(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の単電池を挟持するセパレータの周縁部に額縁状のゴムパッキンを形成するにあたり、上記周縁部にシール溝として刻設された凹溝内の中央に区画された空間にゴム溶液を充填硬化させてゴムパッキンを一体成形するとともに、上記凹溝内の内周側及び外周側に空隙部を連続して形成するようにしたゴムパッキンの成形方法であって、
その印刷面周縁の上記空隙部に対応する部位に内周側スペーサ及び外周側スペーサを突設したスクリーンマスクを準備する工程、
上記スクリーンマスクを上記セパレータの表面に配置して上記内周側スペーサ及び外周側スペーサを上記凹溝内の内周縁及び外周縁に挿入して、上記額縁状のゴムパッキンの成形空間を区画する工程、
ゴム溶液をスクリーン印刷法により上記スクリーンマスクの透孔から上記成形空間に充填して未加硫ゴムコーティング層を形成する工程、
上記内周側スペーサ及び外周側スペーサとともに上記スクリーンマスクを取り外して、上記凹溝内の内周縁及び外周縁に上記内周側スペーサ及び外周側スペーサに対応した形状のゴム溶液が充填されない空隙部を形成する工程、
上記未加硫ゴムコーティング層を加硫して上記ゴムパッキンとして上記セパレータに接着一体化する工程を備え、
上記空隙部において内外周方向に変形可能にした燃料電池用ゴムパッキンの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池例えば固体高分子型燃料電池のセパレータにゴムパッキンを一体に成形する方法に関し、特に、セパレータの周縁部にシール溝として凹溝が形成され、この凹溝にゴムパッキンを充填成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セパレータの凹溝にシール材を設けたものとして、セパレータのシール部位に設けたシール溝に先端が幅狭でシール溝の深さよりも肉厚のゴムなどからなるシール材を設けることが特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特許第３４００４１５号公報
【０００３】
そして、前記シール材をセパレータに設ける方法としては、セパレータとは別個に成形したシール材を、組み付け時にセパレータ間に挟み込むか、シール材をセパレータに接着する方法、あるいは金型にセパレータをセットし、金型内のキャビティにシール材を射出して一体成形する方法が挙げられている。
【０００４】
一方、セパレータの凹溝にシール材を設ける別の方法として、特許文献２に示すようにスクリーン印刷法を利用するものが知られている。この方法は、前記凹溝に印刷材料を充填して平坦面となし、この平坦面にゴム溶液を塗布してゴムパッキンを形成するものである。
【特許文献２】特開２００２―１９０３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献２では、セパレータの凹溝を平坦化する段階とゴム溶液を塗布してゴムパッキンを形成する段階の２段階を必要とし、面倒な作業を余儀なくされる問題があった。
【０００６】
本発明は、前記の問題に鑑み、セパレータの凹溝に直接ゴムパッキンの成形を１段階で可能とし、成形作業を容易にすることを目的とする。同時に、成形されたゴムパッキンが、セパレータの組み付け時に良好なシール機能を発揮できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池の単電池を挟持するセパレータの周縁部に額縁状のゴムパッキンを形成するにあたり、上記周縁部にシール溝として刻設された凹溝内の中央に区画された空間にゴム溶液を充填硬化させてゴムパッキンを一体成形するとともに、上記凹溝内の内周側及び外周側に空隙部を連続して形成するようにしたゴムパッキンの成形方法であって、その印刷面周縁の上記空隙部に対応する部位に内周側スペーサ及び外周側スペーサを突設したスクリーンマスクを準備する工程、上記スクリーンマスクを上記セパレータの表面に配置して上記内周側スペーサ及び外周側スペーサを上記凹溝内の内周縁及び外周縁に挿入して、上記額縁状のゴムパッキンの成形空間を区画する工程、ゴム溶液をスクリーン印刷法により上記スクリーンマスクの透孔から上記成形空間に充填して未加硫ゴムコーティング層を形成する工程、上記内周側スペーサ及び外周側スペーサとともに上記スクリーンマスクを取り外して、上記凹溝内の内周縁及び外周縁に上記内周側スペーサ及び外周側スペーサに対応した形状のゴム溶液が充填されない空隙部を形成する工程、上記未加硫ゴムコーティング層を加硫して上記ゴムパッキンとして上記セパレータに接着一体化する工程を備え、上記空隙部において内外周方向に変形可能にした燃料電池用ゴムパッキンの成形方法を手段とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明方法では、作業が簡易であるほか、成形されたゴムパッキンが凹溝内で内周方向および外周方向に変形できる余裕があり、小さな締め付け力で高いシール性能を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明方法を適用して成形した固体高分子型燃料電池を構成する単セル１の概略縦断面図であり、通常燃料電池はこの単セル１を複数積層した積層体（図示せず）として構成されている。
【００１０】
図１において、単セル１は、高分子電解質膜２とこの高分子電解質膜２を挟んで両側に配設されるカソード電極３およびアノード電極４とからなる燃料電池本体と、カソード電極３およびアノード電極４にそれぞれ当接するように設けられたセパレータ５，５とにより構成されている。また、カソード電極側セパレータ５の電極３側には酸化ガス供給用の溝７が設けられ、アノード電極側セパレータ５の電極４側には燃料ガス供給用の溝８が設けられ、溝７は図示しない酸化ガス供給管に、溝８は図示しない燃料ガス供給管にそれぞれ連通している。上記単セル１には、高分子電解質膜２，カソード電極３およびアノード電極４からなる燃料電池本体の周囲に、燃料ガスおよび酸化ガスの漏洩を防止するとともに、カソード電極側セパレータ５とアノード電極側セパレータ５との間の絶縁を確保する額縁状のゴムパッキン９，９をセパレータ５，５との間に介在させている。
【００１１】
そして、本発明では、セパレータ５の周縁部にシール溝として凹溝６が刻設されており、この凹溝６にスクリーン印刷によりゴム溶液（例えば液状シリコーンゴムなど）が充填硬化されてゴムパッキン９が一体に成形されるが、額縁状に成形されるゴムパッキン９の内周側および外周側つまり凹溝６内の内周縁部及び外周縁部にはゴム溶液が充填されない空隙部１０，１０が形成されている。
【００１２】
図２〜図４はゴムパッキン９の成形工程を示すが、この成形工程においてスクリーンマスク１１を用いる。このスクリーンマスク１１は、スクリーンメッシュ層１２とその裏面（印刷面側）周縁に連続して一体に突設されたスペーサ１３（内周側）、スペーサ１４（外周側）とで構成されている。なお、１５はスクリーンメッシュ層１２に塗布した後に露光硬化させた感光乳液層である。また、スペーサ１３、１４は、セパレータ５の凹溝６内部の空隙部１０，１０に対応する部位に設けられるが、上記感光乳液層で形成してもよいが、これに限らずゴム、合成樹脂、金属などを一体に接合して形成してもよい。
【００１３】
図３のように、凹溝６が形成されたセパレータ５の表面にスクリーンマスク１１を配置し、そのスペーサ１３、１４を凹溝６に挿入したうえで、図示しないスキージを用いてスクリーンマスク１１の感光乳液を塗布していない透孔１６を通じて液状ゴムなどのゴム溶液を凹溝６内のスペーサ１３、１４により区画された空間にのみに充填し、その後、スクリーンマスク１１を取り外し（図４）、充填したゴム溶液を室温或いは必要に応じて加熱して硬化させて、凹溝６内に加硫接着させたゴムパッキン９を形成している。なお、ゴムパッキンの加硫は電子線照射などの放射線架橋のほか、適宜の加硫方法を採用できる。
【００１４】
図５は、ゴムパッキン９を成形した状態のセパレータを示す概略平面図で、凹溝６内の中央に額縁状にゴムパッキン９が加硫接着により一体化されるとともに、その内周縁及び外周縁には空隙部１０，１０が連続して形成され、ゴムパッキン９を圧縮した際に内外周方向に変形できる余地が確保されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】固体高分子型燃料電池を構成する単位セルの概略縦断面図。
【図２】セパレータの凹溝にゴムパッキンを成形する工程の一部を示す図。
【図３】セパレータの凹溝にゴムパッキンを成形する工程の一部を示す図。
【図４】セパレータの凹溝にゴムパッキンを成形する工程の一部を示す図。
【図５】セパレータの凹溝にゴムパッキンが成形された状態を示す概略平面図。
【符号の説明】
【００１６】
１  単位セル
２  高分子電解質膜
３  カソード電極
４  アノード電極
５，５  セパレータ
６  凹溝
９  ゴムパッキン
１０，１０  空隙部
１１  スクリーンマスク
１２  スクリーンメッシュ層
１３  内周側スペーサ
１４  外周側スペーサ
１５  感光乳液層
１６  透孔
【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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