(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型（１１）にカーボンプレートよりなるセパレータ（２）を挟み込んだ状態でガスケット（４）を射出成形することにより前記セパレータ（２）に対して前記ガスケット（４）を一体成形する燃料電池用構成部品（１）の製造方法において、
前記セパレータ（２）におけるガスケット成形部位（２ａ）にこの部位（２ａ）よりも幅広の弾性薄膜（３）を設けてから前記セパレータ（２）を前記金型（１１）に装着することにより前記金型（１１）が前記弾性薄膜（３）を介して前記セパレータ（２）を挟み込むことを特徴とする燃料電池用構成部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１の燃料電池用構成部品の製造方法において、
セパレータ（２）のガスケット成形部位（２ａ）に弾性薄膜（３）を設けるときに前記弾性薄膜（３）の幅域内に前記セパレータ（２）が表面露出するセパレータ露出部（６）を併せて形成し、前記セパレータ露出部（６）においては前記セパレータ（２）に対して前記ガスケット（４）を直接成形することを特徴とする燃料電池用構成部品の製造方法。
【請求項３】
請求項２の燃料電池用構成部品の製造方法において、
セパレータ露出部（６）の幅寸法（ｗ３）をガスケット成形部位（２ａ）の幅寸法（ｗ２）と略同じに設定することを特徴とする燃料電池用構成部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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り、更に詳しくは、セパレータに対してガスケットを一体成形する燃料電池用構成部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、その主な構成部品として、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反応電極部（ＭＥＡ：Ｐｔを担持させた電極と電解質膜との一体品）と、ガスの拡散を促進させるためのガス拡散層と、ガスや冷媒をシールためのガスケットとを有している。
【０００３】
これらの構成部品にあって、燃料電池用のガスケットは、その断面積が比較的小さい一方でシール面積が比較的大きいためにハンドリング性（取扱作業性）が余り良くないと云う不都合があり、これを改良するため、図５および図６に示すように、ガスケット５１をセパレータ５２上に直接、一体成形する方法が開発されている（特開２０００−１３３２８８号公報参照）。
【０００４】
しかしながら、このようにガスケット５１をセパレータ５２上に直接一体成形すると、セパレータ５２がカーボン等のように非常に脆い材質である場合に、図７に示すように、セパレータ５２を射出成形金型５３に挟み込んだときに型締め力によってセパレータ５２が破損してしまうことがある。
【０００５】
また、このようにセパレータ５２が破損するのを防止すべく型締め力を小さくすると、セパレータ５２の反りやうねりを十分に吸収することができなくなるために、セパレータ５２と金型５３との間からガスケット成形材料が漏出してバリが発生し易くなる。
【０００６】
そして、これらを防止するには、別途成形したガスケットをその成形後に接着剤を用いてセパレータに後付けすることが考えられるが、この場合には、接着剤塗布工程が必要となるために後付けに多くの手間と時間がかかり、コスト的にも不利である。
【０００７】
【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、ガスケットをセパレータ上に直接一体成形する方法において、セパレータがカーボン等のように比較的脆弱な材質であってもセパレータを金型に挟み込んだときにセパレータが破損するのを抑えることができ、しかもバリが発生するのを抑えることができる燃料電池用構成部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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の製造方法は、金型にカーボンプレートよりなるセパレータを挟み込んだ状態でガスケットを射出成形することにより前記セパレータに対して前記ガスケットを一体成形する燃料電池用構成部品の製造方法において、前記セパレータにおけるガスケット成形部位にこの部位よりも幅広の弾性薄膜を設けてから前記セパレータを前記金型に装着することにより前記金型が前記弾性薄膜を介して前記セパレータを挟み込むことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品の製造方法は、上記した請求項１の製造方法において、セパレータのガスケット成形部位に弾性薄膜を設けるときに前記弾性薄膜の幅域内に前記セパレータが表面露出するセパレータ露出部を併せ形成し、前記セパレータ露出部においては前記セパレータに対して前記ガスケットを直接成形することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品の製造方法は、上記した請求項２の製造方法において、セパレータ露出部の幅寸法をガスケット成形部位の幅寸法と略同じに設定することを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成を備えた本発明の請求項１による製造方法においては、金型が弾性薄膜を介してセパレータを挟み込んだときに弾性薄膜の弾性によってセパレータの微妙な反りやうねりを吸収することができるために、型締め力をそれほど大きくしなくてもバリの発生を抑えることが可能となり、またこのように型締め力が小さくて済めば、セパレータの破損を抑えることも可能となる。
【００１２】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２による製造方法においては、弾性薄膜の幅域内に形成されるセパレータ露出部においてセパレータに対するガスケットの直接の接合性が確保されるために、セパレータに対する弾性薄膜の接合性や弾性薄膜に対するガスケットの接合性が余り良くない場合であっても、ガスケットに剥がれ等が発生するのを抑えることが可能となる。このセパレータに対するガスケットの接合性は、セパレータ露出部の幅寸法がガスケット成形部位の幅寸法より小さくても或る程度の効果が確保されるが、請求項３に記載したように、セパレータ露出部の幅寸法をガスケット成形部位の幅寸法と略同じとしたときが効果が最も大きい。
【００１３】
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。
【００１４】
▲１▼  カーボン等の脆い材料で作られた燃料電池セパレータ上へゴムまたは樹脂の薄膜を成形し、その後その上にガスケットを成形した燃料電池セパレータとガスケットの一体品。
▲２▼  カーボン等の脆い材料で作られた燃料電池セパレータ上へガスケットを直接成形せずに、前もってガスケットの成形されるセパレータ表面にゴムまたは樹脂の薄膜を成形する方法。
▲３▼  ゴムまたは樹脂の薄膜は、ガスケットの成形される直下に位置し、ガスケット幅より若干広い。
▲４▼  上記のゴムまたは樹脂の薄膜は、射出成形、スクリーン印刷、ディスペンサー、スプレー等で成形された製品である。
▲５▼  上記のガスケットが射出成形機で成形される場合に有効な手段である。
【００１５】
▲６▼  燃料電池で使用される非常に脆い材料で作られたセパレータとガスケットとの一体品を製作する際に、前工程としてセパレータのガスケットを成形する直下にゴム薄膜または樹脂薄膜を射出成形、ディスペンサー、スクリーン印刷またはスプレー等を用いて成形（塗布を含む）する。その後、射出成形機によってガスケットを成形する際に、前工程で成形したゴム薄膜または樹脂薄膜上を金型で挟み込む。それにより、ゴム薄膜または樹脂薄膜がない場合より、低型締め力によってバリの低減が可能となり、またセパレータの損傷も防ぐことが可能となる。
【００１６】
上記構成を備えた構成部品またはその製造方法は、従来技術では見られなかった「カーボン等の非常に脆い材料で作られたセパレータに損傷を与えず、またバリを低減して、セパレータにガスケットを一体成形する方法」を提案するものである。
【００１７】
セパレータ上のガスケットを成形する部位の直下に、前工程でゴム薄膜または樹脂薄膜を成形する。ゴム薄膜の形成方法は、ディスペンサー、スクリーン印刷またはスプレー等が良好であり、そのなかでも薄膜を形成するのに最も有効な方法は、スクリーン印刷やスプレーである。その他に射出成形を用いても良い。
【００１８】
薄膜を成形する範囲は、ガスケットを成形する直下にあたる金型の押さえ部が接触する部位であり、具体的には金型の形状や構造等によって定められることになる。膜の厚さは０．０１〜０．１ｍｍ、幅はガスケット幅より０．４〜４ｍｍ広くとるのが好ましい。また、ガスケットの直下には塗布せずに、金型の押さえ部のみに塗布する方法もある。
【００１９】
薄膜の成形後、ガスケットを成形する。ガスケットの材質はシリコーンゴムやフッ素ゴム等のゴムが主に用いられ、成形には射出成形機が主に用いられる。また、ガスケットの高さは０．３〜３ｍｍが一般的である。その際に、前もって成形したゴム薄膜または樹脂薄膜上に金型の押さえ部が接触するようにする。金型の押さえ部は直接、セパレータに接しないようにすることが重要である。
【００２０】
そして、上記構成によれば、以下の作用効果を奏することが可能である。
【００２１】
▲１▼  燃料電池セパレータが非常に脆い材料であっても、損傷することなく、ガスケットとセパレータの一体品を製作することができる。すなわち、金型の押さえ部が直接、セパレータに接しないために、セパレータが損傷するのを抑えることが可能である。
▲２▼  低型締め力であっても、バリの発生を低減させることができる。すなわち、ゴム薄膜または樹脂薄膜の弾性によってセパレータの微妙な反りやうねりを吸収することができるために、バリ漏れの発生を低減させることが可能である。
【００２２】
【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。
【００２３】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る製造方法によって製造される燃料電池用構成部品１の要部断面図を示しており、図２（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれその製造工程説明図である。
【００２４】
この燃料電池用構成部品１は、セパレータ２に対してガスケット４を一体成形したセパレータ２およびガスケット４の組み合わせ一体品であって、以下のように構成されている。
【００２５】
すなわち先ず、カーボンプレート等比較的脆弱な材料によって平板状に成形された燃料電池用セパレータ２が設けられており、このセパレータ２のガスケット成形部位２ａにゴムまた樹脂等の弾性体よりなる弾性薄膜３が一体成形されており、更にこの弾性薄膜３の上にゴム等の弾性体よりなるガスケット４が一体成形されている。図では、セパレータ２の一面のみにガスケット４が一体成形されているためにセパレータ２の一面のみに弾性薄膜３およびガスケット４が配置されているが、セパレータ２の両面にそれぞれガスケット４が一体成形される場合にはセパレータ２の両面にそれぞれ弾性薄膜３およびガスケット４が配置される。
【００２６】
弾性薄膜３は、所定のゴムまたは樹脂等を成形材料として射出成形法、ディスペンサー法、スクリーン印刷法またはスプレー法等の手段によってセパレータ２のガスケット成形部位２ａに被着されており、その幅寸法ｗ１をガスケット成形部位２ａないしガスケット４の幅寸法ｗ２よりも大きく形成されており、この弾性薄膜３の表面におけるガスケット４の両側にそれぞれ薄膜露出部５が形成されている。弾性薄膜３の幅寸法ｗ１はガスケット成形部位２ａないしガスケット４の幅寸法ｗ２よりも実寸で０．４〜４ｍｍほど大きく形成されており、弾性薄膜３の厚さｔは実寸で０．０１〜０．１ｍｍほどの大きさに形成されている。
【００２７】
上記構成の構成部品１は、これを以下のようにして製造する。
【００２８】
すなわち先ず、図２（Ａ）に示すように、セパレータ２のガスケット成形部位２ａに上記ディスペンサー法等によって弾性薄膜３を一体成形し、次いで図２（Ｂ）に示すように、このセパレータ２をガスケット成形用の射出成形用金型１１に装着する。金型１１は、複数の分割型を備えて例えば上型１２および下型１３を有しており、上型１２のパーティング面１２ａにガスケット４を成形するためのキャビティ空間１４が設けられている。
【００２９】
上記弾性薄膜３を一体成形したセパレータ２を金型１１の上型１２および下型１３間に装着して型締めすると、上型１２のパーティング面１２ａにおけるキャビティ空間１４の両側の部分がセパレータ２ではなく弾性薄膜３の薄膜露出部５に接触し、この状態でキャビティ空間１４に成形材料が充填されてガスケット４の成形が行なわれる。したがって、型締め時、弾性薄膜３の弾性によってセパレータ２の微妙な反りやうねりを吸収することができるために、型締め力をそれほど大きくしなくてもバリが発生するのを抑えることができ、またこのように型締め力をそれほど大きくしなくても良いために、セパレータ２に破損が発生するのを抑えることができる。
【００３０】
第二実施例・・・
図３は、本発明の第二実施例に係る製造方法によって製造される燃料電池用構成部品１の要部断面図を示しており、図４（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれその製造工程説明図である。
【００３１】
この燃料電池用構成部品１は、セパレータ２に対してガスケット４を一体成形したセパレータ２およびガスケット４の組み合わせ一体品であって、以下のように構成されている。
【００３２】
すなわち先ず、カーボンプレート等比較的脆弱な材料によって平板状に成形された燃料電池用セパレータ２が設けられており、このセパレータ２のガスケット成形部位２ａにゴムまた樹脂等の弾性体よりなる弾性薄膜３が一体成形されており、この弾性薄膜３の上にゴム等の弾性体よりなるガスケット４が一体成形されている。また、弾性薄膜３の幅域内に、セパレータ２が表面露出するセパレータ露出部６が形成されており、このセパレータ露出部６においては、セパレータ２に対してガスケット４が直接一体成形されている。尚、図では、セパレータ２の一面のみにガスケット４が一体成形されているためにセパレータ２の一面のみに弾性薄膜３、セパレータ露出部６およびガスケット４が配置されているが、セパレータ２の両面にそれぞれガスケット４が一体成形される場合にはセパレータ２の両面にそれぞれ弾性薄膜３、セパレータ露出部６およびガスケット４が配置される。
【００３３】
弾性薄膜３は、所定のゴムまたは樹脂等を成形材料として射出成形法、ディスペンサー法、スクリーン印刷法またはスプレー法等の手段によってセパレータ２のガスケット成形部位２ａに被着されており、その幅寸法ｗ１をガスケット成形部位２ａないしガスケット４の幅寸法ｗ２よりも大きく形成されており、この弾性薄膜３の表面におけるガスケット４の両側にそれぞれ薄膜露出部５が形成されている。弾性薄膜３の幅寸法ｗ１はガスケット成形部位２ａないしガスケット４の幅寸法ｗ２よりも実寸で０．４〜４ｍｍほど大きく形成されており、弾性薄膜３の厚さｔは実寸で０．０１〜０．１ｍｍほどの大きさに形成されている。
【００３４】
また、セパレータ露出部６は、弾性薄膜３の幅方向略中央に形成されており、その幅寸法ｗ３をガスケット成形部位２ａないしガスケット４の幅寸法ｗ２と略同じに設定されている。
【００３５】
上記構成の構成部品１は、これを以下のようにして製造する。
【００３６】
すなわち先ず、図４（Ａ）に示すように、セパレータ２のガスケット成形部位２ａに上記ディスペンサー法等によって弾性薄膜３を一体成形し、このとき同時にセパレータ露出部６を形成し、次いで図４（Ｂ）に示すように、このセパレータ２をガスケット成形用の射出成形用金型１１に装着する。金型１１は、複数の分割型を備えて例えば上型１２および下型１３を有しており、上型１２のパーティング面１２ａにガスケット４を成形するためのキャビティ空間１４が設けられている。
【００３７】
上記弾性薄膜３を一体成形するとともにセパレータ露出部６を形成したセパレータ２を金型１１の上型１２および下型１３間に装着して型締めすると、上型１２のパーティング面１２ａにおけるキャビティ空間１４の両側の部分がセパレータ２ではなく弾性薄膜３の薄膜露出部５に接触し、この状態でキャビティ空間１４に成形材料が充填されてガスケット４の成形が行なわれる。したがって、型締め時、弾性薄膜３の弾性によってセパレータ２の微妙な反りやうねりを吸収することができるために、型締め力をそれほど大きくしなくてもバリが発生するのを抑えることができ、またこのように型締め力をそれほど大きくしなくても良いために、セパレータ２に破損が発生するのを抑えることができる。
【００３８】
また、セパレータ露出部６においては、セパレータ２に対してガスケット４が直接一体成形されるために、セパレータ２に対するガスケット４の直接の接合性が確保されている。したがって、セパレータ２に対してガスケット４が良く接合するものであれば、仮に材料の組み合わせ等によってセパレータ２に対する弾性薄膜３の接合性や弾性薄膜３に対するガスケット４の接合性が余り良くない場合であっても、ガスケット４が当該製品１から剥がれるのを抑えることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４０】
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の製造方法においては、金型が弾性薄膜を介してセパレータを挟み込んだときに弾性薄膜の弾性によってセパレータの微妙な反りやうねりを吸収するために、型締め力をそれほど大きくしなくてもバリの発生を抑えることができ、またこのように型締め力が小さくて済むために、セパレータの破損を抑えることができる。
【００４１】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２または３による製造方法においては、弾性薄膜の幅域内に形成されるセパレータ露出部においてセパレータに対するガスケットの直接の接合性が確保されるために、セパレータに対する弾性薄膜の接合性や弾性薄膜に対するガスケットの接合性が余り良くない場合であっても、ガスケットが当該製品から剥がれるのを抑えることができる。したがってこの場合には、ガスケットをセパレータ上に直接一体成形する方法において、セパレータがカーボン等のように比較的脆弱な材質であってもセパレータを金型に挟み込んだときにセパレータが破損するのを抑えることができ、バリが発生するのを抑えることができ、しかもガスケットが当該製品から剥がれるのを抑えることができると云う三つの大きな効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る製造方法によって製造される燃料電池用構成部品の要部断面図
【図２】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、同製造方法における製造手順説明図
【図３】本発明の第二実施例に係る製造方法によって製造される燃料電池用構成部品の要部断面図
【図４】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、同製造方法における製造手順説明図
【図５】燃料電池用構成部品の概略斜視図
【図６】図５におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図７】従来例に係る製造方法の説明図
【符号の説明】
１  燃料電池用構成部品
２  セパレータ
２ａ  ガスケット成形部位
３  弾性薄膜
４  ガスケット
５  薄膜露出部
６  セパレータ露出部
１１  金型
１２  上型
１２ａ  パーティング面
１３  下型
１４  キャビティ空間
【図１】
0004420166.tif 000002
【図２】
0004420166.tif 000003
【図３】
0004420166.tif 000004
【図４】
0004420166.tif 000005
【図５】
0004420166.tif 000006
【図６】
0004420166.tif 000007
【図７】
0004420166.tif 000008