(57)【要約】【課題】  高品質かつ低コストで熱可塑性樹脂を用いた燃料電池セパレータにガスケットを成型した燃料電池用構成部品を提供する。【解決手段】  燃料電池用構成部品１は、熱可塑性樹脂を用いた燃料電池セパレータ２と、燃料電池セパレータ２に一体化した熱可塑性エラストマーからなるガスケット３と、を有する。【選択図】  図１
2006032075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を用いた燃料電池セパレータと、
前記燃料電池セパレータに一体化した熱可塑性エラストマーからなるガスケットと、
を有することを特徴とする燃料電池用構成部品。
【請求項２】
熱可塑性樹脂をバインダーとするカーボンを成型して得られる燃料電池セパレータと、
得られた前記燃料電池セパレータを金型内に配置し、前記燃料電池セパレータの表面に熱可塑性エラストマーを成型して得られるガスケットと、
を有することを特徴とする燃料電池用構成部品。
【請求項３】
前記ガスケットを成型する金型温度を２０℃〜８０℃に保持して前記ガスケットの成型を行うことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池用構成部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用構成部品に関し、特に燃料電池セパレータ及びガスケットの一体化品に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、水素、酸素（空気）を反応させて、水を得る過程で電気を取り出す原理を用いて発電する電池である。燃料電池の構成は、水素イオンを透過する電解質膜を挟み込む形で２枚の燃料電池セパレータ（以下、セパレータ）が配置されている。これをセルと呼び、１セルを何層にも重ね合わせて燃料電池スタックができる。セパレータは、水素、酸素を遮断する遮断性と、電気を取り出すことのできる導電性とを有することが必要である。
【０００３】
最近、セパレータの新しい製造方法も開発されており、その中でも熱可塑性樹脂を使用して成型したセパレータは生産性が良く、コスト低減を期待できる（特許文献１参照）。
【０００４】
また、燃料電池を組み立てる際の工程数削減を目的として、セパレータとガスケット等を一体化した製品も提案されてきている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５８０１７号公報
【特許文献２】特開２００４−６３２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の熱可塑性樹脂を用いたセパレータについて一体化製品を得ようとして、熱可塑性樹脂を用いたセパレータ上へ特許文献２のようにガスケットを成型するのには以下の問題がある。
【０００６】
まず、ガスケット成型用の金型は、通常１２０℃〜２００℃まで加熱されているため、熱可塑性樹脂の種類によっては、熱可塑性樹脂が金型内で溶融したり、軟化したりする場合があり、ガスケットの成型後のセパレータに金型の跡が残ったり、変形したりすることがある。
【０００７】
このようなセパレータへの悪影響を防止するため、熱可塑性樹脂を用いたセパレータの変形を防止する目的で、セパレータへガスケットを接着剤等で貼り付ける方法も提案されている。しかし、ガスケットを接着剤等で貼り付ける方法は、工数が多くコストを低減することが困難である。また、ガスケットを貼り付けるために使用する接着剤を硬化させるための加熱によって、やはりセパレータが変形する問題が生じている。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高品質かつ低コストで熱可塑性樹脂を用いた燃料電池セパレータにガスケットを成型した燃料電池用構成部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
熱可塑性樹脂を用いた燃料電池セパレータと、
前記燃料電池セパレータに一体化した熱可塑性エラストマーからなるガスケットと、
を有することを特徴とする燃料電池用構成部品である。
【００１０】
また、熱可塑性樹脂をバインダーとするカーボンを成型して得られる燃料電池セパレータと、
得られた前記燃料電池セパレータを金型内に配置し、前記燃料電池セパレータの表面に熱可塑性エラストマーを成型して得られるガスケットと、
を有することを特徴とする燃料電池用構成部品である。
【００１１】
これによると、加熱に弱い熱可塑性樹脂を用いた燃料電池セパレータであっても、低温で溶融可能な熱可塑性エラストマーをガスケットに成型する温度に耐えることができ、ガスケットの成型時に熱可塑性樹脂が溶融したり、軟化したりすることが無く、ガスケットの成型後のセパレータに金型の跡が残ったり、変形したりすることが無く、高品質化が図れる。また、ガスケットを成型で作製でき、その他の工程を必要としないので、低コスト化が図れる。
【００１２】
前記ガスケットを成型する金型温度を２０℃〜８０℃に保持して前記ガスケットの成型を行うことが好適である。
【００１３】
これによると、燃料電池セパレータの熱可塑性樹脂は金型内で溶融せず、かつ、熱可塑性エラストマーは十分ガスケットに成型可能であるので、良好な品質の燃料電池用構成部品を作製できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、高品質かつ低コストで熱可塑性樹脂を用いた燃料電池セパレータにガスケットを成型した燃料電池用構成部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面を参照して、実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る燃料電池用構成部品を示す図である。図２は実施の形態に係る燃料電池セパレータを成型する状態を示す断面図である。図３は実施の形態に係るガスケットを成型する状態を示す断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池用構成部品１は、燃料電池セパレータ（以下、セパレータという）２と、ガスケット３と、を一体化した製品である。
【００１７】
セパレータ２は、２枚で水素イオンを透過する電解質膜を挟み込むセルを構成する部品であり、平板状に形成されており、電解質膜に接触する表面に水素や酸素のガスを流す凹凸を凹凸部分２ａに有するものである。また、多重に重なったセパレータ２の水素や酸素のガス流路となる孔２ｂを有する。
【００１８】
セパレータ２は、１０重量％〜４０重量％の熱可塑性樹脂をバインダーとした６０重量％〜９０重量％のカーボンを成型して得ることができる。
【００１９】
一方、ガスケット３は、図示のように、凹凸部分２ａや孔２ｂの周りを囲み、それぞれの領域からのガス等の漏れ防止や外部気体の侵入防止するシールの働きをするように、セパレータ２上に配置されている。
【００２０】
ガスケット３は、熱可塑性エラストマーを射出成型して、セパレータ２の表面に一体成型される。熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、エステル系、塩化ビニル系が用いられる。また、これらの中でも、低硬度、低圧縮永久歪の材料であるスチレン系が最も用いられる。
【００２１】
以上の構成の燃料電池用構成部品１の製造方法を説明する。
【００２２】
まず、図２に示すように、１０重量％〜４０重量％の熱可塑性樹脂をバインダーとした６０重量％〜９０重量％のカーボンの材料２１を、セパレータ２を成型する成型機２０に投入し（図２（ａ））、成型を行う（図２（ｂ））。
【００２３】
ここで、図２に示す成型機２０は、２１が成型機２０に投入される材料であり、材料２１が上型２２と下型２３の間に形成されるキャビティ内に配置される（図２（ａ））。そして、材料２１は、成型機２０で上型２２と下型２３の型締めされて成型が実施されると、セパレータ２に形成される（図２（ｂ））。
【００２４】
このセパレータ２の成型時に、セパレータ２には、成型によって凹凸部分２ａや孔２ｂが形成され、セパレータ形状が完成する。
【００２５】
次に、図３に示すように、得られたセパレータ２を、ガスケット３を成型する射出成型機３０の下型３２の所定位置に配置し（図３（ａ））、液化した熱可塑性エラストマーを上型３１とセパレータ２との間に形成されたキャビティ３３内へ流し込み、射出成型を行う（図３（ｂ））。
【００２６】
ここで、図３に示す射出成型機３０は、射出筒３４から液状の熱可塑性エラストマーを流し込むもので、射出筒３４から上型３１に設けられたスプール３５、ランナー３６を通過して、上型３１に図１で示す所定のガスケット形状に形成されたキャビティ３３内へ行き渡る。
【００２７】
このガスケットの射出成型時に、セパレータ２が配置される金型温度は、２０℃〜８０℃に保持されている。
【００２８】
このため、セパレータ２は、熱可塑性樹脂を含むが、上型３１及び下型３２（以下、金型という）が十分低温であることにより熱可塑性樹脂は溶融せず、従来のように、金型が１２０℃〜２００℃まで加熱されないので、熱可塑性樹脂の種類によっては、熱可塑性樹脂が金型内で溶融したり、軟化したりする場合が無く、ガスケット３成型後のセパレータ２に金型の跡が残ったり、変形したりすることは無い。
【００２９】
また、ガスケット３に成型される熱可塑性エラストマーは、金型温度が２０℃〜８０℃であっても十分溶融可能であり、良好なガスケット形状を形成することができる。よって、従来のようにガスケット３を接着剤等で貼り付ける方法では無く、ガスケット３を成型で作製でき、その他の工程を必要としないので、工程数を削減して低コスト化が図れる。
【００３０】
以上の製造工程により、高品質かつ低コストで熱可塑性樹脂を用いたセパレータ２にガスケット３を成型した燃料電池用構成部品１を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態に係る燃料電池用構成部品を示す図である。
【図２】実施の形態に係る燃料電池セパレータを成型する状態を示す断面図であり、（ａ）が材料投入時、（ｂ）が成型実施時である。
【図３】実施の形態に係るガスケットを成型する状態を示す断面図であり、（ａ）が燃料電池セパレータ配置時、（ｂ）が成型実施時である。
【符号の説明】
【００３２】
１  燃料電池用構成部品
２  燃料電池セパレータ
２ａ  凹凸部分
２ｂ  孔
３  ガスケット
２０  成型機
２１  材料
２２  上型
２３  下型
３０  射出成型機
３１  上型
３２  下型
３３  キャビティ
３４  射出筒
３５  スプール
３６  ランナー
【図１】
2006032075.tif 000003
【図２】
2006032075.tif 000004
【図３】
2006032075.tif 000005