(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に使用される電解質膜（２）におけるガスケット成形部位に弾性を備える樹脂フィルム（４）を貼り合わせ、前記樹脂フィルム（４）上にゴム状弾性材製のガスケット（５）を成形し、
前記電解質膜（２）および前記樹脂フィルム（４）よりなる一体品に設けた貫通穴（６）を介して前記一体品の両面に前記ガスケット（５）を成形したことを特徴とする燃料電池用構成部品。
【請求項２】
燃料電池に使用される電解質膜（２）におけるガスケット成形部位に弾性を備える樹脂フィルム（４）を貼り合わせ、前記樹脂フィルム（４）上にゴム状弾性材製のガスケット（５）を成形し、
前記樹脂フィルム（４）の一面に塗布した粘着剤の粘着作用によって前記樹脂フィルム（４）を前記電解質膜（２）に固着し、
前記電解質膜（２）および前記樹脂フィルム（４）よりなる一体品に設けた貫通穴（６）を介して前記一体品の両面に前記ガスケット（５）を成形したことを特徴とする燃料電池用構成部品。
【請求項３】
燃料電池に使用される電解質膜（２）と、前記電解質膜（２）におけるガスケット成形部位に貼り合わされた弾性を備える樹脂フィルム（４）とよりなり、
前記電解質膜（２）および前記樹脂フィルム（４）よりなる一体品には、これらに設けた貫通穴（６）を介して前記一体品の両面に前記ガスケット（５）を成形するための前記貫通穴（６）が設けられていることを特徴とする燃料電池用構成部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用の構成部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、その主な構成要素として、カーボンプレート等よりなるセパレータと、ガスを反応させるための、Ｐｔ触媒等を担持させた触媒電極および電解質膜と、ガスの拡散を促進させるための、カーボン繊維等よりなるガス拡散層と、ガスや冷媒をシールするための、ゴム状弾性体等よりなるガスケットとを有している。
【０００３】
しかしながら、従来技術では、燃料電池を組み立てる際にこれらの構成要素を順次組み付ける構成であるために、その組立てに多くの手間と時間がかかる不都合があり、特に、電解質膜と触媒電極とを組み付ける際には両者の位置が固定されにくいために、面倒な位置決め作業を行なう必要がある。
【０００４】
これに対して、現在は、電解質膜と触媒電極とをホットプレスを用いて予め結合させる方法が開発されており（特開２０００−２２３１３４）、この方法等による電解質膜と触媒電極との結合品である反応電極部（ＭＥＡ）が燃料電池の構成部品として利用されている。
【０００５】
しかしながら、この方法等を用いても、反応電極部とセパレータとを組み付ける際にはその間にガスケットを挟み込む必要があり、この場合、反応電極部の電解質膜の両側から電解質膜を挟み込むようにしてガスケットを組み付けるが、電解質膜の位置決めが困難であるために、電解質膜に皺が寄る等の問題が発生している。
【０００６】
また、セパレータの電解質膜側にガスケットを一体化する技術も開発されているが（特開２０００−１３３２８８）、この場合であっても電解質膜を挟み込む際には同様な問題が発生している。
【０００７】
また、ガス拡散層と電解質膜との一体品にゴムまたは樹脂を直接含浸する方法も考えられるが、この場合には、陰極側と陽極側のガス拡散層がゴムまたは樹脂を含浸した内部で短絡する可能性がある。
【０００８】
更にまた、電解質膜にガスケットを直接成形する方法もあるが（特開２００１−１０２０７２）、この場合には、電解質膜とガスケットとの結合部が弱く、破れる等の不具合が発生する可能性がある。また、射出成形によって電解質膜上にガスケットを直接成形する場合には、金型のゴム止め部が電解質膜に大きなダメージを与える可能性がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、燃料電池用構成要素の部品点数を削減してその組付工数を削減することができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。またこれに加えて、燃料電池の両極が短絡するのを防止することができ、併せて、電解質膜とガスケットとの結合部の強度を高めることができ、射出成形の場合にあっては金型が電解質膜に大きなダメージを与えるのを防止することができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用構成部品は、燃料電池に使用される電解質膜におけるガスケット成形部位に弾性を備える樹脂フィルムを貼り合わせ、前記樹脂フィルム上にゴム状弾性材製のガスケットを成形し、前記電解質膜および前記樹脂フィルムよりなる一体品に設けた貫通穴を介して前記一体品の両面に前記ガスケットを成形したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品は、燃料電池に使用される電解質膜におけるガスケット成形部位に弾性を備える樹脂フィルムを貼り合わせ、前記樹脂フィルム上にゴム状弾性材製のガスケットを成形し、前記樹脂フィルムの一面に塗布した粘着剤の粘着作用によって前記樹脂フィルムを前記電解質膜に固着し、前記電解質膜および前記樹脂フィルムよりなる一体品に設けた貫通穴を介して前記一体品の両面に前記ガスケットを成形したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品は、燃料電池に使用される電解質膜と、前記電解質膜におけるガスケット成形部位に貼り合わされた弾性を備える樹脂フィルムとよりなり、前記電解質膜および前記樹脂フィルムよりなる一体品には、これらに設けた貫通穴を介して前記一体品の両面に前記ガスケットを成形するための前記貫通穴が設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用構成部品においては、電解質膜に樹脂フィルムを貼り合わせるとともにこの樹脂フィルム上にガスケットを成形する構成であるために、電解質膜、樹脂フィルムおよびガスケットを備えた一体的な燃料電池構成要素が形成される。樹脂フィルムは、予めフィルム状に成形された樹脂製の成形品であって、その材質上の特性から電気絶縁性を有しており、またその弾性によって電解質膜に対する保護作用ないし補強作用を発揮する。請求項２では、この樹脂フィルムがその一面に塗布した粘着剤の粘着作用によって電解質膜に強固に固着される。請求項３では、この樹脂フィルムが電解質膜に貼り合わされるために、電解質膜および樹脂フィルムを備えた一体的な燃料電池構成要素が形成され、これにガスケットが組み合わされる。
【００１５】
上記樹脂フィルムは、電解質膜の片面または両面に配置され、またガスケットも電解質膜の片面または両面に配置されるが、後者のガスケットを電解質膜の両面に配置する場合には、電解質膜および樹脂フィルムよりなる一体品に貫通穴を所要数設け、この貫通穴を介して一体品の両面にガスケットを成形するのが好適であり、このようにすると、両面のガスケットが貫通穴を介して互いに一体化されるために、接着剤を使用しなくてもガスケットを上記一体品に組み付けることが可能となる。
【００１６】
また、電解質膜は、触媒電極と組み合わされて反応電極部を形成するものであって、上記したようにこの電解質膜および触媒電極を予め一体化させる技術が先に開発されている。したがって、上記各請求項に係る発明における電解質膜はこれを、電解質膜および触媒電極の組み合わせよりなる反応電極部に置き換えて考えることが可能である。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本件出願は、以下の技術的事項を提案するものでもある。
【００１８】
（１）燃料電池で使用される電解質膜上のガスケットの必要な部分の直下に樹脂フィルムを貼り合わせ、その樹脂フィルム上にガスケットを成形した電解質膜とガスケットの一体品。
（２）上記（１）項での樹脂フィルムの裏側に粘着剤が塗布されている場合。
（３）電解質膜と樹脂フィルムの一体品に貫通穴を空けて、それらの両面へガスケットを成形した製品。
【００１９】
また、本件出願が提案する一の燃料電池用構成部品は、燃料電池で使用される電解質膜とガスケットの一体品であり、電解質膜上のガスケットを成形する部分の直下に樹脂フィルムを貼り付け、その上にガスケットを成形した製品である。また、電解質膜上のガスケットを成形する部分の直下に樹脂フィルムを貼り付け、それらの一体品に貫通穴を設けて、貫通穴を介してガスケットを両面に成形した製品である。
【００２０】
電解質膜上に樹脂フィルムを貼り付けて、その上にガスケットを成形する方法において、その実施形態は以下のとおりである。
【００２１】
すなわち、電解質膜上のガスケットを成形する部分の直下に、樹脂フィルムを貼り付ける。樹脂フィルムには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）またはポリイミド（ＰＩ）等よりなるフィルムの片面に粘着剤を塗布したものが用いられる。フィルムの厚さは、０．０３〜０．３ｍｍ程度である。フィルムの幅は、金型と接する幅より大きいかまたは同等にする。金型内にセットした電解質膜と樹脂フィルムの一体品には、インジェクションによってガスケットが一体化される。貼り合わされた樹脂フィルムは、金型と電解質膜が直接接するのを防ぐのに効果的であり、型締め力によって電解質膜が破壊されるのを防ぐことができる。インジェクションでない場合は、スクリーン印刷やディスペンサー等によってガスケットを一体化させる。ガスケットと樹脂フィルムの一体には、選択接着性ゴムが用いられる。選択接着性ゴムを使用しない場合には、予め樹脂フィルム上へ接着剤を塗布してゴムを成形する。ガスケットを電解質膜と樹脂フィルムの一体品の両面に成形する場合には、ガスケットの位置する直下に貫通穴を設けて、その貫通穴を介してガスケットを両面に成形する。
【００２２】
そして、上記構成によれば、燃料電池の部品点数を削減して組付工数を削減することができ、電解質膜とガスケットの結合部が樹脂フィルムによって補強されるために、この結合部を強固なものとすることができ、金型のパーティング面によって電解質膜が直接ダメージを受けることがないために、射出成形によって電解質膜とガスケットの一体品を製作することができるなどの効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池用構成部品１の平面を示しており、そのＡ−Ａ線拡大断面が図２に示されている。
【００２５】
当該実施例に係る構成部品１は、電解質膜（イオン交換膜）２と樹脂フィルム（弾性フィルム）４とガスケット５との一体品であって、以下のように構成されている。
【００２６】
すなわち先ず、所定の平面形状（図１では、所定の縦寸法および横寸法を備えた平面四角形状）を備えるとともに所要数の連通孔３を備えた平板状の電解質膜２が設けられており、この電解質膜２におけるガスケット形成部位に樹脂フィルム４が貼り合わされており、この樹脂フィルム４の上にゴム状弾性材製のガスケット５が一体成形されている。図１では、樹脂フィルム４の平面形状が判りにくいので、図上斜線を付して示している。
【００２７】
樹脂フィルム４は、電解質膜２の両面にそれぞれ設けられており、それぞれその一面に塗布した粘着剤（図示せず）の粘着作用によって電解質膜２に貼着されている。したがって、このように樹脂フィルム４が電解質膜２に貼着されることにより、製造工程において先ずは、図３に示すような電解質膜２と樹脂フィルム４との一体品が製造され、この一体品の両面にそれぞれガスケット５が一体成形される。
【００２８】
図３の一体品は、図４に示すようにガスケット成形用の射出成形金型１１にセットされ、この状態で金型１１によりガスケット５が射出成形される。上下の分割型１２、１３の組み合わせよりなる金型１１は、その型締め時に各分割型１２、１３が電解質膜２に接してこれを傷付けることがないよう、各分割型１２，１３に製品キャビティ空間１５を備えた凸部１４が設けられてパーティング部１６の幅ｗ１が樹脂フィルム４の幅ｗ２よりも僅かに小さく設定されており、これにより型締め時に金型１１は各分割型１２，１３が樹脂フィルム４を介して電解質膜２を挟み込むようになっている。
【００２９】
また、図３の一体品には、その厚さ方向に貫通する貫通穴６が設けられており、この貫通穴６を介して上下のガスケット５が互いに一体成形される。このようにすると、上下のガスケット５が互いを抜け止めするために、一体成形に際して樹脂フィルム４に対する接着剤が不要となる。貫通穴６は、ガスケット５の平面形状に合わせて多数が設けられている。
【００３０】
上記構成の燃料電池用構成部品１においては、電解質膜２の両面にそれぞれ樹脂フィルム４が貼り合わされるとともに各樹脂フィルム４上にガスケット５が射出成形により一体成形されているために、電解質膜２、上下の樹脂フィルム４および上下のガスケット５よりなる一体的な燃料電池構成要素が形成される。したがって、これを一部品として纏めて取り扱うことができるために、燃料電池用構成要素の部品点数を削減してその組付工数を削減することができる。また、樹脂フィルム４が備える電気絶縁性によって燃料電池の両極が短絡するのを防止することができ、またその弾性によって電解質膜２を保護ないし補強することができる。
【００３１】
尚、上記実施例における電解質膜２に代えてこれを反応電極部（ＭＥＡ）とし得ることについてはそれぞれ上記したとおりである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３３】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用構成部品においては、電解質膜に樹脂フィルムが貼り合わされるとともにこの樹脂フィルム上にガスケットが成形されているために、電解質膜、樹脂フィルムおよびガスケットを備えた一体的な燃料電池構成要素が形成される。したがって、これを一部品として纏めて取り扱うことができるために、燃料電池用構成要素の部品点数を削減してその組付工数を削減することができる。また、樹脂フィルムが備える電気絶縁性によって燃料電池の両極が短絡するのを防止することができ、その弾性によって電解質膜を保護ないし補強することができる。請求項２では、樹脂フィルムがその一面に塗布した粘着剤の粘着作用によって電解質膜に強固に固着される。請求項３では、電解質膜に樹脂フィルムが貼り合わされるために、電解質膜および樹脂フィルムを備えた一体的な燃料電池構成要素が形成される。したがって、これを一部品として纏めて取り扱うことができるために、燃料電池用構成要素の部品点数を削減してその組付工数を削減することができる。
【００３４】
また、上記構成を備えた本発明の燃料電池用構成部品においては、電解質膜および樹脂フィルムよりなる一体品に設けた貫通穴を介して一体品の両面にガスケットが成形されているために、接着剤を使用しなくてもガスケットを一体品に組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に係る燃料電池用構成部品の平面図
【図２】  図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図３】  電解質膜および樹脂フィルムよりなる一体品の要部断面図
【図４】  図３の一体品を射出成形金型にセットした状態を示す要部断面図
【符号の説明】
１  燃料電池用構成部品
２  電解質膜
３  連通孔
４  樹脂フィルム
５  ガスケット
６  貫通穴
１１  射出成形金型
１２，１３  分割型
１４  凸部
１５  製品キャビティ空間
１６  パーティング部
【図１】
0004600632.tif 000002
【図２】
0004600632.tif 000003
【図３】
0004600632.tif 000004
【図４】
0004600632.tif 000005