(57)【要約】【課題】平面寸法が大きく断面積の小さいゴム製ガスケットの取扱い性を向上し、かつ低コストで生産可能とする。【解決手段】高さ方向の投影形状が製造対象のガスケット２の積層方向の投影形状と同一で、高さが製造対象のガスケット２の積層方向の厚さの複数倍以上である筒状のゴム成形体１１と、このゴム成形体１１の中空部に配置されると共にゴム成形体１１に密着され、ゴム成形体１１よりも剛性の高い材料からなる補強体１２，１３と、を成形してガスケット半製品１を製造する工程と、ガスケット半製品１を高さ方向に対して直交する方向へ切断することによって、内側に補強部２１，２２が設けられた任意の厚さｔのゴム製ガスケット２を得る工程と、ガスケット２から補強部２１，２２を除去する工程と、からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さ方向の投影形状が製造対象のガスケットの積層方向の投影形状と同一で、高さが製造対象のガスケットの積層方向の厚さの複数倍以上である筒状のゴム成形体と、このゴム成形体の中空部に配置されると共に前記中空部を取り囲む前記ゴム成形体の内面全面に密着され、前記ゴム成形体よりも剛性の高い材料からなる補強体と、を備えることを特徴とするガスケット半製品。
【請求項２】
補強体が中空であることを特徴とする請求項１に記載のガスケット半製品。
【請求項３】
高さ方向の投影形状が製造対象のガスケットの積層方向の投影形状と同一で、高さが製造対象のガスケットの積層方向の厚さの複数倍以上である筒状のゴム成形体と、このゴム成形体の中空部に配置されると共に前記中空部を取り囲む前記ゴム成形体の内面全面に密着され、前記ゴム成形体よりも剛性の高い材料からなる補強体と、を成形してガスケット半製品を製造する工程と、前記ガスケット半製品を高さ方向に対して直交する方向へ切断することによって、内側に補強部が設けられた任意の厚さのゴム製ガスケットを得る工程と、前記ガスケットから前記補強部を除去する工程と、からなることを特徴とするガスケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム単体製のガスケットを製造するためのガスケット半製品及びこのガスケット半製品を用いてゴム単体製のガスケットを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池セルを多数積層した構造を備える燃料電池には、燃料ガスや酸化ガスや冷媒等をシールするためのシール手段として、燃料電池セルの構成部品であるセパレータやガス拡散層などの間にガスケットが介装される。この種のガスケットには、ゴム単体からなるラバーオンリーガスケットや、セパレータにゴムで一体成形されたセパレータ一体ガスケット、ガス拡散層（ＧＤＬ）にゴムで一体成形されたＧＤＬ一体ガスケットなどが知られている。図１０は、燃料電池セルに用いられるゴム単体製のガスケット（ラバーオンリーガスケット）１００の一例を示すもので、図１０（Ｂ）に示すように断面が円形であって、互いに積層される不図示のセパレータに形成された溝間に、適宜圧縮状態で介装されるものである（下記の特許文献１参照）。
【０００３】
燃料電池用のガスケットは、平面寸法の大きさに対して断面寸法の大きさが著しく小さいことから、図１０に示すようなゴム単体製のガスケット１００は剛性が低く、このため取扱い性が悪い。したがって、セパレータ一体ガスケットやＧＤＬ一体ガスケットなどが採用されることが多かった。
【０００４】
しかし近年は、低コスト化の要求が強くなる傾向があり、このためセパレータ一体ガスケットやＧＤＬ一体ガスケットなどでは、低コスト化の要求に応えることが難しくなってきているため、簡素な製造工程で生産可能なゴム単体製のガスケットが、コストの点で見直されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４８４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図１０に示すようなゴム単体製のガスケット１００は、上述のとおり、剛性が低いことから、セパレータに形成された溝に装着する際などの取扱い性が悪く、この点に改善の余地がある。また、平面寸法が大きいことから、１回の工程で成形可能な製品数が少なく、したがってこの点で、一層の低コスト化の余地がある。
【０００７】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、平面寸法が大きく断面積の小さいゴム単体製のガスケットの取扱い性を向上し、かつ低コストで生産可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した技術的課題を解決するため、請求項１の発明に係るガスケット半製品は、高さ方向の投影形状が製造対象のガスケットの積層方向の投影形状と同一で、高さが製造対象のガスケットの積層方向の厚さの複数倍以上である筒状のゴム成形体と、このゴム成形体の中空部に配置されると共に前記中空部を取り囲む前記ゴム成形体の内面全面に密着され、前記ゴム成形体よりも剛性の高い材料からなる補強体と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明に係るガスケット半製品は、請求項１に記載の構成において、補強体が中空であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明に係るガスケットの製造方法は、高さ方向の投影形状が製造対象のガスケットの積層方向の投影形状と同一で、高さが製造対象のガスケットの積層方向の厚さの複数倍以上である筒状のゴム成形体と、このゴム成形体の中空部に配置されると共に前記中空部を取り囲む前記ゴム成形体の内面全面に密着され、前記ゴム成形体よりも剛性の高い材料からなる補強体と、を成形してガスケット半製品を製造する工程と、前記ガスケット半製品を高さ方向に対して直交する方向へ切断することによって、内側に補強部が設けられた任意の厚さのゴム製ガスケットを得る工程と、前記ガスケットから前記補強部を除去する工程と、からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガスケット半製品をその高さと直交する方向へ切断することによって、ガスケット半製品におけるゴム成形体から複数のゴム単体製のガスケットが得られ、このため低コストで生産することが可能であり、しかもこのガスケットは、内側に、ガスケット半製品における補強体が切断されることによって形成された補強部が設けられているので、平面寸法が大きく断面積が小さいガスケットであっても、取扱い性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るガスケット半製品の第一の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１のガスケット半製品を切断する工程を示す説明図である。
【図３】図１のガスケット半製品を切断して得られたガスケットを燃料電池セパレータに装着した状態を示す斜視図である。
【図４】図１のガスケット半製品を切断して得られたガスケットから補強部を除去する工程を示す説明図である。
【図５】本発明により得られたガスケットの一例を示すもので、（Ａ）は未装着状態を示す断面図、（Ｂ）は装着状態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るガスケット半製品の第二の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】図６のガスケット半製品を切断する工程を示す説明図である。
【図８】図６のガスケット半製品を切断して得られたガスケットを燃料電池セパレータに装着した状態を示す斜視図である。
【図９】図６のガスケット半製品を切断して得られたガスケットから補強部を除去する工程を示す説明図である。
【図１０】従来の技術による燃料電池用ガスケットを示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るガスケット半製品及びガスケットの製造方法の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図５は第一の実施の形態を示すものである。
【００１４】
この実施の形態による製造対象のガスケット、すなわち図４〜図５に示すガスケット２は、燃料電池に用いられるものであって、シリコーンゴム等のゴム材料からなり、不図示の燃料電池セルにおける発電領域及びマニホールドに対応した、開口面積の大きな開口部２ａ及び開口面積の小さな複数の開口部２ｂを有する。
【００１５】
言い換えれば、このガスケット２は、燃料電池セルにおける外周部をシールするための外周シール部２ｃと、この外周シール部２ｃから分岐して延び、燃料電池セルにおける発電領域とマニホールドとの間をシールするための複数の内側シール部２ｄからなり、外周シール部２ｃの平面寸法の大きさの割に、外周シール部２ｃ及び内側シール部２ｄの断面寸法が小さな枠状に形成されている。また、外周シール部２ｃ及び内側シール部２ｄの断面形状は、図５（Ａ）に示すように、厚さ方向の両面が平面状をなしている。
【００１６】
上記構成のガスケット２の製造においては、まず図１に示すガスケット半製品１を製作する。このガスケット半製品１は、例えば平面寸法が３００×４００ｍｍ程度であり、高さ方向の投影形状が、製造対象のガスケット２の積層方向の投影形状と同一で、製造対象のガスケット２の積層方向の厚さｔ（図２参照）の複数倍以上、好ましくは数十倍以上の高さｈを有し、ガスケット２における開口部２ａ，２ｂと対応する中空部１１ａ，１１ｂが高さ方向に貫通して開設されたシリコーンゴム等のゴム材料からなるゴム成形体１１と、このゴム成形体１１の中空部１１ａ，１１ｂ内に配置されると共に各中空部１１ａ，１１ｂを取り囲むゴム成形体１１の外側壁部１１１及び内側壁部１１２の内面全面に非接着状態で密着され、中空部１１ａ，１１ｂを埋めるように設けられ、ゴム成形体１１よりも剛性の高い合成樹脂材料からなる複数のブロック状の補強体１２，１３と、を備える。
【００１７】
そしてこのガスケット半製品１は、先にゴム成形体１１を加硫成形してから、このゴム成形体１１における各中空部１１ａ，１１ｂに未硬化の合成樹脂材料を充填して硬化させることにより補強体１２，１３を成形するか、あるいは先に補強体１２，１３を成形した後、この補強体１２，１３を不図示の金型内に位置決め設置して、金型の内面と補強体１２，１３の間に画成されたキャビティ内に未硬化のゴム材料を充填して硬化させることによりゴム成形体１１を成形して得ることができる。
【００１８】
次に図２に示すように、上述のガスケット半製品１を、高さ方向に対して直交する方向へ所要の厚さｔ（例えばｔ＝１ｍｍ程度）で切断する。
【００１９】
ガスケット半製品１を切断する手段としては、刃物によるもの（メスカット）や、高圧の水を細いノズルから噴出させるウォータージェットによって切断するもの（ウォーターカット）や、ウォータージェット内に閉じ込めたレーザービームにより切断するもの（レーザー・ウォータージェット）などが好適に採用可能である。いずれの手法においても、ゴム成形体１１は刃物あるいはウォータージェットによる変形力を受けるが、このゴム成形体１１は剛性の高い合成樹脂材料からなる補強体１２，１３によって補強されているので、切断荷重による変形（逃げ）が有効に防止され、したがって高精度で切断することができる。
【００２０】
このようにして得られる厚さｔのゴム製のガスケット２は、開口部２ａ，２ｂを埋めるように密着状態に設けられた合成樹脂製の補強板２１，２２を有するものとなっている。この補強板２１，２２は、ガスケット半製品１における補強体１２，１３が切断された部分であって、請求項３に記載された補強部に相当するものである。
【００２１】
次に、ガスケット２を例えば燃料電池に組み込む際には、まず図３に示すように、ガスケット２をセパレータ３に位置決め設置する。このガスケット２は、開口部２ａ，２ｂに密着状態に設けられた剛性の高い補強板２１，２２によって補強されているため、ゴム製のガスケット２自体は、平面寸法が３００×４００ｍｍ程度で小断面寸法であるために低剛性であっても、大きく撓んだり捩れたりすることがなく、このため取扱い性が良く、セパレータ３への位置決め・組み込み作業の作業性を著しく向上することができる。
【００２２】
次に、図４に示すように、ガスケット２から補強板２１，２２を分離・除去することによって、セパレータ３上の流路領域３ａやマニホールド孔３ｂを露出させ、ガスケット２の組み込みを完了する。この場合、ガスケット２は、例えば図５（Ｂ）に示すように、セパレータ３に形成されたガスケット保持溝３１に保持されるものとすることができる。
【００２３】
また、ガスケット半製品１の高さｈとガスケット２の厚さｔと切断の際の切削代によっては、１つのガスケット半製品１の成形によって数十〜数百のガスケット２を製造することができる。したがって、実質的に成形によるガスケット２の多数個取りを可能とするものであり、低コストで生産することができる。
【００２４】
また、上述の方法によって得られるガスケット２は、図５（Ａ）に示すように、切断によって形成された厚さ方向両側のシール面Ｓが平坦であるため、十分なシール面圧を立たせるには、図５（Ｂ）に示すように、ガスケット２を挟み込むセパレータ３，３のうちの一方又は双方にビード３２を形成し、これによってガスケット２の圧縮率を局部的に高めるようにすることが好ましい。
【００２５】
次に、図６〜図９は本発明に係るガスケット半製品及びガスケットの製造方法の第二の実施の形態を示すもので、この第二の実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、図６に示すガスケット半製品１における補強体１４，１５が中空形状（筒状）をなすことにある。
【００２６】
すなわち、まず図６に示すように製作されるガスケット半製品１は、高さ方向の投影形状が、製造対象のガスケット２の積層方向の投影形状と同一で、製造対象のガスケット２の積層方向の厚さｔ（図７参照）の複数倍以上の高さｈを有し、ガスケット２における開口部２ａ，２ｂと対応する中空部１１ａ，１１ｂが高さ方向に貫通して開設されたシリコーンゴム等のゴム材料からなるゴム成形体１１と、このゴム成形体１１の中空部１１ａ，１１ｂ内に配置されると共に中空部１１ａ，１１ｂを取り囲むゴム成形体１１の外側壁部１１１及び内側壁部１１２の内面全面に非接着状態で密着され、ゴム成形体１１よりも剛性の高い合成樹脂材料からなる複数の中空の補強体１４，１５と、を備えるものである。
【００２７】
そしてこのガスケット半製品１は、先にゴム成形体１１を加硫成形してから、このゴム成形体１１における各中空部１１ａ，１１ｂと、これに挿入した不図示の金型のコアとの間に画成されたキャビティ内に未硬化の合成樹脂材料を充填して硬化させることにより中空の補強体１４，１５を成形するか、あるいは先に補強体１４，１５を成形した後、この補強体１４，１５を不図示の金型内に位置決め設置して、金型の内面と補強体１４，１５の間に画成されたキャビティ内に未硬化のゴム材料を充填して硬化させることによりゴム成形体１１を成形して得ることができる。
【００２８】
次に図７に示すように、上述のガスケット半製品１を、高さ方向に対して直交する方向へ所要の厚さｔ（例えばｔ＝１ｍｍ程度）で切断する。
【００２９】
この実施の形態でも、切断にはメスカットや、ウォーターカットや、レーザー・ウォータージェットによる手法が好適に採用可能である。いずれの手法においても、ゴム成形体１１は刃物あるいはウォータージェットによる変形力を受けるが、このゴム成形体１１は合成樹脂材料からなる補強体１４，１５により補強されているので、切断荷重による変形（逃げ）が有効に防止され、したがって高精度で切断することができる。
【００３０】
このようにして得られる厚さｔのガスケット２は、開口部２ａ，２ｂに密着状態に設けられた合成樹脂製の補強枠２３，２４を有するものとなっている。この補強枠２３，２４は、ガスケット半製品１における補強体１４，１５が切断された部分であって、請求項３に記載された補強部に相当するものである。
【００３１】
次に、ガスケット２を例えば燃料電池に組み込む際には、まず図８に示すように、ガスケット２をセパレータ３に位置決め設置する。このガスケット２は、開口部２ａ，２ｂに密着状態に設けられた剛性の高い補強枠２３，２４によって補強されているため、ゴム製のガスケット２自体は、平面寸法が３００×４００ｍｍ程度で小断面寸法であるために低剛性であっても、大きく撓んだり捩れたりすることがなく、このため取扱い性が良く、セパレータ３への位置決め・組み込み作業の作業性を著しく向上することができる。
【００３２】
次に、図９に示すように、ガスケット２から補強枠２３，２４を分離・除去することによって、ガスケット２の組み込みを完了する。この場合も、ガスケット２は、例えば図５（Ｂ）に示すように、セパレータ３に形成されたガスケット保持溝３１に保持されるものとすることができる。
【００３３】
また、第一の実施の形態と同様、ガスケット半製品１の高さｈとガスケット２の厚さｔと切断の際の切削代によっては、１つのガスケット半製品１の成形によって数十〜数百のガスケット２を製造することができ、しかも補強体１４，１５が中空であるため、材料コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ガスケット半製品
１１  ゴム成形体
１１ａ，１１ｂ  中空部
１２，１３，１４，１５  補強体
２  ガスケット
２１，２２  補強板（補強部）
２３，２４  補強枠（補強部）
３  セパレータ
【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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