CN114946056A - 密封垫的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种密封垫的制造方法，通过实现在凸筋上形成的密封垫的膜厚的均匀化，从而能够提高密封性。隔板一体型密封垫的制造方法具有喷出密封垫材料的工序和使喷出到凸筋(111)上的密封垫材料固化的工序，其特征在于，凸筋(111)设有短边方向的宽度不同的部位，与喷出装置相对于隔板主体(110)在所述宽度窄的窄幅部位处的相对移动速度相比，在所述宽度比所述窄幅部位宽的宽幅部位处的所述移动速度较慢。

Description

密封垫的制造方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池用的隔板一体型密封垫等密封垫的制造方法。
背景技术
以往，已知有在燃料电池用的隔板设置凸筋，在该凸筋上一体地设置弹性体制的密封垫的技术(参见专利文献1)。在这样的技术中，借助凸筋得到规定的反作用力，即使针对密封垫密接对象面的微小的凹凸，弹性体制的密封垫也模仿凹凸地进行密接，从而能够提高密封性。
但是，关于凸筋的平面形状，存在直线状的部位、弯曲状的部位。而且，由凸筋产生的反作用力存在在弯曲状的部位大于直线状的部位的倾向，并且存在曲率半径越小反作用力越大的倾向。因此，本申请的申请人已经提出了通过使凸筋的短边方向的宽度在弯曲状的部位比直线状的部位宽并且曲率半径越小的部位该宽度越宽而使凸筋的反作用力均匀化的技术(参见专利文献2)。
在这样的技术中可知：在利用现有制造方法将密封垫一体地设置于隔板主体的情况下，存在密封垫的膜厚在凸筋的短边方向的宽度宽的部位比宽度窄的部位变薄的倾向，膜厚变得不均匀。如果密封垫的膜厚变得不均匀，则密封性不稳定，因此尚有改善的余地。需要说明的是，不仅是隔板一体型密封垫，在通常的金属密封垫的情况下，也认为可能发生相同的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-139218号公报
专利文献2：日本特愿2018-231660号
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种密封垫的制造方法，通过实现形成于在基体设置的凸筋上的密封垫的膜厚的均匀化，从而能够提高密封性。
用于解决技术问题的方案
本发明为了解决上述技术问题而采用了以下的方案。
即，本发明的密封垫的制造方法是具有通过使喷出密封垫材料的喷出装置相对于基体相对移动而沿着设于所述基体的凸筋喷出密封垫材料的工序；和使喷出到所述凸筋上的密封垫材料固化的工序的密封垫的制造方法，
所述密封垫的制造方法的特征在于，
所述凸筋设有短边方向的宽度各不相同的多个部位，在各部位处所述喷出装置相对于所述基体的相对移动速度各不相同。
由此，由于以与凸筋的短边方向的宽度相应的移动速度来喷出密封垫材料，因此能够适当调整密封垫的膜厚。
也可以为，所述凸筋中，与所述短边方向的宽度窄的窄幅部位处的所述移动速度相比，所述宽度宽于所述窄幅部位的宽幅部位处的所述移动速度较慢。
由此，虽然存在凸筋的短边方向的宽度越宽、所喷出的密封垫材料越向宽度方向扩展而密封垫的膜厚越薄的倾向，但由于喷出装置相对于隔板的相对移动速度慢，因此能够抑制膜厚变薄。
也可以为，所述凸筋的平面形状具有直线状的部位和弯曲状的部位，所述弯曲状的部位的所述宽度比所述直线状的部位的所述宽度宽。
另外，也可以为，所述弯曲状的部位设有曲率半径不同的部位，与曲率半径大的第一部位的所述宽度相比，曲率半径比第一部位小的第二部位的所述宽度较宽。
需要说明的是，上述各结构能够尽可能地结合来采用。
发明效果
如上说明所示，根据本发明，通过实现形成于在基体设置的凸筋上的密封垫的膜厚的均匀化，从而能够提高密封性。
附图说明
图1是示出本发明的实施例的燃料电池的一部分的剖视图。
图2是本发明的实施例的隔板主体的俯视图。
图3是本发明的实施例的隔板一体型密封垫的剖视图。
图4是示出本发明的实施例的隔板一体型密封垫的制造工序之一的图。
图5是示出喷出装置相对于隔板的相对移动速度与密封垫材料的膜厚之间的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，基于实施例示例性地详细说明本发明的具体实施方式。但是，该实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别特定的记载，旨在本发明的范围并不仅限于此。
(实施例)
参照图1～图5，对本发明的实施例的密封垫的制造方法进行说明。需要说明的是，在本实施例中，作为密封垫的制造方法的一例，以隔板一体型密封垫的制造方法的情况为例进行说明。
<燃料电池>
参照图1，对包括本实施例的隔板一体型密封垫100的燃料电池进行说明。通常而言，燃料电池构成为由多个单电池构成的电池堆。在图1中，示出了单电池10的剖视图。单电池10包括一对隔板一体型密封垫100和设置于这一对隔板一体型密封垫100之间的MEA(Membrane Electrode Assembly：膜电极)。MEA包括电解质膜200和在电解质膜200的两表面配置的一对气体扩散层300。
<隔板一体型密封垫>
参照图1和图2，对燃料电池(单电池10)所包括的隔板一体型密封垫100进行更详细的说明。图2是本发明的实施例的隔板主体的俯视图。在图2中，示意性地示出在设置密封垫120之前的隔板主体110的俯视图。
隔板一体型密封垫100包括燃料电池用的隔板主体(基体)110和一体地设置于隔板主体110的弹性体制的密封垫120。隔板主体110由板状部件构成，该板状部件由金属等构成。但是，作为隔板主体110的材料，除了碳材料以外，也可以采用树脂材料等。通常在隔板主体110设有多个歧管、形成于隔板主体110的表面的流路，但在各图中省略。需要说明的是，歧管是为了将燃料气体、氧化剂气体及冷却液等分配至各单电池而设置的。另外，形成于隔板主体110的表面的流路被用作供燃料气体、氧化剂气体等流动的流路。
而且，为了防止上述燃料气体等向外部等泄漏，在歧管的周围、以及形成有流路的区域的周围分别将上述弹性体制的密封垫120一体地设置于隔板主体110。在本实施例中，为了提高密封性，在隔板主体110设有凸筋111，在该凸筋111之上形成有密封垫120。通过采用这样的结构，能够利用凸筋111得到规定的反作用力，即使对于密封垫密接对象面的微小的凹凸，弹性体制的密封垫120也能够模仿凹凸地进行密接，从而能够提高密封性。
需要说明的是，在隔板主体110，在歧管的周围、以及形成有流路的区域的周围分别形成有凸筋111，在这些凸筋111之上分别形成有弹性体制的密封垫120。因此，在隔板主体110中，在多处设有凸筋，但在图2中，为了方便起见，仅简略地示出一部分的凸筋111。
需要说明的是，作为密封垫120的材料，可以举出硅橡胶、氟橡胶、EPDM及丁基橡胶等作为优选示例。通过该密封垫120来封闭隔板主体110与电解质膜200之间的间隙。
<隔板主体>
特别是，参照图2和图3，更详细地说明本实施例的隔板主体110。图3是本发明的实施例的隔板一体型密封垫100的剖视图，关于图3中的隔板主体的剖面，图3中(a)相当于图2中的AA剖视图，图3中(b)相当于图2中的BB剖视图，图3中(c)相当于图2中的CC剖视图。
设置于本实施例的隔板主体110的凸筋111的平面形状具有直线状的部位和弯曲状的部位。另外，弯曲状的部位设置有曲率半径不同的部位。在此，为了便于说明，以下适当地将凸筋111的平面形状为直线状的部位称为“直线状部位”，将弯曲状的部位称为“弯曲状部位”。另外，适当地将弯曲状部位中曲率半径大的部位称为“第一部位”，将曲率半径比“第一部位”小的部位称为“第二部位”。
图3中(a)所示的AA剖面表示凸筋111的直线状部位111a的剖面。另外，该图3中(b)所示的BB剖面表示凸筋111的第一部位111b的剖面。进而，该图3中(c)所示的CC剖面表示凸筋111的第二部位111c的剖面。
在本实施例中，凸筋111构成为，与直线状部位111a相比，弯曲状部位(第一部位111b和第二部位111c)处的凸筋111的短边方向的宽度较宽。因此，直线状部位111a可以称为“窄幅部位”。另外，在与直线状部位111a相比的情况下，由于弯曲状部位处的凸筋111的短边方向的宽度较宽，因此弯曲状部位可以称为“宽幅部位”。更具体而言，如图3所示，若将直线状部位111a的短边方向的宽度设为W1，将第一部位111b的短边方向的宽度设为W2，将第二部位111c的短边方向的宽度设为W3，则满足W1<W2及W1<W3。另外，在凸筋111中构成为，与曲率半径大的第一部位111b的短边方向的宽度相比，曲率半径比第一部位111b小的第二部位111c的短边方向的宽度较宽。即，满足W2<W3。这样，在比较第一部位111b与第二部位111c的情况下，由于后者的短边方向的宽度较宽，因此可以将第一部位111b称为“窄幅部位”，将第二部位111c称为“宽幅部位”。如上所述，“窄幅部位”和“宽幅部位”由进行比较的部位来决定。
需要说明的是，凸筋111的高度H1构成为在整个区域内都相等。另外，在凸筋111之上形成的密封垫120的厚度H2也构成为在整个区域内都相等。另外，密封垫120的厚度H2优选在20μm以上且300μm以下的范围设定。而且，密封垫120的短边方向的宽度优选设定为1mm以上且3mm以下。
<隔板一体型密封垫的制造方法>
特别是，参照图4和图5，对本实施例的隔板一体型密封垫的制造方法进行说明。图4是示出本发明的实施例的隔板一体型密封垫的制造工序之一的图。图5是示出喷出装置相对于隔板的相对移动速度与密封垫材料的膜厚之间的关系的曲线图。
在本实施例的隔板一体型密封垫的制造方法中，具有利用喷出装置500向隔板主体110中的凸筋111上喷出密封垫材料120X(液态橡胶等)的喷出工序和使所喷出的密封垫材料120X固化的固化工序。需要说明的是，在图4中，简略地示出喷出工序的情形。图4中，关于隔板主体110，示出沿着凸筋111切剖了隔板主体110而得到的剖视图的一部分。
在通过喷出装置500向隔板主体110中的凸筋111上喷出密封垫材料120X的情况下，可以采用在固定了隔板主体110的状态下使喷出装置500移动的结构、在固定了喷出装置500的状态下使隔板主体110移动的结构以及使喷出装置500和隔板主体110这两者都移动的结构中的任一种。在图4中，示出喷出装置500相对于隔板主体110一边从图中左侧向右侧相对移动一边喷出密封垫材料120X的情形。需要说明的是，由于使它们移动的机构和控制移动的控制装置等是公知技术，因此省略其说明。另外，喷出装置500可以采用分配器、喷墨装置等各种公知技术。
本实施例的密封垫材料120X可以适用热固化性的橡胶材料。在该情况下，在固化工序中，通过利用未图示的加热器对涂敷有密封垫材料120X的隔板主体110进行加热，由此密封垫材料120X固化而固定于隔板主体110。即，能够在隔板主体110一体地形成密封垫120。
如上所述，本实施例的凸筋111设置有短边方向的宽度各不相同的多个部位。而且，在喷出工序中，在凸筋111的短边方向的宽度不同的各部位处，喷出装置500相对于隔板主体110的相对移动速度(以下，将该相对移动速度称为“相对速度”)各不相同。图5示出在凸筋111的短边方向的宽度不同的情况下各自的相对速度与所涂敷的密封垫材料120X的膜厚之间的关系。曲线W1、W2、W3分别相当于凸筋111的短边方向的宽度为W1、W2、W3的情况。
由该图表可知，与凸筋111的短边方向的宽度无关，相对速度越快，密封垫材料120X的膜厚越薄。而且可知，凸筋111的短边方向的宽度越宽，密封垫材料120X的膜厚越薄。而且可知，在各部位处，为了达到所希望的膜厚t，只要在宽度W1的部位使相对速度为V1，在宽度W2的部位使相对速度为V2，在宽度W3的部位使相对速度为V3(V1>V2>V3)即可。
如上所述，在本实施例中，与凸筋111的短边方向的宽度窄的直线状部位111a处的相对速度V1相比，凸筋111的短边方向的宽度比直线状部位111a宽的宽幅部位处的相对速度V2、V3较慢。另外，与第一部位111b处的相对速度V2相比，凸筋111的短边方向的宽度更宽的第二部位111c处的相对速度V3较慢。由此，在直线状部位111a、第一部位111b及第二部位111c中的任一部位，都能够使密封垫材料120X的膜厚恒定(所希望的膜厚t)。由此，能够使固化后的密封垫120的膜厚在各部位处恒定。
<本实施例的隔板一体型密封垫的制造方法的优点>
在本实施例的隔板一体型密封垫100中，根据隔板主体110的凸筋111中的短边方向的宽度的平面形状是直线状还是弯曲状、以及在弯曲状的情况下根据曲率半径而采用不同的结构。由此，使凸筋111的反作用力均匀化。
而且，在本实施例的隔板一体型密封垫100的制造方法中，在喷出工序中，根据凸筋111的短边方向的宽度来改变相对速度。由此，能够使在凸筋111之上形成的密封垫120的膜厚均匀化，从而能够提高密封性。
(其他)
在上述实施例中，对凸筋111的短边方向的宽度不同的三处进行了说明，但在该宽度在两处或者四处以上不同的情况下，自不待言，同样也能够通过分别设定相对速度来使密封垫120的膜厚均匀化。
需要说明的是，在构成为凸筋111的短边方向的宽度连续性地变化的部位处，只要使相对速度连续性地变化即可。但是，在构成为凸筋111的短边方向的宽度连续性地变化的部位处，即使使相对速度阶段性地变化，在一定程度上也能够使密封垫120的膜厚均匀化。
另外，在上述实施例中，对隔板一体型密封垫的制造方法进行了说明。但是，本发明的密封垫的制造方法能够适用于形成金属密封垫等在设于基体(在金属密封垫的情况下为金属板)的凸筋上形成密封垫的各种技术之中。
附图标记说明
10 单电池
100 隔板一体型密封垫
110 隔板主体(基体)
111 凸筋
111a 直线状部位
111b 第一部位
111c 第二部位
120 密封垫
120X 密封垫材料
200 电解质膜
300 气体扩散层
500 喷出装置

Claims (4)

1.一种密封垫的制造方法，具有：
通过使喷出密封垫材料的喷出装置相对于基体相对移动而沿着设于所述基体的凸筋喷出密封垫材料的工序；和
使喷出到所述凸筋上的密封垫材料固化的工序，
所述密封垫的制造方法的特征在于，
所述凸筋设有短边方向的宽度各不相同的多个部位，在各部位处所述喷出装置相对于所述基体的相对移动速度各不相同。
2.根据权利要求1所述的密封垫的制造方法，其特征在于，
所述凸筋中，与所述短边方向的宽度窄的窄幅部位处的所述移动速度相比，所述宽度宽于所述窄幅部位的宽幅部位处的所述移动速度慢。
3.根据权利要求1或2所述的密封垫的制造方法，其特征在于，
所述凸筋的平面形状具有直线状的部位和弯曲状的部位，所述弯曲状的部位的所述宽度比所述直线状的部位的所述宽度宽。
4.根据权利要求3所述的密封垫的制造方法，其特征在于，
优选所述弯曲状的部位设有曲率半径不同的部位，与曲率半径大的第一部位的所述宽度相比，曲率半径比第一部位小的第二部位的所述宽度宽。
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