特許 7661876 熱プレス成形装置及び熱プレス成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-07

(45)【発行日】2025-04-15

(54)【発明の名称】熱プレス成形装置及び熱プレス成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/34 20060101AFI20250408BHJP

   B29C 33/02 20060101ALI20250408BHJP

   B29C 33/30 20060101ALI20250408BHJP

   B29C 43/36 20060101ALI20250408BHJP

   B29C 43/32 20060101ALI20250408BHJP

【ＦＩ】

B29C33/34

B29C33/02

B29C33/30

B29C43/36

B29C43/32

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021208575

(22)【出願日】2021-12-22

(65)【公開番号】P2023093138

(43)【公開日】2023-07-04

【審査請求日】2024-02-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 善記

【審査官】家城 雅美

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１１２８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２２２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３１４８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３３／３４

Ｂ２９Ｃ ３３／０２

Ｂ２９Ｃ ３３／３０

Ｂ２９Ｃ ４３／３６

Ｂ２９Ｃ ４３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂材料を含むワークを熱プレス成形する装置であって、
固定型と、
前記固定型に対して上下方向において接離可能に構成された可動型と、
前記固定型及び前記可動型のうち下方に位置する下型の上に載置可能に構成されるとともに前記下型の上とは別の場所に搬送可能に構成された入れ子型と、を備え、
前記固定型及び前記可動型の内部には、冷媒が流通可能に構成された冷却回路がそれぞれ設けられており、
前記入れ子型は、下入れ子と、前記下入れ子の上方に配置される上入れ子と、を有しており、
前記下入れ子の上面には、前記ワークを成形する下側成形面が設けられており、
前記上入れ子の下面には、前記ワークを成形する上側成形面が設けられている、
熱プレス成形装置。

【請求項2】

前記入れ子型は、前記入れ子型に対してプレス荷重が作用していない状態において、前記上入れ子を前記下入れ子から上方に離れた位置に保持する保持部を備える、
請求項１に記載の熱プレス成形装置。

【請求項3】

前記保持部は、前記下入れ子に対して前記上入れ子を上方に向けて付勢する付勢部材である、
請求項２に記載の熱プレス成形装置。

【請求項4】

前記入れ子型は、前記下入れ子に対して前記上入れ子を上下方向に移動可能に支持するシャフトを備えており、
前記付勢部材は、前記シャフトの外周を覆うばねである、
請求項３に記載の熱プレス成形装置。

【請求項5】

前記下型は、下型本体と、前記下型本体の上面に開口する複数のピン穴と、前記ピン穴の各々に挿入される複数のクッションピンと、前記クッションピンの各々を上方に向けて付勢する複数の付勢部材と、を有しており、
前記クッションピンに対してプレス荷重が作用していない状態において、前記クッションピンが前記上面から突出しており、前記クッションピンに対してプレス荷重が作用することで前記クッションピンが前記ピン穴の内部に進入するように構成されており、
前記入れ子型は、前記クッションピンに対してプレス荷重が作用していない状態において前記クッションピンの各々にのみ当接している、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱プレス成形装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱プレス成形装置を用いて前記ワークを熱プレス成形する方法であって、
前記下型の上とは別の場所で、前記下側成形面上に前記ワークを載置した状態で前記ワーク及び前記入れ子型を加熱する加熱工程と、
前記下型の上に前記入れ子型を載置する載置工程と、
前記固定型に近づくように前記可動型を移動させることで前記入れ子型をプレスすると同時に、前記入れ子型の熱を前記固定型及び前記可動型に移動させることで前記入れ子型及び前記ワークを冷却する型締め冷却工程と、
前記固定型から離れるように前記可動型を移動させる型開き工程と、
前記下型から前記入れ子型を取り出す取り出し工程と、
を備える、
熱プレス成形方法。

【請求項7】

樹脂材料を含むワークを熱プレス成形する装置であって、
固定型と、
前記固定型に対して上下方向において接離可能に構成された可動型と、
前記固定型及び前記可動型のうち下方に位置する下型の上に載置可能に構成された入れ子型と、を備え、
前記固定型及び前記可動型の内部には、冷媒が流通可能に構成された冷却回路がそれぞれ設けられており、
前記入れ子型は、下入れ子と、前記下入れ子の上方に配置される上入れ子と、を有しており、
前記下入れ子の上面には、前記ワークを成形する下側成形面が設けられており、
前記上入れ子の下面には、前記ワークを成形する上側成形面が設けられており、
前記入れ子型は、前記入れ子型に対してプレス荷重が作用していない状態において、前記上入れ子を前記下入れ子から上方に離れた位置に保持する保持部を備え、
前記保持部は、前記下入れ子に対して前記上入れ子を上方に向けて付勢する付勢部材であり、
前記入れ子型は、前記下入れ子に対して前記上入れ子を上下方向に移動可能に支持するシャフトを備えており、
前記付勢部材は、前記シャフトの外周を覆うばねである、
熱プレス成形装置。

【請求項8】

樹脂材料を含むワークを熱プレス成形する装置であって、
固定型と、
前記固定型に対して上下方向において接離可能に構成された可動型と、
前記固定型及び前記可動型のうち下方に位置する下型の上に載置可能に構成された入れ子型と、を備え、
前記固定型及び前記可動型の内部には、冷媒が流通可能に構成された冷却回路がそれぞれ設けられており、
前記入れ子型は、下入れ子と、前記下入れ子の上方に配置される上入れ子と、を有しており、
前記下入れ子の上面には、前記ワークを成形する下側成形面が設けられており、
前記上入れ子の下面には、前記ワークを成形する上側成形面が設けられており、
前記下型は、下型本体と、前記下型本体の上面に開口する複数のピン穴と、前記ピン穴の各々に挿入される複数のクッションピンと、前記クッションピンの各々を上方に向けて付勢する複数の付勢部材と、を有しており、
前記クッションピンに対してプレス荷重が作用していない状態において、前記クッションピンが前記上面から突出しており、前記クッションピンに対してプレス荷重が作用することで前記クッションピンが前記ピン穴の内部に進入するように構成されており、
前記入れ子型は、前記クッションピンに対してプレス荷重が作用していない状態において前記クッションピンの各々にのみ当接している、
熱プレス成形装置。

【請求項9】

樹脂材料を含むワークを熱プレス成形する熱プレス成形装置を用いて前記ワークを熱プレス成形する方法であって、
前記熱プレス成形装置は、
固定型と、
前記固定型に対して上下方向において接離可能に構成された可動型と、
前記固定型及び前記可動型のうち下方に位置する下型の上に載置可能に構成された入れ子型と、を備え、
前記固定型及び前記可動型の内部には、冷媒が流通可能に構成された冷却回路がそれぞれ設けられており、
前記入れ子型は、下入れ子と、前記下入れ子の上方に配置される上入れ子と、を有しており、
前記下入れ子の上面には、前記ワークを成形する下側成形面が設けられており、
前記上入れ子の下面には、前記ワークを成形する上側成形面が設けられており、
前記下型の上とは別の場所で、前記下側成形面上に前記ワークを載置した状態で前記ワーク及び前記入れ子型を加熱する加熱工程と、
前記下型の上に前記入れ子型を載置する載置工程と、
前記固定型に近づくように前記可動型を移動させることで前記入れ子型をプレスすると同時に、前記入れ子型の熱を前記固定型及び前記可動型に移動させることで前記入れ子型及び前記ワークを冷却する型締め冷却工程と、
前記固定型から離れるように前記可動型を移動させる型開き工程と、
前記下型から前記入れ子型を取り出す取り出し工程と、
を備える、
熱プレス成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱プレス成形装置及び熱プレス成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、成型素材を加熱プレスするプレス成型金型及びこれを用いたプレス成型方法が開示されている。成型素材は、例えば炭素繊維の織物などの補強材繊維と、樹脂材料とを含む複合材料である。

【0003】

プレス成型金型は、固定金型、可動金型、及び金型入り駒を備えている。固定金型及び可動金型には、それぞれ冷却通路が内蔵されている。金型入り駒は、可動金型の上方に弾性体を介して設けられた第一入り駒と、固定金型の下方に弾性体を介して設けられた第二入り駒とを備えている。第一入り駒には、成型素材を賦形する凹状の転写成型部が設けられている。第二入り駒には、成型素材を賦形する凸状の転写成型部が設けられている。また、第一入り駒及び第二入り駒には、それぞれ電熱ヒータが内蔵されている。

【0004】

特許文献１に開示されているプレス成型方法では、まず、電熱ヒータに通電することで第一入り駒及び第二入り駒を加熱する。その後、第一入り駒と第二入り駒との間に成型素材を載置する。これにより、成型素材が加熱されることで成型素材を構成する樹脂材料の流動性が高められる。次に、可動型が固定型に向けて移動することで、第一入り駒及び第二入り駒によって成型素材が加圧される。これにより、成型素材が転写成型部に倣った形状に成型される。その後、固定金型及び可動金型の冷却通路内に冷却媒体を流入させることで、金型入り駒の熱が各金型へと伝達される。これにより、第一入り駒と第二入り駒との間に配置された成型素材が冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５８２６２４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１に記載のプレス成型金型及びこれを用いたプレス成型方法の場合、プレス成型金型において金型入り駒の加熱及び冷却の双方を行う必要がある。そのため、１つのプレス成型金型によって複数の成型素材を順次プレス成型する場合には、金型入り駒の加熱及び冷却に時間を要するため、生産性が低いという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための熱プレス成形装置は、樹脂材料を含むワークを熱プレス成形する装置であって、固定型と、前記固定型に対して上下方向において接離可能に構成された可動型と、前記固定型及び前記可動型のうち下方に位置する下型の上に載置可能に構成された入れ子型と、を備える。前記固定型及び前記可動型の内部には、冷媒が流通可能に構成された冷却回路がそれぞれ設けられており、前記入れ子型は、下入れ子と、前記下入れ子の上方に配置される上入れ子と、を有しており、前記下入れ子の上面には、前記ワークを成形する下側成形面が設けられており、前記上入れ子の下面には、前記ワークを成形する上側成形面が設けられている。

【0008】

同構成によれば、入れ子型ごとワークを予め加熱した後に下型の上に載置することができる。このため、加熱されたワークのみを下型の上に移動させてプレスをする場合に比べて、ワークの放熱を抑制できるので、プレスされる際のワークを高温に保つことができる。これにより、ワークを構成する樹脂材料の流動性が高められるため、ワークの成形性が向上する。

【0009】

また、冷却回路内に冷媒を流通させることによって固定型及び可動型、並びに入れ子型を介してワークが冷却される。これにより、ワークの冷却を速やかに行うことができる。
ここで、上記構成によれば、下型の上とは別の場所で、入れ子型及びワークを予め加熱しておくことができるので、下型の上でワークを加熱しなくて済む。また、固定型及び可動型を冷却できるため、入れ子型からの受熱によって固定型及び可動型が高温となることを抑制できる。これにより、固定型及び可動型の冷却に要する時間を短縮できるため、次のワークを熱プレス成形するまでの時間を短縮できる。したがって、熱プレス成形の生産性が向上する。

【0010】

上記熱プレス成形装置において、前記入れ子型は、前記入れ子型に対してプレス荷重が作用していない状態において、前記上入れ子を前記下入れ子から上方に離れた位置に保持する保持部を備えることが好ましい。

【0011】

同構成によれば、入れ子型に対してプレス荷重が作用していない状態において、保持部によって、上入れ子が下入れ子から上方に離れた位置に保持される。このため、下入れ子の下側成形面の上にワークを容易に載置できる。

【0012】

上記熱プレス成形装置において、前記保持部は、前記下入れ子に対して前記上入れ子を上方に向けて付勢する付勢部材であることが好ましい。
同構成によれば、入れ子型に対してプレス荷重が作用していない状態において、付勢部材によって下入れ子に対して上入れ子が上方に向けて付勢されることで、上入れ子を下入れ子から上方に離れた位置に保持できる。また、入れ子型に対してプレス荷重が作用すると、付勢部材が圧縮されることで上入れ子が下入れ子に近づくように移動することで、下側成形面と上側成形面とによってワークがプレスされる。したがって、保持部を簡単な構成で具現化できる。

【0013】

上記熱プレス成形装置において、前記入れ子型は、前記下入れ子に対して前記上入れ子を上下方向に移動可能に支持するシャフトを備えており、前記付勢部材は、前記シャフトの外周を覆うばねであることが好ましい。

【0014】

同構成によれば、入れ子型がプレスされる際に、下入れ子に対する上入れ子の上下方向における移動がシャフトによって支持されるため、上入れ子がシャフトの軸線方向、すなわち上下方向に対して直交する方向に移動することを抑制できる。したがって、下側成形面と上側成形面とを的確に位置合わせすることができる。

【0015】

また、付勢部材としてのばねがシャフトの外周を覆うように設けられる。このため、入れ子型において付勢部材をコンパクトに配置できる。
上記熱プレス成形装置において、前記下型は、下型本体と、前記下型本体の上面に開口する複数のピン穴と、前記ピン穴の各々に挿入される複数のクッションピンと、前記クッションピンの各々を上方に向けて付勢する複数の付勢部材と、を有しており、前記クッションピンに対してプレス荷重が作用していない状態において、前記クッションピンが前記上面から突出しており、前記クッションピンに対してプレス荷重が作用することで前記クッションピンが前記ピン穴の内部に進入するように構成されており、前記入れ子型は、前記クッションピンに対してプレス荷重が作用していない状態において前記クッションピンの各々にのみ当接していることが好ましい。

【0016】

同構成によれば、ワークを含む入れ子型が下型の上に載置された状態において、入れ子型は、クッションピンの各々にのみ当接する。すなわち、入れ子型は、下型本体から上方に浮いた状態となる。このため、入れ子型から下型本体への熱の移動が抑制される。これにより、プレスされる際のワークを一層高温に保つことができる。

【0017】

また、クッションピンに対してプレス荷重が作用すると、クッションピンがピン穴の内部に進入するようになるため、入れ子型が下型本体に接触するようになる。これにより、入れ子型から下型本体への熱の移動が促進されることでワークの冷却を一層速やかに行うことができる。

【0018】

上記課題を解決するための熱プレス成形方法は、前記熱プレス成形装置を用いて前記ワークを熱プレス成形する方法であって、前記下型の上とは別の場所で、前記下側成形面上に前記ワークを載置した状態で前記ワーク及び前記入れ子型を加熱する加熱工程と、前記下型の上に前記入れ子型を載置する載置工程と、前記固定型に近づくように前記可動型を移動させることで前記入れ子型をプレスすると同時に、前記入れ子型の熱を前記固定型及び前記可動型に移動させることで前記入れ子型及び前記ワークを冷却する型締め冷却工程と、前記固定型から離れるように前記可動型を移動させる型開き工程と、前記下型から前記入れ子型を取り出す取り出し工程と、を備える。

【0019】

同方法によれば、加熱工程において、下型の上とは別の場所で、下側成形面上にワークを載置した状態でワーク及び入れ子型が加熱される。続いて、載置工程において、下型の上に入れ子型が載置される。続いて、型締め冷却工程において、固定型に近づくように可動型を移動させることで入れ子型がプレスされると同時に、入れ子型の熱を固定型及び可動型に移動させることで入れ子型及びワークが冷却される。続いて、型開き工程において、固定型から離れるように可動型が移動する。続いて、取り出し工程において、下型から入れ子型が取り出される。

【0020】

ここで、上記方法によれば、入れ子型ごとワークが予め加熱された後に下型の上に載置される。このため、加熱されたワークのみを下型の上に移動させてプレスをする場合に比べて、ワークの放熱を抑制できるので、プレスされる際のワークを高温に保つことができる。これにより、ワークを構成する樹脂材料の流動性が高められるため、ワークの成形性が向上する。

【0021】

また、冷却回路内に冷媒を流通させることによって固定型及び可動型、並びに入れ子型を介してワークが冷却される。これにより、ワークの冷却を速やかに行うことができる。
ここで、上記方法によれば、下型の上とは別の場所で、入れ子型及びワークを予め加熱しておくことができる。また、固定型及び可動型を冷却できるため、入れ子型からの受熱によって固定型及び可動型が高温となることを抑制できる。これにより、固定型及び可動型の冷却に要する時間を短縮できるため、次のワークを熱プレス成形するまでの時間を短縮できる。したがって、熱プレス成形の生産性が向上する。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、熱プレス成形の生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、一実施形態に係る熱プレス成形装置及び熱プレス成形方法の加熱工程を示す正面図である。

【図2】図２は、同実施形態に係る熱プレス成形方法の載置工程を示す正面図である。

【図3】図３は、同実施形態に係る熱プレス成形方法の型締め冷却工程を示す正面図である。

【図4】図４は、同実施形態に係る熱プレス成形方法の型開き工程を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図１～図４を参照して、一実施形態について説明する。
熱プレス成形装置（以下、成形装置５０）は、樹脂材料を含むワーク６０を熱プレス成形する装置である。本実施形態のワーク６０は、樹脂材料と炭素材料とを含む複合材料である。本実施形態の成形装置５０は、ワーク６０を熱プレス成形することにより燃料電池のセルを構成するセパレータを製造する際に用いられる。

【0025】

図１に示すように、成形装置５０は、下型１０、上型２０、入れ子型３０、及びホットプレート４０を備えている。
＜下型１０＞
図１に示すように、下型１０は、固定型であり、台座部１１と、ホルダ１２と、冷却回路１３と、クッションピン１４と、ばね１５とを備えている。

【0026】

台座部１１の上面には、ホルダ１２が設けられている。台座部１１及びホルダ１２の内部には、冷媒が流通可能に構成された冷却回路１３が設けられている。
下型１０の外部には、冷却回路１３を流通する冷媒との間で熱交換を行う熱交換器１７が接続されている。

【0027】

ホルダ１２の上面には、複数のピン穴１６が開口している。本実施形態では、４つのピン穴１６が、ホルダ１２の上面上の仮想長方形の４つの角に位置するように設けられている。

【0028】

ピン穴１６には、クッションピン１４が挿入されている。ピン穴１６の底面とクッションピン１４との間には、ばね１５が設けられている。ばね１５の両端は、ピン穴１６の底面とクッションピン１４とにそれぞれ固定されている。

【0029】

台座部１１、ホルダ１２、クッションピン１４、及びばね１５は、いずれも金属製である。
図１に示すように、クッションピン１４に対してプレス荷重が作用していない状態では、クッションピン１４はホルダ１２の上面から突出している。

【0030】

図３に示すように、クッションピン１４に対してプレス荷重が作用することで、クッションピン１４がピン穴１６の内部に進入するように構成されている。
＜入れ子型３０＞
図１に示すように、入れ子型３０は、下入れ子３３と、上入れ子３１と、シャフト３５と、ばね３７とを備えている。

【0031】

下入れ子３３は、矩形板状である。
下入れ子３３の上面の内周部には、同上面の外周部よりも下方に窪んでいる下側成形面３４が設けられている。下側成形面３４は、複数の凹部３４ａを有する。

【0032】

下入れ子３３の上面の４つの角部には、上下方向Ｚに延在するシャフト３５が設けられている。シャフト３５は、下入れ子３３に固定されている。
下入れ子３３の上方には、上入れ子３１が設けられている。

【0033】

上入れ子３１は、下入れ子３３と同様な矩形板状である。上入れ子３１の４つの角部には、上入れ子３１を上下方向Ｚに貫通するとともにシャフト３５が挿通される挿通孔３６が設けられている。上入れ子３１は、シャフト３５によって下入れ子３３に対して上下方向Ｚに移動可能に支持されている。

【0034】

シャフト３５の外周は、ばね３７により覆われている。ばね３７は、例えばコイルスプリングである。
入れ子型３０にプレス荷重が作用していない状態では、ばね３７によって、上入れ子３１は下入れ子３３から上方に離れた位置に保持されている。

【0035】

上入れ子３１の下面には、下側成形面３４に対向する上側成形面３２が設けられている。上側成形面３２は、上入れ子３１の下面の外周部よりも下方に突出している。上側成形面３２は、複数の突条３２ａを有する。

【0036】

下入れ子３３、上入れ子３１、シャフト３５、及びばね３７は、いずれも金属製である。
＜上型２０＞
図１に示すように、下型１０の上方には、上型２０が設けられている。上型２０は、下型１０に対して上下方向Ｚに接離可能に構成されている可動型であり、台座部２１と、ホルダ２２と、冷却回路２３と、クッションピン２４と、ばね２５とを備えている。

【0037】

台座部２１の下面には、ホルダ２２が設けられている。台座部２１及びホルダ２２の内部には、冷媒が流通可能に構成された冷却回路２３が設けられている。
上型２０の外部には、冷却回路２３を流通する冷媒との間で熱交換を行う熱交換器２７が接続されている。

【0038】

ホルダ２２の下面には、複数のピン穴２６が開口している。本実施形態では、４つのピン穴２６が、下型１０の４つのピン穴１６に対応する位置にそれぞれ設けられている。
ピン穴２６には、クッションピン２４が挿入されている。ピン穴２６の底面とクッションピン２４との間には、ばね２５が設けられている。ばね２５の両端は、ピン穴２６の底面とクッションピン２４とにそれぞれ固定されている。

【0039】

ホルダ２２には、上型２０が入れ子型３０にプレス荷重を加える際に、挿通孔３６を通過して上入れ子３１の上面から突出したシャフト３５を収容するシャフト穴２８が設けられている。

【0040】

台座部２１、ホルダ２２、クッションピン２４、及びばね２５は、いずれも金属製である。
図１に示すように、クッションピン２４に対してプレス荷重が作用していない状態では、クッションピン２４はホルダ２２の下面から突出している。

【0041】

図３に示すように、クッションピン２４に対してプレス荷重が作用することで、クッションピン２４がピン穴２６の内部に進入するように構成されている。
＜ホットプレート４０＞
図１に示すように、下型１０の隣には、ワーク６０及び入れ子型３０を加熱する通電加熱式のホットプレート４０が設けられている。

【0042】

次に、本実施形態の成形装置５０を用いて燃料電池のカーボンセパレータを製造する手順について説明する。
まず、図１に示すように、下入れ子３３の下側成形面３４上にワーク６０を載置する。このとき、上入れ子３１は、ばね３７によって下入れ子３３から上方に離れた位置に保持されている。

【0043】

そして、ワーク６０を入れ子型３０ごとホットプレート４０上に載置して加熱する（加熱工程）。
続いて、図２に示すように、搬送装置（図示略）によって、加熱された入れ子型３０を搬送して下型１０の上に載置する（載置工程）。このとき、下入れ子３３は、下型１０のクッションピン２４の各々にのみ当接している。また、上型２０は、上入れ子３１よりも上方に位置しており、上入れ子３１に接触していない。

【0044】

続いて、図３に示すように、上型２０を下型１０に近づけるように下方に移動させることで入れ子型３０をプレスする。入れ子型３０にプレス荷重が作用すると、クッションピン１４，２４がそれぞれピン穴１６，２６の内部に進入する。クッションピン１４，２４がピン穴１６，２６に収容されると同時に、下型１０のホルダ１２の上面及び上型２０のホルダ２２の下面がそれぞれ下入れ子３３及び上入れ子３１に接触する。上入れ子３１は、上型２０に押圧されることでシャフト３５に沿って下方へ移動する。上入れ子３１が下方に移動することに伴って、シャフト３５が上入れ子３１の上面から突出するとともに上型２０のシャフト穴２８に収容される。さらに、上入れ子３１が下方へ移動することで、上側成形面３２の突条３２ａがワーク６０に接触する。さらに、上入れ子３１が下方へ移動することで、下側成形面３４の凹部３４ａに上側成形面３２の突条３２ａが入り込むようにワーク６０が押圧されて成形される。

【0045】

また、ホルダ１２，２２内部には、冷却回路１３，２３が設けられているので、ホルダ１２，２２は、加熱された入れ子型３０及びワーク６０よりも温度が低い。したがって、プレス荷重によってホルダ１２の上面及びホルダ２２の下面がそれぞれ下入れ子３３及び上入れ子３１に接触することで、入れ子型３０及びワーク６０の熱がホルダ１２，２２へ移動する（型締め冷却工程）。

【0046】

続いて、図４に示すように、下型１０から離れるように上型２０を上方に移動させる（型開き工程）。このとき、ばね３７の復元力によって上入れ子３１が下入れ子３３から上方に自動的に離間する。

【0047】

続いて、図４の矢印で示すように、搬送装置（図示略）によって、下型１０から入れ子型３０を取り出す（取り出し工程）。
なお、台座部１１及びホルダ１２が本発明に係る下型本体に相当する。また、ばね１５が、本発明に係る付勢部材、より詳しくは、下型１０のクッションピン１４を付勢する付勢部材に相当する。また、ばね３７が、本発明に係る保持部に相当する。

【0048】

本実施形態の作用効果について説明する。
（１）成形装置５０は、固定型である下型１０と、下型１０に対して上下方向Ｚにおいて接離可能な上型２０と、下型１０の上に載置可能な入れ子型３０とを備えている。下型１０及び上型２０の内部には、冷却回路１３，２３が設けられている。入れ子型３０は、下入れ子３３と、下入れ子３３の上方に載置される上入れ子３１とを有している。下入れ子３３の上面には、ワーク６０を成形する下側成形面３４が設けられており、上入れ子３１の下面には、ワーク６０を成形する上側成形面３２が設けられている。

【0049】

こうした構成によれば、入れ子型３０ごとワーク６０を予め加熱した後に下型１０の上に載置することができる。このため、加熱されたワーク６０のみを下型１０の上に移動させてプレスをする場合に比べて、ワーク６０の放熱を抑制できるので、プレスされる際のワーク６０を高温に保つことができる。これにより、ワーク６０を構成する樹脂材料の流動性が高められるため、ワーク６０の成形性が向上する。

【0050】

また、冷却回路１３，２３内に冷媒を流通させることによって下型１０及び上型２０、並びに入れ子型３０を介してワーク６０が冷却される。これにより、ワーク６０の冷却を速やかに行うことができる。

【0051】

ここで、上記構成によれば、下型１０の上とは別の場所で入れ子型３０及びワーク６０を予め加熱しておくことができる。また、下型１０及び上型２０を冷却できるため、入れ子型３０からの受熱によって下型１０及び上型２０が高温となることを抑制できる。これにより、下型１０及び上型２０型の冷却に要する時間を短縮できるため、次のワーク６０を熱プレス成形するまでの時間を短縮できる。したがって、生産性が向上する。

【0052】

（２）入れ子型３０は、入れ子型３０に対してプレス荷重が作用していない状態において、上入れ子３１を下入れ子３３から上方に離れた位置に保持する保持部を備えている。
こうした構成によれば、入れ子型３０に対してプレス荷重が作用していない状態において、保持部によって、上入れ子３１が下入れ子３３から上方に離れた位置に保持される。このため、下入れ子３３の下側成形面３４の上にワーク６０を容易に載置できる。

【0053】

（３）上述した保持部は、下入れ子３３に対して上入れ子３１を上方に向けて付勢するばね３７である。
こうした構成によれば、入れ子型３０に対してプレス荷重が作用していない状態において、ばね３７によって下入れ子３３に対して上入れ子３１が上方に向けて付勢されることで、上入れ子３１を下入れ子３３から上方に離れた位置に保持できる。また、入れ子型３０に対してプレス荷重が作用すると、ばね３７が圧縮されることで上入れ子３１が下入れ子３３に近づくように移動することで、下側成形面３４と上側成形面３２とによってワーク６０がプレスされる。したがって、上述した保持部を簡単な構成で具現化できる。

【0054】

（４）入れ子型３０は、下入れ子３３に対して上入れ子３１を上下方向Ｚに移動可能に支持するシャフト３５を備えている。また、シャフト３５の外周は、ばね３７に覆われている。

【0055】

こうした構成によれば、入れ子型３０がプレスされる際に、下入れ子３３に対する上入れ子３１の上下方向Ｚにおける移動がシャフト３５によって支持されるため、上入れ子３１が上下方向Ｚに対して直交する方向に移動することを抑制できる。したがって、下側成形面３４と上側成形面３２とを的確に位置合わせすることができる。

【0056】

また、ばね３７がシャフト３５の外周を覆うように設けられる。このため、入れ子型３０においてばね３７をコンパクトに配置できる。
（５）下型１０は、台座部１１と、ホルダ１２と、ホルダ１２の上面に開口する四つのピン穴１６と、ピン穴１６の各々に挿入される四つのクッションピン１４と、クッションピン１４の各々を上方に向けて付勢する四つのばね１５とを有している。クッションピン１４に対してプレス荷重が作用していない状態において、クッションピン１４がホルダ１２の上面から突出しており、クッションピン１４に対してプレス荷重が作用することでクッションピン１４がピン穴１６の内部に進入する。また、入れ子型３０は、クッションピン１４に対してプレス荷重が作用していない状態において、クッションピン１４の各々にのみ当接している。

【0057】

こうした構成によれば、ワーク６０を含む入れ子型３０が下型１０の上に載置された状態において、入れ子型３０は、クッションピン１４の各々にのみ当接する。すなわち、入れ子型３０は、ホルダ１２から上方に浮いた状態となる。このため、入れ子型３０からホルダ１２及び台座部１１への熱の移動が抑制される。これにより、プレスされる際のワーク６０を一層高温に保つことができる。

【0058】

また、クッションピン１４に対してプレス荷重が作用すると、クッションピン１４がピン穴１６の内部に進入するようになるため、入れ子型３０がホルダ１２に接触するようになる。これにより、入れ子型３０からホルダ１２及び台座部１１への熱の移動が促進されることでワーク６０の冷却を一層速やかに行うことができる。

【0059】

（６）成形装置５０を用いてワーク６０を熱プレス成形する方法は、下型１０の上とは別の場所で、下側成形面３４上にワーク６０を載置した状態でワーク６０及び入れ子型３０をホットプレート４０で加熱する加熱工程と、下型１０の上に入れ子型３０を載置する載置工程と、下型１０に近づくように上型２０を移動させることで入れ子型３０をプレスすると同時に、入れ子型３０の熱を下型１０及び上型２０に移動させることで入れ子型３０及びワーク６０を冷却する型締め冷却工程と、下型１０から離れるように上型２０を移動させる型開き工程と、下型１０から入れ子型３０を取り出す取り出し工程とを備える。

【0060】

こうした方法によれば、入れ子型３０ごとワーク６０が予め加熱された後に下型１０の上に載置される。このため、加熱されたワーク６０のみを下型１０の上に移動させてプレスをする場合に比べて、ワーク６０の放熱を抑制できるので、プレスされる際のワーク６０を高温に保つことができる。これにより、ワーク６０を構成する樹脂材料の流動性が高められるため、ワーク６０の成形性が向上する。

【0061】

また、冷却回路１３，２３内に冷媒を流通させることによって下型１０及び上型２０、並びに入れ子型３０を介してワーク６０が冷却される。これにより、ワーク６０の冷却を速やかに行うことができる。

【0062】

ここで、上記方法によれば、下型１０の上とは別の場所で、入れ子型３０及びワーク６０を予め加熱しておくことができる。また、下型１０及び上型２０を冷却できるため、入れ子型３０からの受熱によって下型１０及び上型２０が高温となることを抑制できる。これにより、下型１０及び上型２０の冷却に要する時間を短縮できるため、次のワーク６０を熱プレス成形するまでの時間を短縮できる。したがって、熱プレス成形の生産性が向上する。

【0063】

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0064】

・クッションピン１４の数を適宜変更することができる。
・クッションピン１４，２４、ばね１５，２５、及びピン穴１６，２６を省略することもできる。

【0065】

・ばね３７は、シャフト３５の外周を覆うものに限定されず、シャフト３５とは異なる位置に設けられていてもよい。
・シャフト３５を省略し、ばね３７のみを設けるようにしてもよい。

【0066】

・付勢部材は、金属製のばね３７に限定されず、耐熱性のゴムなどによって構成することもできる。
・保持部は、付勢部材に限定されない。保持部としては、入れ子型３０に対してプレス荷重が作用していない状態において、上入れ子３１を下入れ子３３から上方に離れた位置に保持するものであればよく、ヒンジ機構などによって構成することもできる。

【0067】

・保持部を省略してもよい。この場合、加熱工程において下入れ子３３の下側成形面３４上にワーク６０を載置する際に、入れ子型３０とは別の装置によって上入れ子３１を下入れ子３３から上方に離れた位置に保持すればよい。

【0068】

・上記実施形態では、下型１０を固定型とし、上型２０を可動型としたが、下型１０を可動型とし、上型２０を固定型とすることもできる。
・成形装置５０は、燃料電池のセパレータを製造するものに限定されない。要するに、樹脂材料を含むワーク６０を熱プレス成形するものであればよい。

【符号の説明】

【0069】

１０…下型
１１…台座部（下型本体）
１２…ホルダ（下型本体）
１３…冷却回路
１４…クッションピン
１５…ばね（付勢部材）
１６…ピン穴
１７…熱交換器
２０…上型
２１…台座部
２２…ホルダ
２３…冷却回路
２４…クッションピン
２５…ばね（付勢部材）
２６…ピン穴
２７…熱交換器
２８…シャフト穴
３０…入れ子型
３１…上入れ子
３２…上側成形面
３２ａ…突条
３３…下入れ子
３４…下側成形面
３４ａ…凹部
３５…シャフト
３６…挿通孔
３７…ばね（保持部）
４０…ホットプレート
５０…成形装置
６０…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】