JP4420159B2 - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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５に示す燃料電池用セパレータ５１が知られているが、この燃料電池用セパレータ５１においては、樹脂フィルム５２の片面にシリコーンゴムよりなるガスケット５３が一体成形されている（特開平１１−２６８０７５号公報参照）。
【０００３】
したがって、両者５２，５３の密着性を得るべくプライマー層（図示せず）を設ける必要があり、よって製造コストが高くなると云う不都合がある。また、プライマーが水素、酸素、水または冷媒等の流体に溶出して燃料電池の性能を劣化させる虞がある。また、樹脂フィルム５２とセパレータ本体５４も接着剤（図示せず）により固定されているために、同様にコスト高であり、溶出の虞がある。
【０００４】
また、特開２０００−９２０公報には、樹脂フィルムを未硬化シリコーン樹脂にディッピングする方法が述べられているが、ディッピングでは円形または台形等のシールに適したガスケットの断面形状を得ることができない。また、このフィルムも、やはり接着剤によりセパレータ本体に接合されているために、上記したようにコスト高であり、溶出の虞がある。
【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、セパレータ本体に樹脂フィルムおよびシリコーンゴムよりなるガスケットを一体化してなる燃料電池用セパレータにおいて、これらの組み付けにプライマーや接着剤を必要とせず、もって製造コストを低減させるとともにプライマーまたは接着剤の溶出を防止することができる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、本発明の燃料電池用セパレータは、セパレータ本体と、前記セパレータ本体の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状を備えるガスケットと、同じく前記セパレータ本体の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状を備えるとともに前記ガスケットを保持する機能を備える樹脂フィルムとを有する燃料電池用セパレータであって、前記樹脂フィルムは、その厚さ方向に貫通する穴状または切欠状の貫通部を有し、前記ガスケットは、前記樹脂フィルムの上面に配置されたエンドレスなシール部と、前記樹脂フィルムの下面に配置された同じくエンドレスなシール部と、前記貫通部内に配置されて前記両シール部を連結した連結部とを一体に有し、前記両シール部はそれぞれその平面積を前記貫通部の開口平面積よりも大きく設定され、前記樹脂フィルムおよびガスケットは、樹脂フィルムを金型に入れ、その両面にシリコーンゴムを射出してガスケットを射出成形することにより、接着剤を用いることなく一体的に組み付けられ、前記ガスケットおよびセパレータ本体は、互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造により、接着剤を用いることなく一体的に組み付けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成を備えた本発明の燃料電池用セパレータにおいては、樹脂フィルムに設けた穴状または切欠状の貫通部を介して樹脂フィルムの両面にシリコーンゴムよりなるガスケットが射出成形法により一体化されるために、貫通部の開口平面積よりも両面それぞれのガスケットの平面積を大きく設定することにより、プライマーや接着剤を使用しなくても樹脂フィルムとガスケットとを一体的に組み付けることが可能となる。また、ガスケットおよびセパレータ本体が互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造により一体化されるために、やはりプライマーや接着剤を使用しなくてもガスケットとセパレータ本体とを一体的に組み付けることが可能となる。
【０００８】
また、本件提案には、以下の技術的思想が含まれる。
【０００９】
すなわち、本件出願が提案する燃料電池用セパレータの一つは、耐熱性樹脂フィルムに１個以上の貫通穴または切欠を設け、上記樹脂フィルムの両面に射出成形法によりシリコーンゴムを一体成形し、金属、カーボンまたは導電性樹脂材料でできた燃料電池用セパレータの少なくとも片面に１個以上の凹部または凸部を設け、上記シリコーンゴム成形品に１個以上の凸部または凹部を設け、セパレータに設けた凹部または凸部とシリコーンゴム成形品に設けた凸部または凹部とを互いに嵌合して位置決め固定するものである。シリコーンゴムは、セパレータの片面または両面を流れる水素、空気、水または冷媒等の流体をシールするガスケットの役割を果たすものである。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータ１の要部断面を示している。また、図２は樹脂フィルム３の単品状態の平面を示しており、図３は樹脂フィルム３にガスケット４を一体化した状態の平面を示している。
【００１２】
当該実施例に係る燃料電池用セパレータ１は、セパレータ本体２、樹脂フィルム３およびシリコーンゴムよりなるガスケット４をそれぞれ構成部品として有しており、これらの構成部品が以下のように構成されている。
【００１３】
すなわち先ず、樹脂フィルム３は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドまたはポリアミドイミド等の耐熱性樹脂を材料として、ガスケット４より一回り大きな平面形状に打ち抜き形成されており、図２に示すように、この樹脂フィルム３に所要数（図では八箇所）の貫通穴状の貫通部５が設けられている。ガスケット４はセパレータ１の周縁部をシールするものであって図３に示すようにセパレータ１の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状に形成されており、樹脂フィルム３はこのガスケット４を保持する機能を有するものである。したがって、樹脂フィルム３はこれもセパレータ１の周縁部に沿った平面形状に形成されており、貫通部５もセパレータ１の周縁部に沿って複数が並べられている。樹脂フィルム３の厚さは０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍとされている。貫通部５は貫通穴状のものに代えて、図４に示すように切欠状のものであっても良い。
【００１４】
上記樹脂フィルム３を金型に入れ、その両面に液状シリコーンゴムを射出してガスケット４を射出成形する。射出成形されたガスケット４は、樹脂フィルム３の上面に配置されたエンドレスなシール部６と、樹脂フィルム３の下面に配置された同じくエンドレスなシール部７と、各貫通部５内に配置されて両シール部６，７を連結した連結部８とを一体に有しており、両シール部６，７の平面積がそれぞれ貫通部５の開口平面積よりも大きく設定されているために、ガスケット４は樹脂フィルム３から上下両面方向に脱落することがない。したがって、ガスケット４および樹脂フィルム３は接着剤を用いることなく一体的に組み付けられている。シリコーンゴムは、硬化後の硬度が７０以下、好ましくは１０〜４０とされている。シリコーンゴム層の厚さは０．１〜２ｍｍとされており、ガスケットとしてのシール機能を有するものである。
【００１５】
上記ガスケット４におけるセパレータ本体２との接合面に、所要数の凸部９がセパレータ本体２に向けて設けられている。また、これに対応してセパレータ本体２に所要数の凹部１０が設けられており、この凸部９と凹部１０との嵌合構造１１によってガスケット４およびセパレータ本体２が接着剤を用いることなく一体的に組み付けられている。セパレータ本体２は、金属、カーボンまたは導電性樹脂等を材料として成形された薄板であり、その厚さを０．３〜３ｍｍとされている。このセパレータ本体２は多くの場合、表面に流路溝１２を備えている。
【００１６】
上記構成を備えたセパレータ１においては、上記したように樹脂フィルム３に設けた貫通穴状の貫通部５を介して樹脂フィルム３の上下両面にシリコーンゴムよりなるガスケット４が射出成形法により一体化されているために、接着剤を使用しなくても樹脂フィルム３とガスケット４とを一体的に組み付けることができる。また、ガスケット４およびセパレータ本体２が互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造１１により一体化されているために、やはり接着剤を使用しなくてもガスケット４とセパレータ本体２とを一体的に組み付けることができる。したがって、各構成部品の組み付けに接着剤を全く用いる必要がなく、よって製造コストを低減させるとともに接着剤の溶出を防止することができる。
【００１７】
尚、上記実施例では、嵌合構造１１における凹凸の配置について、ガスケット４側に凸部９を設けるとともにセパレータ本体２側に凹部１０を設けたが、反対に、ガスケット４に凹部１０を設けるとともにセパレータ本体２に凸部９を設けるようにしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１９】
すなわち、上記構成を備えた本発明の燃料電池用セパレータにおいては、樹脂フィルムに設けた穴状または切欠状の貫通部を介して樹脂フィルムの両面にシリコーンゴムよりなるガスケットが射出成形法により一体化されているために、接着剤を使用しなくても樹脂フィルムとガスケットとを一体的に組み付けることができる。また、ガスケットおよびセパレータ本体が互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造により一体化されるために、やはり接着剤を使用しなくてもガスケットとセパレータ本体とを一体的に組み付けることができる。したがって、各構成部品の組み付けにプライマーや接着剤等を全く用いる必要がないために、製造コストを低減させることができ、プライマーや接着剤等の溶出を防止することができる。
【００２０】
また、シリコーンゴムよりなるガスケットがセパレータ本体に対して固定されているために、取扱い性に優れ、かつ燃料電池として組み立てたときのガスケットとして十分な気密性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図
【図２】樹脂フィルムの単品状態の平面図
【図３】樹脂フィルムにガスケットを一体化した状態の平面図
【図４】貫通部の他の例を示す樹脂フィルムの単品状態の平面図
【図５】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
３ 樹脂フィルム
４ ガスケット
５ 貫通部
６，７ シール部
８ 連結部
９ 凸部
１０ 凹部
１１ 嵌合構造
１２ 流路溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、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５に示す燃料電池用セパレータ５１が知られているが、この燃料電池用セパレータ５１においては、樹脂フィルム５２の片面にシリコーンゴムよりなるガスケット５３が一体成形されている（特開平１１−２６８０７５号公報参照）。
【０００３】
したがって、両者５２，５３の密着性を得るべくプライマー層（図示せず）を設ける必要があり、よって製造コストが高くなると云う不都合がある。また、プライマーが水素、酸素、水または冷媒等の流体に溶出して燃料電池の性能を劣化させる虞がある。また、樹脂フィルム５２とセパレータ本体５４も接着剤（図示せず）により固定されているために、同様にコスト高であり、溶出の虞がある。
【０００４】
また、特開２０００−９２０公報には、樹脂フィルムを未硬化シリコーン樹脂にディッピングする方法が述べられているが、ディッピングでは円形または台形等のシールに適したガスケットの断面形状を得ることができない。また、このフィルムも、やはり接着剤によりセパレータ本体に接合されているために、上記したようにコスト高であり、溶出の虞がある。
【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、セパレータ本体に樹脂フィルムおよびシリコーンゴムよりなるガスケットを一体化してなる燃料電池用セパレータにおいて、これらの組み付けにプライマーや接着剤を必要とせず、もって製造コストを低減させるとともにプライマーまたは接着剤の溶出を防止することができる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、本発明の燃料電池用セパレータは、セパレータ本体と、前記セパレータ本体の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状を備えるガスケットと、同じく前記セパレータ本体の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状を備えるとともに前記ガスケットを保持する機能を備える樹脂フィルムとを有する燃料電池用セパレータであって、前記樹脂フィルムは、その厚さ方向に貫通する穴状または切欠状の貫通部を有し、前記ガスケットは、前記樹脂フィルムの上面に配置されたエンドレスなシール部と、前記樹脂フィルムの下面に配置された同じくエンドレスなシール部と、前記貫通部内に配置されて前記両シール部を連結した連結部とを一体に有し、前記両シール部はそれぞれその平面積を前記貫通部の開口平面積よりも大きく設定され、前記樹脂フィルムおよびガスケットは、樹脂フィルムを金型に入れ、その両面にシリコーンゴムを射出してガスケットを射出成形することにより、接着剤を用いることなく一体的に組み付けられ、前記ガスケットおよびセパレータ本体は、互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造により、接着剤を用いることなく一体的に組み付けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成を備えた本発明の燃料電池用セパレータにおいては、樹脂フィルムに設けた穴状または切欠状の貫通部を介して樹脂フィルムの両面にシリコーンゴムよりなるガスケットが射出成形法により一体化されるために、貫通部の開口平面積よりも両面それぞれのガスケットの平面積を大きく設定することにより、プライマーや接着剤を使用しなくても樹脂フィルムとガスケットとを一体的に組み付けることが可能となる。また、ガスケットおよびセパレータ本体が互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造により一体化されるために、やはりプライマーや接着剤を使用しなくてもガスケットとセパレータ本体とを一体的に組み付けることが可能となる。
【０００８】
また、本件提案には、以下の技術的思想が含まれる。
【０００９】
すなわち、本件出願が提案する燃料電池用セパレータの一つは、耐熱性樹脂フィルムに１個以上の貫通穴または切欠を設け、上記樹脂フィルムの両面に射出成形法によりシリコーンゴムを一体成形し、金属、カーボンまたは導電性樹脂材料でできた燃料電池用セパレータの少なくとも片面に１個以上の凹部または凸部を設け、上記シリコーンゴム成形品に１個以上の凸部または凹部を設け、セパレータに設けた凹部または凸部とシリコーンゴム成形品に設けた凸部または凹部とを互いに嵌合して位置決め固定するものである。シリコーンゴムは、セパレータの片面または両面を流れる水素、空気、水または冷媒等の流体をシールするガスケットの役割を果たすものである。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータ１の要部断面を示している。また、図２は樹脂フィルム３の単品状態の平面を示しており、図３は樹脂フィルム３にガスケット４を一体化した状態の平面を示している。
【００１２】
当該実施例に係る燃料電池用セパレータ１は、セパレータ本体２、樹脂フィルム３およびシリコーンゴムよりなるガスケット４をそれぞれ構成部品として有しており、これらの構成部品が以下のように構成されている。
【００１３】
すなわち先ず、樹脂フィルム３は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドまたはポリアミドイミド等の耐熱性樹脂を材料として、ガスケット４より一回り大きな平面形状に打ち抜き形成されており、図２に示すように、この樹脂フィルム３に所要数（図では八箇所）の貫通穴状の貫通部５が設けられている。ガスケット４はセパレータ１の周縁部をシールするものであって図３に示すようにセパレータ１の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状に形成されており、樹脂フィルム３はこのガスケット４を保持する機能を有するものである。したがって、樹脂フィルム３はこれもセパレータ１の周縁部に沿った平面形状に形成されており、貫通部５もセパレータ１の周縁部に沿って複数が並べられている。樹脂フィルム３の厚さは０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍとされている。貫通部５は貫通穴状のものに代えて、図４に示すように切欠状のものであっても良い。
【００１４】
上記樹脂フィルム３を金型に入れ、その両面に液状シリコーンゴムを射出してガスケット４を射出成形する。射出成形されたガスケット４は、樹脂フィルム３の上面に配置されたエンドレスなシール部６と、樹脂フィルム３の下面に配置された同じくエンドレスなシール部７と、各貫通部５内に配置されて両シール部６，７を連結した連結部８とを一体に有しており、両シール部６，７の平面積がそれぞれ貫通部５の開口平面積よりも大きく設定されているために、ガスケット４は樹脂フィルム３から上下両面方向に脱落することがない。したがって、ガスケット４および樹脂フィルム３は接着剤を用いることなく一体的に組み付けられている。シリコーンゴムは、硬化後の硬度が７０以下、好ましくは１０〜４０とされている。シリコーンゴム層の厚さは０．１〜２ｍｍとされており、ガスケットとしてのシール機能を有するものである。
【００１５】
上記ガスケット４におけるセパレータ本体２との接合面に、所要数の凸部９がセパレータ本体２に向けて設けられている。また、これに対応してセパレータ本体２に所要数の凹部１０が設けられており、この凸部９と凹部１０との嵌合構造１１によってガスケット４およびセパレータ本体２が接着剤を用いることなく一体的に組み付けられている。セパレータ本体２は、金属、カーボンまたは導電性樹脂等を材料として成形された薄板であり、その厚さを０．３〜３ｍｍとされている。このセパレータ本体２は多くの場合、表面に流路溝１２を備えている。
【００１６】
上記構成を備えたセパレータ１においては、上記したように樹脂フィルム３に設けた貫通穴状の貫通部５を介して樹脂フィルム３の上下両面にシリコーンゴムよりなるガスケット４が射出成形法により一体化されているために、接着剤を使用しなくても樹脂フィルム３とガスケット４とを一体的に組み付けることができる。また、ガスケット４およびセパレータ本体２が互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造１１により一体化されているために、やはり接着剤を使用しなくてもガスケット４とセパレータ本体２とを一体的に組み付けることができる。したがって、各構成部品の組み付けに接着剤を全く用いる必要がなく、よって製造コストを低減させるとともに接着剤の溶出を防止することができる。
【００１７】
尚、上記実施例では、嵌合構造１１における凹凸の配置について、ガスケット４側に凸部９を設けるとともにセパレータ本体２側に凹部１０を設けたが、反対に、ガスケット４に凹部１０を設けるとともにセパレータ本体２に凸部９を設けるようにしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１９】
すなわち、上記構成を備えた本発明の燃料電池用セパレータにおいては、樹脂フィルムに設けた穴状または切欠状の貫通部を介して樹脂フィルムの両面にシリコーンゴムよりなるガスケットが射出成形法により一体化されているために、接着剤を使用しなくても樹脂フィルムとガスケットとを一体的に組み付けることができる。また、ガスケットおよびセパレータ本体が互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造により一体化されるために、やはり接着剤を使用しなくてもガスケットとセパレータ本体とを一体的に組み付けることができる。したがって、各構成部品の組み付けにプライマーや接着剤等を全く用いる必要がないために、製造コストを低減させることができ、プライマーや接着剤等の溶出を防止することができる。
【００２０】
また、シリコーンゴムよりなるガスケットがセパレータ本体に対して固定されているために、取扱い性に優れ、かつ燃料電池として組み立てたときのガスケットとして十分な気密性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図
【図２】樹脂フィルムの単品状態の平面図
【図３】樹脂フィルムにガスケットを一体化した状態の平面図
【図４】貫通部の他の例を示す樹脂フィルムの単品状態の平面図
【図５】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
３ 樹脂フィルム
４ ガスケット
５ 貫通部
６，７ シール部
８ 連結部
９ 凸部
１０ 凹部
１１ 嵌合構造
１２ 流路溝
Claims (1)
- セパレータ本体（２）と、前記セパレータ本体（２）の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状を備えるガスケット（４）と、同じく前記セパレータ本体（２）の周縁部に沿ったエンドレスな平面形状を備えるとともに前記ガスケット（４）を保持する機能を備える樹脂フィルム（３）とを有する燃料電池用セパレータであって、
前記樹脂フィルム（３）は、その厚さ方向に貫通する穴状または切欠状の貫通部（５）を有し、
前記ガスケット（４）は、前記樹脂フィルム（３）の上面に配置されたエンドレスなシール部（６）と、前記樹脂フィルム（３）の下面に配置された同じくエンドレスなシール部（７）と、前記貫通部（５）内に配置されて前記両シール部（６）（７）を連結した連結部（８）とを一体に有し、前記両シール部（６）（７）はそれぞれその平面積を前記貫通部（５）の開口平面積よりも大きく設定され、
前記樹脂フィルム（３）およびガスケット（４）は、樹脂フィルム（３）を金型に入れ、その両面にシリコーンゴムを射出してガスケット（４）を射出成形することにより、接着剤を用いることなく一体的に組み付けられ、
前記ガスケット（４）およびセパレータ本体（２）は、互いの対向部に設けた凹凸の嵌合構造（１１）により、接着剤を用いることなく一体的に組み付けられていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
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|---|---|---|---|
| JP2000236508A JP4420159B2 (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 燃料電池用セパレータ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000236508A JP4420159B2 (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 燃料電池用セパレータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002050368A JP2002050368A (ja) | 2002-02-15 |
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ID=18728540
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP4951974B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2012-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
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| JP4962900B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2012-06-27 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池及びその製造方法 |
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2000
- 2000-08-04 JP JP2000236508A patent/JP4420159B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002050368A (ja) | 2002-02-15 |
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