von Wasserstoffeinbuchtungen, die an einer der vier Kanten des Metallblechs ins Innere des Metallblechs zurückgesetzt sind, einen ersten und einen zweiten Luftverteilerbereich, bei denen es sich um Bereiche in der Nähe eines Paars von einander gegenüberliegenden Kanten unter den drei Kanten des Metallblechs außer der Kante, an der die Wasserstoffeinbuchtungen ausgebildet sind, handelt, wobei der erste und der zweite Luftverteilerbereich eine Vielzahl von Luftbohrungen, durch die Luft hindurchtritt, aufweisen, sowie einen ersten und einen zweiten Kühlmittelverteilerbereich mit einer Vielzahl von Kühlmitteleinbuchtungen, die an beiden Enden der Kante des Metallblechs, an der die Wasserstoffeinbuchtungen ausgebildet sind, ins Innere des Metallblechs zurückgesetzt sind. Das Metallblech hat eine Form, die in Bezug auf eine gedachte Mittellinie, die vom ersten und vom zweiten Luftverteilerbereich gleich weit beabstandet ist, symmetrisch ist. Separatoren mit der obigen Konfiguration werden durch einen Formpressvorgang unter Verwendung einer pneumatischen Presse oder einer hydraulischen Presse in einer Massenproduktion so hergestellt, dass sie eine Vielzahl von darin gebildeten Kanälen
11 aufweisen.
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Der oben genannte herkömmliche Separator 10 wird hergestellt, indem er zwischen eine obere Matrize 30 und eine untere Matrize 40, die in 1 gezeigt sind, gelegt und dadurch gepresst wird, wie in 2 gezeigt ist. Während des Formpressvorgangs unterliegt der Separator 10 jedoch Spannungen, die ein Knitterphänomen in einem Bereich Z2 des Separators 10 ohne ausgebildeten Kanal (einem Bereich, der durch ein Muster aus diagonalen Linien angezeigt ist), in dem keine Kanäle ausgebildet sind, und einem Bereich Z1 des Separators 10 mit ausgebildeten Kanälen, in dem eine Vielzahl von Kanälen 11 ausgebildet sind, je nach der Größe der Fläche zwischen den Kanälen 11 verursachen können und die auch Beschädigungen der Kanten 10a des Separators 10 und der Kanten 11a der Kanäle 11 verursachen können.
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Wenn die obere Matrize 30 nach unten bewegt wird, um den auf der unteren Matrize 40 sitzenden Separator 10 zu pressen, wird Luft (oder Gas) zwischen der oberen Matrize 30 und dem Separator 10 nicht vollständig nach außen ausgeleitet.
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Daher werden auch dann, wenn die obere Matrize 30 nach oben bewegt wird, Spannungen aufgrund der Presskraft auf den Separator 10 ausgeübt, und somit leidet der Separator 10, der eine Dicke von etwa 0,1 cm bis 0,25 cm aufweist, unter den obigen Problemen.
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Dokument des Standes der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 0001: koreanisches Patent Registrierungsnummer
10-1992151 (ausgegeben am 24. Juli 2019)
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Daher wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die obigen Probleme fertiggestellt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kernmatrize bereitzustellen, die zwischen einer oberen Matrize und einem Separator vorhandenes Gas nach außen aus der Presse herausleiten kann, wenn der Separator unter Verwendung der oberen Matrize formgepresst wird, wodurch die Einwirkung von Spannungen auf den Separator verhindert und damit ein hochgradig zuverlässiger Separator hergestellt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können das obige und andere Ziele erreicht werden durch die Bereitstellung einer Kernmatrize für eine Presse zur Bildung eines Metallseparators, der eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die in Zickzackform parallel zueinander ausgebildet sind, wobei ein Durchtritt entsteht, durch den hindurch sich Wasserstoffgas in einer Brennstoffzelle für ein Brennstoffzellenfahrzeug bewegt, wobei die Kernmatrize eine untere Matrize, eine obere Matrize, die so konfiguriert ist, dass sie nach oben und nach unten beweglich ist, um den auf der unteren Matrize sitzenden Metallseparator formzupressen, und einen Beschädigungspräventionsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er die Einwirkung von Spannungen auf den Metallseparator, wenn der Metallseparator formgepresst wird, verhindern kann, umfasst. Der Beschädigungspräventionsmechanismus umfasst eine Vielzahl von ersten Luftlöchern, die durch die obere Matrize hindurch ausgebildet sind, eine Vielzahl von zweiten Luftlöchern, die durch die untere Matrize hindurch ausgebildet sind, und eine Vielzahl von durchgehenden Löchern, die so durch den Metallseparator hindurch ausgebildet sind, dass jedes der durchgehenden Löcher in einer vertikalen Richtung an einem jeweiligen ersten Luftloch und einem jeweiligen zweiten Luftloch ausgerichtet ist. Der Beschädigungspräventionsmechanismus verhindert die Einwirkung von Spannungen auf den Metallseparator, so dass Gas, das entsteht, wenn die obere Matrize den Metallseparator formpresst, durch die ersten Luftlöcher und die zweiten Luftlöcher, die mit den durchgehenden Löchern kommunizieren, nach außen ausgeleitet wird.
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Außerdem kann der Abstand zwischen benachbarten durchgehenden Löchern, die durch den Metallseparator hindurch ausgebildet sind, 0,7 cm bis 2,5 cm betragen.
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Außerdem kann der Abstand zwischen der Kante jedes der Kanäle und einem benachbarten durchgehenden Loch oder der Abstand zwischen der Kante des Metallseparators und einem benachbarten durchgehenden Loch 0,5 cm betragen, und die durchgehenden Löcher können in dem Bereich des Metallseparators, in dem die Kanäle ausgebildet sind, und/oder in dem Bereich des Metallseparators ohne ausgebildeten Kanal, in dem keine Kanäle ausgebildet sind, in der Nähe des Bereichs mit den ausgebildeten Kanälen ausgebildet sein. Außerdem kann der Metallseparator eine Dicke von 0,1 cm bis 0,25 cm aufweisen.
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Außerdem können der Durchmesser der jeweiligen ersten Luftlöcher und der Durchmesser der jeweiligen zweiten Luftlöcher von Enden her, die mit jeweils einem der durchgehenden Löcher zusammenhängen, zu den entgegengesetzten Enden hin allmählich zunehmen, und der Durchmesser des Endes der jeweiligen ersten Luftlöcher und der Durchmesser des Endes der jeweiligen zweiten Luftlöcher, die mit jeweils einem der durchgehenden Löcher zusammenhängen, können kleiner sein als der Durchmesser eines jeweiligen durchgehenden Lochs.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den Begleitzeichnungen zu lesen ist, besser verständlich; dabei sind:
- 1 eine Ansicht, die eine obere Matrize und eine untere Matrize zur Herstellung einer herkömmlichen Separators zeigt;
- 2 eine Ansicht, die eine mit der in 1 gezeigten Kernmatrize ausgestattete Presse zeigt;
- 3 eine Ansicht, die einen durch Formpressen unter Verwendung der herkömmlichen Kernmatrize und der in 2 gezeigten herkömmlichen Presse hergestellten Separator zeigt;
- 4 eine Ansicht, die eine Kernmatrize für eine Presse zur Bildung eines Metallseparators für eine Brennstoffzelle für ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 5 eine Ansicht, die eine mit der in 4 gezeigten Kernmatrize ausgestattete Presse zeigt;
- 6 eine Ansicht, die einen durch Formpressen unter Verwendung der in 5 gezeigten Presse hergestellten Metallseparator zeigt;
- 7 eine Ansicht, die einen Ausleitungsteil für pneumatischen Druck der Presse zeigt, die mit der Kernmatrize für eine Presse zur Bildung eines Metallseparators für eine Brennstoffzelle für ein FCEV gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist; und
- die 8 und 9 Ansichten, die den Betrieb der Kernmatrize für eine Presse zur Bildung eines Metallseparators für eine Brennstoffzelle für ein FCEV gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den Begleitzeichnungen zu lesen ist, besser verständlich. Wenn es nicht anders definiert ist, haben alle hier verwendeten Ausdrücke, die technische oder wissenschaftliche Ausdrücke umfassen, dieselbe Bedeutung, wie sie der Fachmann allgemein versteht. Die Ausdrücke, wie solche, die in gewöhnlichen Wörterbüchern definiert sind, sollten so interpretiert werden, dass sie dieselben Bedeutung haben wie Ausdrücke im Kontext der betreffenden Technik, und sollten nicht so interpretiert werden, dass sie ideale oder übermäßig formale Bedeutungen haben, wenn dies nicht in der Beschreibung klar definiert ist.
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Im Folgenden wird eine Kernmatrize für eine Presse zur Bildung eines Metallseparators für eine Brennstoffzelle für ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) (im Folgenden kurz als „Kernmatrize“ bezeichnet) gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
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Bevor die vorliegende Erfindung beschrieben wird, sei angemerkt, dass eine Presse 20, auf der eine Kernmatrize 1 gemäß der vorliegenden Erfindung installiert wird, eine allgemeine Presse ist, die so konfiguriert ist, dass sie einen zwischen einer oberen Matrize 100 und einer unteren Matrize 200 platzierten Metallseparator 10 formpressen kann, indem die obere Matrize 100 unter Verwendung von pneumatischem Druck oder hydraulischem Druck, der einem Zylinder 21 von außen her zugeführt wird, nach oben und nach unten bewegt wird, und dass die Konfiguration der Presse 20 nur soweit beschrieben wird, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht aus dem Blick gerät.
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Wie in den 4 bis 6 beschrieben ist, umfasst die Kernmatrize 1 gemäß der vorliegenden Erfindung weitgehend eine obere Matrize 100, eine untere Matrize 200 und einen Beschädigungspräventionsmechanismus. Die vorliegende Erfindung mit dieser Konfiguration hat den Vorteil, den aufgrund einer Beschädigung des Metallseparators 10, wenn der Metallseparator 10 durch die Kernmatrize 1 gepresst wird, auftretenden Produktmangelanteil so zu reduzieren, dass eine Vielzahl von Kanälen 11 zur Bereitstellung eines Durchtritts für die Bewegung von Wasserstoffgas durch denselben hindurch in Zickzackform parallel zueinander in dem Metallseparator 10 ausgebildet sind, wodurch man einen hochgradig zuverlässigen Metallseparator erhält.
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Ausführlicher beschrieben, ist die obere Matrize 100 im Wesentlichen in Form einer Platte mit einer vorbestimmten Fläche gebildet und so an einer oberen Seite der Presse 20 installiert, dass sie durch pneumatischen Druck oder hydraulischen Druck, der dem Zylinder 21 zugeführt wird, nach oben und nach unten bewegt wird. Der Metallseparator 10 wird so gepresst, dass die Kanäle 11 durch die Aufwärts-/Abwärtsbewegung der oberen Matrize 100 im Zusammenwirken mit der unteren Matrize 200 (siehe 5), darin gebildet werden, was später beschrieben wird.
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Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist die obere Matrize 100 in Form einer Platte mit einer vorbestimmten Dicke gebildet. Die obere Matrize 100 ist mit ihrer oberen Fläche an dem Zylinder 21 befestigt, der sich auf der oberen Seite der Presse 20 befindet, und weist einen kanalförmigen Teil 111 auf, der in einem gravierten und geprägten Muster in seiner unteren Fläche gebildet ist, so dass er den in dem Metallseparator 10 auszubildenden Kanälen 11 entspricht.
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Damit ist der Zylinder 21 so auf der Presse 20 installiert, das er Kraft (z.B. pneumatischen Druck oder hydraulischen Druck) aufnimmt, durch die ein Stab des Zylinders 21 nach oben und nach unten bewegt wird, und zwar über eine Steuereinheit 23, die so konfiguriert ist, dass sie ein elektrisches Kontrollsignal zur Steuerung der Presse 20 erzeugen kann. Vorzugsweise wird der Stab der Zylinders 21 so gesteuert, dass er sich in Schritten langsam nach unten auf den formzupressenden Metallseparator 10 zu bewegt, so dass der Metallseparator 10 in Schritten mit unterschiedlicher Presskraft gepresst wird, wodurch die Einwirkung von Spannungen auf den Metallseparator 10 während des Formpressvorgangs verhindert oder minimiert wird.
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Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, kann die obere Matrize 100 gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem von zwei Einheitskörpern, die lösbar aneinander gekoppelt sind, gebildet werden. Somit ist es möglich, den vorhandenen kanalförmigen Teil 111, der in der unteren Fläche der oberen Matrize 100 ausgebildet ist, durch einen anderen zu ersetzen, der einem anderen gewünschten Typ der Kanäle 11 entspricht, die in dem Metallseparator 10 formgepresst werden sollen.
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Die obere Matrize 100 gemäß der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein durch dieselbe hindurch gebildetes erstes Luftloch 310 auf, bei dem es sich um eine der Komponenten des später zu beschreibenden Beschädigungspräventionsmechanismus handelt. Eine ausführliche Beschreibung des ersten Luftlochs 310 erfolgt später bei der Beschreibung des Beschädigungspräventionsmechanismus.
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Die untere Matrize 200 dient dazu, den Metallseparator 10 fest zu unterstützen, wenn die obere Matrize 100 nach unten bewegt wird und den Metallseparator 10 presst, wobei die Kanäle 11 darin gebildet werden.
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Zum Beispiel ist die untere Matrize 200 gemäß der vorliegenden Erfindung in Form einer Platte ausgebildet, die eine vorbestimmte Dicke aufweist und aus demselben Material wie die oben beschriebene obere Matrize 100 besteht. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, sitzt die untere Matrize 200 in einer Trägervertiefung 26, die in der oberen Fläche einer Basis 25 gebildet ist, welche eine der Komponenten der Presse 20 ist, und ist dort fixiert und stützt den Metallseparator 10 und die obere Matrize 100, so dass die obere Matrize 100 nach unten bewegt wird und genau die Kanäle 11 in dem Metallseparator 10 ausbildet.
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Zu diesem Zweck ist der Metallseparator 10 so konfiguriert, dass er auf der oberen Fläche der unteren Matrize 200 sitzt und es ermöglicht, dass die Kanäle 11 darin durch die obere Matrize 100 ausgebildet werden.
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Außerdem weist die untere Matrize 200 wenigstens ein durch dieselbe hindurch gebildetes zweites Luftloch 320 auf, bei dem es sich um eine der Komponenten des später zu beschreibenden Beschädigungspräventionsmechanismus handelt. Eine ausführliche Beschreibung des zweiten Luftlochs 320 erfolgt später bei der Beschreibung des Beschädigungspräventionsmechanismus.
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Indessen kann, wie in den Zeichnungen gezeigt ist, die Basis 25, welche die Presse 20 gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, weiterhin mit einem Ausleitungsteil für pneumatischen Druck 27 versehen sein, das als Reaktion auf ein Steuerungssignal aus der Steuereinheit 23 gesteuert wird. Der Ausleitungsteil für pneumatischen Druck 27 umfasst ein Ausleitungsrohr für pneumatischen Druck 28 und eine Saugpumpe 29 (siehe 7).
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Das Ausleitungsrohr für pneumatischen Druck 28 hat ein Ende, das mit der Saugpumpe 29 verbunden ist, und eine Vielzahl von divergierenden entgegengesetzten Enden, die sich in der Basis 25 befinden, um mit einer Vielzahl von zweiten Luftlöchern 320, die durch die untere Matrize 200 hindurch ausgebildet sind, zu kommunizieren. Dementsprechend wird das Gas G, das erzeugt wird, wenn die obere Matrize 100 den Metallseparator 10 formpresst, zwangsweise von der Saugpumpe 29 angesaugt.
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Vorzugsweise weisen die divergierenden entgegengesetzten Enden des Ausleitungsrohrs für pneumatischen Druck 28, die in der oberen Fläche der Basis 25 so ausgebildet sind, dass sie den zweiten Luftlöchern 320, die in der unteren Fläche der unteren Matrize 200 ausgebildet sind, entgegengesetzt sind, Durchmesser auf, die eine Kommunikation mit den zweiten Luftlöchern 320 ermöglichen. Dementsprechend lässt sich Gas, das sich durch die zweiten Luftlöcher 320 hindurch auf die Basis 25 zu bewegt, leicht aus der Basis 25 hinausleiten (siehe 7).
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Die Saugpumpe 29 ist innerhalb oder außerhalb der Basis 25 installiert und saugt schnell und zwangsweise Gas, das als Reaktion auf ein Kontrollsignal von der Steuereinheit 23 in das Ausleitungsrohr für pneumatischen Druck 28 eingeführt wird, an und leitet das Gas aus der Basis 25 hinaus.
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Zu diesem Zweck weist die Saugpumpe 29 eine Struktur auf, die es ermöglicht, das Ausleitungsrohr für pneumatischen Druck 28 damit zu verbinden. Weiterhin ist die Saugpumpe 29 so konfiguriert, dass es möglich ist, sie unter der Kontrolle der Steuereinheit 23 selektiv nur dann zu betreiben, wenn die obere Matrize 100 nach unten bewegt wird und den Metallseparator 10 pressformt, d.h. nur wenn während des Formpressvorgangs erzeugtes Gas in die zweiten Luftlöcher 320 eingeführt wird, anstatt sie die ganze Zeit zu betreiben.
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Außerdem dient der Beschädigungspräventionsmechanismus, der eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist, dazu, Gas, das den Metallseparator 10 verformen kann, wenn die obere Matrize 100 den Metallseparator 10 unter Bildung der Kanäle 11 in dem Metallseparator 10 presst, schnell nach außen auszuleiten. Dieser Beschädigungspräventionsmechanismus umfasst durchgehende Löcher 330, die in dem Metallseparator 10 gebildet sind, und umfasst weiterhin die oben beschriebenen ersten Luftlöcher 310 und zweiten Luftlöcher 320, die so gebildet sind, dass sie dasselbe Muster wie die durchgehenden Löcher 330 aufweisen.
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Dabei können, wie in den Zeichnungen gezeigt ist, die durchgehenden Löcher 330 je nach Bedarf in einem Bereich Z1 des Metallseparators 10 mit ausgebildeten Kanälen, in dem die Kanäle 11 ausgebildet sind, gebildet sein und können auch in einem Bereich Z2 des Metallseparators 10 ohne ausgebildeten Kanal, in dem keine Kanäle ausgebildet sind, in der Nähe des Bereichs Z1 mit den ausgebildeten Kanälen gebildet sein. Die durchgehenden Löcher 330 können so durch den Metallseparator 10 hindurch ausgebildet sein, dass sie in vorbestimmten Abständen voneinander beabstandet sind und je nach der Größe der Fläche des entsprechenden Bereichs eine Kreisform oder Schlitzform aufweisen (siehe 3).
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Der Abstand D1 zwischen der Kante 11a jedes der furchenförmigen Kanäle 11 und einem benachbarten der durchgehenden Löcher 330 oder der Abstand D2 zwischen der Kante 10a des Metallseparators 10 und einem benachbarten der durchgehenden Löcher 330 wird auf einen Wert eingestellt, der größer oder gleich einem Schwellenabstand von 0,5 cm ist. Wenn die durchgehenden Löcher 330 innerhalb des Schwellenabstands gebildet sind, kann die Kante 10a des Metallseparators 10 oder die Kante 11a jedes Kanals 11 verformt werden, wenn die obere Matrize 100 nach unten bewegt wird und den Metallseparator 10 formpresst.
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Außerdem wird der Abstand D3 zwischen benachbarten der durchgehenden Löcher 330 auf 0,7 cm bis 2,5 cm eingestellt. Wenn der Abstand D3 zwischen benachbarten der durchgehenden Löcher 330 kleiner als 0,7 cm ist, kann der Metallseparator 10 aufgrund von zwei oder mehr dicht gebildeten durchgehenden Löchern 330 verformt werden, wenn die obere Matrize 100 den Metallseparator 10 formpresst. Wenn der Abstand D3 zwischen benachbarten der durchgehenden Löcher 330 größer als 2,5 cm ist, ist die Ausleitung von Gas durch die ersten und zweiten Luftlöcher 310 und 320, die später beschrieben werden, vielleicht nicht glatt realisierbar.
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Dabei sei angemerkt, dass die oben beschriebenen Schwellenwerte der Abstände D1, D2 und D3, die mit der Bildung der durchgehenden Löcher 330 assoziiert sind, Werte sind, die unter den Bedingungen festgesetzt werden, bei denen der Druck, mit dem der Metallseparator 10 unter Verwendung der oberen Matrize 100 gepresst wird, 5 kg/cm2 beträgt und die Dicke des Metallseparators 10 0,1 cm bis 0,25 cm beträgt.
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Außerdem sind jedes der ersten Luftlöcher 310, die durch die obere Matrize 100 gebildet werden, und jedes der zweiten Luftlöcher 320, die durch die untere Matrize 200 gebildet werden, in einer vertikalen Richtung an einem jeweiligen der durchgehenden Löcher 330, die durch den Metallseparator 10 hindurch gebildet werden, ausgerichtet. Dementsprechend wird Gas, das erzeugt wird, wenn die obere Matrize 100 den Metallseparator 10 formpresst, durch die ersten und zweiten Luftlöcher 310 und 320 glatt nach außen ausgeleitet.
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Vorzugsweise nehmen der Durchmesser 310-D der jeweiligen ersten Luftlöcher 310, die durch die obere Matrize 100 gebildet werden, und der Durchmesser 320-D der jeweiligen zweiten Luftlöcher 320, die durch die untere Matrize 200 gebildet werden, von den Enden her, die mit jeweils einem der durchgehenden Löcher 330, welche durch den Metallseparator 10 hindurch gebildet werden, zusammenhängen, zu den entgegengesetzten Enden hin allmählich zu, wodurch die Ausleitung von Gas erleichtert wird.
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Außerdem sind der Durchmesser 310-D des Endes der jeweiligen ersten Luftlöcher 310, die durch die obere Matrize 100 gebildet werden, und der Durchmesser 320-D des Endes der jeweiligen zweiten Luftlöcher 320, die durch die untere Matrize 200 gebildet werden, welche mit jeweils einem der durchgehenden Löcher 330, die durch den Metallseparator 10 hindurch gebildet werden, zusammenhängen, kleiner als der Durchmesser 330-D eines jeweiligen durchgehenden Lochs 330, wodurch verhindert wird, dass der Metallseparator 10 durch den Druck, mit dem die obere Matrize 100 den Metallseparator 10 formpresst, verformt wird.
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Wenn der Durchmesser 310-D des Endes der jeweiligen ersten Luftlöcher 310, die durch die obere Matrize 100 gebildet werden, und der Durchmesser 320-D des Endes der jeweiligen zweiten Luftlöcher 320, die durch die untere Matrize 200 gebildet werden, welche mit jeweils einem der durchgehenden Löcher 330 zusammenhängen, größer sind als der Durchmesser 330-D eines jeweiligen durchgehenden Lochs 330 kann der Metallseparator 10 verformt werden, so dass ein Teil des Metallseparators 10 um jedes der durchgehenden Löcher 330 herum durch den Druck, mit dem die obere Matrize 100 den Metallseparator 10 formpresst, in ein jeweiliges der zweiten Luftlöcher 320 eingeführt wird.
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Im Folgenden wird der Betrieb der Kernmatrize für eine Presse zur Bildung eines Metallseparators für eine Brennstoffzelle für ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
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Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, wird zuerst der Metallseparator 10 auf die obere Fläche der unteren Matrize 200, durch die hindurch die zweiten Luftlöcher 320 gebildet sind, aufgesetzt, so dass jedes der durchgehenden Löcher 330, die durch den Metallseparator 10 hindurch gebildet werden, mit einem jeweiligen der zweiten Luftlöcher 320 ausgerichtet ist.
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Anschließend wird die obere Matrize 100, die an den Zylinder 21 gekoppelt ist, so gesteuert, dass sie sich als Reaktion auf ein Steuerungssignal aus der Steuereinheit 23 schrittweise langsam nach unten auf den Metallseparator 10 zu bewegt, wodurch der Metallseparator 10 formgepresst wird, so dass in dem Metallseparator 10 durch den kanalbildenden Teil 111, der in der unteren Fläche der oberen Matrize 100 gebildet ist, eine Vielzahl von Kanälen 11 ausgebildet wird.
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Zu diesem Zeitpunkt ist offensichtlich, dass jedes der ersten Luftlöcher 310, die durch die obere Matrize 100 gebildet werden, an einem jeweiligen der durchgehenden Löcher 330, die durch den Metallseparator 10 hindurch gebildet werden, ausgerichtet ist.
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Wenn in diesem Zustand die obere Matrize 100 den Metallseparator 10 presst, entsteht Druck zwischen der oberen Matrize 100 und dem Metallseparator 10, und Luft, d.h. Gas, das sich zwischen der oberen Matrize 100 und dem Metallseparator 10 befindet, wird in die ersten Luftlöcher 310, die durch die obere Matrize 100 gebildet werden, und in die zweiten Luftlöcher 320, die durch die untere Matrize 200 gebildet werden, über die durchgehenden Löcher 330, die gleichzeitig durch den Metallseparator 10 hindurch gebildet werden, eingeführt und somit schnell aus der Presse 20 ausgeleitet.
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Insbesondere wird das Gas, das in die zweiten Luftlöcher 320, die durch die untere Matrize 200 gebildet werden, eingeführt wird, durch das Ausleitungsteil für pneumatischen Druck 27 zwangsweise angesaugt und lässt sich somit leichter aus der Presse 20 ausleiten, wodurch die Einwirkung von Spannungen auf den Metallseparator 10 verhindert wird und folglich eine Massenproduktion von hochgradig zuverlässigen Metallseparatoren ermöglicht wird.
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Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, umfasst die Kernmatrize für eine Presse zur Bildung eines Metallseparators für eine Brennstoffzelle für ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) gemäß der vorliegenden Erfindung im Unterschied zu einer herkömmlichen Presse zur Bildung eines Separators für eine Brennstoffzelle einen Beschädigungspräventionsmechanismus, um Gas, das zwischen der oberen Matrize 100 und dem Metallseparator 10 vorhanden ist, leicht und schnell aus der Presse 20 ausleiten zu können, wenn die obere Matrize 100 den Metallseparator 10, der auf der unteren Matrize 200 sitzt, formpresst, wodurch die Einwirkung von Spannungen auf den Metallseparator 10 verhindert wird und folglich ein hochgradig zuverlässiger Metallseparator hergestellt wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf spezielle Gegenstände, wie konkrete Komponenten, eingeschränkte Ausführungsformen und Zeichnungen, beschrieben wurde, werden diese lediglich angegeben, um ein allgemeines Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Der Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, kann verschiedene Modifikationen und Veränderungen gegenüber der obigen Beschreibung vornehmen.
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Die vorliegende Erfindung soll also die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdecken, vorausgesetzt, diese fallen in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 101992151 [0007, 0011]
