(57)【要約】【課題】簡単な構成で、各セルを構成する構成部品とセパレータの公差に影響されず、マニホールドを塞いだり圧力損失が高くなる原因となる不要部を発生させることなく、積層ずれなどによってセパレータが変形することにより互いに短絡しないようなガスケットを成形することが可能な燃料電池用ガスケット成形用金型を提供する。【解決手段】燃料電池用ガスケット成形用金型１は、各セル４のセパレータ３に形成されたマニホールド孔３ｈを互いに連通するマニホールド５を構成するガスケット６を成形するためのもので、上型１１が内側部分成形部１１ａと、外側部分成形部１１ｂとを有しており、型閉じ時に上型１１の外側部分成形部１１ｂと下型１２との間に介在して両者１１ｂ、１２の間におけるガスケット６の材料をシールする変形可能なクッション材７を備えている。【選択図】図１３
2010113995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型と第２の金型とを含み、積層されることにより燃料電池構成部品を挟持するセパレータに形成されたマニホールド孔を互いに連通するためのマニホールドを構成するガスケットの成形用金型であって、
前記第１の金型が、第２の金型に対して型閉じしたときに、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接することによりガスケットの材料がマニホールド孔内に侵入するのを防止すると共にガスケットの内周壁におけるセパレータ内側部分をマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に成形する内側部分成形部と、前記マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを有しており、
型閉じ時に前記第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に介在して該間における前記ガスケットの材料をシールする変形可能なクッション材を備えていることを特徴とする燃料電池用ガスケット成形用金型。
【請求項２】
さらに、型閉じ時に前記外側部分成形部のセパレータ内側に形成されるバッファ槽を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用ガスケット成形用金型。
【請求項３】
さらに、インサートされるセパレータのマニホールド孔が嵌合されてセパレータを位置決めする位置決め部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池用ガスケット成形用金型。
【請求項４】
マニホールド孔が形成されたセパレータと燃料電池構成部品とを積重すると共に前記セパレータのマニホールド孔の周囲にガスケットを成形してセルを構成し、該セルを積層することにより、前記燃料電池構成部品をセパレータ間で挟持すると共に隣接するセルのセパレータのマニホールド孔をガスケットにより互いに連通してマニホールドを構成する燃料電池の製造方法であって、
第１の金型に、第２の金型に対して型閉じしたときに、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接する内側部分成形部と、前記マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを予め形成しておき、
前記燃料電池構成部品とセパレータとを積重して第１または第２の金型にインサートし、
このインサートと前後して前記第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に変形可能なクッション材を介在させ、
その後、前記第１および第２の金型を型閉じして、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に前記第１の金型の内側部分成形部を当接させてシールすると共に、前記第１の金型の外側部分成形部をマニホールド孔内に進入させて第２の金型との間を前記クッション材によりシールしてなるキャビティを形成し、
該キャビティ内にガスケットの材料を射出充填して、前記内側部分成形部によってセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成されると共に前記外側部分成形部とクッション材によってセパレータ外側部分に短絡防止部が形成されてなるガスケットを成形することを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項５】
複数のセルを積層してなり、
各セルが、燃料電池構成部品と、セパレータと、積層されたときに隣接するセルのセパレータのマニホールド孔を互いに連通するマニホールドを構成するために成形されたガスケットとを備えている燃料電池であって、
前記ガスケットは、その内周壁におけるセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成され、セパレータ外側部分に短絡防止部が形成されていることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用ガスケット成形用金型、燃料電池の製造方法、および燃料電池に関し、さらに詳しくは、複数を積層することにより燃料電池を構成するセルにおいて、各セルに反応ガスや冷却媒体を供給するためのマニホールドを構成するガスケットを成形するためのガスケット成形型、各セルのガスケットを成形する燃料電池の製造方法、および各セルにガスケットが成形された燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、複数のセルを積層することにより構成されている。積層されたセルは、エンドプレートの間で荷重が掛けられた状態で挟持されている。各セルの燃料電池構成部品としては、図２に参照されるように、電解質膜の両面に電極層を設けてなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜−電極アセンブリ）２１ａと、ＭＥＡ２１ａの両側に配置されたガス拡散層２１ｂと、ガス拡散層２１ｂへガスをそれぞれ流通させる多孔体２２とを含んでおり、これらの燃料電池構成部品はセパレータ３により挟持されている。ＭＥＡ２１ａとその両側に配置されたガス拡散層２１ｂとにより構成される部材は、一般にＭＥＧＡ２１と呼ばれる。そして、燃料電池のなかには、たとえば特許文献１に開示されているように、各セルが燃料電池構成部品の一方の面にセパレータを積重して構成されており、複数のセルを積層することにより、燃料電池構成部品がそのセルのセパレータと隣接する他のセルのセパレータとの間で挟持されるよう構成されたものがある。
【０００３】
各セルは、反応ガス（水素、空気等）や冷却媒体をそれぞれ分配・供給するためのマニホールドを有している。図１に示すように、セパレータ３の燃料電池構成部品２が積重される領域の周囲には、マニホールド孔３ｈが形成されている。図２に示すように、セパレータ３は、所定形状の溝または孔が形成された中間プレート３３をカソードプレート３１とアノードプレート３２の間に挟んでなる３層構造とすることにより、その内部に反応ガスや冷却媒体を流通させるための流路３４が形成されている。セパレータ３内の各流路３４は、所定のマニホールド孔３ｈに開口しており、所定のガスまたは冷却媒体が所定のマニホールド孔３ｈから供給され、他の対応する所定のマニホールド孔３ｈへと排出する。マニホールド孔３ｈのセパレータ３における燃料電池構成部品２が積重される領域側の部分（以下、セパレータ内側部分という、）の内周壁には、所定の流路３４の導入口または排出口が開口している。
【０００４】
各セル１０４には、マニホールド孔３ｈの周囲を取り囲み、且つ、燃料電池構成部品２の周囲をシールするようにガスケット１０６が一体に成形されている。ガスケット１０６は、図２に示すように、セパレータ３のマニホールド孔３ｈの周囲に立ち上がるように成形される基部１６１と、基部１６１の表面から燃料電池構成部品２の表面よりも図２における上方に突出してセル１０４が積層されたときに隣接する他のセル１０４のセパレータ３に当接されるように一体に成形されたリップ部１６２とを有しており、マニホールド１０５を構成している。
【０００５】
上記特許文献１においてガスケットを成形するための金型は、その図１２（ｂ）に示されているように、下型にはセパレータをインサートしたときにそのマニホールド孔に嵌り込む突状部が形成されており、また、上型には、下型の突状部と対応する突状部が形成されると共に、ガスケットの成形材料の投入口が形成されている。そして、下型と上型の突状部内には、型閉じすることによってガスケットの材料を投入口からキャビティ内に導入するための通路が形成されるようになっている。この通路をキャビティに開口させるために、特許文献１では、突状部がセパレータのマニホールド孔を突き抜けるよう形成されている。このように構成された金型によって成形されるガスケットは、特許文献１の図５に示されているように、セパレータのマニホールド孔と同じ径でマニホールドが形成されることとなる。
【０００６】
ところで、燃料電池においては、設定された発電性能を得るために、反応ガスや冷却媒体が確実に所定の流量で各セルに分配・供給される必要がある。そのため、各セルのセパレータのマニホールド孔に開口する流路の導入口または排出口をガスケットが塞ぐように成形することは勿論のこと、反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げ圧力損失が高くなるようにガスケットを成形することは許されない。そのため、ガスケットを成形するための従来の金型１０１は、図２に示すように一般に、上型１１１と、下型１１２とからなり、上型１１２のガスケット１０６の内周壁を成形する突出部１１７が、金型１０１にインサートされたセパレータ３の上面におけるマニホールド孔３ｈの周囲全体に当接して、キャビティ１１３内に射出充填されるガスケット１０６の材料がマニホールド孔３ｈ内に流れ込むのを防ぐようにシールする構造となっていた。そして、このような構造の金型１０１によって成形されたガスケット１０６は、内周壁の大きさがマニホールド孔３ｈの大きさよりも大きく、すなわち、内周壁がその全周にわたってマニホールド３ｈ孔から退避するよう離れて成形されていた。また、従来の金型１０１においては、ガスケット１０６を成形するためのキャビティ面１１６が上型１１１に形成されており、このキャビティ面１１６によってガスケット１０６の外周側面がセパレータ３の外縁３ｃよりも小さく、セパレータ３の外縁３ｃを露出させるように成形されていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２３８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、各セルを構成する構成部品とセパレータは、その厚さに関して成形公差を有しており、したがって構成部品とセパレータによってその厚さが異なる。このような構成部品とセパレータを特許文献１の図１２（ｂ）に示されたような金型にインサートしてガスケットを成形しようとすると、型閉じが不足してバリが生じたり、キャビティ面と構成部品またはセパレータの表面との間などにガスケットの材料が入り込み、不要部が成形される可能性がある。
【０００９】
さらにまた、セパレータに成形されるマニホールド孔の位置や大きさに関しても成形公差を有しており、特許文献１の図１２（ｂ）に示されたような下型の突状部にセパレータのマニホールド孔を嵌め込むようにして構成部品と共にインサートした場合、セパレータのマニホールド孔の内周面と下型の突状部の外周面との間に隙間が生じ、この隙間にガスケットの材料が入り込み、不要部が成形される可能性がある。
【００１０】
これらの不要部がマニホールド孔３ｈ内の、特に流路３４の導入口または排出口付近に成形されると、マニホールド孔３ｈからセパレータ３の流路３４に流れる反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げて圧力損失が高くなったり、マニホールド孔３ｈの流路３４の導入口または排出口を塞いだりして、発電性能に影響を及ぼすなどの問題があった。そして、特許文献１に開示されたような従来の技術にあっては、成形された不要部を取り除く必要があり、そのための工程が増えるなどの問題が発生する。
【００１１】
さらに、図２に示したように、ガスケット１０６の内壁がマニホールド孔３ｈよりも大きく全周にわたって退避するように成形された従来の技術におけるセル１０４では、セパレータ３にマニホールド孔３ｈが形成されているために、そのマニホールド孔３ｈの周囲、特にセパレータ３の外縁（セパレータ外側）３ｂが脆弱となっており、図３に示すように積層時にずれが生じた場合に、隣接するセル１０４のセパレータ３にガスケット１０６のリップ部１６２が当接され、図４に矢印で示すように荷重が掛けられることによって生じるモーメントにより、特にセパレータ３のマニホールド孔３ｈからセパレータ外側部分３ｂが変形することがある。このようにセパレータ３が変形すると、図４に示すように互いに隣接するセル１０４のセパレータ３のマニホールド孔３ｈのセパレータ外側部分３ｂとの間や、セパレータ３の外縁３ｃが互いに接触して短絡するという問題が発生することとなる。
【００１２】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、各セルを構成する構成部品とセパレータの公差に影響されず、セパレータの流路を塞いだり圧力損失が高くなる原因となる不要部を発生させることなく、しかも、積層ずれなどによってセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形することによりセパレータの特に外周縁とマニホールド孔との間が互いに短絡しないようなガスケットを成形することが可能な燃料電池用ガスケット成形用金型を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、各セルを構成する構成部品とセパレータの公差に影響されず、セパレータの流路を塞いだり圧力損失が高くなる原因となる不要部を発生させることなく、しかも、セルを積層したときにそのずれなどによってセパレータのマニホールドのセパレータ外側部分が変形することによりセパレータの特に外周縁とマニホールド孔との間が互いに短絡しないようなガスケットを成形することが可能な燃料電池の製造方法を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、各セルを構成する構成部品とセパレータの公差に影響されず、セパレータの流路を塞いだり圧力損失が高くなる原因となる不要部を発生させることなく、しかも、各セルが積層されたときに積層ずれなどによって特にセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形することによりセパレータの特に外周縁とマニホールド孔との間が互いに短絡しないように成形されたガスケットを有する燃料電池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】
【００１３】
請求項１の燃料電池用ガスケット成形用金型に係る発明は、上記目的を達成するため、第１の金型と第２の金型とを含み、積層されることにより燃料電池構成部品を挟持するセパレータに形成されたマニホールド孔を互いに連通するためのマニホールドを構成するガスケットの成形用金型であって、前記第１の金型が、第２の金型に対して型閉じしたときに、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接することによりガスケットの材料がマニホールド孔内に侵入するのを防止すると共にガスケットの内周壁におけるセパレータ内側部分をマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に成形する内側部分成形部と、前記マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを有しており、型閉じ時に前記第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に介在して該間における前記ガスケットの材料をシールする変形可能なクッション材を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項４の燃料電池の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、マニホールド孔が形成されたセパレータと燃料電池構成部品とを積重すると共に前記セパレータのマニホールド孔の周囲にガスケットを成形してセルを構成し、該セルを積層することにより、前記燃料電池構成部品をセパレータ間で挟持すると共に隣接するセルのセパレータのマニホールド孔をガスケットにより互いに連通してマニホールドを構成する燃料電池の製造方法であって、第１の金型に、第２の金型に対して型閉じしたときに、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接する内側部分成形部と、前記マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを予め形成しておき、前記燃料電池構成部品とセパレータとを積重して第１または第２の金型にインサートし、このインサートと前後して前記第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に変形可能なクッション材を介在させ、その後、前記第１および第２の金型を型閉じして、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に前記第１の金型の内側部分成形部を当接させてシールすると共に、前記第１の金型の外側部分成形部をマニホールド孔内に進入させて第２の金型との間を前記クッション材によりシールしてなるキャビティを形成し、該キャビティ内にガスケットの材料を射出充填して、前記内側部分成形部によってセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成されると共に前記外側部分成形部とクッション材によってセパレータ外側部分に短絡防止部が形成されてなるガスケットを成形することを特徴とするものである。
さらにまた、請求項５の燃料電池に係る発明は、上記目的を達成するため、複数のセルを積層してなり、各セルが、燃料電池構成部品と、セパレータと、積層されたときに隣接するセルのセパレータのマニホールド孔を互いに連通するマニホールドを構成するために成形されたガスケットとを備えている燃料電池であって、前記ガスケットは、その内周壁におけるセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成され、セパレータ外側部分に短絡防止部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の燃料電池用ガスケット成形用金型に係る発明によれば、燃料電池構成部品とセパレータとを積重して第１または第２の金型にインサートして第１の金型と第２の金型とを型閉じすると、第１の金型の内側部分成形部がセパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接し、また、外側部分成形部がセパレータのマニホールド孔内に進入して、この外側部分成形部と第２の金型と間に、クッション材がその間の間隔に応じて変形した状態で介在する。この状態で第１の金型と第２の金型との内部に形成されたキャビティにガスケットの材料を射出充填すると、第１の金型の内側部分成形部は、ガスケットの材料がマニホールド孔内に侵入するのを防止し、ガスケットの内周壁におけるセパレータ内側部分をマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に成形する。そのため、セパレータのマニホールド孔をガスケットが塞ぐなどして反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げることが確実且つ容易に防止され、燃料電池の発電性能を確保することができる。一方、第１の金型の外側部分成形部は、第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に介在してその間からガスケットの材料が漏れないようにシールするクッション材と協働して、ガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を確実且つ容易に成形する。そのため、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータの外周縁とマニホールド孔との間が互いに接触して短絡するのを確実に防止することができる。また、第１または第２の金型にインサートされる燃料電池構成部品とセパレータ、特にセパレータの厚さが成形誤差などにより変化した場合であっても、クッション材が変形可能であることにより、セパレータの厚さの変化と対応して第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間からガスケットの材料が漏れないように確実にシールし、ガスケットの不要部がマニホールド孔内に成形されることがない。
また、請求項４の燃料電池の製造方法に係る発明によれば、第１の金型に、第２の金型に対して型閉じしたときに、セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接する内側部分成形部と、マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを予め形成しておくことにより、燃料電池構成部品とセパレータとを積重して第１または第２の金型にインサートし、このインサートと前後して第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に変形可能なクッション材を介在させ、その後、第１および第２の金型を型閉じして、キャビティを形成し、このキャビティ内にガスケットの材料を射出充填してガスケットを成形する。キャビティは、セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側が第１の金型の内側部分成形部を当接されることによりシールされ、また、セパレータ外側が第１の金型の外側部分成形部をマニホールド孔内に進入させて第２の金型との間にクッション材を介在させることによりシールされている。そのため、ガスケットは、セパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成され、セパレータ外側部分に短絡防止部が形成される。したがって、セパレータのマニホールド孔をガスケットが塞ぐなどして反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げることが確実且つ容易に防止され、燃料電池の発電性能を確保することができ、また、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータの外周縁とマニホールド孔との間が互いに接触して短絡するのを確実に防止することができる。さらに、第１または第２の金型にインサートされる燃料電池構成部品とセパレータ、特にセパレータの厚さが成形誤差などにより変化した場合であっても、クッション材が変形可能であることにより、セパレータの厚さの変化と対応して第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間からガスケットの材料が漏れないように確実にシールし、ガスケットの不要部がマニホールド孔内に成形されることがない。
さらにまた、請求項５の燃料電池に係る発明によれば、ガスケットの内周壁におけるセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成されていることにより、不要部が形成されてセパレータのマニホールド孔をガスケットが塞ぐなどして反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げることを確実且つ容易に防止することができ、もって、燃料電池の発電性能を確保することができる構造とすることができる。また、ガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部が形成されていることにより、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータの外周縁とマニホールド孔との間が互いに接触して短絡するのを確実に防止することができる構造とすることができる。
【００１５】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に相当し、（３）項が請求項３に相当し、（５）項が請求項４に相当し、（７）項が請求項５に相当する。
【００１６】
（１）  第１の金型と第２の金型とを含み、積層されることにより燃料電池構成部品を挟持するセパレータに形成されたマニホールド孔を互いに連通するためのマニホールドを構成するガスケットの成形用金型であって、
前記第１の金型が、第２の金型に対して型閉じしたときに、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接することによりガスケットの材料がマニホールド孔内に侵入するのを防止すると共にガスケットの内周壁におけるセパレータ内側部分をマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に成形する内側部分成形部と、前記マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを有しており、
型閉じ時に前記第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に介在して該間における前記ガスケットの材料をシールする変形可能なクッション材を備えていることを特徴とする燃料電池用ガスケット成形用金型。
【００１７】
（１）項の発明では、燃料電池構成部品とセパレータとを積重して第１または第２の金型にインサートして第１の金型と第２の金型とを型閉じすると、第１の金型の内側部分成形部がセパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接し、また、外側部分成形部がセパレータのマニホールド孔内に進入して、この外側部分成形部と第２の金型と間に、クッション材がその間の間隔に応じて変形し介在する。この状態で第１の金型と第２の金型との内部に形成されたキャビティにガスケットの材料を射出充填すると、第１の金型の内側部分成形部は、ガスケットの材料がマニホールド孔内に侵入するのを防止し、ガスケットの内周壁におけるセパレータ内側部分（セパレータのマニホールド孔の中心からセパレータ内側に位置する部分）をマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に成形する。そのため、セパレータのマニホールド孔をガスケットが塞ぐなどして反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げることが確実且つ容易に防止され、燃料電池の発電性能を確保することができる。一方、第１の金型の外側部分成形部は、第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に介在してその間からガスケットの材料が漏れないようにシールするクッション材と協働して、ガスケットのセパレータ外側部分（セパレータのマニホールド孔の中心からセパレータ外側に位置する部分）を少なくともマニホールド孔と同じかまたはマニホールド孔からセパレータ内側方向に位置させてなる短絡防止部を確実且つ容易に成形する。そのため、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータの外周縁とマニホールド孔との間が互いに接触して短絡するのを確実に防止することができる。また、第１または第２の金型にインサートされる燃料電池構成部品とセパレータ、特にセパレータの厚さが成形誤差などにより変化した場合であっても、セパレータの厚さの変化と対応してクッション材が変形して第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間からガスケットの材料が漏れないように確実にシールするため、ガスケットの不要部がマニホールド孔内に成形されることがない。
【００１８】
（２）  さらに、型閉じ時に前記外側部分成形部のセパレータ内側に形成されるバッファ槽を備えていることを特徴とする（１）項に記載の燃料電池用ガスケット成形用金型。
【００１９】
（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、さらに、型閉じ時にバッファ層が外側部分成形部のセパレータ内側に形成されることにより、クッション材と第１の金型の外側部分成形部または第２の金型との間からガスケットの材料が漏れた場合であっても、この間から漏れたガスケットの材料をバッファ層で貯留されるため、さらにガスケットの不要部がマニホールド孔内に成形されることがない。
【００２０】
（３）  さらに、インサートされるセパレータのマニホールド孔が嵌合されてセパレータを位置決めする位置決め部を有することを特徴とする（１）または（２）項に記載の燃料電池用ガスケット成形用金型。
【００２１】
（３）項に記載の発明では、（１）または（２）項に記載の発明において、さらに、位置決め部を有することにより、セパレータをインサートする際にそのマニホールド孔を嵌合すると、セパレータが容易に且つ正確に位置決めされる。
【００２２】
（４）  さらに、セパレータの外縁を覆うようにガスケットに短絡防止部を成形する外縁成形部を有することを特徴とする（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の燃料電池用ガスケット成形用金型。
【００２３】
（４）項の発明では、（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の発明において、外縁成形部を有することにより、ガスケットにセパレータの外縁を覆う短絡防止部が成形されるため、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりマニホールド孔周辺におけるセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータが互いに接触して短絡するのをさらに確実に防止することができる。
【００２４】
（５）  マニホールド孔が形成されたセパレータと燃料電池構成部品とを積重すると共に前記セパレータのマニホールド孔の周囲にガスケットを成形してセルを構成し、該セルを積層することにより、前記燃料電池構成部品をセパレータ間で挟持すると共に隣接するセルのセパレータのマニホールド孔をガスケットにより互いに連通してマニホールドを構成する燃料電池の製造方法であって、
第１の金型に、第２の金型に対して型閉じしたときに、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接する内側部分成形部と、前記マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを予め形成しておき、
前記燃料電池構成部品とセパレータとを積重して第１または第２の金型にインサートし、
このインサートと前後して前記第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に変形可能なクッション材を介在させ、
その後、前記第１および第２の金型を型閉じして、前記セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に前記第１の金型の内側部分成形部を当接させてシールすると共に、前記第１の金型の外側部分成形部をマニホールド孔内に進入させて第２の金型との間を前記クッション材によりシールしてなるキャビティを形成し、
該キャビティ内にガスケットの材料を射出充填して、前記内側部分成形部によってセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成されると共に前記外側部分成形部とクッション材によってセパレータ外側部分に短絡防止部が形成されてなるガスケットを成形することを特徴とする燃料電池の製造方法。
【００２５】
（５）項の発明では、第１の金型に、第２の金型に対して型閉じしたときに、セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側に当接する内側部分成形部と、マニホールド孔内に進入してガスケットのセパレータ外側部分に短絡防止部を成形する外側部分成形部とを予め形成しておく。燃料電池構成部品とセパレータとを積重して第１または第２の金型にインサートし、このインサートと前後して第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間に変形可能なクッション材を介在させ、その後、第１および第２の金型を型閉じしてキャビティを形成すると、キャビティは、セパレータのマニホールド孔の周囲の表面におけるセパレータ内側が第１の金型の内側部分成形部を当接されることによりシールされ、また、セパレータ外側が第１の金型の外側部分成形部をマニホールド孔内に進入させて第２の金型との間にクッション材を介在させることによりシールされている。このキャビティ内にガスケットの材料を射出充填してガスケットを成形すると、ガスケットは、セパレータ内側部分（セパレータのマニホールド孔の中心からセパレータ内側に位置する部分）がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成され、セパレータ外側部分（セパレータのマニホールド孔の中心からセパレータ外側に位置する部分）を少なくともマニホールド孔と同じかまたはマニホールド孔からセパレータ内側方向に位置させてなる短絡防止部が確実且つ容易に形成される。したがって、セパレータのマニホールド孔をガスケットが塞ぐなどして反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げることが確実且つ容易に防止され、燃料電池の発電性能を確保することができ、また、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータの外周縁とマニホールド孔との間が互いに接触して短絡するのを確実に防止することができる。さらに、第１または第２の金型にインサートされる燃料電池構成部品とセパレータ、特にセパレータの厚さが成形誤差などにより変化した場合であっても、クッション材が変形可能であることにより、セパレータの厚さの変化と対応して第１の金型の外側部分成形部と第２の金型との間からガスケットの材料が漏れないように確実にシールし、ガスケットの不要部がマニホールド孔内に成形されることがない。
【００２６】
（６）  さらに、第１または第２の金型に、セパレータの外縁を覆うようにガスケットに短絡防止部を成形する外縁成形部を予め形成しておくことを特徴とする（５）項に記載の燃料電池の製造方法。
【００２７】
（６）項の発明では、（５）項に記載の発明において、第１または第２の金型に、セパレータの外縁を覆うようにガスケットに短絡防止部を成形する外縁成形部を予め形成しておくことにより、ガスケットにセパレータの外縁を覆う短絡防止部がさらに成形されるため、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりマニホールド孔周辺におけるセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータが互いに接触して短絡するのをさらに確実に防止することができる。
【００２８】
（７）  複数のセルを積層してなり、
各セルが、燃料電池構成部品と、セパレータと、積層されたときに隣接するセルのセパレータのマニホールド孔を互いに連通するマニホールドを構成するために成形されたガスケットとを備えている燃料電池であって、
前記ガスケットは、その内周壁におけるセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成され、セパレータ外側部分に短絡防止部が形成されていることを特徴とする燃料電池。
【００２９】
（７）項の発明では、ガスケットの内周壁におけるセパレータ内側部分がマニホールド孔からセパレータ内側方向へ離れた位置に形成されていることにより、セパレータのマニホールド孔をガスケットが塞ぐなどして反応ガスまたは冷却媒体の流通を妨げることを確実且つ容易に防止することができ、もって、燃料電池の発電性能を確保することができる。また、ガスケットの内周壁におけるセパレータ外側部分を、少なくともマニホールド孔と同じかまたはマニホールド孔からセパレータ内側方向に位置させて短絡防止部が形成されていることにより、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータの外周縁とマニホールド孔との間が互いに接触して短絡するのを確実に防止することができる。
【００３０】
（８）  さらに、ガスケットに、セパレータの外縁を覆うように成形された外縁短絡防止部が形成されていることを特徴とする（７）項に記載の燃料電池。
【００３１】
（８）項の発明では、（７）項に記載の発明において、さらに、ガスケットに、セパレータの外縁を覆うように成形された外縁短絡防止部が形成されていることにより、各セルを積層したときにずれが生じた状態で荷重を掛けることによりセパレータのマニホールド孔のセパレータ外側部分が変形した場合であっても、隣接するセルのセパレータの外周縁とマニホールド孔との間が互いに接触して短絡するのをさらに確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
最初に、本発明を説明する前に、本発明に至るまでの経過技術を図５〜図１２に基づいて、図２〜図４に示した従来の技術と対比しながら説明する。なお、図５は本発明に至るまでの経過技術の金型１’とその内部で成形されたガスケット６を示す部分拡大断面図であり、図６は成形されたガスケット６の平面図であり、図７は上型１１’の底面図であり、図８は本発明によるガスケット６を含む複数のセル４を積層した状態を示した説明図で従来の技術で示した図３と対比されるものであり、図９は図８に示した複数のセル４に積層方向に荷重をかけた状態を示した説明図で従来の技術で示した図４と対比されるものであり、図１０および図１１は経過技術の金型１’にインサートしたセパレータ３の厚さが厚い場合を示した説明図であり、図１２は経過技術の金型１’にインサートしたセパレータ３の厚さが薄い場合を示した説明図である。
【００３３】
上述したように、従来の一般的な燃料電池用ガスケット成形用金型１０１では、図２に示したように、上型１１１のガスケット１０６の内周壁を成形する突出部１１７が、下型１１２にインサートされたセパレータ３の表面におけるマニホールド孔３ｈの周囲全体に当接して、キャビティ１１３内に射出充填されるガスケット１０６の材料がマニホールド孔３ｈ内に流れ込むのを防ぐようにシールするよう構成されていた。そのため、このように構成された金型１０１によって成形されたガスケット１０６は、その内周壁が全周にわたって、すなわちその内周壁のセパレータ内側部分１０６ａとセパレータ外側部分１０６ｂの双方ともマニホールド孔３ｈから退避するように離れて成形されていた。このようにガスケット１０６が成形されたセル１０４では、図３に示したように積層時にずれが生じた場合などに、特にセパレータ３のマニホールド孔３ｈのセパレータ外側部分３ｂが変形することがある。このようにセパレータ３が変形すると、図４に示したように隣接するセル４のセパレータ３が互いに接触して短絡する。
【００３４】
そこで、図５に示すように、上型１１’の突出部１７’の内側部分成形部１１ａ’は図２に示した従来の上型１１１と同様にセパレータ３マニホールド孔３ｈのセパレータ内側部分３ａに当接されるよう形成しておき、突出部１７’の外側部分成形部１１ｂ’は型閉じ時にセパレータ３のマニホールド孔３ｈ内に進入してその先端面が下型１２’に当接するよう構成することが考えられる。このように構成された金型１’により成形されたガスケット６は、図６に平面図で示すように、その内周壁におけるセパレータ内側部分６ａがマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向へ離れた位置に形成され、セパレータ外側部分６ｂがマニホールド孔３ｈを覆うようにマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向に位置して短絡防止部６ｐを形成することとなり、後述するように本発明のガスケット６が成形されたセル４を構成することができる。
【００３５】
このようにガスケット６が成形されたセル４では、図８に示すように積層時にずれが生じた場合に、隣接するセル４のセパレータ３にガスケット６のリップ部６２が当接され荷重が掛けられることによって生じるモーメントにより、特にセパレータ３のマニホールド孔３ｈの外側部分３ｂが変形する場合であっても、図９に示すように、短絡防止部６ｐによって隣接するセル４のセパレータ３が互いに接触して短絡するのを防止することができる。
【００３６】
しかしながら、ガスケット６を成形するセパレータ３と燃料電池構成部品２は公差の範囲内で厚さにバラツキがある。そのため、図５に示したように、上型１１’の突出部１７’の外側部分成形部１１ｂ’が型閉じ時にセパレータ３のマニホールド孔３ｈ内に進入して下型１２’に当接するよう構成すると、特にセパレータ３が厚い場合において、図１０に示すように、型閉じ時に、上型１１’の突出部１７’の内側部分成形部１１ａ’をセパレータ３の表面におけるマニホールド孔３ｈのセパレータ内側部分３ａに当接させた状態では、突出部１７’の外側部分成形部１１ｂ’がセパレータ３のマニホールド孔３ｈ内に進入しても、その先端面が下型１２’に当接せず、外側部分成形部１１ｂ’の先端面と下型１２’との間に隙間が生じることとなり、キャビティ１３’内に射出充填されたガスケット６の材料がマニホールド孔３ｈ内に漏れ出して不要部が形成され、マニホールド５を流通する反応ガスや冷却媒体の流通を妨げる可能性が生じることとなる。これを解決するためには、ガスケット６の成形後に不要部を除去する工程が必要となる。
【００３７】
また、特にセパレータ３が厚い場合において、図１１に示すように、型閉じ時に、上型１１’の突出部１７’の外側部分成形部１１ｂ’の先端面を下型１２’に当接させた状態では、突出部１７’の内側部分成形部１１ａ’がセパレータ３のマニホールド孔３ｈからセパレータ内側部分６ａを過度に押圧し、セパレータ３が曲がったり押し潰されるなどして破損する可能性が生じることとなる。
【００３８】
さらにまた、特にセパレータ３が薄い場合においては、図１２に示すように、型閉じ時に、上型１１’の突出部１７’の外側部分成形部１１ｂ’の先端面を下型１２’に当接させた状態であっても、上型１１’の突出部１７’の内側部分成形部１１ａ’をセパレータ３の表面におけるマニホールド孔３ｈのセパレータ内側部分３ａに当接させることができず、内側部分成形部１１ａ’の先端面とセパレータ３の表面との間に隙間が生じることとなり、キャビティ１３’内に射出充填されたガスケット６の材料がマニホールド孔３ｈ内に漏れ出してマニホールド孔３ｈ内に開口する各流路３４を塞ぐなどの可能性が生じることとなる。
【００３９】
そこで、本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型１では、概略、燃料電池構成部品２とセパレータ３とを含む複数のセル４を積層することにより構成される燃料電池において、各セル４のセパレータ３に形成されたマニホールド孔３ｈを互いに連通するマニホールド５を構成するガスケット６を成形するための金型１であって、第１の金型１１と第２の金型１２とを含んでおり、第１の金型１１が、第２の金型１２に対して型閉じしたときに、セパレータ３のマニホールド孔３ｈの周囲の表面におけるセパレータ内側３ａに当接することによりガスケット６の材料がマニホールド孔３ｈ内に侵入するのを防止すると共にガスケット６の内周壁におけるセパレータ内側部分６ａをマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向へ離れた位置に成形する内側部分成形部１１ａと、マニホールド孔３ｈ内に進入してガスケット６のセパレータ外側部分６ｂに短絡防止部６ｐを成形する外側部分成形部１１ｂとを有しており、型閉じ時に第１の金型１１の外側部分成形部１１ｂと第２の金型１２との間に介在して両者１１ｂ、１２の間におけるガスケット６の材料をシールする変形可能なクッション材７を備えている。
【００４０】
以下に、本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型の実施の一形態を、図１３〜図１５に基づいて詳細に説明する。なお、図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
【００４１】
この実施の形態においては、燃料電池構成部品２としてＭＥＧＡ２１の両面に多孔体２２が積層されており、この燃料電池構成部品２の一方の面にセパレータ３を積重することによりセル４が構成されている。ＭＥＧＡ２１は、ＭＥＡ２１ａの両面にガス拡散層２１ｂが配置されてなるもので、ＭＥＡ２１ａの外縁はガス拡散層２１ｂおよび多孔体２２の外縁から突出するように大きく形成されており、後にガスケット６が一体となるよう成形される。そして、複数のセル４を積層することにより、このセル４のセパレータ３とこのセル４に隣接する他のセル４のセパレータ３との間で燃料電池構成部品２が挟持されるようになっている。図１に参照されるように、燃料電池構成部品２は、セパレータ３の略中央に配置される。セパレータ３は、図１３に示したように、カソードプレート３１とアノードプレート３２との間に中間プレート３３を挟んでなる三層構造で構成されており、セパレータ３の、燃料電池構成部品２が配置される周囲の領域には、マニホールド孔３ｈが形成されており、その内部には、各セル４に反応ガスや冷却媒体を流通させるための流路３４を有している。すなわち、カソードプレート３１とアノードプレート３２の少なくとも一方の周縁には、マニホールド孔３ｈを構成する孔が形成されている。中間プレート３３には、各セル４に反応ガスや冷却媒体を流通させるための流路３４をセパレータ３の内部に形成するための溝または孔が設けられている。そして、中間プレート３３の溝または孔の端部は、カソードプレート３１とアノードプレート３２のマニホールド孔３ｈを構成する各孔と対応して設けられており、したがって、各セル４に反応ガスや冷却媒体を流通させるための流路３４は、所定のマニホールド孔３ｈの内周面のセパレータ内側部分に開口している。なお、セパレータ３は、図１３などに示したようにカソードプレート３１が多孔体２２と接するように構成された実施の形態に限定されることはなく、アノードプレート３２が多孔体２２と接するように構成される場合も本発明に含まれる。
【００４２】
ガスケット６は、燃料電池構成部品２の周囲の端面およびセパレータ３の表面に形成される基部６１と基部６１から連続して突出するリップ部６２とからなるもので、リップ部６２の先端の高さは燃料電池構成部品２の表面よりも図１３における上方に突出するよう設定され、また、基部６１の表面の高さは燃料電池構成部品２１の表面よりも図１３における下方に位置するよう設定されており、図９に参照されるように、各セル４を積層してその積層方向に所定の荷重を掛けたときに、隣接する他のセル４のセパレータ３と接して押圧されるリップ部６２を基部６１が吸収するように構成されている。
【００４３】
図１３に示した実施の形態においては、第１の金型１１が上型により構成されており、第２の金型１２が下型により構成されている。上型１１と下型１２は相対的に近接・遠退することにより、開閉されると共に、型閉じしたときに所定の力で型締めされるように支持されている。そして、この実施の形態では、ガスケット６の材料をキャビティ１３内に導入するためのゲート１４が上型１１に形成されている。
【００４４】
図１３に参照されるように、上型１１の略中央には、ＭＥＧＡ２１の両面に多孔体２２を積層してなる燃料電池構成部品２の配置と対応して、収容部１５が形成されている。収容部１５の周囲には、セパレータ３の各マニホールド孔３ｈを取り囲むように成形するガスケット６の形状に応じてキャビティ面１６が収容部１５と連続して形成されている。キャビティ面１６の内部略中央にはガスケット６の内周壁面を成形するための突出部１７が形成されている。突出部１７は、内側部分成形部１１ａと外側部分成形部１１ｂとが形成されている。内側部分成形部１１ａの下面（先端面）の位置は、上型１１と下型１２を型閉じしたときに、後述するように下型１２にインサートされたセパレータ３の表面におけるマニホールド孔３ｈの中心（図５〜７および図１３などに示された鎖線Ｃを参照）から燃料電池構成部品側（セパレータ内側）の部分３ａに当接されるよう設定されている。また、外側部分成形部１１ｂの下面（先端面）の位置は、上型１１と下型１２を型閉じしたときに、下型１２にインサートされたセパレータ３のマニホールド孔３ｈに進入し、且つ、下型１２の表面に衝合することがないように設定されている。そして、外側部分成形部１１ｂは、型閉じ時にセパレータ３のマニホールド孔３ｈに進入することができるようにするため、その側面がマニホールド孔３ｈのセパレータ外側における内周面よりもセパレータ内側（図１３では左方）に位置するよう設定されている。
【００４５】
下型１２は、燃料電池構成部品２が積重された状態でインサートされるセパレータ３を収容する収容部１８が形成されている。収容部１８は、その内周壁がセパレータ３の外縁３ｃよりも外側に位置するように、言い換えれば、収容部１８の大きさがセパレータ３よりもわずかに大きく成形されている。収容部１８の内周壁は、上型１１のキャビティ面１６の内周壁と協働してガスケット６の外周側壁を成形するための外縁成形部を構成している。この外縁成形部によって成形されたガスケット６の外周側壁は、セパレータ３の外縁３ｃを覆うように成形され、ずれが生じた状態で各セル４を積層してその積層方向に荷重を掛けることによってマニホールド孔３ｈのセパレータ外側が変形した場合であっても、隣接する他のセル４のセパレータ３の外縁３ｃが短絡するのを防止する外縁短絡防止部６ｐａを構成している。
【００４６】
上型１１と下型１２の互いに対向する面の周縁には、シール部材１９を収容する溝が形成されている。さらに、本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型１は、燃料電池構成部品２をセパレータ３の略中央に積重して下型１２にインサートして上型１１と下型１２を型閉じしたときに、上型１１の突出部１７の外側部分成形部１１ｂの先端面と下型１２との間に介在されるクッション材７を有している。クッション材７は、型閉じにより上型１１の外側部分成形部１１ｂの先端面と下型１２との間で潰されて弾性変形するもので、例えば四フッ化エチレン樹脂や発泡樹脂などにより構成することができる。クッション材７は、上型１１の外側部分成形部１１ｂの先端面または、下型１２の、インサートされたセパレータ３のマニホールド孔３ｈの内部と対応する位置に貼設することができる。
【００４７】
次に、本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型１の第２の実施の形態を、図１６に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。
【００４８】
本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型１は、上述した実施の形態の構成に加えてさらに、型閉じ時に外側部分成形部１１ｂのセパレータ内側に形成されるバッファ槽２０を備えている。上型１１の内側部分成形部１１ａと外側部分成形部１１ｂとの間には仕切壁２１が形成されている。仕切壁２１の先端は、外側部分成形部１１ｂの先端と略同じ高さに位置している。そして、仕切壁２１と下型１２との間には、外側部分成形部１１ｂと同様に、燃料電池構成部品２とセパレータ３を積重し下型１２にインサートして上型１１と下型１２を型閉じしたときに介在されるクッション材２２が設けられている。
【００４９】
上型１１と下型１２を型閉じすると、図１６に示したように、仕切壁２１および外側部分成形部１１ｂと下型１２との間にクッション材７，２２がそれぞれ介在し、外側部分成形部１１ｂと内側部分成形部１１ａとの間、すなわち外側部分成形部１１ｂのセパレータ内側にバッファ槽２０が形成される。外側部分成形部１１ｂと下型１２との間に介在するクッション材７によるシールが充分でなくガスケット６の材料が外側部分成形部１１ｂとクッション材７との間または下型１２とクッション材７との間から洩れた場合であっても、この漏れたガスケット６の材料はバッファ層２０に貯留される。そのため、ガスケット６の不要部がマニホールド孔３ｈ内に成形されることを確実に防止することができる。
【００５０】
次に、本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型１の第３の実施の形態を、図１７に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。
【００５１】
本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型１、上述したいずれかの実施の形態の構成に加えてさらに、インサートされるセパレータ３のマニホールド孔３ｈが嵌合されてセパレータ３を位置決めする位置決め部２３が下型１２に形成されている。位置決め部２３は、セパレータ３の各マニホールド孔３ｈと対応して、または、セパレータ３のマニホールド孔３ｈのうちの所定のマニホールド孔３ｈと対応して、下型１２の収容部１８の表面から上型１１に向かって突出するよう複数が設けられるもので、図１７に示した実施の形態では、下型１２に一体に複数成形されている。そして、位置決め部２３は、そのセパレータ外側の側面が、下型１２にインサートされるべき位置において、セパレータ３のマニホールド孔３ｈのセパレータ外側の内周壁と一致するよう設定されている。各位置決め部２３が対応するセパレータ３のマニホールド孔３ｈにそれぞれ嵌合することにより、位置決め部２３のセパレータ外側の側面がセパレータ３のマニホールド孔３ｈのセパレータ外側の内周壁とそれぞれ係合するため、セパレータ３を下型１２の収容部１８の適切な位置に位置決めした状態でインサートすることができる。
【００５２】
次に、本発明の燃料電池の製造方法を、上述した第１の実施の形態における燃料電池用ガスケット成形用金型１（図１３を参照）を使用する場合によって、その作動とともに説明する。
本発明の燃料電池の製造方法は、概略、マニホールド孔３ｈが形成されたセパレータ３と燃料電池構成部品２とを積重すると共にセパレータ３のマニホールド孔３ｈの周囲にガスケット６を成形してセル４を構成し、このセル４を積層することにより、燃料電池構成部品２をセパレータ３，３間で挟持すると共に互いに隣接するセル４のセパレータ３のマニホールド孔３ｈをガスケット６により連通してマニホールド５を構成するもので、第１の金型である上型１１に、第２の金型である下型１２に対して型閉じしたときに、セパレータ３のマニホールド孔３ｈの周囲の表面におけるセパレータ内側３ａに当接する内側部分成形部１１ａと、マニホールド孔３ｈ内に進入してガスケット６のセパレータ外側部分６ｂに短絡防止部６ｐを成形する外側部分成形部１１ｂとを予め形成しておき、燃料電池構成部品２とセパレータ３とを積重して上型１１または下型１２にインサートし、このインサートと前後して上型１１の外側部分成形部１１ｂと下型１２との間に変形可能なクッション材７を介在させ、その後、上型１１と下型１２を型閉じして、セパレータ３のマニホールド孔３ｈの周囲の表面におけるセパレータ内側３ａに上型１１の内側部分成形部１１ａを当接させてシールすると共に、上型１１の外側部分成形部１１ｂをマニホールド孔３ｈ内に進入させて下型１２との間をクッション材７によりシールしてなるキャビティ１３を形成し、このキャビティ１３内にガスケット６の材料を射出充填して、内側部分成形部１１ａによってガスケット６のセパレータ内側部分６ａをマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向へ離れた位置に形成すると共に外側部分成形部１１ｂとクッション材７によってガスケット６のセパレータ外側部分６ｂに短絡防止部６ｐが形成されてなるガスケット６を成形するものである。
【００５３】
上述したように、燃料電池用ガスケット成形用金型１の上型１１には、内側部分成形部１１ａと外側部分成形部１１ｂを有する突出部１７が形成されている。また、下型１２には、インサートされるセパレータ３よりも僅かに大きい収容部１８が形成されている。ガスケット６を成形するに際しては、このように予め構成された上型１１と下型１２を相対的に離間させて型開きさせ、セパレータ３と燃料電池構成部品２を積重して仮組した状態で下型１２の収容部１８内の所定の位置に位置決め配置（インサート）し、その後、上型１１と下型１２を相対的に近接させて型閉じし、キャビティ１３を形成する。
【００５４】
上型１１と下型１２を型閉じすることによって、図１３に示したように、上型１１の突出部１７の内側部分成形部１１ａは、その先端面がセパレータ３のマニホールド孔３ｈの周囲の表面におけるセパレータ内側３ａに当接し、この部分からガスケット６の材料が漏れないようにシールしている。一方、上型１１の突出部１７の外側部分成形部１１ｂは、型閉じすることによってマニホールド孔３ｈの内部に進入し、その先端面と下型１２の表面との間に介在させたクッション材７を押し潰すように押圧し、この部分からガスケット６の材料が漏れないようにシールしている。
【００５５】
ここで、インサートされたセパレータ３の厚さにバラツキが生じて異なる場合の、本発明による燃料電池用ガスケット成形用金型１の対応を図１４および図１５に基づいて、上述した経過技術における図１０〜図１２と対比しながら説明する。
【００５６】
図１０に示した経過技術の場合、下型１２’にインサートされた特にセパレータ３が厚いと、突出部１７’の先端面が下型１２’に当接せず隙間が生じて、キャビティ１３’内に射出充填されたガスケット６の材料がマニホールド孔３ｈ内に漏れ出して不要部が形成される可能性が生じ、また、図１１に示したように突出部１７’のセパレータ内側成形部分１１ａ’がセパレータ３のマニホールド孔３ｈからセパレータ内側の部分を過度に押圧し、セパレータ３を破損させる可能性が生じる。これに対して、本発明による燃料電池用ガスケット成形用金型１では、上型１１の突出部１７の外側部分成形部１１ｂが図５に示した経過技術における突出部１７’よりも短く、外側部分成形部１１ｂと下型１２との間に弾性変形可能なクッション材７が介在していることから、図１４に示すように、下型１２にインサートされた特にセパレータ３が厚い場合であっても、クッション材７の弾性変形が少なくなるだけであり、外側部分成形部１１ｂと下型１２との間がクッション材７によって確実にシールされるため、かかる間からガスケット６の材料が漏れ出して不要部を成形することがなく、また、上型１１と下型１２との型締力をモニタリングするなどして制御することにより、セパレータ３を破損させることがない。
【００５７】
また、下型１２にインサートされた特にセパレータ３が薄い場合には、経過技術では図１２に示したように、型閉じ時に、上型１１の突出部１７の内側部分成形部１１ａの先端面とセパレータ３の表面との間に隙間が生じ、キャビティ１３内に射出充填されたガスケット６の材料がマニホールド孔３ｈ内に漏れ出してマニホールド孔３ｈ内に開口する各流路３４を塞ぐ可能性が生じる可能性がある。これに対して、本発明による燃料電池用ガスケット成形用金型１では、図１５に示すように、下型１２にインサートされた特にセパレータ３が薄い場合であっても、クッション材７の弾性変形が多くなるだけであり、内側部分成形部１１ａがセパレータ３に確実に当接してシールされるため、かかる間から溶融化された状態でキャビティ１３内に射出充填されたガスケット６の材料がマニホールド孔３ｈ内に漏れ出してマニホールド孔３ｈ内に開口する各流路３４を塞ぐことがない。
【００５８】
このように、本発明の方法により成形されたガスケット６は、ガスケット６のセパレータ外側部分６ｂに短絡防止部６ｐが形成されており、しかも、外縁短絡防止部６ｐａがセパレータ３の外縁を覆うようにガスケット６に成形されているため、積層ずれした状態で荷重を掛けた場合であっても、ガスケット６のセパレータ外側部分６ｂが変形することにより、隣接するセパレータ３が互いに接して短絡するのを確実に防止することができる。
【００５９】
次に、本発明の燃料電池を、以上説明したように構成された本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型１を用いて、本発明の燃料電池の製造方法に従って製造されたものである場合により、詳細に説明する。
本発明の燃料電池は、概略、複数のセル４を積層してなり、各セル４が、燃料電池構成部品２と、セパレータ３と、積層されたときに隣接する他のセル４のセパレータ３のマニホールド孔３ｈを互いに連通するマニホールド５を構成するために成形されたガスケット６とを備えているものであって、ガスケット６は、その内周壁におけるセパレータ内側部分６ａがマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向へ離れた位置に形成され、セパレータ外側部分６ｂが少なくともマニホールド孔３ｈと同じかまたはマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向に位置する短絡防止部６ｐが形成されている。
【００６０】
上述したように構成された金型１により成形されたガスケット６は、上型１１の突出部１７の内側部分成形部１１ａによって、その内周壁におけるセパレータ内側部分６ａがマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向へ離れた位置に確実に形成することができる構造となっており、したがって、マニホールド孔３ｈを塞ぐなどマニホールド５内での反応ガスや冷却媒体の流通を妨げることのないようにガスケット６を確実に成形することができる。
【００６１】
また、上型１１の突出部１７の外側部分成形部１１ｂによって、その内周壁におけるセパレータ外側部分６ｂがマニホールド孔３ｈを覆うようにマニホールド孔３ｈからセパレータ内側方向に位置しており、短絡防止部６ｐが形成されている。さらに、ガスケット６の外周側壁には、外縁短絡防止部６ｐａが形成されている。そのため、このようにガスケット６が成形されたセル４では、図８に示すように積層時にずれが生じ隣接する他のセル４のセパレータ３にガスケット６のリップ部６２が当接され荷重が掛けられることによって生じるモーメントにより、特にマニホールド孔３ｈ周辺におけるセパレータ外側の部分３ｂが変形する場合であっても、図９に示すように、短絡防止部６ｐによって隣接するセル４のセパレータ３が互いに接触して短絡するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】セルの平面図である。
【図２】従来の技術における一般的な金型とその内部で成形されたガスケットを示す部分拡大断面図である。
【図３】従来の技術によるガスケットを含む複数のセルを積層した状態を示した説明図である。
【図４】図３に示した複数のセルに積層方向に荷重をかけた状態を示した説明図である。
【図５】本発明に至るまでの経過技術の金型とその内部で成形されたガスケットを示す部分拡大断面図である。
【図６】図５に示したガスケットの平面図である。
【図７】図５に示した上型の底面図である。
【図８】本発明によるガスケットを含む複数のセルを積層した状態を示した説明図である。
【図９】図８に示した複数のセルに積層方向に荷重をかけた状態を示した説明図である。
【図１０】図５に示した経過技術による金型にインサートされたセパレータが厚く、突出部の外側部分成形部の先端面と下型との間に隙間が生じた状態を説明するために示した部分断面図である。
【図１１】図５に示した経過技術による金型にインサートされたセパレータが厚く、内側部分成形部がセパレータのマニホールド孔からセパレータ内側部分を過度に押圧し、セパレータが破損した状態を説明するために示した部分断面図である。
【図１２】図５に示した経過技術による金型にインサートされたセパレータが薄く、内側部分成形部とセパレータのマニホールド孔からセパレータ内側部分との間に隙間が生じた状態を説明するために示した部分断面図である。
【図１３】本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型とその内部で成形されたガスケットの実施の一形態を示す部分断面図である。
【図１４】図１３に示した本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型にインサートされたセパレータが厚い場合を示した部分断面図である。
【図１５】図１３に示した本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型にインサートされたセパレータが薄い場合を示した部分断面図である。
【図１６】本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型の第２の実施の一形態を示す部分断面図である。
【図１７】本発明の燃料電池用ガスケット成形用金型の第３の実施の一形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：燃料電池用ガスケット成形用金型、  ２：燃料電池構成部品、  ３：セパレータ、  ３ｈ：マニホールド孔、  ３ａ：セパレータ内側部分、  ３ｂ：セパレータ外側部分、  ４：セル、  ５：マニホールド、  ６：ガスケット、  ６ａ：セパレータ内側部分、  ６ｂ：セパレータ外側部分、  ６ｐ：短絡防止部、  ６ｐａ：外縁短絡防止部、  ７：クッション材、  １１：上型（第１の金型）、  １１ａ：内側部分成形部、  １１ｂ：外側部分成形部、  １２：下型（第２の金型）、  １３：キャビティ、  １７：突出部、  ２０：バッファ槽、  ２３：位置決め部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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