JP2016207406A - Sealing member for fuel cell and arrangement method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池において、例えば隣り合う一対のセルアセンブリ間に介装される燃料電池用シール部材およびその配置方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell sealing member interposed between, for example, a pair of adjacent cell assemblies in a fuel cell and a method for arranging the same.
燃料電池用シール部材は、空気や燃料ガス(水素)や冷媒をシールするために、燃料電池に配置されている。例えば、燃料電池用シール部材は、積層方向に隣り合う一対のセルアセンブリ間に介装されている。 The fuel cell sealing member is disposed in the fuel cell in order to seal air, fuel gas (hydrogen), and refrigerant. For example, the fuel cell sealing member is interposed between a pair of cell assemblies adjacent in the stacking direction.
燃料電池を小型化するためには、セルアセンブリや燃料電池用シール部材を薄型化する必要がある。しかしながら、燃料電池用シール部材は柔軟である。このため、燃料電池用シール部材を薄型化すると、例えば搬送時や配置時に、燃料電池用シール部材が捩れたり絡んだりしやすくなる。すなわち、燃料電池用シール部材が変形しやすくなる。したがって、燃料電池用シール部材の取り扱い性が悪くなってしまう。 In order to reduce the size of the fuel cell, it is necessary to make the cell assembly and the fuel cell seal member thinner. However, the fuel cell sealing member is flexible. For this reason, if the fuel cell seal member is made thin, the fuel cell seal member is likely to be twisted or entangled during transport or placement, for example. That is, the fuel cell seal member is easily deformed. Therefore, the handleability of the fuel cell sealing member is deteriorated.
この点、特許文献1に記載の燃料電池用シール部材のガスケットには、例えば金属製のフレームが接着されている。また、特許文献2に記載の燃料電池用シール部材のガスケットの四隅には、インサート成形により、例えば金属製のタブが配置されている。また、特許文献3に記載の燃料電池用シール部材のガスケットには、内周面側つばと外周面側つばとが一体的に配置されている。このため、特許文献1〜3に記載の燃料電池用シール部材は、取り扱い性に優れている。
In this regard, for example, a metal frame is bonded to the gasket of the fuel cell sealing member described in
しかしながら、特許文献1〜3に記載の燃料電池用シール部材の場合、取り扱い性を向上させるためだけに、ガスケットの機能とは本来無関係のフレーム、タブ、内周面側つば、外周面側つばを、敢えてガスケットに配置する必要がある。
However, in the case of the sealing member for fuel cells described in
具体的には、特許文献1に記載の燃料電池用シール部材の場合、成形後のガスケットにフレームを接着する必要がある。特許文献2に記載の燃料電池用シール部材の場合、インサート成形により、ガスケットの成形と同時に、タブをガスケットに固定する必要がある。特許文献3に記載の燃料電池用シール部材の場合、成形時に使用する金型のキャビティに、ガスケット成形スペースとは別に、内周面側つば成形スペースおよび外周面側つば成形スペースを、確保する必要がある。このため、特許文献1〜3に記載の燃料電池用シール部材によると、燃料電池用シール部材の製造コストが高くなる。
Specifically, in the case of the fuel cell sealing member described in
そこで、本発明は、取り扱い性に優れ、製造コストが低い燃料電池用シール部材およびその配置方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell sealing member that is excellent in handleability and low in manufacturing cost, and a method for arranging the same.
(1)上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用シール部材は、燃料電池の積層方向に対向する一対の積層部材間に介装される枠状のシール本体と、前記シール本体の枠外側および枠内側のうち少なくとも一方に配置され、前記シール本体と一体の補強部と、を備えるエラストマー製の成形品の燃料電池用シール部材であって、前記シール本体は、金型のキャビティに対応し、前記補強部は、前記金型の原料流路の一次ランナに対応する環状の一次ランナ対応部と、前記原料流路の二次ランナに対応し前記一次ランナ対応部と前記シール本体とを連結する二次ランナ対応部と、を有することを特徴とする。 (1) In order to solve the above-described problems, a fuel cell seal member of the present invention includes a frame-shaped seal body interposed between a pair of stacked members facing each other in the fuel cell stacking direction, and a frame of the seal body. An elastomer molded article fuel cell seal member that is disposed on at least one of the outer side and the inner side of the frame, and includes a reinforcing portion that is integral with the seal main body, the seal main body corresponding to a cavity of a mold The reinforcing portion includes an annular primary runner corresponding portion corresponding to the primary runner of the raw material flow path of the mold, the primary runner corresponding portion corresponding to the secondary runner of the raw material flow path, and the seal body. And a secondary runner corresponding portion to be connected.
ここで、「積層方向」とは、燃料電池の複数のセルアセンブリが積層されている方向をいう。また、「積層部材」には、例えば、セルアセンブリ、セパレータ、電極部材などが含まれる。また、「積層方向に対向する一対の積層部材」における、一対の積層部材の異同は限定しない。例えば、「セパレータとセパレータ」、「セパレータと電極部材」などであってもよい。また、原料流路において、「一次ランナ」の上流側に別のランナが連なっていてもよい。すなわち、「一次ランナ」は、最上流のランナでなくてもよい。また、「エラストマー」には、ゴム、熱可塑性エラストマーが含まれる。 Here, the “stacking direction” refers to a direction in which a plurality of cell assemblies of the fuel cell are stacked. The “laminated member” includes, for example, a cell assembly, a separator, an electrode member, and the like. Further, the difference between the pair of laminated members in the “pair of laminated members facing in the lamination direction” is not limited. For example, “separator and separator”, “separator and electrode member”, and the like may be used. In the raw material flow path, another runner may be connected upstream of the “primary runner”. That is, the “primary runner” may not be the most upstream runner. The “elastomer” includes rubber and thermoplastic elastomer.
本発明の燃料電池用シール部材は、シール本体と補強部とを備えている。補強部は、一次ランナ対応部と二次ランナ対応部とを備えている。一次ランナ対応部は、金型の原料流路の一次ランナに対応している。二次ランナ対応部は、金型の原料流路の二次ランナに対応している。 The fuel cell seal member of the present invention includes a seal body and a reinforcing portion. The reinforcement part is provided with the primary runner corresponding | compatible part and the secondary runner corresponding | compatible part. The primary runner corresponding part corresponds to the primary runner of the raw material flow path of the mold. The secondary runner corresponding part corresponds to the secondary runner of the raw material flow path of the mold.
本発明の燃料電池用シール部材によると、シール本体の枠外側および枠内側のうち少なくとも一方に、環状の一次ランナ対応部が配置されている。すなわち、シール本体と一次ランナ対応部とが、二重環状、または三重環状に配置されている。また、シール本体と一次ランナ対応部とは、二次ランナ対応部により連結されている。このため、取り扱い時に、シール本体が、捩れたり絡んだりしにくい。すなわち、シール本体が変形しにくい。このように、本発明の燃料電池用シール部材は取り扱い性に優れている。 According to the fuel cell seal member of the present invention, the annular primary runner corresponding portion is disposed on at least one of the frame outer side and the frame inner side of the seal body. That is, the seal body and the primary runner corresponding part are arranged in a double ring or a triple ring. Further, the seal body and the primary runner corresponding part are connected by the secondary runner corresponding part. For this reason, the seal body is less likely to be twisted or entangled during handling. That is, the seal body is not easily deformed. Thus, the fuel cell seal member of the present invention is excellent in handling.
また、燃料電池用シール部材の成形時において、一次ランナ(一次ランナ対応部)、二次ランナ(二次ランナ対応部)は、原料をキャビティに注入するために、必須である。一方、燃料電池用シール部材の成形後において、一次ランナ対応部、二次ランナ対応部は、本来、無用である。このため、本来、成形後において、一次ランナ対応部、二次ランナ対応部は、シール本体から分離され、廃棄される。 Further, at the time of molding the fuel cell seal member, the primary runner (primary runner corresponding part) and the secondary runner (secondary runner corresponding part) are indispensable for injecting the raw material into the cavity. On the other hand, after the molding of the fuel cell seal member, the primary runner corresponding part and the secondary runner corresponding part are essentially useless. For this reason, after the molding, the primary runner corresponding part and the secondary runner corresponding part are separated from the seal body and discarded.
この点、本発明の燃料電池用シール部材によると、成形時に必須であるものの成形後に廃棄される一次ランナ対応部、二次ランナ対応部を利用して、燃料電池用シール部材を取り扱うことができる。このため、取り扱い性に優れた燃料電池用シール部材を、低コストで製造することができる。 In this regard, according to the fuel cell seal member of the present invention, the fuel cell seal member can be handled by utilizing the primary runner corresponding part and the secondary runner corresponding part that are essential at the time of molding but are discarded after molding. . For this reason, the sealing member for fuel cells excellent in handleability can be manufactured at low cost.
(2)上記(1)の構成において、前記一次ランナ対応部の剛性は、前記シール本体の剛性よりも、高い構成とする方がよい。本構成によると、さらに、シール本体が変形しにくくなる。このため、燃料電池用シール部材の取り扱い性が、さらに向上する。 (2) In the configuration of (1), it is preferable that the rigidity of the primary runner corresponding portion is higher than the rigidity of the seal body. According to this configuration, the seal body is hardly deformed. For this reason, the handleability of the sealing member for fuel cells is further improved.
(3)上記(2)の構成において、前記一次ランナ対応部の横断面積は、前記シール本体の横断面積よりも、大きい構成とする方がよい。本構成によると、一次ランナ対応部とシール本体との間に、簡単に剛性差を設定することができる。 (3) In the configuration of (2) above, it is preferable that the cross-sectional area of the primary runner corresponding portion is larger than the cross-sectional area of the seal body. According to this configuration, a rigidity difference can be easily set between the primary runner corresponding part and the seal body.
(3−1)上記(2)の構成において、前記積層方向に対して直交する方向を面方向として、前記一次ランナ対応部の横断面の前記積層方向長さは、前記面方向長さよりも、大きい構成とする方がよい。本構成によると、一次ランナ対応部の面方向の剛性に対して、一次ランナ対応部の積層方向の剛性を、向上させることができる。 (3-1) In the configuration of (2), the length in the stacking direction of the transverse section of the primary runner corresponding part is a plane direction that is perpendicular to the stacking direction, and the length in the stacking direction is greater than the length in the plane direction. A larger configuration is better. According to this configuration, the rigidity in the stacking direction of the primary runner corresponding part can be improved with respect to the rigidity in the surface direction of the primary runner corresponding part.
(4)上記(1)ないし(3)のいずれかの構成において、前記シール本体は、前記積層方向に対向する一対の前記積層部材間に介装された状態において、前記一次ランナ対応部から分離している構成とする方がよい。本構成によると、燃料電池用シール部材の配置後に不要になった一次ランナ対応部を、シール本体から分離することができる。 (4) In any one of the constitutions (1) to (3), the seal main body is separated from the primary runner corresponding portion in a state of being interposed between a pair of the laminated members facing in the lamination direction. It is better to have the configuration. According to this structure, the primary runner corresponding | compatible part which became unnecessary after arrangement | positioning of the sealing member for fuel cells can be isolate | separated from a seal | sticker main body.
(5)上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用シール部材の配置方法は、枠状のキャビティと、前記キャビティの枠外側および枠内側のうち少なくとも一方に配置され、環状の一次ランナと、前記一次ランナと前記キャビティとを連結する二次ランナと、を有する原料流路と、を備える金型に、エラストマーの原料を注入し、前記キャビティに対応し、燃料電池の積層方向に対向する一対の積層部材間に介装される枠状のシール本体と、前記一次ランナに対応する一次ランナ対応部と、前記二次ランナに対応する二次ランナ対応部と、を有する補強部と、を備えるエラストマー製の燃料電池用シール部材を成形する成形工程と、前記金型から、前記シール本体が配置される配置対象部材まで、前記燃料電池用シール部材を搬送し、前記燃料電池用シール部材のうち、少なくとも前記シール本体を、前記配置対象部材に配置する搬送工程と、を有することを特徴とする。 (5) In order to solve the above-described problem, a fuel cell sealing member disposition method of the present invention includes a frame-shaped cavity, an annular primary runner disposed in at least one of a frame outer side and a frame inner side of the cavity. An elastomer raw material is injected into a mold having a raw material flow path having a secondary runner that connects the primary runner and the cavity, and corresponds to the cavity and faces the stacking direction of the fuel cell. A reinforcing portion having a frame-shaped seal body interposed between a pair of laminated members, a primary runner corresponding portion corresponding to the primary runner, and a secondary runner corresponding portion corresponding to the secondary runner; A molding step for molding a fuel cell seal member made of an elastomer, and the fuel cell seal member is transported from the mold to an arrangement target member on which the seal body is disposed, Charge of the battery sealing member, at least the seal body, and having a a conveying step of arranging the arrangement target member.
ここで、「配置対象部材」とは、搬送工程におけるシール本体の配置対象となる部材である。「配置対象部材」には、例えば、セパレータ、電極部材、収容搬送部材(例えば、後述する搬送トレイなど)などが含まれる。 Here, the “placement target member” is a member that is a placement target of the seal body in the transport process. The “arrangement target member” includes, for example, a separator, an electrode member, an accommodation conveyance member (for example, a conveyance tray described later), and the like.
金型は、キャビティと原料流路とを備えている。原料流路は、一次ランナと二次ランナとを備えている。一方、燃料電池用シール部材は、シール本体と補強部とを備えている。補強部は、一次ランナ対応部と二次ランナ対応部とを備えている。シール本体はキャビティに、一次ランナ対応部は一次ランナに、二次ランナ対応部は二次ランナに、各々対応している。 The mold includes a cavity and a raw material channel. The raw material flow path includes a primary runner and a secondary runner. On the other hand, the fuel cell seal member includes a seal body and a reinforcing portion. The reinforcement part is provided with the primary runner corresponding | compatible part and the secondary runner corresponding | compatible part. The seal body corresponds to the cavity, the primary runner corresponding portion corresponds to the primary runner, and the secondary runner corresponding portion corresponds to the secondary runner.
前記(1)で説明したように、本発明の燃料電池用シール部材の配置方法によると、搬送工程において、シール本体が、捩れたり絡んだりしにくい。すなわち、シール本体が変形しにくい。よって、搬送工程おける燃料電池用シール部材の取り扱い性に優れている。 As described in (1) above, according to the method for arranging the seal member for a fuel cell of the present invention, the seal main body is unlikely to be twisted or entangled in the conveying step. That is, the seal body is not easily deformed. Therefore, it is excellent in the handleability of the fuel cell sealing member in the transporting process.
また、本発明の燃料電池用シール部材の配置方法によると、成形工程で必須であるものの成形工程後に廃棄される一次ランナ対応部、二次ランナ対応部を利用して、燃料電池用シール部材を取り扱うことができる。このため、取り扱い性に優れた燃料電池用シール部材を、低コストで製造することができる。 Further, according to the method for arranging the seal member for a fuel cell of the present invention, the seal member for the fuel cell is formed by utilizing the primary runner corresponding portion and the secondary runner corresponding portion that are essential in the forming step but are discarded after the forming step. It can be handled. For this reason, the sealing member for fuel cells excellent in handleability can be manufactured at low cost.
(6)上記(5)の構成において、前記搬送工程の後に実行され、前記二次ランナ対応部を切断することにより、前記シール本体を前記一次ランナ対応部から分離する切断工程を有する構成とする方がよい。本構成によると、搬送工程後に不要になった一次ランナ対応部を、シール本体から分離することができる。 (6) In the configuration of the above (5), the configuration includes a cutting step that is performed after the transporting step and separates the seal body from the primary runner corresponding portion by cutting the secondary runner corresponding portion. Better. According to this structure, the primary runner corresponding | compatible part which became unnecessary after the conveyance process can be isolate | separated from a seal | sticker main body.
本発明によると、取り扱い性に優れ、製造コストが低い燃料電池用シール部材およびその配置方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell sealing member that is excellent in handleability and low in manufacturing cost, and a method for arranging the same.
以下、本発明の燃料電池用シール部材およびその配置方法の実施の形態について説明する。なお、以下に示す図面においては、上下方向が燃料電池の積層方向に、水平方向(左右方向、前後方向)が燃料電池の面方向に、各々対応している。 Embodiments of a fuel cell seal member and a method for arranging the same will be described below. In the drawings shown below, the up-down direction corresponds to the stacking direction of the fuel cells, and the horizontal direction (left-right direction, front-rear direction) corresponds to the surface direction of the fuel cells.
<第一実施形態>
[燃料電池用シール部材のシール本体の配置]
まず、本実施形態の燃料電池用シール部材の配置について説明する。図1に、本実施形態の燃料電池用シール部材が配置される燃料電池の上下方向断面図を示す。図1に示すように、燃料電池9は、上下一対の端板90と、複数のシール本体20と、複数のセルアセンブリ91と、を備えている。
<First embodiment>
[Arrangement of Seal Body of Fuel Cell Seal Member]
First, the arrangement of the fuel cell sealing member of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a vertical sectional view of a fuel cell in which the fuel cell sealing member of the present embodiment is disposed. As shown in FIG. 1, the
セルアセンブリ91は、電極部材92と、上下一対のセパレータ93と、セル内シール部材94と、を備えている。セパレータ93は、本発明の「積層部材」の概念に含まれる。また、上側のセパレータ93は、本発明の「配置対象部材」の概念に含まれる。
The cell assembly 91 includes an
セル内シール部材94は、ゴム製であって、電極部材92を、水平方向外側から囲んでいる。上下一対のセパレータ93は、セル内シール部材94および電極部材92の、上下方向両側に配置されている。電極部材92は、MEA(Membrane Electrode Assembly)920と、上下一対の多孔質層921と、を備えている。上下一対の多孔質層921は、MEA920の上下方向両側に配置されている。
The in-
シール本体20は枠状を呈している。シール本体20とセルアセンブリ91とは上下方向に交互に積層されている。このため、任意のシール本体20は、上下方向に隣り合う一対のセルアセンブリ91(具体的にはセパレータ93)間に、介装されている。また、シール本体20は柔軟である。このため、任意のシール本体20は、上下方向に隣り合う一対のセルアセンブリ91に、弾接している。上下一対の端板90は、シール本体20とセルアセンブリ91との積層体を、上下方向両側から挟持している。
The
[燃料電池用シール部材の構成]
次に、本実施形態の燃料電池用シール部材の構成について説明する。図2に、本実施形態の燃料電池用シール部材の上面図を示す。図3に、図2のIII−III方向断面図を示す。なお、図2においては、説明の便宜上、シール本体20にハッチングを施す。また、図1に示すシール本体20は、図2のI−I断面に対応している。
[Configuration of sealing member for fuel cell]
Next, the configuration of the fuel cell seal member of the present embodiment will be described. FIG. 2 shows a top view of the fuel cell sealing member of the present embodiment. FIG. 3 shows a cross-sectional view in the III-III direction of FIG. In FIG. 2, for convenience of explanation, the
図2に示すように、燃料電池用シール部材2は、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)をゴム成分とするゴムの架橋物製である。当該ゴムは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。燃料電池用シール部材2は、一体物であって、四角形枠状を呈している。燃料電池用シール部材2は、シール本体20と補強部21とを備えている。図3に示すように、シール本体20の横断面(シール本体20の延在方向に対して直交する方向の断面)は、上側に向かって膨らむ半円状を呈している。
As shown in FIG. 2, the fuel
図2に示すように、補強部21は、シール本体20の重心G(シール本体20の外縁の重心G)を中心として、シール本体20の水平方向外側に配置されている。すなわち、補強部21は、シール本体20の枠外側に配置されている。補強部21は、一次ランナ対応部210と、複数の二次ランナ対応部211と、を備えている。一次ランナ対応部210は四角形環状を呈している。外側の一次ランナ対応部210と内側のシール本体20とは、二重環状に配置されている。二次ランナ対応部211は、一次ランナ対応部210とシール本体20とを連結している。
As shown in FIG. 2, the reinforcing
図3に示すように、一次ランナ対応部210の横断面(一次ランナ対応部210の延在方向に対して直交する方向の断面)は、四角形状を呈している。二次ランナ対応部211の横断面(二次ランナ対応部211の延在方向に対して直交する方向の断面)は、シール本体20同様に、上側に向かって膨らむ半円状を呈している。一次ランナ対応部210の横断面積をS1、二次ランナ対応部211の横断面積をS2、シール本体20の横断面積をS3とすると、S1>S2=S3の関係が成立している。このため、一次ランナ対応部210は、シール本体20よりも、剛性が高い。
As shown in FIG. 3, the cross section of the primary runner corresponding part 210 (the cross section in the direction orthogonal to the extending direction of the primary runner corresponding part 210) has a quadrangular shape. The cross section of the secondary runner corresponding portion 211 (the cross section in the direction orthogonal to the extending direction of the secondary runner corresponding portion 211) has a semicircular shape that swells upward like the
[燃料電池用シール部材の配置方法]
次に、本実施形態の燃料電池用シール部材の配置方法について説明する。本実施形態の燃料電池用シール部材の配置方法は、成形工程と、第一搬送工程と、第二搬送工程と、切断工程と、を有している。第一搬送工程、第二搬送工程は、本発明の「搬送工程」の概念に含まれる。
[Method of arranging sealing member for fuel cell]
Next, a method for arranging the fuel cell seal member of the present embodiment will be described. The arrangement method of the fuel cell seal member of the present embodiment includes a forming step, a first transfer step, a second transfer step, and a cutting step. A 1st conveyance process and a 2nd conveyance process are contained in the concept of the "conveyance process" of this invention.
図4に、本実施形態の燃料電池用シール部材の配置方法の成形工程の金型の模式図を示す。図5に、同配置方法の第一搬送工程の搬送トレイの模式図を示す。図6に、同配置方法の第二搬送工程のセルアセンブリの模式図を示す。なお、図4に示す燃料電池用シール部材2は、図2のIV−IV断面に対応している。
FIG. 4 shows a schematic diagram of a mold in the molding step of the fuel cell sealing member arranging method of the present embodiment. In FIG. 5, the schematic diagram of the conveyance tray of the 1st conveyance process of the arrangement | positioning method is shown. In FIG. 6, the schematic diagram of the cell assembly of the 2nd conveyance process of the arrangement | positioning method is shown. The fuel
(成形工程)
本工程においては、金型を用いて、燃料電池用シール部材2を作製する。図4に示すように、金型3は、上型32と下型33とを備えている。上型32は、下型33に対して、離接可能である。上型32と下型33との境界には、キャビティ30と原料流路31とが形成されている。キャビティ30は、シール本体20と型対称の形状を呈している。原料流路31は、一次ランナ310と複数の二次ランナ311とを備えている。一次ランナ310は、一次ランナ対応部210と型対称の形状を呈している。二次ランナ311は、二次ランナ対応部211と型対称の形状を呈している。二次ランナ311は、一次ランナ310の下流側に配置されている。二次ランナ311とキャビティ30との境界には、ゲート(図略)が設定されている。
(Molding process)
In this step, the fuel
本工程においては、まず、燃料電池用シール部材2の原料(EPDMをゴム成分とするゴムの未架橋物)を、一次ランナ310、二次ランナ311を介して、射出成形機(図略)からキャビティ30に注入する。次に、金型3を加熱することにより、一次ランナ310に残留した原料、二次ランナ311に残留した原料、キャビティ30に注入された原料を、架橋させる。本工程により、燃料電池用シール部材2が作製される。
In this step, first, the raw material of the fuel cell seal member 2 (uncrosslinked rubber containing EPDM as a rubber component) is supplied from an injection molding machine (not shown) through a
(第一搬送工程)
本工程においては、作製した燃料電池用シール部材2を、図4に示す金型3から図5に示す搬送トレイ4まで搬送し、搬送トレイ4に収容する。搬送トレイ4は、本発明の「配置対象部材」の概念に含まれる。
(First transfer process)
In this step, the produced fuel
まず、図4に示す上型32を上昇させ、作製後の燃料電池用シール部材2を露出させる。次に、図5に示すチャック5を用いて、燃料電池用シール部材2を下型33から取り出す。続いて、チャック5を用いて、燃料電池用シール部材2を搬送トレイ4の真上まで搬送する。それから、チャック5を用いて、燃料電池用シール部材2を搬送トレイ4に収容する。具体的には、搬送トレイ4の上面には、燃料電池用シール部材2に対応する凹部40が形成されている。燃料電池用シール部材2は、当該凹部40に収容される。
First, the
なお、本工程において、燃料電池用シール部材2を、セパレータ93ではなく、搬送トレイ4に配置するのは、以下の理由による。すなわち、燃料電池用シール部材2の作製場所と、燃料電池9の組立場所と、が離間している場合、作製場所から組立場所まで、例えばトラックなどの輸送手段により、燃料電池用シール部材2を搬送する必要がある。この際、振動などにより、燃料電池用シール部材2が変形してしまうおそれがある。燃料電池用シール部材2が変形してしまうと、燃料電池用シール部材2を燃料電池9に組み込む際に煩雑である。
In this step, the fuel
この点、搬送トレイ4を用いると、燃料電池用シール部材2の変形を抑制しながら、作製場所から組立場所まで、燃料電池用シール部材2を搬送することができる。このような理由から、本工程においては、燃料電池用シール部材2を、セパレータ93ではなく、搬送トレイ4に配置している。
In this regard, when the transport tray 4 is used, the fuel
(第二搬送工程)
本工程においては、燃料電池用シール部材2を、図5に示す搬送トレイ4から図6に示すセルアセンブリ91まで搬送し、燃料電池用シール部材2をセルアセンブリ91に配置する。なお、搬送トレイ4は、既に、燃料電池用シール部材2の作製場所から燃料電池9の組立場所まで、搬送済みである。
(Second transfer process)
In this step, the fuel
まず、第一搬送工程同様に、チャック5を用いて、燃料電池用シール部材2を搬送トレイ4からセルアセンブリ91の真上まで搬送する。次に、チャック5を用いて、燃料電池用シール部材2をセルアセンブリ91に配置する。具体的には、セルアセンブリ91の上側のセパレータ93の上面には、位置決め用のリブ930が突設されている。シール本体20の内縁をリブ930に当接させることにより、セパレータ93に対する燃料電池用シール部材2の位置決めを行う。
First, as in the first transport process, the fuel
(切断工程)
本工程においては、シール本体20から補強部21を切除する。具体的には、図6に示すように、二次ランナ対応部211におけるシール本体20との境界C(図4に示す原料流路31のゲート対応部)を切断する。その後、上面にシール本体20が配置されたセルアセンブリ91を積層させることにより、シール本体20とセルアセンブリ91との積層体を作製する。図1に示すように、当該積層体を、上下一対の端板90で上下方向両側から挟持することにより、燃料電池9が組み立てられる。
(Cutting process)
In this step, the reinforcing
[作用効果]
次に、本実施形態の燃料電池用シール部材およびその配置方法の作用効果について説明する。図2に示すように、本実施形態の燃料電池用シール部材2およびその配置方法によると、シール本体20の枠外側に、環状の一次ランナ対応部210が配置されている。すなわち、シール本体20と一次ランナ対応部210とが、二重環状に配置されている。また、シール本体20と一次ランナ対応部210とは、二次ランナ対応部211により連結されている。このため、取り扱い時(例えば、第一搬送工程、第二搬送工程など)に、シール本体20が、捩れたり絡んだりしにくい。すなわち、シール本体20が変形しにくい。このように、本実施形態の燃料電池用シール部材2は、取り扱い性に優れている。
[Function and effect]
Next, the function and effect of the fuel cell seal member and the arrangement method thereof according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 2, according to the fuel
図4に示すように、成形工程において、一次ランナ310(一次ランナ対応部210)、二次ランナ311(二次ランナ対応部211)は、原料をキャビティ30に注入するために、必須である。一方、成形工程後において、一次ランナ対応部210、二次ランナ対応部211は、本来、無用である。このため、本来、成形工程後において、一次ランナ対応部210、二次ランナ対応部211は、シール本体20から分離され、廃棄される。
As shown in FIG. 4, in the molding process, the primary runner 310 (primary runner corresponding part 210) and the secondary runner 311 (secondary runner corresponding part 211) are essential for injecting the raw material into the
この点、本実施形態の燃料電池用シール部材2およびその配置方法によると、成形工程に必須であるものの成形工程後に廃棄される一次ランナ対応部210、二次ランナ対応部211を利用して、第一搬送工程、第二搬送工程において、燃料電池用シール部材2を取り扱うことができる。このため、取り扱い性に優れた燃料電池用シール部材2を、低コストで製造することができる。
In this regard, according to the fuel
図3に示すように、一次ランナ対応部210の横断面積をS1、二次ランナ対応部211の横断面積をS2、シール本体20の横断面積をS3とすると、S1>S2=S3の関係が成立している。このため、一次ランナ対応部210は、シール本体20よりも、剛性が高い。したがって、一次ランナ対応部210により、シール本体20が補強される。よって、シール本体20が変形しにくくなる。このように、S1>S3とすると、燃料電池用シール部材2の取り扱い性が、さらに向上する。また、横断面積に較差を設けることで、一次ランナ対応部210とシール本体20との間に、簡単に剛性差を設定することができる。
As shown in FIG. 3, when the cross-sectional area of the primary
図6に示すように、切断工程においては、二次ランナ対応部211におけるシール本体20との境界C(図4に示す原料流路31のゲート対応部)を切断している。このため、図1に示すように、シール本体20は、上下方向に対向する一対のセパレータ93間に介装された状態において、一次ランナ対応部210、二次ランナ対応部211から切り離されている。したがって、燃料電池用シール部材2を一対のセパレータ93間に介装した後においては不要の、一次ランナ対応部210、二次ランナ対応部211を、シール本体20から分離することができる。
As shown in FIG. 6, in the cutting process, the boundary C (the gate corresponding part of the raw material flow path 31 shown in FIG. 4) with the
図5、図6に示すように、一次ランナ対応部210の上面は平面状を呈している。このため、第一搬送工程、第二搬送工程において、チャック5が一次ランナ対応部210を吸着しやすい。
As shown in FIGS. 5 and 6, the upper surface of the primary
図6に示すように、セルアセンブリ91の上側のセパレータ93の上面には、位置決め用のリブ930が突設されている。このため、第二搬送工程において、シール本体20の内縁をリブ930に当接させることにより、セパレータ93に対する燃料電池用シール部材2の位置決めを、簡単に行うことができる。
As shown in FIG. 6, positioning
<第二実施形態>
本実施形態の燃料電池用シール部材およびその配置方法と、第一実施形態の燃料電池用シール部材およびその配置方法との相違点は、補強部がシール本体の枠内側に配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
<Second embodiment>
The difference between the fuel cell seal member and its arrangement method of the present embodiment and the fuel cell seal member and its arrangement method of the first embodiment is that the reinforcing portion is arranged inside the frame of the seal body. is there. Here, only differences will be described.
図7に、本実施形態の燃料電池用シール部材の上面図を示す。なお、図2と対応する部位については、同じ符号で示す。図7に示すように、補強部21は、シール本体20の重心Gを中心として、シール本体20の水平方向内側に配置されている。すなわち、補強部21は、シール本体20の枠内側に配置されている。内側の一次ランナ対応部210と外側のシール本体20とは、二重環状に配置されている。二次ランナ対応部211は、一次ランナ対応部210とシール本体20とを連結している。
In FIG. 7, the top view of the sealing member for fuel cells of this embodiment is shown. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 2, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 7, the reinforcing
本実施形態の燃料電池用シール部材2およびその配置方法と、第一実施形態の燃料電池用シール部材およびその配置方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の燃料電池用シール部材2およびその配置方法によると、取り扱い時(例えば、第一搬送工程、第二搬送工程など)に、枠内側からシール本体20を補強することができる。
The fuel
<第三実施形態>
本実施形態の燃料電池用シール部材およびその配置方法と、第一実施形態の燃料電池用シール部材およびその配置方法との相違点は、補強部がシール本体の枠外側および枠内側に配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
<Third embodiment>
The difference between the fuel cell seal member and the arrangement method of the present embodiment and the fuel cell seal member and the arrangement method of the first embodiment is that the reinforcing portion is arranged on the outer side and the inner side of the frame of the seal body. It is a point. Here, only differences will be described.
図8に、本実施形態の燃料電池用シール部材の上面図を示す。なお、図2と対応する部位については、同じ符号で示す。図8に示すように、補強部21は、シール本体20の重心Gを中心として、シール本体20の水平方向外側および水平方向内側に配置されている。すなわち、補強部21は、シール本体20の枠外側および枠内側に配置されている。内側の一次ランナ対応部210と中間のシール本体20と外側の一次ランナ対応部210とは、三重環状に配置されている。内側の二次ランナ対応部211は、内側の一次ランナ対応部210とシール本体20とを連結している。外側の二次ランナ対応部211は、外側の一次ランナ対応部210とシール本体20とを連結している。
FIG. 8 shows a top view of the fuel cell sealing member of the present embodiment. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 2, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 8, the reinforcing
本実施形態の燃料電池用シール部材2およびその配置方法と、第一実施形態の燃料電池用シール部材およびその配置方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の燃料電池用シール部材2およびその配置方法によると、取り扱い時(例えば、第一搬送工程、第二搬送工程など)に、枠外側および枠内側からシール本体20を補強することができる。
The fuel
<その他>
以上、本発明の燃料電池用シール部材およびその配置方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the fuel cell seal member and the arrangement method thereof has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
図9に、その他の実施形態(その1)の燃料電池用シール部材の配置方法の第二搬送工程のセルアセンブリの模式図を示す。なお、図6と対応する部位については、同じ符号で示す。図9に示すように、一次ランナ対応部210の枠内側に、セパレータ93がちょうど入り込むように、一次ランナ対応部210の形状や二次ランナ対応部211の長さを調整してもよい。すなわち、一次ランナ対応部210を用いて、セパレータ93に対する燃料電池用シール部材2の位置決めを行ってもよい。勿論、一次ランナ対応部210を用いて、図5に示す搬送トレイ4に対する燃料電池用シール部材2の位置決めを行ってもよい。
FIG. 9 shows a schematic diagram of the cell assembly in the second transport step of the fuel cell sealing member arrangement method of the other embodiment (part 1). In addition, about the site | part corresponding to FIG. 6, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 9, the shape of the primary
図10に、その他の実施形態(その2)の燃料電池用シール部材の断面図を示す。なお、当該断面図は、図2のIII−III方向断面図に対応している。また、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。図10に示すように、一次ランナ対応部210の下面と、二次ランナ対応部211の下面と、シール本体20の下面と、を面一に揃えてもよい。こうすると、図4に示す下型33(あるいは上型32)の型面を、平面にすることができる。
In FIG. 10, sectional drawing of the sealing member for fuel cells of other embodiment (the 2) is shown. The cross-sectional view corresponds to the cross-sectional view in the III-III direction of FIG. Moreover, about the site | part corresponding to FIG. 3, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 10, the lower surface of the primary
また、図10に示すように、二次ランナ対応部211に、傾斜部211aと切断部211bとを設定してもよい。傾斜部211aの上下方向肉厚は、一次ランナ対応部210との境界Dから、切断部211bとの境界Eに向かって、小さくなっている。切断部211bの上下方向肉厚は、境界Eからシール本体20との境界Cに亘って、一定である。二次ランナ対応部211に傾斜部211aを配置すると、傾斜部211aを配置しない場合(図3参照)と比較して、境界D付近に、大きな剛性差が発生しにくい。このため、取り扱い時(例えば、第一搬送工程、第二搬送工程など)に、境界D付近に応力が集中しにくい。また、図6に示す切断工程において、切断部211bを切断しやすい。なお、図10に点線で示すように、傾斜部211aの上面(あるいは下面)の形状は、凸曲線状、凹曲線状、階段状などであってもよい。
Moreover, as shown in FIG. 10, you may set the
図11(a)〜図11(d)に、その他の実施形態(その3)〜(その6)の燃料電池用シール部材の一次ランナ対応部の横断面図を示す。なお、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。 11A to 11D are cross-sectional views of the primary runner corresponding part of the fuel cell seal member of other embodiments (part 3) to part (part 6). In addition, about the site | part corresponding to FIG. 3, it shows with the same code | symbol.
図11(a)に示すように、一次ランナ対応部210の横断面を真円状としてもよい。図11(b)に示すように、一次ランナ対応部210の横断面を上下方向に長い楕円状としてもよい。図11(c)に示すように、一次ランナ対応部210の横断面を上下方向に長い長方形状としてもよい。図11(d)に示すように、一次ランナ対応部210に、上下一対の補強リブ210aを設けてもよい。図11(b)〜図11(d)によると、一次ランナ対応部210の横断面の上下方向長さが水平方向長さよりも大きい。このため、一次ランナ対応部210の水平方向の剛性に対して、一次ランナ対応部210の上下方向の剛性を、向上させることができる。したがって、シール本体が変形しにくい。勿論、二次ランナ対応部211の横断面、シール本体20の横断面を、図11(a)〜図11(d)に示す形状としてもよい。
As shown in FIG. 11A, the cross section of the primary
また、一次ランナ対応部210の横断面、二次ランナ対応部211の横断面、シール本体20の横断面を、図11(a)〜図11(d)に示す形状以外の形状(多角形(三角形、五角形、六角形など)、十字型、星形など)としてもよい。
Further, the cross section of the primary
図12に、その他の実施形態(その7)の燃料電池用シール部材の上面図を示す。なお、図2と対応する部位については、同じ符号で示す。図12に示すように、シール本体20の形状は特に限定しない。マニホールドMに対応して、シール本体20に複数の環状部を配置してもよい。
FIG. 12 is a top view of a fuel cell sealing member according to another embodiment (part 7). In addition, about the site | part corresponding to FIG. 2, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 12, the shape of the
なお、図12に太線αで示すように、シール本体20が複数の環状部を有する場合、「シール本体の枠外側」とは、シール本体20の重心Gを中心として、シール本体20の外縁の面方向外側をいう。また、図12に太線βで示すように、シール本体20が複数の環状部を有する場合、「シール本体の枠内側」とは、シール本体20の重心Gを中心として、シール本体20の内縁の面方向内側をいう。
12, when the
図6に示す切断工程における二次ランナ対応部211の切断位置は、特に限定しない。一次ランナ対応部210との境界Dであってもよい。また、境界Cと境界Dとの中間であってもよい。切断工程後に二次ランナ対応部211の少なくとも一部をシール本体20に残留させると、その後のシール本体20の取り扱いに便利である。
The cutting position of the secondary
また、切断工程後に、一次ランナ対応部210の少なくとも一部を、二次ランナ対応部211と共に、シール本体20に残留させてもよい。特に、シール本体20の枠外側に補強部21が配置されている場合、補強部21は、燃料電池9に干渉しにくい。このため、二次ランナ対応部211の少なくとも一部や、一次ランナ対応部210の少なくとも一部を、シール本体20に残留させやすい。例えば、補強部21全体をシール本体20に残留させやすい。この場合、切断工程は不要である。
In addition, after the cutting process, at least a part of the primary
図5に示す搬送トレイ4は、燃料電池用シール部材2を収容、搬送可能な収容搬送部材としての機能を有している。搬送トレイ4に、複数の燃料電池用シール部材2を収容可能な複数の凹部40を配置してもよい。こうすると、単一の搬送トレイ4により、複数の燃料電池用シール部材2を、収容、搬送することができる。また、凹部40の形状は特に限定しない。例えば、後述するように、切断工程を第一搬送工程後に実行する場合、凹部40の形状は、切断後の燃料電池用シール部材2の形状(例えばシール本体20のみの形状)に対応させればよい。また、収容搬送部材として、蓋付きの搬送ボックスを用いてもよい。
The conveyance tray 4 shown in FIG. 5 has a function as an accommodating conveyance member that can accommodate and convey the fuel
図5、図6に示すチャック5は、燃料電池用シール部材2を下型33や搬送トレイ4から取り出し、搬送可能な取出搬送部材としての機能を有している。取出搬送部材として、吸着式のチャック5の代わりに、把持式のロボットハンドを用いてもよい。勿論、作業者が手動で燃料電池用シール部材2を搬送、配置してもよい。
The chuck 5 shown in FIGS. 5 and 6 has a function as an extraction / conveyance member that can extract and convey the fuel
図6に示すリブ930は、シール本体20の位置決め部としての機能を有している。位置決め部として、シール本体20の下面が収容されるような溝を配置してもよい。また、図2に示す補強部21として、金型3の原料流路31のスプルーに対応するスプルー対応部を用いてもよい。
The
また、成形工程において、単一の金型3に、複数のキャビティ30を配置してもよい。この場合、キャビティ30ごとに、一次ランナ310、二次ランナ311を配置してもよい。単一のキャビティ30に対する二次ランナ311の配置数は特に限定しない。
In the molding process, a plurality of
また、第一搬送工程後に切断工程を実行してもよい。すなわち、燃料電池用シール部材2を搬送トレイ4に配置してから、切断工程を実行してもよい。また、第一搬送工程の終期(第一搬送工程に含まれる)に、切断工程を実行してもよい。すなわち、図5に示す搬送トレイ4の真上で燃料電池用シール部材2を切断してもよい。そして、自重により燃料電池用シール部材2を落下させ、搬送トレイ4に配置してもよい。
Moreover, you may perform a cutting process after a 1st conveyance process. That is, the cutting step may be performed after the fuel
同様に、第二搬送工程の終期(第二搬送工程に含まれる)に、切断工程を実行してもよい。すなわち、図6に示すセパレータ93の真上で燃料電池用シール部材2を切断してもよい。そして、自重により燃料電池用シール部材2を落下させ、セパレータ93に配置してもよい。
Similarly, the cutting process may be executed at the end of the second transport process (included in the second transport process). That is, the fuel
また、切断工程を複数回実行してもよい。すなわち、複数回に亘って二次ランナ対応部211を切断してもよい。例えば、第一搬送工程後に第一切断工程を実行し、第二搬送工程後に第二切断工程を実行してもよい。
Moreover, you may perform a cutting process in multiple times. That is, you may cut | disconnect the secondary runner corresponding |
また、例えば、燃料電池用シール部材2の作製場所と、燃料電池9の組立場所と、が近接している場合などは、搬送トレイ4を用いなくてもよい。この場合、燃料電池用シール部材2の配置方法において、搬送工程は一回だけ実行される。具体的には、図5、図6に示すように、チャック5を用いて、燃料電池用シール部材2を、まず下型33から取り出し、次にセルアセンブリ91の真上まで搬送し、最後にセルアセンブリ91に配置する。
Further, for example, when the place where the fuel
また、一次ランナ対応部210の横断面積S1、二次ランナ対応部211の横断面積S2、シール本体20の横断面積S3の大小関係は、特に限定しない。例えば、S1=S2>S3、S1>S2>S3、S1=S2=S3、S1>S3>S2などであってもよい。
The magnitude relationship among the cross-sectional area S1 of the primary
また、図3に示す二次ランナ対応部211の水平方向長さ(境界Dから境界Cまでの長さ)を、一次ランナ対応部210の水平方向(図3における前後方向)長さより、短くしてもよい。こうすると、取り扱い時に、二次ランナ対応部211が変形しにくい。
Also, the horizontal length (the length from the boundary D to the boundary C) of the secondary
また、燃料電池9の積層方向は特に限定しない。シール本体20とセルアセンブリ91とを、前後方向や左右方向に交互に積層してもよい。また、本発明の燃料電池用シール部材を、図1に示すセル内シール部材94として具現化してもよい。この場合、燃料電池用シール部材は、同一のセルアセンブリ91内において、上下方向に対向する一対のセパレータ93間に介装されることになる。
Further, the stacking direction of the
燃料電池用シール部材2、セル内シール部材94の材質は特に限定しない。ゴム成分の他に、架橋剤、架橋助剤、接着成分などを含んでいてもよい。好適なゴム成分としては、EPDMの他、シリコーンゴム(VMQ)、フッ素ゴム(FKM)、ブチルゴム(IIR)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム(H−NBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)などが挙げられる。
The material of the fuel
2:燃料電池用シール部材 3:金型 4:搬送トレイ(配置対象部材) 5:チャック 9:燃料電池 20:シール本体 21:補強部 30:キャビティ 31:原料流路 32:上型 33:下型 40:凹部 90:端板 91:セルアセンブリ 92:電極部材 93:セパレータ(積層部材、配置対象部材) 94:セル内シール部材 210:一次ランナ対応部 210a:補強リブ 211:二次ランナ対応部 211a:傾斜部 211b:切断部 310:一次ランナ 311:二次ランナ 921:多孔質層 930:リブ C〜E:境界 G:重心 M:マニホールド S1〜S3:横断面積
2: Sealing member for fuel cell 3: Mold 4: Transport tray (arrangement target member) 5: Chuck 9: Fuel cell 20: Seal body 21: Reinforcing part 30: Cavity 31: Raw material flow path 32: Upper die 33: Lower Type 40: Concave part 90: End plate 91: Cell assembly 92: Electrode member 93: Separator (laminate member, arrangement target member) 94: In-cell seal member 210: Primary runner corresponding part 210a: Reinforcement rib 211: Secondary
Claims (6)
前記シール本体の枠外側および枠内側のうち少なくとも一方に配置され、前記シール本体と一体の補強部と、
を備えるエラストマー製の成形品の燃料電池用シール部材であって、
前記シール本体は、金型のキャビティに対応し、
前記補強部は、前記金型の原料流路の一次ランナに対応する環状の一次ランナ対応部と、前記原料流路の二次ランナに対応し前記一次ランナ対応部と前記シール本体とを連結する二次ランナ対応部と、を有することを特徴とする燃料電池用シール部材。 A frame-shaped seal body interposed between a pair of stacked members facing in the stacking direction of the fuel cell;
A reinforcing portion that is disposed at least one of a frame outer side and a frame inner side of the seal body;
An elastomer molded article fuel cell sealing member comprising:
The seal body corresponds to the cavity of the mold,
The reinforcing part connects the primary runner corresponding part corresponding to the primary runner of the raw material flow path of the mold, and the primary runner corresponding part corresponding to the secondary runner of the raw material flow path and the seal body. And a secondary runner corresponding portion.
前記キャビティの枠外側および枠内側のうち少なくとも一方に配置され、環状の一次ランナと、前記一次ランナと前記キャビティとを連結する二次ランナと、を有する原料流路と、
を備える金型に、エラストマーの原料を注入し、
前記キャビティに対応し、燃料電池の積層方向に対向する一対の積層部材間に介装される枠状のシール本体と、
前記一次ランナに対応する一次ランナ対応部と、前記二次ランナに対応する二次ランナ対応部と、を有する補強部と、
を備えるエラストマー製の燃料電池用シール部材を成形する成形工程と、
前記金型から、前記シール本体が配置される配置対象部材まで、前記燃料電池用シール部材を搬送し、前記燃料電池用シール部材のうち、少なくとも前記シール本体を、前記配置対象部材に配置する搬送工程と、
を有する燃料電池用シール部材の配置方法。 A frame-shaped cavity;
A raw material flow path that is disposed on at least one of the frame outer side and the frame inner side of the cavity, and has an annular primary runner, and a secondary runner that connects the primary runner and the cavity;
Inject a raw material of elastomer into a mold comprising
A frame-shaped seal body corresponding to the cavity and interposed between a pair of stacked members facing the stacking direction of the fuel cell;
A reinforcing portion having a primary runner corresponding portion corresponding to the primary runner and a secondary runner corresponding portion corresponding to the secondary runner;
A molding step for molding an elastomer fuel cell sealing member comprising:
The fuel cell seal member is transported from the mold to an arrangement target member on which the seal body is disposed, and at least the seal body of the fuel cell seal member is disposed on the arrangement target member. Process,
The arrangement method of the sealing member for fuel cells which has this.
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