(57)【要約】【課題】セパレータの耐食性を確保することができ、かつコストを抑えるとともに生産性を高めることができる燃料電池用セパレータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】燃料電池１０は、電解質膜１１の上面１１ａ側と下面１１ｂ側にそれぞれ負極１５と正極１６とを配置し、負極１５に上側の燃料電池用セパレータ２０を重ね合わせるとともに、正極１６に下側の燃料電池用セパレータ２０を重ね合わせたものである。燃料電池用セパレータ２０は、金属製の中央部２２の周りにゴム製の外周部３０を備え、外周部３０に中央部２２を囲う中央シール部４１を一体に形成したものである。外周部３０は、水素ガスを導く水素ガス通路３１・・・、酸素ガスを導く酸素ガス通路３２・・・、及び生成水を導く生成水通路３３・・・を備える。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に反応ガスを導くガス通路を設けるとともに反応生成物を導く反応生成物通路を設け、前記ガス通路から中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレータにおいて、
前記中央部を金属製部材とするとともに前記外周部をゴム製部材とし、このゴム製部材に前記中央部を囲う突条部を一体に形成したことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記ゴム製部材をシリコーンゴム材としたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
シリコーンゴム製の外周部に反応ガスを導くガス通路を設けるとともに反応生成物を導く反応生成物通路を設け、前記ガス通路から金属製の中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記金属製の中央部を射出成形用金型のキャビティ内に配置し、
このキャビティ内を、前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、かつ低粘度域を保つように低温に保ち、
この状態でキャビティ内に液状のシリコーンゴムを充填して前記中央部の周縁に導き、
前記キャビティ内を加熱することにより、中央部の周縁に導いたシリコーンゴムを反応硬化させることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項４】
シリコーンゴム製の外周部に反応ガスを導くガス通路を設けるとともに反応生成物を導く反応生成物通路を設け、前記ガス通路から金属製の中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記金属製の中央部を射出成形用金型のキャビティ内に配置し、
このキャビティ内を、前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、かつ低粘度域を保つように低温に保ち、
この状態でキャビティ内に液状のシリコーンゴムを充填して前記中央部の周縁に導き、
前記中央部を加熱することにより、中央部の周縁に導いたシリコーンゴムを反応硬化させることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータの外周部に通路を設け、これらの通路を用いて反応ガスや反応生成物を導く燃料電池用セパレータ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の燃料電池を示す分解斜視図である。燃料電池１００は、電解質膜１０１の上面側と下面側にそれぞれ負極１０２と正極１０３とを配置し、負極１０２の上側にセパレータ１０５を重ね合わせるとともに、電解質膜１０１の外周近傍と上側のセパレータ１０５の外周近傍とで上側のガスケット１０６を挟持し、正極１０３の下側にセパレータ１０５を重ね合わせるとともに、電解質膜１０１の外周近傍と下側のセパレータ１０５の外周近傍とで下側のガスケット１０６を挟持したものである。
【０００３】
この燃料電池１００によれば、水素ガスを水素ガス通路１０７・・・を通して矢印ａの如く供給するとともに、水素ガス通路１０７・・・の水素ガスを上側のセパレータ１０５の中央部１０５ａに向けて矢印の如く導き、酸素ガスを酸素ガス通路１０８・・・を通して矢印ｂの如く供給するとともに、酸素ガス通路１０８・・・の酸素ガスを下側のセパレータ１０５の中央部１０５ａに矢印の如く導く。
【０００４】
水素ガスを上側の中央部１０５ａに導くことで負極１０２に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を接触させるとともに、酸素ガスを下側の中央部１０５ａに導くことで正極１０３に含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を接触させ、電子ｅ−を矢印の如く流して電流を発生させる。
この際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）を生成し、この生成水を生成水通路１０９・・・を通して矢印ｃの如く流す。
【０００５】
ところで、この燃料電池１００はガス通路１０７・・・，１０８・・・や生成水通路１０９・・・の耐食性を保つために、ガス通路１０７・・・，１０８・・・や生成水通路１０９・・・をシールする必要がある。
このため、燃料電池１００を製造する際に、電解質膜１０１の外周近傍と上側のセパレータ１０５の外周近傍との間の隙間に上側のガスケット１０６を挟み込むとともに、電解質膜１０１の外周近傍と下側のセパレータ１０５の外周近傍との間の隙間に下側のガスケット１０６を挟み込む必要がある。
【０００６】
ここで、燃料電池１００はコンパクトであるとことが望ましく、上下のガスケット１０６を薄く形成する必要がある。このため、上下のガスケット１０６の取扱いが難しく、上下のガスケット１０６を正規の部位に配置するために時間がかかり、そのことが燃料電池の生産性を高める妨げになる。
【０００７】
この不具合を解消する手段として、例えば特開平１１−３０９７４６号公報「シリコーン樹脂−金属複合体の製造方法」が提案されている。この技術によれば、シリコーン樹脂を充填することで、充填したシリコーン樹脂でセパレータの外周部にシール材を成形し、これによりガスケットを除去することができる。
以下、同公報の図１を次図に再掲してその技術を説明する。
【０００８】
図９は従来の燃料電池用セパレータの製造工程を示す断面図である。
射出成形用金型１１０を型締めすることにより固定型１１１と可動型１１２との間にセパレータ１１３をインサートするとともに、固定型１１１と可動型１１２とでキャビティ１１４を形成し、キャビティ１１４に矢印の如くシリコーン樹脂を充填することにより、セパレータ１１３の外周部１１３ａにシール材１１５を成形する。
【０００９】
このように、セパレータ１１３の外周部１１３ａに沿ってシール材１１５を成形することにより、図９に示す上下のガスケット１０６，１０６を不要にすることができる。よって、燃料電池を製造する際に、上下のガスケット１０６，１０６を組付ける工程を省くことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、セパレータ１１３のガス通路や生成水通路がガスや生成水で腐食することを防止するためには、ガス通路や生成水通路の全面を被覆する必要がある。このため、セパレータ１１３の外周部１１３ａの上面及び下面をシール材１１５で被覆するだけでなく、外周部１１３ａのガス通路や生成水通路の壁面もシール材１１５で被覆する必要がある。
【００１１】
このように、外周部１１３ａのガス通路や生成水通路の全面をシール材１１５で被覆して耐食性を高めるためには、射出成形用金型１１０などの設備の精度を高める必要があり、設備費が嵩み、そのことがコストを抑える妨げになる。
また、設備の精度を高めたとしても、外周部１１３ａのガス通路や生成水通路の全面をシール材１１５で確実に被覆することは難しく、セパレータの生産の際における歩留まりの低下が考えられ、そのことが生産性を高める妨げになっていた。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、セパレータの耐食性を確保することができ、かつコストを抑えるとともに生産性を高めることができる燃料電池用セパレータ及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、外周部に反応ガスを導くガス通路を設けるとともに反応生成物を導く反応生成物通路を設け、前記ガス通路から中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレータにおいて、前記中央部を金属製部材とするとともに前記外周部をゴム製部材とし、このゴム製部材に前記中央部を囲う突条部を一体に形成したことを特徴とする。
【００１４】
セパレータの中央部を金属製部材とするとともに、セパレータの外周部をゴム製部材とした。このように、セパレータの外周部をゴム製部材とし、この外周部にガス通路や生成水通路を形成することにより、ガスや生成水に対するガス通路及び生成水通路の耐食性を確保することができる。
【００１５】
また、セパレータの外周部をゴム製部材とし、このゴム製部材にガス通路や反応生成物通路を形成することで、従来技術のようにセパレータのガス通路や生成水通路の壁面にシール材を被覆する必要がないので、通常の精度の射出成形用金型で外周部を成形することができる。
このため、高精度の射出成形用金型を使用する必要がないので、射出成形用金型などの設備費を抑えることができる。
【００１６】
さらに、セパレータの外周部をゴム製部材とすることで、ゴム製部材を比較的簡単に製造することができる。よって、セパレータを生産する際に歩留まりを高めることができる。
また、外周部に中央部を囲う突条部を一体に形成することにより、外周部及び突条部を時間をかけないで簡単に形成することができる。
【００１７】
請求項２は、ゴム製部材をシリコーンゴム材としたことを特徴とする。
【００１８】
外周部を形成するゴム製部材をシリコーンゴム材とした。シリコーンゴムは、中央部を構成する金属製部材との熱膨張が異なるが、比較的弾力性があるので、中央部との熱膨張差を吸収することができる。
【００１９】
請求項３は、シリコーンゴム製の外周部に反応ガスを導くガス通路を設けるとともに反応生成物を導く反応生成物通路を設け、前記ガス通路から金属製の中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記金属製の中央部を射出成形用金型のキャビティ内に配置し、このキャビティ内を、前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、かつ低粘度域を保つように低温に保ち、この状態でキャビティ内に液状のシリコーンゴムを充填して前記中央部の周縁に導き、前記キャビティ内を加熱することにより、中央部の周縁に導いたシリコーンゴムを反応硬化させることを特徴とする。
【００２０】
外周部用のゴム材として、ある温度以上で急激に硬化が促進され、それに伴い粘度も上昇する特性を有するシリコーンゴムを使用することにした。よって、急激な硬化が起こる以前の温度（低粘度状態）でシリコーンゴムを中央部の周縁に導いた後、急速に温度を上げ、シリコーンゴムを反応硬化することができる。
【００２１】
これにより、シリコーンゴムが低粘度状態で成形することにより、射出圧力を低圧に抑えることができるのでバリの発生を防止できる。加えて、射出圧力を抑えることにより、金属製中央部（セパレータ）への局部的な応力発生を緩和でき、中央部の変形を防止できる。
【００２２】
請求項４は、シリコーンゴム製の外周部に反応ガスを導くガス通路を設けるとともに反応生成物を導く反応生成物通路を設け、前記ガス通路から金属製の中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記金属製の中央部を射出成形用金型のキャビティ内に配置し、このキャビティ内を、前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、かつ低粘度域を保つように低温に保ち、この状態でキャビティ内に液状のシリコーンゴムを充填して前記中央部の周縁に導き、前記中央部を加熱することにより、中央部の周縁に導いたシリコーンゴムを反応硬化させることを特徴とする。
【００２３】
請求項４によれば、請求項３と同様の効果を得ることができる。
さらに、中央部のみを急速加熱して液状シリコーンゴムを硬化させることにより、射出成型用金型の加熱機構を不要にできる。加えて、射出成型用金型を加熱する必要がないので、シリコーンゴムの加熱に必要な電力を抑えることができ、高温による射出成型用金型に発生する歪を緩和することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池用セパレータを備えた燃料電池の分解斜視図である。
燃料電池１０は、電解質膜１１の上面１１ａ側と下面１１ｂ（図２参照）側にそれぞれ負極１５と正極１６とを配置し、負極１５に上側のセパレータ２０（燃料電池用セパレータ）を重ね合わせるとともに、正極１６に下側のセパレータ２０を重ね合わせたものである。
【００２５】
ここで、一般的には電解質膜１１、負極１５、正極１６、上下のセパレータ２０，２０を重ね合わせた燃料電池１０をセルと称し、セルを複数個スタック状に重ね合わせたものを燃料電池というが、ここでは理解を容易にするためにセルを燃料電池として説明する。
【００２６】
電解質膜１１は、外周部に、水素ガス（反応ガス）を導く水素ガス通路（ガス通路）１２・・・、酸素ガス（反応ガス）を導く酸素ガス通路（ガス通路）１３・・・、及び生成水（反応生成物）を導く生成水通路（反応生成物通路）１４・・・を備える。
なお、水素ガス通路１２・・・、酸素ガス通路１３・・・、及び生成水通路１４・・・は、それぞれ複数個存在するが、ここでは理解を容易にするためにそれぞれ１個のみを図示して説明する。
【００２７】
負極１５及び正極１６は、それぞれ電解質膜１１より一回り小さく形成した部材であり、負極１５及び正極１６の外周は、水素ガス通路１２・・・、酸素ガス通路１３・・・、及び生成水通路１４・・・の内側に位置する。
【００２８】
セパレータ２０は、ステンレス製（金属製）の中央部２２の周りにシリコーンゴム製（ゴム製）の外周部３０を備え、外周部３０に中央部２２を囲う突条部（突起状の中央シール部）４１を一体に形成したものである。
外周部３０は、水素ガスを導く水素ガス通路（ガス通路）３１・・・、酸素ガスを導く酸素ガス通路（ガス通路）３２・・・、及び生成水を導く生成水通路（反応生成物通路）３３・・・を備える。
【００２９】
セパレータ２０の外周部３０をシリコーンゴム製部材とし、シリコーンゴム製の外周部３０に水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・を備えることにより、ガスや生成水に対する水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・の耐食性を確保することができる。
【００３０】
なお、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・、及び生成水通路３３・・・は、それぞれ複数個存在するが、ここでは理解を容易にするためにそれぞれ１個のみを図示して説明する。
【００３１】
水素ガス通路３１・・・及び酸素ガス通路３２・・・は、燃料電池１０を組立てた際に、それぞれ電解質膜１１の水素ガス通路１２・・・及び酸素ガス通路１３・・・と重なる部位に形成されている。
また、生成水通路３３・・・は、燃料電池１０を組立てた際に、電解質膜１１の生成水通路１４・・・と重なる部位に形成されている。
【００３２】
この燃料電池１０によれば、水素ガス通路３１・・・，１２・・・を通して水素ガスを矢印Ａの如く供給するとともに、水素ガス通路３１・・・，１２・・・の水素ガスを矢印Ｂの如く上側の中央部２２に向けて導き、酸素ガス通路３２・・・，１３・・・を通して水素ガスを矢印Ｃの如く供給するとともに、酸素ガス通路３２・・・，１３・・・の酸素ガスを矢印Ｄの如く下側の中央部２２に向けて導くことができる。
【００３３】
水素ガスを中央部２２に導くことで負極１５に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を接触させるとともに、酸素ガスを中央部２２に導くことで正極１６に含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を接触させ、電子ｅ−を矢印の如く流して電流を発生させる。
この際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）が生成され、この生成水を中央部２２から矢印Ｅの如く生成水通路１４・・・，３３・・・に導き、導いた生成水を生成水通路１４・・・，３３・・・を矢印Ｆの如く流す。
【００３４】
図２は図１の２−２線断面図であり、燃料電池用セパレータ２０をステンレス製の中央部２２及びシリコーンゴム製の外周部３０で構成した状態を示す。
中央部２２は、上面２２ａや下面２２ｂに、水素ガスを導く流路２３・・・や酸素ガスを導く流路２４・・・を設けるとともに、生成水を導く流路（図示しない）を形成し、上面２２ａ及び下面２２ｂにそれぞれ耐食用のメッキ処理を施したステンレス製のプレートである。
【００３５】
この中央部２２の周縁２２ｃに沿った上・下面にそれぞれプライマ処理を施したプライマ処理部２５ａ，２５ｂを備え、プライマ処理部２５ａ，２５ｂに所定間隔をおいて開口部２６・・・を備える。
開口部２６・・・の形状は孔、長孔や矩形が該当するが、これに限定するものではない。なお、プライマ処理部２５ａ，２５ｂ及び開口部２６・・・を備えた理由については後述する。
【００３６】
外周部３０は、中央部２２のプライマ処理部２５ａ，２５ｂをシリコーンゴム材で覆うとともに、開口部２６・・・にシリコーンゴム材を充填し、さらに複数の水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・（通路３２，３３は図１に示す）を備えたシリコーンゴム製の枠体である。
【００３７】
この外周部３０の上面３０ａには、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・のそれぞれの周縁に沿って、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・を個別に囲うように突起状の通路シール部３４・・・を備え、中央部２２の周縁２２ｃに沿って中央部２２を囲う突起状の中央シール部４１を備える。
【００３８】
また、外周部の下面３０ｂには、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・のそれぞれの周縁に沿って、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・を囲うように通路用凹部３５・・・を備える。
【００３９】
突起状の通路シール部３４・・・は、燃料電池１０を組付けた際に、電解質膜１１の通路１２・・・，１３・・・，１４・・・（通路１３，１４は図１参照）を介して上方に配置したセパレータ２０の通路用凹部３５に押圧されるように形成されている。
【００４０】
このように、外周部３０に、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・を個別に囲うように突起状の通路用シール部３４・・・を設けるとともに、中央部２２を囲う突起状の中央シール部４１を設けたので、セパレータ２０を燃料電池１０に組付ける際に、従来技術のようにセパレータの中央部を囲うためのガスケットや、水素ガス通路、酸素ガス通路及び生成水通路を囲うためのガスケットを組付ける必要がない。
これにより、燃料電池１０を組付ける際にガスケットを組付ける手間を省くことができる。
【００４１】
さらに、外周部３０に突起状の中央シール部４１を設けたので、セパレータ２０を燃料電池１０に組付けた際に、突起状の中央シール部４１を電解質膜１１に押圧して中央部２２を確実にシールすることができる。
これにより、中央部２２に導いた水素ガスや酸素ガスを正規の位置に確実に導くとともに、中央部２２で生成した生成水を正規の位置に確実に導くことができる。
【００４２】
加えて、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・を個別に囲うように突起状の通路用シール部３４・・・を設けたので、セパレータ２０を燃料電池１０に組付けた際に、突起状の通路用シール部３４・・・を通路用凹部３５・・・に押圧して水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・を確実にシールすることができる。
【００４３】
外周部３０に通路用シール部３４・・・及び中央シール部４１をシリコーンゴム材で一体に成形したので、外周部３０を成形する際に、通路用シール部３４・・・及び中央シール部４１を同時に成形することができる。
このため、外周部３０、通路用シール部３４・・・及び中央シール部４１を時間をかけないで簡単に形成することができる。
【００４４】
ここで、外周部３０は、中央部２２の上下のプライマ処理部２５ａ，２５ｂをシリコーンゴム材で覆う際に、開口部２６・・・にシリコーンゴム材を充填することで、開口部２６・・・にアンカー４２・・・を設けることができる。
これにより、外周部３０が中央部２２から抜け出すことを防いで、中央部２２に外周部３０を強固に結合することができる。
【００４５】
ところで、外周部３０のシリコーンゴム材は中央部２２のステンレス材と熱膨張率が異なるため、中央部２２に外周部３０を直接結合すると、外周部３０と中央部２２との熱膨張差で中央部２２が変形したり、外周部３０が疲労破壊したりすることが考えられる。
【００４６】
しかしながら、外周部３０をシリコーンゴム材で成形することにより、外周部３０をある程度弾性変形させることが可能になり、外周部３０と中央部２２との熱膨張差を外周部３０の弾性変形で吸収することができる。
これにより、外周部３０と中央部２２との熱膨張差で中央部２２が変形したり、外周部３０が疲労破壊したりすることを防止できる。
【００４７】
図３は図２の３−３線断面図を示し、開口部２６・・・を、一例として長孔に形成し、この長孔に外周部３０のシリコーンゴム材を充填することで、開口部２６・・・にアンカー４２・・・を設けた状態を示す。
このように、開口部２６・・・にアンカー４２・・・を設けることにより、外周部３０が中央部から抜け出すことを防いで、中央部２２に外周部３０を強固に結合することができる。
【００４８】
次に、燃料電池用セパレータ１０の製造方法について図４〜図６に基づいて説明する。
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１実施形態）を示す第１説明図である
（ａ）において、金属製部材である中央部２２の周縁２２ｃに沿って、上・下の面２２ａ，２２ｂにプライマ処理を施す。すなわち、上・下の面２２ａ，２２ｂに、それぞれ１５０℃の温度でシリコーンゴムを焼き付けてプライマ処理部２５ａ，２５ｂを形成する。
【００４９】
（ｂ）において、プライマ処理部２５ａ，２５ｂを備えた中央部２２を、射出成形用金型５０の固定型５１に載置する。次に、可動型５２を矢印▲１▼の如く下降することにより射出成形用金型５０を型締めする。
【００５０】
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１実施形態）を示す第２説明図である
（ａ）において、射出装置５５のプランジャ５６を操作することにより、溶融状態のシリコーンゴム５７を矢印▲２▼の如くキャビティ５８内に充填する。
この際には、キャビティ５８内（すなわち、射出成形用金型５０）を低温に保ちながら、キャビティ５８内に液状のシリコーンゴム５７を充填して、充填したシリコーンゴム５７を反応硬化しないように、かつ低粘度域に保つ。
【００５１】
（ｂ）はキャビティ内に溶融状態のシリコーンゴム５７を充填した状態を示す。キャビティ５８内に固定型５１の突起５１ａ・・・を可動型５２まで突出させるとともに、隆起部５１ｂ・・・をキャビティ５８内に隆起させた状態で、キャビティ５８内に溶融状態のシリコーンゴム５７を充填する。
【００５２】
キャビティ５８内に溶融状態のシリコーンゴム５７を充填することにより中央部２２の周縁２２ｃに導き、中央部２２の上・下のプライマ処理部２５ａ，２６ｂを溶融したシリーコーンゴム５７で覆うことができる。
【００５３】
ここで、金属製の中央部２２は金属製部材であるが、中央部２２の外周に上・下のプライマ処理部２５ａ，２５ｂを施してあるので、中央部２２の周縁２２ｃに外周部３０を好適に付着させることができる。
この液状のシリコーンゴム５７を、キャビティ５８内（すなわち、射出成形用金型５０）を急速加熱することにより、中央部２２の周縁で反応硬化することができる。
【００５４】
これにより、外周部３０を成形する際に、水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水流路３３・・・（流路３２，３３は図１に示す）を形成するとともに、これらの流路３１・・・，３２・・・，３３・・・の周縁に通路用凹部３５・・・を成形することができる。
【００５５】
さらに、可動型５２の成形面に通路用シール溝５２ａ及び中央シール溝５２ｂを備えることにより、外周部３０を成形する際に、通路用シール部３４・・・及び中央シール部４１を同時に成形することができる。
加えて、外周部３０を成形する際に、開口部２６・・・にシリコーンゴム５７を充填することにより、開口部２６・・・にアンカー４２・・・を同時に設けることができる。
【００５６】
このように、外周部３０を成形する際に、通路用シール部３４・・・、中央シール部４１及びアンカー４２を同時に成形することができるので、燃料電池用セパレータ２０を比較的簡単に製造することができる。
そして、キャビティ５８内に充填したシリコーンゴム５７が反応硬化した後、可動型５２を矢印▲３▼の如く上昇させて射出成形用金型５０を型開きする。
【００５７】
図６は本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１実施形態）を示す第３説明図である
射出成形用金型５０を型開きした後、固定型５１から燃料電池用セパレータ２０を矢印▲４▼の如く取出して、燃料電池用セパレータ２０の製造工程が完了する。
【００５８】
図４〜図６で説明したように、セパレータの外周部をゴム製部材とすることで、ゴム製部材を比較的簡単に製造することができる。よって、セパレータを生産する際に歩留まりを高めることができるので、セパレータの生産性を高めることができる。
【００５９】
また、外周部３０に水素ガス通路３１・・・、酸素ガス通路３２・・・及び生成水通路３３・・・を個別に囲うように突起状の通路用シール部３４・・・を一体に成形するとともに、外周部３０に中央部２２を囲う突起状の通路用シール部４１を一体に形成することにより、燃料電池用のセパレータ２０を時間をかけないで簡単に形成することができ、生産性をより一層高めることができる。
【００６０】
次に、図４〜図６で説明した燃料電池用セパレータの製造方法（第１実施形態）の具体例を図７に基づいて説明する。
図７は本発明に係る燃料電池用セパレータの外周部を成形するシリコーンゴムの特性を示すグラフであり、縦軸にシリコーンゴムの硬化時間を示し、横軸にシリコーンゴムの温度を示す。
【００６１】
このグラフは、シリコーンゴムの代表的な特性を示す。グラフに示すように、シリコーンゴムは１００〜１２０℃の低温域において、硬化時間を５０〜３３０秒と長く確保することができる。
そして、シリコーンゴムは１２０〜２００℃の高温域において、硬化時間を５０秒未満と短くすることができる。
【００６２】
よって、図５（ａ）に示すようにキャビティ５８内（すなわち、射出成形用金型５０）を、一例として１００〜１２０℃の低温域に保つことにより、シリコーンゴム５７を反応硬化しないように、かつ低粘度域に保ちながら、キャビティ５８内に液状のシリコーンゴム５７を充填することができる。
【００６３】
そして、液状のシリコーンゴム５７を中央部２２の周縁２２ｃに導いた後、キャビティ５８内を、一例として１２０〜２００℃の高温域に急速加熱することにより、導いた液状のシリコーンゴム５７を中央部２２の周縁２２ｃで反応硬化させることができる。
【００６４】
このように、シリコーンゴム５７を低粘度状態で成形することにより、射出圧力を低圧に抑えることができる。よって、金属製中央部２２への局部的な応力発生を緩和できるので、中央部２２の変形やバリの発生を防止することができる。
従って、外周部２２を成形した後、バリを除去する工程を不要にでき、さらに中央部２２の変形を修正する工程を不要にできるので、セパレータの生産工程の簡素化を図り、生産性を高めることができる。
【００６５】
次に、第２実施形態について説明する。
第１実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法においては、射出成形用金型５０を急速加熱して液状シリコーンゴム５７を硬化させる例について説明したが、射出成形用金型５０を加熱しないで中央部２２のみを急速加熱して液状シリコーンゴム５７を硬化させるという第２実施形態を採用することも可能である。
【００６６】
第１実施形態では、射出成形用金型５０を加熱する加熱機構が必要であるが、第２実施形態によれば射出成形用金型５０を加熱する必要がないので、射出成形用金型５０を加熱する加熱機構を不要にできる。
よって、設備費を抑えることができ、さらに定常加熱による電力を消滅できる。
【００６７】
加えて、射出成形用金型５０を加熱する必要がないので、高温による射出成型用金型５０の歪の影響を緩和できる。このように、高温による射出成型用金型５０の歪の影響を緩和することで、射出成型用金型５０のメンテナンス間隔を長くでき、射出成型用金型５０の稼働率を高めて生産性を上げることができる。
【００６８】
なお、前記実施形態では、外周部３０、通路用シール部３４・・・、中央シール部４１をシリコーンゴム材で一体に成形する例について説明したが、これに限らないで、その他のゴム材や樹脂材を使用することも可能である。
また、外周部３０、通路用シール部３４・・・及び中央シール部４１をそれぞれ個別に形成することも可能であり、さらに各々の部材３０，３４・・・，４１をそれぞれ異なる材質で形成することも可能である。
【００６９】
さらに、前記実施形態では、燃料電池用セパレータ２０の中央部２２を形成する金属製部材としてステンレスを例に説明したが、中央部２２を形成する金属製部材はこれに限定するものではない。
また、前記実施形態では、外周部３０セパレータ２０の中央部２２を囲う突起状の中央シール部４１を設けた例について説明したが、これに限らないで、外周部３０に中央部２２を囲う突起状の中央シール部４１を設けなくてもよい。
【００７０】
さらに、前記実施形態では、セパレータ２０の外周部３０にガス通路３１・・・，３２・・・及び生成水通路３３・・・を囲う突起状の通路用シール部３４・・・を設けた例について説明したが、通路用シール部３４・・・は設けなくてもよい。
また、前記実施形態では、反応ガスとして水素ガスや酸素ガスを例に説明するととともに、反応生成物として生成水を例に説明したが、これに限らないで、その他の反応ガスや反応生成物に適用することも可能である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、セパレータの中央部を金属製部材とするとともに、セパレータの外周部をゴム製部材とした。このように、セパレータの外周部をゴム製部材とし、この外周部にガス通路や生成水通路を形成することにより、ガスや生成水に対するガス通路及び生成水通路の耐食性を確保することができる。
【００７２】
また、セパレータの外周部をゴム製部材とし、このゴム製部材にガス通路や反応生成物通路を形成することで、従来技術のようにセパレータのガス通路や生成水通路の壁面にシール材を被覆する必要がないので、通常の精度の射出成形用金型で外周部を成形することができる。
このため、高精度の射出成形用金型を使用する必要がないので、射出成形用金型などの設備費を抑えることができ、コストアップを抑えることができる。
【００７３】
さらに、セパレータの外周部をゴム製部材とすることで、ゴム製部材を比較的簡単に製造することができる。よって、セパレータを生産する際に歩留まりを高めることができるので、セパレータの生産性を高めることができる。
また、外周部に中央部を囲う突条部を一体に形成することにより、外周部及び突条部を時間をかけないで簡単に形成することができるので、セパレータの生産性をより一層高めることができる。
【００７４】
請求項２は、外周部を形成するゴム製部材をシリコーンゴム材とした。シリコーンゴムは、中央部を構成する金属製部材との熱膨張が異なるが、比較的弾力性があるので、中央部との熱膨張差を吸収することができる。このため、外周部と中央部との熱膨張差で中央部が変形したり、外周部が疲労破壊したりすることを防止できる。
【００７５】
請求項３は、外周部用のゴム材として、ある温度以上で急激に硬化が促進され、それに伴い粘度も上昇する特性を有するシリコーンゴムを使用することにした。これにより、急激な硬化が起こる前にシリコーンゴムを中央部の周縁に導き、その後温度を急速に上げ、シリコーンゴムを反応硬化することができる。
【００７６】
これにより、シリコーンゴムが低粘度状態で成形することにより、射出圧力を低圧に抑えることができるのでバリの発生を防止できる。加えて、射出圧力を抑えることにより、金属製中央部（セパレータ）への局部的な応力発生を緩和でき、中央部の変形を防止できる。
従って、外周部を成形した後、バリを除去する工程を不要にでき、さらに中央部の変形を修正する工程を不要にできるので、セパレータの生産工程の簡素化を図り、コストを抑えるとともに生産性を高めることができる。
【００７７】
請求項４は、中央部のみを急速加熱して液状シリコーンゴムを硬化させることにした。これにより、請求項３と同様の効果を得ることができ、加えて金型の加熱機構が不要となり、定常加熱による電力が消滅でき、さらに高温による射出成型用金型歪の影響を緩和できる。
【００７８】
金型の加熱機構を不要とするとともに、定常加熱による電力を消滅できるので、セパレータのコストを抑えることができる。
加えて、高温による射出成型用金型歪の影響を緩和することで、射出成型用金型のメンテナンス間隔を長くでき、射出成型用金型の稼働率を高めて生産性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用セパレータを備えた燃料電池の分解斜視図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１実施形態）を示す第１説明図
【図５】本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１実施形態）を示す第２説明図
【図６】本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法（第１実施形態）を示す第３説明図
【図７】本発明に係る燃料電池用セパレータの外周部を成形するシリコーンゴムの特性を示すグラフ
【図８】従来の燃料電池を示す分解斜視図
【図９】従来の燃料電池用セパレータの製造工程を示す断面図
【符号の説明】
１０…燃料電池、２０…（セパレータ）燃料電池用セパレータ、２２…中央部、２２ｃ…中央部の周縁、３０…外周部、３１…水素ガス通路（ガス通路）、３２…酸素ガス通路（ガス通路）、３３…生成水通路（反応生成物通路）、３４…突起状の通路用シール部、４１…突起状の中央シール部（突条部）、５０…射出成形用金型、５７…シリコーンゴム。
【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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