JP4348501B2

JP4348501B2 - 燃料電池用セパレータ

Info

Publication number: JP4348501B2
Application number: JP2000328135A
Authority: JP
Inventors: 智広井上
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP2002134129A

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である燃料電池用セパレータに係り、更に詳しくは、シールゴムを一体成形した燃料電池用セパレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図６に示すように、カーボンプレートよりなるセパレータ本体５２を有し、このセパレータ本体５２の表面に、隣接するセパレータやイオン交換膜との間をシールするためのシールゴム５３を一体成形した燃料電池用セパレータ５１が知られている。
【０００３】
しかしながら、この従来の燃料電池用セパレータ５１においては、平滑面状に形成されたカーボンプレート製のセパレータ本体５２の表面にシールゴム５３が付着しにくい性質があるために、セパレータ本体５２のシールゴム成形部位に接着剤５４を塗布してからシールゴム５３を一体成形している。したがって、その製造に際して接着剤塗布工程が必要とされるために、この分、製造に多くの手間と時間がかかり、コスト的にも不利であるという不都合がある。
【０００４】
また、表面が剥離し易い膨張黒鉛を使用したセパレータにおいては、接着剤による接着効果が小さく、ゴムとカーボンプレートの接着強度が特に小さい。したがって、使用時における雰囲気圧力の上昇によってシールゴムがセパレータ本体から脱落する虞がある。
【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、シールゴムを一体成形した燃料電池用セパレータを製造する際に接着剤塗布工程を省略することが可能であるとともに、セパレータ本体に対するシールゴムの接合性に優れ、もってシールゴムがセパレータ本体から脱落する虞の少ない燃料電池用セパレータ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による燃料電池用セパレータは、セパレータ本体のシールゴム成形部位に深さ２００μｍ〜２ｍｍのディンプル状の凹凸を設け、このディンプル状の凹凸を設けたシールゴム成形部位にシールゴムを接着剤なしで一体成形し、前記ディンプル状の凹凸によるアンカー効果によって前記シールゴムを前記セパレータ本体に接合したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２による燃料電池用セパレータは、セパレータ本体のシールゴム成形部位に深さ２００μｍ〜２ｍｍのライン状の凹凸を設け、このライン状の凹凸を設けたシールゴム成形部位にシールゴムを接着剤なしで一体成形し、前記ライン状の凹凸によるアンカー効果によって前記シールゴムを前記セパレータ本体に接合したことを特徴とするものである。
【０００８】
更にまた、本発明の請求項３による燃料電池用セパレータは、上記した請求項１または２記載の燃料電池用セパレータにおいて、セパレータ本体にシールゴムの基部を収容する収容溝を設けてこの収容溝の内面をシールゴム成形部位とし、この収容溝内のシールゴム成形部位にディンプル状の凹凸またはライン状の凹凸を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用セパレータのように、セパレータ本体のシールゴム成形部位にディンプル状の凹凸を設けたり、あるいは本発明の請求項２による燃料電池用セパレータのように、セパレータ本体のシールゴム成形部位にライン状の凹凸を設けたりすると、これらのディンプル状の凹凸またはライン状の凹凸によって発揮されるアンカー効果によって、セパレータ本体とシールゴムとの接合性を向上させることが可能となる。
【００１０】
これらのディンプル状の凹凸またはライン状の凹凸はセパレータ本体の外表面に設けられるが、請求項３に記載したように、セパレータ本体にシールゴムの基部を収容する収容溝を設けてこの収容溝の内面をシールゴム成形部位とし、この収容溝内のシールゴム成形部位にこれらのディンプル状の凹凸またはライン状の凹凸を設けるようにしても良い。
【００１１】
尚、本件提案には、以下の技術的事項が含まれる。
【００１２】
（１）燃料電池用セパレータに使用されるカーボンプレートの片面にゴムを成形せしめてなる燃料電池用ガスケットの成形方法。
（２）燃料電池用セパレータに使用されるカーボンプレートの片面にゴムを成形する場合に接着剤を塗布しない成形方法。
（３）燃料電池用セパレータに使用されるカーボンプレートの片面にゴムを成形し、その液状ゴム硬化物の剥離を防ぐ成形方法。
（４）燃料電池用セパレータに使用されるカーボンプレートのゴム成形部位に無数のディンプルまたは軸線方向の凹凸溝を設計することにより、接着剤を使用しなくても、ゴムとカーボンプレートの密着性が向上するセパレータ構造。また、燃料ガスによる内圧の上昇によるゴムの脱落を防止することが可能なセパレータ構造。
（５）表面が剥離し易いために接着剤効果の小さいカーボン（例えば膨張黒鉛）のセパレータを使用した場合に、接着剤を使用しなくても、ゴムとカーボンプレートの密着性が向上するセパレータ構造。また、燃料ガスによる内圧の上昇によるゴムの脱落を防止することが可能なセパレータ構造。
（６）燃料ガスによる内圧の上昇によるゴムの脱落を防止するために、カーボンプレート上に溝を設けて、そこにゴムを成形する方法もあるが、溝内に無数のディンプルまたは軸線方向の凹凸溝を設計することにより、効果を増大することが可能なセパレータ構造。
【００１３】
上記方法または構造よりなる提案事項は、従来技術に見られない「セパレータにゴムを片面成形する場合に接着剤を用いないでゴムを固定する方法」を提案するものである。
【００１４】
セパレータであるカーボンプレートは通常、焼結や成形により加工される。その場合に、シールを成形する部位の表面を表面粗さが５０〜２００μｍになるように加工することにより、ゴムとの密着性を向上させることが可能となる。カーボンプレートの表面を粗くするには、カーボンプレートを成形するための金型の表面を粗くする方法や後加工による方法等がある。そして、このようにカーボンプレートの表面を粗くすることによって、カーボンプレート表面にゴムがアンカー効果により密着する。
【００１５】
シールを成形する部位のカーボンプレート表面は粗さレベルでなくても良い。例えば、無数の凹凸（突起）をディンプル状に設けることにより、ゴムとの密着性を向上させることが可能となる。それ以外に、燃料電池稼動時に供給されるガスによる内圧の上昇によりゴムシールが外部に滑って脱落するのを防止することが可能となる。突起は、２００μｍ〜２ｍｍ程度が良好である。無数の突起の他にライン状に凸形状を設ける方法もある。
【００１６】
また、特に、表面が剥離し易いカーボン（例えば膨張黒鉛）を使用したセパレータでは、接着剤による接着効果が小さい。そこで、カーボンプレートの表面に無数の凹凸（突起）をディンプル状に設けることによって、燃料電池稼動時に供給されるガスによる内圧の上昇によりゴムシールが外部に滑って脱落するのを防止することが可能となる。
【００１７】
また、燃料ガスによる内圧の上昇によるゴムの脱落を防止するために、カーボンプレート上に溝を設けて、そこにゴムを成形する方法もあるが、溝内に無数のディンプルまたは軸線方向の凹凸溝を設計することにより、効果を増大させることができる。
【００１８】
そして、以上の構成および作用によって、以下の効果を奏することが可能となる。
【００１９】
（１）接着剤塗布工程を省くことができる。
（２）カーボンプレートとゴムの密着性の向上によりシール性を向上させることができる。
（３）接着剤による接着効果の小さい膨張黒鉛セパレータ上の片面にゴムを成形する場合の、ゴムの密着性を向上させることができる。また、燃料ガスの内圧によるゴムの脱落を防止することができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
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セパレータ１の概略斜視図を示しており、そのＣ−Ｃ線断面図が図２に示されている。
【００２２】
当該実施例に係る燃料電池用セパレータ１は、以下のように構成されている。
【００２３】
すなわち先ず、所定の厚さ寸法を備えたカーボンプレートよりなるセパレータ本体２が設けられており、このセパレータ本体２の一面に、隣接するセパレータやイオン交換膜との間をシールするためのシールゴム３が一体成形されている。シールゴム３は、所定の高さ（厚さ）寸法を備えた平板状の基部３ａの上面に断面略三角形状のリップ部３ｂを一体成形したものである。
【００２４】
セパレータ本体２に対するシールゴム３の一体化方法は、セパレータ本体２のシールゴム成形部位２ａに、図３に示すような平面形状のディンプル状（点在状またはランダム状）の凹凸６を設け、このディンプル状の凹凸６を設けたシールゴム成形部位２ａにシールゴム３を接着剤なしで一体成形したものである。
【００２５】
ディンプル状の凹凸６はセパレータ本体２の外表面に設けられているが、図４に示すように、セパレータ本体２の一面に、シールゴム３の基部３ａを収容する収容溝５を設けてこの収容溝５の内面をシールゴム成形部位２ａとし、この収容溝５内のシールゴム成形部位２ａにディンプル状の凹凸６を設けるようにしても良い。
【００２６】
第二実施例・・・
また、このディンプル状の凹凸６は、これに代えて、図５に示すようなライン状の凹凸７を設けるようにしても良い。ラインはシールゴム３の延設方向に沿って延びている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００２８】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用セパレータにおいては、セパレータ本体のシールゴム成形部位に深さ２００μｍ〜２ｍｍのディンプル状の凹凸が設けられていて、このディンプル状の凹凸を設けたシールゴム成形部位にシールゴムが接着剤なしで一体成形されているために、ディンプル状の凹凸によって発揮されるアンカー効果によって、セパレータ本体とシールゴムとの接合性を向上させることが可能である。したがって、この接合性の向上によってシール性を向上させるとともに、燃料ガスの内圧によるゴムの脱落を防止することができる。また、製造に際して接着剤塗布工程が省略されるために、製造を容易化するとともに、コスト的にも有利な製品を提供することができる。
【００２９】
また、上記構成を備えた本発明の請求項２による燃料電池用セパレータにおいては、セパレータ本体のシールゴム成形部位に深さ２００μｍ〜２ｍｍのライン状の凹凸が設けられていてこのライン状の凹凸を設けたシールゴム成形部位にシールゴムが接着剤なしで一体成形されているために、ライン状の凹凸によって発揮されるアンカー効果によって、セパレータ本体とシールゴムとの接合性を向上させることが可能である。したがって、この接合性の向上によってシール性を向上させるとともに、燃料ガスの内圧によるゴムの脱落を防止することができる。また、製造に際して接着剤塗布工程が省略されるために、製造を容易化するとともに、コスト的にも有利な製品を提供することができる。
【００３０】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項３による燃料電池用セパレータにおいては、収容溝にシールゴムの基部が収容される構造が付加されるために、セパレータ本体とシールゴムとの接合性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る燃料電池用セパレータの概略斜視図
【図２】図１におけるＣ−Ｃ線断面図
【図３】凹凸平面形状を示すシールゴム成形部位の平面図
【図４】セパレータ本体断面形状の他の例を示す断面図
【図５】本発明の第二実施例に係る凹凸平面形状を示すシールゴム成形部位の平面図
【図６】従来例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図
【符号の説明】
１燃料電池用セパレータ
２セパレータ本体
２ａシールゴム成形部位
３シールゴム
３ａ基部
３ｂリップ部
５収容溝
６ディンプル状の凹凸
７ライン状の凹凸

Claims

セパレータ本体（２）のシールゴム成形部位（２ａ）に深さ２００μｍ〜２ｍｍのディンプル状の凹凸（６）を設け、このディンプル状の凹凸（６）を設けたシールゴム成形部位（２ａ）にシールゴム（３）を接着剤なしで一体成形し、前記ディンプル状の凹凸（６）によるアンカー効果によって前記シールゴム（３）を前記セパレータ本体（２）に接合したことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
セパレータ本体（２）のシールゴム成形部位（２ａ）に深さ２００μｍ〜２ｍｍのライン状の凹凸（７）を設け、このライン状の凹凸（７）を設けたシールゴム成形部位（２ａ）にシールゴム（３）を接着剤なしで一体成形し、前記ライン状の凹凸（７）によるアンカー効果によって前記シールゴム（３）を前記セパレータ本体（２）に接合したことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
請求項１または２記載の燃料電池用セパレータにおいて、
セパレータ本体（２）にシールゴム（３）の基部（３ａ）を収容する収容溝（５）を設けてこの収容溝（５）の内面をシールゴム成形部位（２ａ）とし、この収容溝（５）内のシールゴム成形部位（２ａ）にディンプル状の凹凸（６）またはライン状の凹凸（７）を設けたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。