JP2004055427A - 燃料電池用ガスケットのプレート一体方法 - Google Patents

Abstract

【課題】射出圧によるゴムバリの発生や型締めによるプレートの変形を防止することができ、接着剤塗布工程を省略することができ、しかも十分な一体化強度を確保することができる燃料電池用ガスケットのプレート一体方法を提供する。
【解決手段】燃料電池用のガスケット５をプレート１に一体化する方法であって、金属板よりなるプレート１に溝２加工を施すとともに溝２の底部に貫通穴３を設け、溝２を設けたプレート１の片面１ａにディスペンサーを用いて液状ゴム４を塗布し硬化させてガスケット５となす。このガスケット５は一部のゴム７が貫通穴３を通過してプレート１の裏面１ｂ側で硬化することにより抜け止め部８を形成する。
【選択図】　図１

Description

【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ガスケットに係り、特に燃料電池用ガスケットのプレート一体方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、燃料電池用ガスケットをセパレータ等のプレートに一体化する方法として、金属板よりなるプレートに貫通穴を設け、このプレートに射出成形にてガスケットを一体成形する方法（特開平１１−１７９７５５号公報または特開平１１−３０９７４７号公報参照）や、金属板よりなるプレートの表面にディスペンサーを用いてガスケットを一体化する方法（特開２００１−１９９００２号公報または特開２００１−２０５７３１号公報参照）が知られている。
【０００３】
しかしながら、前者の方法（射出成形）によると、射出圧によるゴムバリの発生が考えられ、後工程にてゴムバリを除去する工程が必要となり、生産性が悪化する不都合がある。また、このバリの発生を止めるために型締め力を増大させると、逆に型締めによるプレートの変形等の問題を生じる虞がある。
【０００４】
また、後者の方法（ディスペンサー）によると、バリの発生はないが、プレート上にガスケットを固定するために接着剤を用いる必要があり、よって工数が必要となり、生産性が悪化する不都合がある。また、プレートをセパレータとして用いる場合、腐蝕の問題に対処すべく表面を金等でメッキしており、よって接着強度の面でも問題がある。
【０００５】
【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、射出圧によるゴムバリの発生や型締めによるプレートの変形を防止することができ、接着剤塗布工程を省略することができ、しかも十分な一体化強度を確保することができる燃料電池用ガスケットのプレート一体方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【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による一体方法は、燃料電池用ガスケットをプレートに一体化する方法であって、金属板よりなるプレートに溝加工を施すとともに溝の底部に貫通穴を設け、前記溝を設けた前記プレートの片面にディスペンサーを用いて液状ゴムを塗布し硬化させてガスケットとなし、前記ガスケットは一部の前記ゴムが前記貫通穴を通過して前記プレートの裏面側で硬化することにより抜け止め部を形成することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２による一体方法は、上記した請求項１の燃料電池用ガスケットのプレート一体方法において、プレートの裏面側に形成した抜け止め部を位置決めに利用して、前記プレートの裏面にもディスペンサーを用いて前記抜け止め部を覆うように液状ゴムを塗布し硬化させることより両面ガスケットを形成することを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成を備えた本発明の請求項１による一体方法は、金属板よりなるプレートに溝加工を施すとともに溝の底部に貫通穴を設け、この溝を設けたプレートの片面にディスペンサーを用いて液状ゴムを塗布し硬化させてガスケットとなすものであるために、射出成形法ではなくディスペンサー法によってガスケットが成形される。したがって先ずは、上記したところの射出圧によるゴムバリの発生や型締めによるプレートの変形を防止することが可能となる。
【０００９】
また、上記したように金属板よりなるプレートに溝加工を施すとともに溝の底部に貫通穴を設け、ガスケットを成形する一部のゴムが貫通穴を通過してプレートの裏面側で硬化することにより抜け止め部を形成するように構成されているために、この一部のゴムによる抜け止め構造により、接着剤を用いなくてもディスペンサーによるガスケットがプレートに対して一体化される。したがって、その製造工程から接着剤塗布工程を省略することが可能となり、しかも一部のゴムによる物理的な抜け止め構造が構成されるために、十分な一体化強度を確保することが可能となる。
【００１０】
またこれに加えて、本発明の請求項２による一体方法は、上記したように両面ガスケットを成形するものであるが、裏面側ガスケットについても、射出成形法ではなくディスペンサー法によってガスケットが成形されるために、先ずは、上記したところの射出圧によるゴムバリの発生や型締めによるプレートの変形を防止することが可能となる。
【００１１】
また、裏面側ガスケットを成形するに際して、先にプレートの裏面側に形成した抜け止め部を位置決めに利用しすなわちアンカーとして利用するため、接着剤を用いなくてもディスペンサーによる裏面側ガスケットがプレートに対して一体化される。したがって、その製造工程から接着剤塗布工程を省略することが可能となり、しかも一部のゴムによる物理的な抜け止め構造が構成されるために、十分な一体化強度を確保することが可能となる。
【００１２】
尚、上記本願の請求項１に係る発明は、燃料電池用ガスケットとプレートとの一体品としては、金属板よりなり、溝加工を施すとともに溝の底部に貫通穴を設けたプレートと、前記溝を設けた前記プレートの片面にディスペンサーを用いて液状ゴムを塗布し硬化させることにより成形されたガスケットとを有し、前記ガスケットは一部の前記ゴムが前記貫通穴を通過して前記プレートの裏面側で硬化することにより抜け止め部を形成してなるものである。
【００１３】
また、上記本願の請求項２による発明は、上記一体品において、プレートの裏面側に形成した抜け止め部を位置決めに利用して、前記プレートの裏面にもディスペンサーを用いて前記抜け止め部を覆うように液状ゴムを塗布し硬化させることにより成形された両面ガスケットを有するものである。
【００１４】
また、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００１５】
▲１▼　金属薄板に溝加工および溝底部に貫通穴を設け、ディスペンサーを用いて片面に液状ゴムを塗布、硬化させたセパレータ一体形シール。
▲２▼　上記▲１▼項の後、貫通穴を介して硬化したゴム止め部を位置決めに利用して、裏面にもディスペンサーを用いてゴム止め部を覆うようにシールを塗布、硬化させることで、金属薄板への両面シールを形成する。
【００１６】
▲３▼　本発明では、金属薄板の成形工程において、予め溝および貫通穴を加工し、そこにディスペンサーを用いて液状ゴムを塗布、硬化させることで、セパレータ一体型シールを形成する。
▲４▼　また、貫通穴を通して硬化させたゴムを位置決めに利用し、裏面にもディスペンサーを用いてゴムを塗布、硬化することで、セパレータ一体型の両面シールタイプを形成する。
【００１７】
実施形態は、以下のとおりである。
【００１８】
金属薄板の厚さは０．１〜３ｍｍ程度であり、溝および貫通穴は板厚によりプレス成形または切削加工にて形成する。構成される溝の幅は１〜５ｍｍ程度で、好ましくは２〜３ｍｍであり、貫通穴の径は下限をφ０．５ｍｍとし、上限は溝幅の１／２程度、好ましくはφ０．５〜１．５ｍｍにて形成する。液状ゴムについては、ディスペンサーにて塗布可能なものであれば特に制約はないが、液状シリコーンゴム、液状フッ素ゴムまたは液状エチレンプロピレンゴム等が好適である。ディスペンサーのノズル形状は、必要に応じ先端を斜めにカットしリップ断面を形成する。貫通穴を介したゴム止め部は、プレート面またはプレート上にザグリ部を設けて固定する。プレート面に形成する場合は、プレート裏面を受ける治具上でゴム止め部の形状を規制する。裏面にも溝加工を施す場合はその限りでないが、この場合は、溝内で納まるように塗布量の調整を実施する。貫通穴は、ゴムの収縮によりシールが溝から脱落するのを防ぐように、シールの全体形状においてアール（Ｒ）を形成している箇所や、交点となる箇所に設定し、また、長辺上には数箇所（１０〜５０ｍｍ間隔）設定する。
【００１９】
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。
【００２０】
▲１▼　射出成形ではなくディスペンサーによる成形であることから、シール一体化の際にゴムバリの発生がないため、バリ取り工程が不要であり、歩留まりも良い。
▲２▼　射出成形ではなくディスペンサーによる成形であることから、相手側である金属薄板に型締め力や成形圧力等の外力が加わらないため、金属薄板自体の変形の心配がない。
▲３▼　平面方向は溝でシールを固定し、垂直方向は貫通穴でシールを固定することで、接着剤が不要となることから、接着剤塗布の工数が削減できる。
▲４▼　また、裏面については、貫通穴を通して硬化したゴム止め部を覆うようにシールを形成することで、容易にシールを固定できる。
▲５▼　また、金属薄板の表面処理（金メッキ等）に関係なくシールを一体化できる。
【００２１】
【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。
【００２２】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケット（燃料電池用セルシールまたはシール部とも称する）と、セパレータとして用いられるプレートとの一体品（燃料電池用構成部品とも称する）を示しており、この一体品は以下のように構成されている。
【００２３】
すなわち先ず、金属板ないし金属薄板をプレス加工することによって所定の断面および平面形状を有するプレート１が設けられており、このプレート１のガスケット配置部位に溝２がプレス形成されるとともに、溝２の底部に貫通穴３がプレス形成されている。溝２は、プレート１の一面（片面）１ａ上に所定の平面レイアウトをもって形成されている。貫通穴３は、溝２の底部においてプレート１を厚さ方向に貫通するように形成されており、また溝２の長手方向に沿って複数（多数）が設けられている。金属板の厚さ寸法ｔは実寸で０．１〜３ｍｍ程度とされている。溝２の幅寸法ｗは実寸で１〜５ｍｍ程度、好ましくは２〜３ｍｍとされている。また、貫通穴３の径寸法ｄはその下限値を実寸でφ０．５ｍｍとされ、上限値を溝幅ｗの１／２程度、好ましくはφ０．５〜１．５ｍｍとされている。
【００２４】
上記溝２内に、ディスペンサーノズルを用いるディスペンサー法によって液状ゴム４が塗布され、このゴム４が塗布後硬化することによってガスケット５が成形されている。液状ゴムの種類については、ディスペンサーによって塗布が可能なものであれば特に制約はないが、液状シリコーンゴム、液状フッ素ゴムまたは液状エチレンプロピレンゴム等が特に適している。このガスケット５は、溝２を形成したセパレータ１の一面１ａよりも外側（図上上方）へ突出するリップ部６を備えて断面山形状に成形されており、また一部のゴム７が貫通穴３を通過してプレート１の裏面１ｂ側へ回り込み、ここで硬化することによって抜け止め部（ゴム止め部とも称する）８が成形されている。この抜け止め部８は、接着剤を用いることなくプレート１にガスケット５を一体化するためのものであって、ガスケット５が溝２から脱落することがないように、抜け止め部８の平面積は貫通穴３の開口面積よりも大きく形成されている。
【００２５】
上記構成の一体品は、金属板よりなるプレート１に溝２をプレス形成するとともに溝２の底部に貫通穴３をプレス形成し、溝２内にディスペンサーを用いて液状ゴム４を塗布し硬化させてガスケット５となすことによって成形されるものであって、ガスケット５は一部のゴム７が貫通穴３を通過してプレート１の裏面１ｂ側で硬化することにより抜け止め部８を形成し、よって接着剤を用いることなくプレート１にガスケット５が一体化されている。
【００２６】
第二実施例・・・
尚、本発明の第二実施例として図２に示すように、プレート１は金属板をプレス加工する代わりに切削加工するようにしても良い。
【００２７】
第三実施例・・・
また、本発明の第三実施例として図３に示すように、プレート１の一面１ａに形成する溝２に対応して、プレート１の裏面１ｂにも溝９を設けても良く、この場合には、この裏面１ｂ側の溝９内に抜け止め部８を収めるようにすると、セパレータを積層してスタックを組み立てる際に抜け止め部８が邪魔になることがない。
【００２８】
第四実施例・・・
図４は、本発明の第四実施例に係る燃料電池用ガスケット（燃料電池用セルシールまたはシール部とも称する）と、セパレータとして用いられるプレートとの一体品（燃料電池用構成部品とも称する）を示しており、この一体品は以下のように構成されている。
【００２９】
すなわち先ず、金属板ないし金属薄板をプレス加工することによって所定の断面および平面形状を有するプレート１が設けられており、このプレート１のガスケット配置部位に溝２がプレス形成されるとともに、溝２の底部に貫通穴３がプレス形成されている。溝２は、プレート１の一面（片面）１ａ上に所定の平面レイアウトをもって形成されている。貫通穴３は、溝２の底部においてプレート１を厚さ方向に貫通するように形成されており、また溝２の長手方向に沿って複数（多数）が設けられている。金属板の厚さ寸法ｔは実寸で０．１〜３ｍｍ程度とされている。溝２の幅寸法ｗは実寸で１〜５ｍｍ程度、好ましくは２〜３ｍｍとされている。貫通穴３の径寸法ｄはその下限値を実寸でφ０．５ｍｍとされ、上限値を溝幅ｗの１／２程度、好ましくはφ０．５〜１．５ｍｍとされている。
【００３０】
上記溝２内に、ディスペンサーノズルを用いるディスペンサー法によって液状ゴム４が塗布され、このゴム４が塗布後硬化することによってガスケット５が成形されている。液状ゴムの種類については、ディスペンサーによって塗布が可能なものであれば特に制約はないが、液状シリコーンゴム、液状フッ素ゴムまたは液状エチレンプロピレンゴム等が特に適している。このガスケット５は、溝２を形成したセパレータ１の一面１ａよりも外側（図上上方）へ突出するリップ部６を備えて断面山形状に成形されており、また一部のゴム７が貫通穴３を通過してプレート１の裏面１ｂ側へ回り込み、ここで硬化することによって抜け止め部（ゴム止め部とも称する）８が成形されている。この抜け止め部８は、接着剤を用いることなくプレート１にガスケット５を一体化するためのものであって、ガスケット５が溝２から脱落することがないように、抜け止め部８の平面積は貫通穴３の開口面積よりも大きく形成されている。
【００３１】
また、上記構成に加えて、プレート１の裏面１ｂ側に形成された抜け止め部８を位置決めとして利用して、プレート１の裏面１ｂ側にもディスペンサー法によって抜け止め部８を覆うように液状ゴム１０が塗布され、このゴム１０が塗布後硬化することによって裏面側のガスケット１１が成形され、当該ガスケットは両面ガスケット５，１１とされている。液状ゴムの種類については、ディスペンサーによって塗布が可能なものであれば特に制約はないが、液状シリコーンゴム、液状フッ素ゴムまたは液状エチレンプロピレンゴム等が特に適しており、一面１ａ側のガスケット５と同一種類のゴムであっても良く、異なる種類のゴムであっても良い。このガスケット１１は、やはりリップ部１２を備えて断面山形状に成形されており、また、その内部に上記抜け止め部８を完全に埋め込んでいる。
【００３２】
上記構成の一体品は、金属板よりなるプレート１に溝２をプレス形成するとともに溝２の底部に貫通穴３をプレス形成し、溝２内にディスペンサーを用いて液状ゴム４を塗布し硬化させてガスケット５となすことによって成形されるものであって、ガスケット５は一部のゴム７が貫通穴３を通過してプレート１の裏面１ｂ側で硬化することにより抜け止め部８を形成し、よって接着剤を用いることなくプレート１にガスケット５が一体化されている。またこれに加えて、プレートの裏面１ｂ側に同じくディスペンサーを用いて液状ゴム１０を塗布し硬化させて裏面側ガスケット１１となし、この裏面側ガスケット１１はこれを先にプレート１の裏面１ｂ側に形成した抜け止め部８を位置決めに利用しすなわち一種のアンカーとして利用するため、やはり接着剤を用いることなくプレート１に一体化されている。抜け止め部８の周縁部は、ゴムが成形後に熱収縮することによって断面円弧状を呈するように成形されている。したがって、ここに上記アンカー効果を発揮することができるアンダーカット部が形成されている。
【００３３】
第五実施例・・・
尚、本発明の第五実施例として図５に示すように、プレート１は金属板をプレス加工する代わりに切削加工するようにしても良い。
【００３４】
第六実施例・・・
また、本発明の第六実施例として図６に示すように、プレート１の一面１ａに形成する溝２に対応して、プレート１の裏面１ｂにも溝９を設けても良く、この場合には、この裏面１ｂ側の溝９内に抜け止め部８を収めるとともに、この溝９内に裏面側ガスケット１１成形用の液状ゴム１０を塗布するようにすると良い。
【００３５】
上記各実施例に共通して、ディスペンサーのノズル１３の形状は、図７に示すように、必要に応じてその先端部１３ａを斜めにカットして、ガスケット５，１１にリップ６，１２断面を形成する。
【００３６】
また、抜け止め部８は、上記したようにこれをプレート１の裏面１ｂ上に固定したり（第一、第二、第四および第五実施例）、あるいはこれをプレート１の裏面１ｂに溝９を設けて固定したりするが（第三および第六実施例）、前者の場合には、図８に示すように、プレート１の裏面１ｂを受ける治具１４上で抜け止め部８の形状を規制すると良い。治具１４には、プレート１を受けるための凹部１５ないし段差部が設けられ、その平面内に、抜け止め部８の形状を規制するための凹部１６が設けられている。また、後者の、プレート１の裏面１ｂ側にも溝９加工を施す場合にはその限りではないが、この場合には、抜け止め部８が溝９内に納まるように塗布量の調整を実施する。裏面１ｂ側の溝９はこれに代えて、貫通穴ごとのザグリ状の穴（ザグリ穴）であっても良い。
【００３７】
また、貫通穴３は、ゴムの収縮によってガスケット５が溝２から脱落するのを防ぐよう図９に示すように、ガスケット５の平面形状において、ガスケット５がアール（Ｒ）を形成している箇所１７や、交点となる箇所１８に設定するのが良い。また、長辺上には数箇所、１０〜５０ｍｍ間隔で設定するのが良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３９】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１による一体方法においては、金属板よりなるプレートに溝加工を施すとともに溝の底部に貫通穴を設け、この溝を設けたプレートの片面にディスペンサーを用いて液状ゴムを塗布し硬化させてガスケットとなすように構成されているために、従来のように射出成形法ではなくディスペンサー法によってガスケットが成形される。したがって、従来のように射出圧によるゴムバリの発生や型締めによるプレートの変形を防止することができる。
【００４０】
また、金属板よりなるプレートに溝加工を施すとともに溝の底部に貫通穴を設け、ガスケットを成形する一部のゴムが貫通穴を通過してプレートの裏面側で硬化することにより抜け止め部を形成するように構成されているために、この一部のゴムによる抜け止め構造によって、接着剤を用いなくてもディスペンサーによるガスケットがプレートに対して一体化される。したがって、その製造工程から手間のかかる接着剤塗布工程を省略することができ、しかも一部のゴムによる物理的な抜け止め構造が構成されるために、十分な一体化強度を確保することができる。
【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による一体方法においては、両面ガスケットが成形され、片面側ガスケットのみでなく裏面側ガスケットについても、従来のように射出成形法ではなくディスペンサー法によってガスケットが成形されるために、従来のように射出圧によるゴムバリの発生や型締めによるプレートの変形を防止することができる。
【００４２】
また、裏面側ガスケットを成形するに際して、先にプレートの裏面側に形成した抜け止め部を位置決めとして利用するため、接着剤を用いなくてもディスペンサーによる裏面側ガスケットがプレートに対して一体化される。したがって、その製造工程から手間のかかる接着剤塗布工程を省略することができ、しかも一部のゴムによる物理的な抜け止め構造が構成されるために、十分な一体化強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係るガスケットとプレートの一体品の要部断面図
【図２】本発明の第二実施例に係るガスケットとプレートの一体品の要部断面図
【図３】本発明の第三実施例に係るガスケットとプレートの一体品の要部断面図
【図４】本発明の第四実施例に係るガスケットとプレートの一体品の要部断面図
【図５】本発明の第五実施例に係るガスケットとプレートの一体品の要部断面図
【図６】本発明の第六実施例に係るガスケットとプレートの一体品の要部断面図
【図７】ディスペンサーノズルの形状例を示す図であって、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその側面図
【図８】ガスケットおよび抜け止め部の成形工程を示す説明図
【図９】プレート上に形成する溝および貫通穴の平面レイアウト例を示す説明図
【符号の説明】
１　プレート
１ａ　一面（片面）
１ｂ　裏面
２，９　溝
３　貫通穴
４，１０　液状ゴム
５，１１　ガスケット
６，１２　リップ部
７　一部のゴム
８　抜け止め部
１３　ディスペンサーノズル
１４　治具
１５，１６　凹部
１７　アール形成箇所
１８　交点箇所

Claims (2)

1. 燃料電池用ガスケット（５）をプレート（１）に一体化する方法であって、
   金属板よりなるプレート（１）に溝（２）加工を施すとともに溝（２）の底部に貫通穴（３）を設け、前記溝（２）を設けた前記プレート（１）の片面（１ａ）にディスペンサーを用いて液状ゴム（４）を塗布し硬化させてガスケット（５）となし、前記ガスケット（５）は一部の前記ゴム（７）が前記貫通穴（３）を通過して前記プレート（１）の裏面（１ｂ）側で硬化することにより抜け止め部（８）を形成することを特徴とする燃料電池用ガスケットのプレート一体方法。
2. 請求項１の燃料電池用ガスケットのプレート一体方法において、
   プレート（１）の裏面（１ｂ）側に形成した抜け止め部（８）を位置決めに利用して、前記プレート（１）の裏面（１ｂ）にもディスペンサーを用いて前記抜け止め部（８）を覆うように液状ゴム（１０）を塗布し硬化させることより両面ガスケット（５）（１１）を形成することを特徴とする燃料電池用ガスケットのプレート一体方法。

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