(57)【要約】【課題】フレーム用材料の歩留まりの良いフレーム一体ガスケットを提供する。【解決手段】フレーム一体ガスケットが、フレーム１と、フレーム１に一体的に接合されたゴム状弾性体製のガスケット本体２からなり、フレーム１は、幅方向両端１１ａ，１１ｂがガスケット本体２の厚さ方向両側を向いた状態でループ状に延びる帯状体１１からなるものとする。このフレーム一体ガスケットは、細長く扁平な帯状体１１を厚さ方向へ屈曲してループ状に延びるフレーム１を得る工程と、フレーム１にガスケット本体２を一体に成形する工程によって製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、前記フレームに一体的に接合されたゴム状弾性体製のガスケット本体からなり、前記フレームは、幅方向両端が前記ガスケット本体の厚さ方向両側を向いた状態でループ状に延びる帯状体からなることを特徴とするフレーム一体ガスケット。
【請求項２】
請求項１に記載のフレーム一体ガスケットを製造するための方法であって、細長く扁平な帯状体を厚さ方向へ屈曲してループ状に延びるフレームを得る工程と、前記フレームにゴム状弾性体製のガスケット本体を一体に成形する工程と、からなることを特徴とするフレーム一体ガスケットの製造方法。
【請求項３】
帯状体が、扁平材を細長く切断する工程で製作されることを特徴とする請求項２に記載のフレーム一体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、燃料電池やその他の機器に用いられ補強フレームを一体に有するフレーム一体ガスケット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、基本的には電解質膜の両面に一対の電極層を設けたＭＥＡ（膜−電極複合体）を備える発電体を、セパレータで挟持して燃料電池セルとし、更にこの燃料電池セルを多数積層したスタック構造となっている。そして、酸化ガス（酸素）が各セパレータの一方の面に形成された酸化ガス流路から一方の触媒電極層（カソード）に供給され、水素が各セパレータの他方の面に形成された燃料ガス流路から他方の触媒電極層（アノード）に供給され、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって、電力を発生するものである。
【０００３】
燃料電池スタックでは、１つのセル内にカソードガス（酸化ガス）層、アノードガス（燃料ガス）層、冷媒層を有し、燃料電池スタックは、たとえば１台につき４００〜５００セルが積層され、すなわち１０００層を超える流体層を有するものがある。そして、これらの流体層は、層内を流通する流体が漏洩することのないように密封する必要がある。密封の手段としては、発電体における反応面の外周に沿ってシール手段を設け、さらに、必要に応じて流体の供給・排出用のマニホールド穴を囲うようにシール手段を設けることが知られている。そしてこのようなシール手段としては、ゴム又は熱可塑性エラストマーなどのゴム状弾性体からなるガスケットや、リジッドな接着剤が使用される。
【０００４】
ゴム状弾性体からなるガスケットの場合、燃料電池セルを構成するセパレータなどの積層部材に一体的に成形することが好ましい。その理由は、燃料電池スタックの組立の際に省力化できるからである。しかしながら燃料電池スタックの構造によっては、ある程度サブアッセンブリされたユニットの間や、ユニットと最も外側の部材（例えば集電板）との間などの密封手段としては、ゴム単体からなるガスケットが使用されることがある。このゴム単体ガスケットは、自動車用燃料電池のセパレータほどの領域をシールするとなると、剛性が小さいためシール溝へ組み付ける際に捩れてしまいやすく、したがって作業性が悪く、機械化も難しいことから、装着作業を手作業によって行わざるを得ず、結果として膨大な作業工数が必要となってしまう。
【０００５】
そこで従来、例えば図５及び図６に示すように、ゴム状弾性体からなるガスケット本体１０１を、合成樹脂製フィルムからなる補強用のフレーム１０２に一体に成形することによって、組み付け時のハンドリング性を向上させたフレーム一体ガスケット１００が知られている（例えば下記の特許文献参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３８３６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のフレーム一体ガスケット１００は、図７に示すように、フレーム１０２が、合成樹脂製のフィルム、シート、あるいはプレートなどの扁平材を枠状に打ち抜くことによって製作されるため、実際にフレームとして使用される部分の何倍もの材料が無駄になってしまい、したがって材料の歩留まりが悪いものであった。
【０００８】
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、フレーム用材料の歩留まりの良いフレーム一体ガスケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を解決するため、請求項１の発明に係るフレーム一体ガスケットは、フレームと、前記フレームに一体的に接合されたゴム状弾性体製のガスケット本体からなり、前記フレームは、幅方向両端が前記ガスケット本体の厚さ方向両側を向いた状態でループ状に延びる帯状体からなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明に係るフレーム一体ガスケットの製造方法は、請求項１に記載のフレーム一体ガスケットを製造するための方法であって、細長く扁平な帯状体を厚さ方向へ屈曲してループ状に延びるフレームを得る工程と、前記フレームにゴム状弾性体製のガスケット本体を一体に成形する工程と、からなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３の発明に係るフレーム一体ガスケットの製造方法は、請求項２に記載の方法において、帯状体が、扁平材を細長く切断する工程で製作されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るフレーム一体ガスケット及びその製造方法によれば、ガスケット本体と一体のフレームが、帯状体を厚さ方向へ屈曲することによってループ状に形成したものであるため、フレーム用の材料の歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るフレーム一体ガスケットの好ましい実施の形態を示す要部断面斜視図である。
【図２】本発明に係るフレーム一体ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、扁平材を切断して帯状体を得る工程を示す要部断面斜視図である。
【図３】本発明に係るフレーム一体ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、帯状体によるループ状のフレームを金型にセットする過程を示す要部断面斜視図である。
【図４】本発明に係るフレーム一体ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、フレームにゴム状弾性体製のガスケット本体を一体に成形する工程を示す要部断面斜視図である。
【図５】従来のフレーム一体ガスケットの一例を示す平面図である。
【図６】従来のフレーム一体ガスケットの一例を図５のＡ−Ａ’で切断して示す断面斜視図である。
【図７】従来のフレーム一体ガスケットに用いられるフレームの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るフレーム一体ガスケット及びそ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。
【００１５】
まず図１は、本発明に係るフレーム一体ガスケットの好ましい実施の形態を示すものであって、燃料電池に組み付けられるものであり、不図示の燃料電池セルの外周部に沿ってループ状に延びるフレーム１と、このフレーム１に一体的に接合されたガスケット本体２からなる。
【００１６】
フレーム１は、幅方向両端１１ａ，１１ｂがガスケット本体２の厚さ方向（図１における上下方向）両側を向いた状態でループ状に延びる合成樹脂製の帯状体１１からなるものである。
【００１７】
ガスケット本体２は、ゴム状弾性体でフレーム１に一体に成形されたものであって、外周がフレーム１を被覆した状態でこのフレーム１に接合された接合部２１と、この接合部２１の内周（フレーム１の内周）に沿って延びる板状の基部２２と、この基部２２の厚さ方向両面から山形をなして隆起形成されたシールビード２３，２４を備える。また、シールビード２３，２４の、基部２２からの隆起高さｈ２は、フレーム１を被覆している接合部２１の、基部２２からの隆起高さｈ１よりも高いものとなっており、隆起高さｈ１，ｈ２は、組み付け状態におけるシールビード２３，２４の圧縮量を考慮して適切に設定されている。
【００１８】
上記構成を備えるフレーム一体ガスケットによれば、フレーム１が細長い帯状体１１からなるものではあるが、その幅方向両端１１ａ，１１ｂがゴム状弾性体からなるガスケット本体２の基部２２の厚さ方向を向くようにガスケット本体２と一体化され、すなわち図１に示す断面において、基部２２とフレーム１が互いに略垂直に接合されているため、ガスケット全体としての機械的強度が高く、したがって、不図示の燃料電池セルに組み付ける際の作業性を向上させることができる。
【００１９】
上記構成を備えるフレーム一体ガスケットは、以下に説明する工程によって製造されたものである。
【００２０】
すなわち、まず図２に示すように、合成樹脂からなる扁平材１０を、互いに平行な方向へ直線状に切断することによって、細長く扁平な、所要の長さの帯状体１１を切り出す。ここで、扁平材１０は、フィルム、シート、プレート等を総称するものである。
【００２１】
次に、切り出した合成樹脂の帯状体１１を、その厚さ方向へ屈曲することによって、図３に示すようにループ状に延びるフレーム１を成形し、このフレーム１をガスケット成形用金型３にセットする。
【００２２】
ガスケット成形用金型３は、例えば下型３１と上型３２からなるものであって、下型３１の上面には、図１に示すガスケット本体２の接合部２１の下半部と対応する形状をなす外周賦形溝３１ａと、その内周に沿って延び、図１に示すガスケット本体２の基部２２の下半部及び下側のシールビード２３と対応する形状をなす内周賦形溝３１ｂが形成され、上型３２の下面には、下型３１の外周賦形溝３１ａと上下対称で図１に示すガスケット本体２の接合部２１の上半部と対応する形状をなす外周賦形溝３２ａと、下型３１の内周賦形溝３１ｂと上下対称で、図１に示すガスケット本体２の基部２２の上半部及び上側のシールビード２４と対応する形状をなす内周賦形溝３２ｂが形成されている。
【００２３】
そして、ガスケット成形用金型３へのフレーム１のセットは、図３に示すように型開きした状態で下型３１の外周賦形溝３１ａにフレーム１を挿入してから、図４に示すように下型３１に上型３２を衝合して型締めすることによって行われる。なお、フレーム１は、下型３１の外周賦形溝３１ａ内に設けられた不図示の支持手段によって、外周賦形溝３１ａ，３２ａ間に遊嵌状態で支持されるようになっており、幅方向両端１１ａ，１１ｂが下型３１と上型３２の対向方向を向いた状態でセットされる。
【００２４】
次に、図４に示す型締め状態において、下型３１の外周賦形溝３１ａ及び内周賦形溝３１ｂと上型３２の外周賦形溝３２ａ及び内周賦形溝３２ｂとの間に画成されるガスケット成形用キャビティ３３に、例えば上型３２に開設した不図示の注入口を通じて、成形用ゴム材料を充填し、架橋硬化させる。ガスケット成形用キャビティ３３に充填された成形用ゴム材料のうち、外周賦形溝３１ａ，３２ａとフレーム１との間の隙間に賦形された部分は、架橋硬化によってフレーム１と一体化されて、図１に示すガスケット本体２の接合部２１として成形され、内周賦形溝３１ｂ，３２ｂ間に賦形された成形用ゴム材料は、架橋硬化によって、図１に示すガスケット本体２の基部２２及びシールビード２３，２４として成形される。
【００２５】
したがって、その後ガスケット成形用金型３を型開きすることによって、図１に示すフレーム一体ガスケットを取り出すことができる。
【００２６】
そして、上述したフレーム一体ガスケットの製造では、ガスケット本体２と一体化されるフレーム１が、合成樹脂からなる帯状体１１を厚さ方向へ屈曲することによってループ状に形成したものであり、帯状体１１は、図２に示すように、フィルム、シート、プレート等の扁平材１０を細長く切断することによって製作されるものであるため、１枚の扁平材１０から複数のフレーム１を製作することができ、したがって、扁平材１０を枠状に打ち抜くことによってフレームを製作する場合のような材料の無駄が著しく減少し、材料の歩留まりを向上することができる。
【００２７】
なお、上述した工程において、フレーム１は、帯状体１１の長手方向両端を互いに接合して閉ループ状としても良いが、ガスケット本体２と一体接合されるため、必ずしも両端を接合しなくても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１  フレーム
１０  扁平材
１１  帯状体
１１ａ，１１ｂ  幅方向両端
２  ガスケット本体
３  ガスケット成形用金型
３１  下型
３２  上型
３１ａ，３２ａ  外周賦形溝
３１ｂ，３２ｂ  内周賦形溝
３３  ガスケット成形用キャビティ
【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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