JP5310992B2 - Manufacturing method of fuel cell component - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用構成部品の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell component which is a constituent element of a fuel cell.

燃料電池セルの構成要素であるセパレータにはその種類として、図７（Ａ）に示すカーボン製のセパレータ５１と、図７（Ｂ）または（Ｃ）に示す金属製のセパレータ５２とがあり、それぞれＭＥＡに対してガスを供給するための流路５３を有している。後者の金属セパレータ５２においては、その流路５３をプレス成形により溝として形成するもの（図７（Ｂ）、下記特許文献１参照）と、平板状のセパレータ基材５４に金属多孔体５５を組み合わせて金属多孔体５５内の気孔（図示せず）を流路とするもの（図７（Ｃ））とが知られている。このうち後者のセパレータ基材５４と金属多孔体５５との組み合わせ品では、図８に示すようにセル組立時、ＭＥＡ５６の両側に、流路を構成する金属多孔体５５を固定する必要があることから、組立工数および組付精度上の問題を有している。   As separators that are constituent elements of the fuel cell, there are a carbon separator 51 shown in FIG. 7 (A) and a metal separator 52 shown in FIG. 7 (B) or (C). A flow path 53 for supplying gas to the MEA is provided. In the latter metal separator 52, a metal porous body 55 is combined with a flat separator base material 54 in which the flow path 53 is formed as a groove by press molding (see FIG. 7B). In addition, there are known those having pores (not shown) in the metal porous body 55 as flow paths (FIG. 7C). Among these, in the combination product of the latter separator base material 54 and the porous metal body 55, it is necessary to fix the porous metal body 55 constituting the flow path on both sides of the MEA 56 at the time of cell assembly as shown in FIG. Therefore, there are problems in assembly man-hours and assembly accuracy.

特開２００４−５５４２７号公報JP 2004-55427 A

本発明は以上の点に鑑みて、セパレータ基材またはセパレータ等のプレートと金属多孔体またはＧＤＬ等の多孔体を予め一体化してなり、もってセル組立時の作業性を向上させるとともに多孔体の位置精度を向上させることができる燃料電池用構成部品の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention integrates a separator base plate or a plate such as a separator and a porous body such as a metal porous body or GDL in advance, thereby improving the workability at the time of cell assembly and the position of the porous body. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a fuel cell component capable of improving accuracy.

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用構成部品の製造方法は、プレート、多孔体およびガスケットの組み合わせよりなる燃料電池用構成部品であって、前記ガスケットはその成形と同時に前記プレートおよび多孔体に被着または含浸され、前記被着または含浸により前記プレート、多孔体およびガスケットが一体化されている燃料電池用構成部品を製造する方法であって、金型に多孔体を位置決めしてセットし、次いでプレートを位置決めしてセットし、次いで型締めし、前記金型の内面、多孔体およびプレートに囲まれるガスケット成形空間へ予めプレートに設けた貫通穴からガスケット成形材料を充填してガスケットを成形し、成形と同時に前記プレートおよび多孔体に被着または含浸させることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a fuel cell component manufacturing method according to claim 1 of the present invention is a fuel cell component comprising a combination of a plate, a porous body, and a gasket, and the gasket is simultaneously formed. A method of manufacturing a fuel cell component in which the plate, the porous body, and the gasket are integrated by being adhered or impregnated to the plate and the porous body, wherein the plate, the porous body, and the gasket are integrated. Positioning and setting, then positioning and setting the plate, then clamping and filling gasket molding material into the gasket molding space surrounded by the inner surface of the mold, the porous body and the plate from the through hole provided in the plate in advance also molding the gasket, characterized in that depositing or impregnating the plate and porous molding at the same time It is.

また、本発明の請求項２による製造方法は、上記した請求項１記載の製造方法において、プレートは溝無し形状のセパレータ基材であり、多孔体は前記セパレータ基材とともにセパレータを構成する金属多孔体であることを特徴とするものである。 The manufacturing method according to claim 2 of the present invention is the manufacturing method according to claim 1 , wherein the plate is a groove-free separator base material, and the porous body is a porous metal that forms a separator together with the separator base material. It is characterized by being a body.

更にまた、本発明の請求項３による製造方法は、上記した請求項１記載の製造方法において、プレートは溝付き形状のセパレータであり、多孔体はＧＤＬであることを特徴とするものである。 Furthermore, the manufacturing method according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the manufacturing method according to claim 1 , the plate is a grooved separator and the porous body is GDL.

燃料電池セルにはその構成要素としてプレートおよび多孔体のほかにガスケットが備えられているので、このガスケットを利用してプレートおよび多孔体を一体化する。すなわちガスケットをその成形と同時にプレートおよび多孔体の双方に被着または含浸し、これによりゴム状弾性体製のガスケットをバインダーとしてプレートおよび多孔体を一体化する。したがって本発明のこの構成によればセル組立時、すでにプレート、多孔体およびガスケットが一体化されているので１つの部品として取り扱うことができ、セルの組立工数を削減することが可能となるとともに、多孔体単独での位置合わせ作業を省略することも可能となる。   Since the fuel cell has a gasket as a component in addition to the plate and the porous body, the plate and the porous body are integrated using this gasket. That is, the gasket is applied to or impregnated on both the plate and the porous body simultaneously with the molding, thereby integrating the plate and the porous body using the rubber-made elastic gasket as a binder. Therefore, according to this configuration of the present invention, since the plate, the porous body and the gasket are already integrated when the cell is assembled, it can be handled as one part, and the number of assembly steps of the cell can be reduced. It is also possible to omit the alignment work with the porous body alone.

上記特徴を有する本発明は、セパレータ基材および金属多孔体の組み合わせよりなるセパレータに適用される。この場合、燃料電池用構成部品は、プレートとしての溝無し形状のセパレータ基材、多孔体としての金属多孔体およびガスケットにより構成される。   The present invention having the above features is applied to a separator made of a combination of a separator base material and a porous metal body. In this case, the fuel cell component is constituted by a groove-free separator substrate as a plate, a metal porous body as a porous body, and a gasket.

また、本発明は、溝付き形状のセパレータおよびＧＤＬの組み合わせに適用される。この場合、燃料電池用構成部品は、プレートとしての溝付き形状のセパレータ基材、多孔体としてのＧＤＬおよびガスケットにより構成される。   Further, the present invention is applied to a combination of a grooved separator and a GDL. In this case, the fuel cell component is composed of a grooved separator substrate as a plate, a GDL as a porous body, and a gasket.

上記いずれの組み合わせの場合も、プレートは多孔体よりも平面形状が大きく設定され、プレートの一面上に多孔体が重ねられ、多孔体よりも平面方向に突出するプレート周縁部の平面上であって多孔体の外周側にガスケットが配置される。したがってガスケットは、プレート周縁部および多孔体の外周部に被着・含浸される。   In any of the above combinations, the plate is set to have a larger planar shape than the porous body, the porous body is superimposed on one surface of the plate, and is on the plane of the peripheral edge of the plate protruding in the planar direction from the porous body. A gasket is disposed on the outer peripheral side of the porous body. Therefore, the gasket is deposited and impregnated on the peripheral edge of the plate and the outer periphery of the porous body.

ガスケットをその成形と同時にプレート周縁部および多孔体外周部に被着・含浸するには、ガスケット成形用金型にプレートおよび多孔体をインサートし、型締めし、ガスケット成形材料を充填してガスケットを成形し、成形と同時にプレートおよび多孔体に被着・含浸させる。金型にプレートをインサートするについては金型に対してプレートを平面方向に正確に位置決めする必要があるので、金型には、インサートするプレートを位置決めするための位置決め構造が掘り込み凹部や段差部等により設定され、これによりプレートが金型に対して正確に位置決めされる。しかしながらこのようにして金型にプレートをセットしてから多孔体をセットする手順とすると、多孔体はこれをただ単にセット済みのプレートの上に載せることになって多孔体は何処に対しても位置決めされないことから、位置精度に誤差が生じやすく、精度を上げるには多大な手間がかかる。   In order to deposit and impregnate the gasket peripheral edge and porous body outer periphery at the same time as the molding, insert the plate and porous body into the gasket molding die, clamp the mold, and fill the gasket molding material. Molding is performed, and the plate and porous body are applied and impregnated simultaneously with the molding. When inserting the plate into the mold, it is necessary to accurately position the plate in the plane direction with respect to the mold. Therefore, the mold has a positioning structure for positioning the inserted plate. Etc., so that the plate is accurately positioned with respect to the mold. However, if the procedure is to set the porous body after setting the plate in the mold in this way, the porous body simply puts it on the set plate, and the porous body does not go anywhere. Since the positioning is not performed, an error is likely to occur in the position accuracy, and it takes a lot of work to improve the accuracy.

そこで、本発明の製造方法では、金型に先ず多孔体を位置決めしてセットし、次いでプレートを位置決めしてセットし、次いで金型の内面、多孔体およびプレートに囲まれるガスケット成形空間へガスケット成形材料を充填してガスケットを成形し、成形と同時にプレートおよび多孔体に被着または含浸させることにした。この手順によれば、多孔体およびプレートがそれぞれ金型に対して位置決めされることから、多孔体の位置精度を向上させることが可能となる。   Therefore, in the manufacturing method of the present invention, the porous body is first positioned and set in the mold, then the plate is positioned and set, and then the gasket is molded into the gasket molding space surrounded by the inner surface of the mold, the porous body and the plate. The gasket was formed by filling the material, and the plate and the porous body were applied or impregnated simultaneously with the forming. According to this procedure, since the porous body and the plate are respectively positioned with respect to the mold, the positional accuracy of the porous body can be improved.

上記特徴を有する本発明の製造方法は、セパレータ基材および金属多孔体の組み合わせよりなるセパレータに適用される。この場合、燃料電池用構成部品は、プレートとしての溝無し形状のセパレータ基材、多孔体としての金属多孔体およびガスケットにより構成される。   The production method of the present invention having the above characteristics is applied to a separator made of a combination of a separator base material and a metal porous body. In this case, the fuel cell component is constituted by a groove-free separator substrate as a plate, a metal porous body as a porous body, and a gasket.

また、本発明の製造方法は、溝付き形状のセパレータおよびＧＤＬの組み合わせに適用される。この場合、燃料電池用構成部品は、プレートとしての溝付き形状のセパレータ基材、多孔体としてのＧＤＬおよびガスケットにより構成される。   The manufacturing method of the present invention is applied to a combination of a grooved separator and a GDL. In this case, the fuel cell component is composed of a grooved separator substrate as a plate, a GDL as a porous body, and a gasket.

本発明は、以下の効果を奏する。   The present invention has the following effects.

すなわち、本発明の燃料電池用構成部品においては、ガスケットをその成形と同時にプレートおよび多孔体の双方に被着または含浸し、これによりガスケットをバインダーとしてプレートおよび多孔体を一体化するようにしたために、この構成によればセル組立時、すでにプレート、多孔体およびガスケットが一体化されている。したがってセルの組立工数を削減してセルの組立性を向上させることができる。また予めの一体化により多孔体の位置精度が安定することから、セル間における性能のバラツキを軽減することができる。また製造方法としても、多孔体が金型に対して位置決めされることから、多孔体の位置精度を向上させることができる。   That is, in the fuel cell component according to the present invention, the gasket is attached or impregnated on both the plate and the porous body at the same time as the molding, thereby integrating the plate and the porous body using the gasket as a binder. According to this configuration, the plate, the porous body, and the gasket are already integrated when the cell is assembled. Therefore, the number of assembling steps of the cell can be reduced and the assembling property of the cell can be improved. In addition, since the positional accuracy of the porous body is stabilized by the integration in advance, the variation in performance between cells can be reduced. Moreover, also as a manufacturing method, since a porous body is positioned with respect to a metal mold | die, the positional accuracy of a porous body can be improved.

本発明には、以下の実施形態が含まれる。   The present invention includes the following embodiments.

（１−１）本発明は、金属多孔体をガスケットと一緒にセパレータ基材に一体化することで、組立性および組付精度を向上させ、品質の安定化が図れるプレート一体シールの構造を提案する。
（１−２）一体化を実施するうえで、金属多孔体は金型による型締め等で容易に締め付けることが困難なため、事前にゴムまたは樹脂を含浸する目留めを実施し、流路部にゴムが回り込まないようにして一体化を図る。
（１−３）ガスケットを一体成形することにより、セパレータ基材と金属多孔体を一体化することで、組立性を向上することができる。また金属多孔体の位置精度が安定することから、セル間の性能バラツキを軽減することができる。
（１−４）本発明のガスケットに用いるゴム材料は、成形可能な材料であれば特に規定はないが、好ましくは低粘度ゴム材料、液状ゴム材料が適する。
（１−５）材料の種類としては、燃料電池の使用環境下に耐え得る、シリコーン、フッ素ゴム、ＥＰＤＭゴム、ブチルゴム等が候補として挙げられる。
（１−６）目留めに関しては、樹脂であればエポキシ樹脂やウレタン等が挙げられ、ゴム材料であれば上記のガスケットを構成するゴム材料が挙げられる。
（１−７）セパレータ基材には予めゴムを一体化するために接着剤処理をするか、スルーホール、切欠等の構成で機械的に固定する手段を設ける。
（１−８）目留めに関しては、スクリーン印刷、ディッピング、ディスペンサー、圧入等の方法が考えられるが、ガスケット成形時にゴムが回り込まなければ、製法に関しては特に規定しない。 (1-1) The present invention proposes a plate-integrated seal structure that improves assembly and assembly accuracy and stabilizes quality by integrating a porous metal body with a gasket into a separator substrate. To do.
(1-2) Since the metal porous body is difficult to be easily clamped by clamping with a mold or the like when carrying out the integration, a sealing impregnation with rubber or resin is carried out in advance, and the flow path section Unify the rubber so that it does not go around.
(1-3) By assembling the gasket integrally, it is possible to improve the assemblability by integrating the separator base material and the metal porous body. In addition, since the positional accuracy of the metal porous body is stabilized, performance variation between cells can be reduced.
(1-4) The rubber material used for the gasket of the present invention is not particularly limited as long as it is a moldable material, but preferably a low viscosity rubber material or a liquid rubber material is suitable.
(1-5) Examples of the material include silicone, fluororubber, EPDM rubber, butyl rubber, and the like that can withstand the use environment of the fuel cell.
(1-6) With regard to the mesh, epoxy resin and urethane may be used for the resin, and rubber material for the gasket may be used for the rubber material.
(1-7) The separator substrate is preliminarily treated with an adhesive in order to integrate the rubber, or a means for mechanically fixing with a structure such as a through hole or a notch is provided.
(1-8) Screening, dipping, dispenser, press-fitting, and the like are conceivable for the sealing, but the manufacturing method is not particularly specified as long as the rubber does not go around at the time of gasket molding.

（２−１）燃料電池用ＧＤＬ、ＭＥＡ一体シールにおいて、セパレータプレートの反応面にＧＤＬまたはＭＥＡを固定して一体成形を行なうことで一体化を図る場合、従来技術では、プレートの上にＧＤＬまたはＭＥＡを位置決めした後、型締めを行ない、一体化するのが一般的となる。この場合、プレートの上にＧＤＬまたはＭＥＡをセットする際の位置決めが難しく、一体化の際の位置ズレが発生する可能性が高い。また、ＧＤＬまたはＭＥＡをセットするのに非常に時間を要する。
（２−２）そこで、本発明では、ＧＤＬまたはＭＥＡを先に金型にセットし、その後にプレートをセットし、プレート背面より、貫通穴を設けてそれを利用してゴムを成形することで、作業性が良く、品質安定する一体成形方式を提案する。
（２−３）上記構成によると、発電面とＧＤＬまたはＭＥＡの位置精度が向上することから、ＧＤＬまたはＭＥＡの面積を小さくすることが可能となり、不適合率も下がる。また、位置決めに必要な工数が大幅に縮小し、生産性の向上に寄与する。また、一体化されることで、管理上、品質管理面、流通面の負担が軽減される。
（２−４）本発明に用いるゴム材料は、成形可能な材料であれば特に規定はないが、好ましくは低粘度ゴム材料、液状ゴム材料が適する。
（２−５）材料の種類としては、燃料電池の使用環境下に耐え得る、シリコーン、フッ素ゴム、ＥＰＤＭゴム、ブチルゴム等が候補として挙げられる。
（２−６）金型には、ＧＤＬまたはＭＥＡを所定の位置にセットできるように、掘り込みが加工されており、更に、セパレータプレートをセットするための掘り込みが設けられている。
（２−７）通常の金型構造では、セパレータとＧＤＬまたはＭＥＡとの一体化の場合、ガスケット成形面を上にもってくるのが一般的と考えられるが、本発明では位置決め精度、作業性を考慮してセット順を逆にしている。
（２−８）この状態で下面側より成形できれば問題は解決されるが、それでは成形機自体が複雑な構成となるか、金型を複雑な構成にする必要があり、コスト面で問題がある。このため、プレートに貫通穴を設け、プレート背面より射出成形しガスケットを一体成形する方式を提案する。 (2-1) In the GDL and MEA integrated seal for a fuel cell, when integration is performed by fixing the GDL or MEA to the reaction surface of the separator plate and performing integral molding, After positioning the MEA, it is common to perform clamping and integrate. In this case, positioning when setting the GDL or MEA on the plate is difficult, and there is a high possibility that misalignment occurs during integration. Also, it takes a very long time to set GDL or MEA.
(2-2) Therefore, in the present invention, GDL or MEA is set in a mold first, then a plate is set, and a through hole is provided from the back of the plate and rubber is molded using the hole. We propose a one-piece molding method with good workability and stable quality.
(2-3) According to the above configuration, since the positional accuracy of the power generation surface and the GDL or MEA is improved, the area of the GDL or MEA can be reduced, and the nonconformity rate is also reduced. In addition, the number of man-hours required for positioning is greatly reduced, contributing to the improvement of productivity. Moreover, by integrating, the burden on a quality control side and a distribution side is reduced on management.
(2-4) The rubber material used in the present invention is not particularly limited as long as it is a moldable material, but preferably a low viscosity rubber material or a liquid rubber material is suitable.
(2-5) Examples of materials include silicone, fluororubber, EPDM rubber, butyl rubber, and the like that can withstand the usage environment of the fuel cell.
(2-6) The mold is digged so that the GDL or MEA can be set at a predetermined position, and is further provided with a digging for setting the separator plate.
(2-7) In a normal mold structure, when the separator and GDL or MEA are integrated, it is generally considered that the gasket molding surface is raised, but in the present invention, positioning accuracy and workability are improved. The set order is reversed in consideration.
(2-8) If the molding can be performed from the lower surface side in this state, the problem is solved, but then the molding machine itself has a complicated configuration or the mold needs to have a complicated configuration, and there is a problem in terms of cost. . For this reason, a method is proposed in which a through hole is provided in the plate and the gasket is integrally formed by injection molding from the back of the plate.

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第一および第二実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品１を含む燃料電池セルの要部断面を示しており、当該燃料電池用構成部品１は、プレートとしての溝無し形状のセパレータ基材２と、多孔体としての金属多孔体３と、ガスケット４とにより構成されている。セパレータ基材２と金属多孔体３は互いに組み合わされてセパレータを構成している。セル全体としては、当該構成部品１が一対向かい合わせに配置され、その間にＭＥＡ５およびＧＤＬ６が配置されている。 First and second embodiments ...
FIG. 1 shows a cross section of the main part of a fuel cell including a fuel cell component 1 according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell component 1 is a grooveless separator as a plate. It is comprised by the base material 2, the metal porous body 3 as a porous body, and the gasket 4. As shown in FIG. The separator substrate 2 and the porous metal body 3 are combined with each other to form a separator. As a whole cell, a pair of the component parts 1 are disposed facing each other, and the MEA 5 and the GDL 6 are disposed therebetween.

当該構成部品１において、セパレータ基材２の一面上に、金属多孔体３が非接着で重ねられている。平板状を呈するセパレータ基材２は同じく平板状を呈する金属多孔体３よりも平面形状が大きく設定されているので、その面積差に応じてセパレータ基材２の周縁部２ａは金属多孔体３の周縁部３ａよりも平面方向（図では左方向）に突出している。金属多孔体３よりも平面方向に突出するセパレータ基材２の周縁部２ａ平面上であって金属多孔体３の外周側に所定の幅寸法Ｗ１を有するゴム状弾性体製のガスケット４が配置されている。ガスケット４はその金型による成形と同時にセパレータ基材２および金属多孔体３に被着（接着）され、この被着構造によってセパレータ基材２、金属多孔体３およびガスケット４が一体化されている。 In the component 1, the porous metal body 3 is stacked on one surface of the separator base material 2 without adhesion. Since the flat plate shape of the separator base material 2 having a flat plate shape is set to be larger than that of the metal porous body 3 having a flat plate shape, the peripheral portion 2a of the separator base material 2 is formed of the metal porous body 3 according to the area difference. It protrudes in the plane direction (left direction in the figure) from the peripheral edge 3a. Rubber-made gasket 4 is arranged to have a predetermined width W 1 on the outer peripheral side of a the periphery 2a plane of the separator substrate 2 metal porous body 3 which projects in the planar direction than the metallic porous body 3 Has been. The gasket 4 is attached (adhered) to the separator base material 2 and the porous metal body 3 simultaneously with the molding by the mold, and the separator base material 2, the porous metal body 3 and the gasket 4 are integrated by this attached structure. .

尚、金属多孔体３の周縁部３ａには、その気孔率を低下させて過度に及ぶゴム含浸を抑制すべく予め樹脂またはゴムよりなる目留め材が充填されて所定の幅寸法Ｗ２を有する目留め部７が形成されているので、ガスケット４の成形材料は金属多孔体３に殆んど含浸せず目留め部７の周面に被着されている。 Note that the peripheral portion 3a of the metal porous body 3, eye closure material previously made of resin or rubber to suppress the rubber impregnated ranging excessively lowers the porosity has a predetermined width W 2 is filled Since the seam 7 is formed, the molding material of the gasket 4 is hardly impregnated in the metal porous body 3 and is attached to the peripheral surface of the seam 7.

また、ガスケット４の一体成形に先立ってセパレータ基材２には予めゴムを一体化するため接着剤処理が施されるが、この接着剤処理はこれに代えて、第二実施例として図２に示すようにセパレータ基材２に貫通穴８を設けてこれに一部のゴムを充填・係合させる機械的固定構造としても良い。貫通穴８はこれに代えて切欠等であっても良い。   Prior to the integral molding of the gasket 4, the separator base material 2 is preliminarily subjected to an adhesive treatment in order to integrate the rubber, but this adhesive treatment is replaced by a second embodiment shown in FIG. As shown, a through hole 8 may be provided in the separator base material 2, and a mechanical fixing structure in which a part of the rubber is filled and engaged may be used. Instead of this, the through hole 8 may be a notch or the like.

上記構成を有する燃料電池用構成部品１においては、ガスケット４がその成形と同時にセパレータ基材２および金属多孔体３の双方に被着され、これによりガスケット４をバインダーとしてセパレータ基材２および金属多孔体３が一体化されているために、この構成によれば図１に示したように、セル組立時、すでにセパレータ基材２、金属多孔体３およびガスケット４が一体化されている。したがってセルの組立工数を削減してセルの組立性を向上させることができ、また予めの一体化により金属多孔体３の位置精度が安定することから、セル間における性能のバラツキを軽減することができる。   In the fuel cell component 1 having the above-described configuration, the gasket 4 is applied to both the separator base material 2 and the porous metal body 3 at the same time as the molding, whereby the separator base material 2 and the porous metal substrate are used with the gasket 4 as a binder. Since the body 3 is integrated, according to this configuration, as shown in FIG. 1, the separator base material 2, the porous metal body 3, and the gasket 4 are already integrated at the time of cell assembly. Therefore, the number of cell assembly steps can be reduced and the cell assembly performance can be improved, and the positional accuracy of the porous metal body 3 can be stabilized by pre-integration, thereby reducing the variation in performance between cells. it can.

第三実施例・・・
図３は、本発明の第三実施例に係る燃料電池用構成部品１１を含む燃料電池セルの要部断面を示しており、当該燃料電池用構成部品１１は、プレートとしての流路溝１３付き形状のセパレータ１２と、多孔体としてのＧＤＬ１４と、ガスケット１５とにより構成されている。セル全体としては、当該構成部品１１が一対向かい合わせに配置され、その間にＭＥＡ１６が配置されている。 Third embodiment ...
FIG. 3 shows a cross section of a main part of a fuel cell including a fuel cell component 11 according to a third embodiment of the present invention. The fuel cell component 11 has a flow channel 13 as a plate. The separator 12 has a shape, a GDL 14 as a porous body, and a gasket 15. As the entire cell, a pair of the component parts 11 are arranged facing each other, and the MEA 16 is arranged therebetween.

当該構成部品１１において、セパレータ１２の一面（反応面）上に、ＧＤＬ１４が非接着で重ねられている。平板状を呈するセパレータ１２は同じく平板状を呈するＧＤＬ１４よりも平面形状が大きく設定されているので、その面積差に応じてセパレータ１２の周縁部１２ａはＧＤＬ１４の周縁部１４ａよりも平面方向（図では左方向）に突出している。ＧＤＬ１４よりも平面方向に突出するセパレータ１２の周縁部１２ａ平面上であってＧＤＬ１４の外周側に所定の幅寸法Ｗ１を有するゴム状弾性体製のガスケット１５が配置されている。ガスケット１５はその金型による成形と同時にセパレータ１２に被着（接着）されるとともにＧＤＬ１４の気孔内に含浸し、この被着・含浸構造によってセパレータ１２、ＧＤＬ１４およびガスケット１５が一体化されている。符号１７は、所定の幅寸法Ｗ３を有する含浸部を示している。 In the component 11, the GDL 14 is stacked on one surface (reaction surface) of the separator 12 in a non-adhesive manner. Since the planar shape of the separator 12 having a flat plate shape is set larger than that of the GDL 14 having a flat plate shape, the peripheral portion 12a of the separator 12 is more planar than the peripheral portion 14a of the GDL 14 according to the area difference (in the drawing). Projects left). Rubber-made gasket 15 having a predetermined width W 1 even on the periphery 12a plane of the separator 12 which projects in a plane direction on the outer peripheral side of the GDL14 is located than GDL14. The gasket 15 is attached (adhered) to the separator 12 at the same time as molding by the mold and impregnated in the pores of the GDL 14, and the separator 12, the GDL 14 and the gasket 15 are integrated by this adhesion / impregnation structure. Reference numeral 17 shows an impregnated portion having a predetermined width W 3.

上記構成を有する燃料電池用構成部品１１においては、ガスケット１５がその成形と同時にセパレータ１２およびＧＤＬ１４の双方に被着・含浸され、これによりガスケット１５をバインダーとしてセパレータ１２およびＧＤＬ１４が一体化されているために、この構成によれば図３に示したように、セル組立時、すでにセパレータ１２、ＧＤＬ１４およびガスケット１５が一体化されている。したがってセルの組立工数を削減してセルの組立性を向上させることができ、また予めの一体化によりＧＤＬ１４の位置精度が安定することから、セル間における性能のバラツキを軽減することができる。   In the fuel cell component 11 having the above-described configuration, the gasket 15 is deposited and impregnated on both the separator 12 and the GDL 14 at the same time as the molding, whereby the separator 12 and the GDL 14 are integrated with the gasket 15 as a binder. Therefore, according to this configuration, as shown in FIG. 3, the separator 12, the GDL 14, and the gasket 15 are already integrated when the cell is assembled. Therefore, the number of assembling steps of the cell can be reduced and the assembling property of the cell can be improved, and the positional accuracy of the GDL 14 is stabilized by the integration in advance, so that the variation in performance between the cells can be reduced.

つぎに上記第三実施例に係る燃料電池用構成部品１１の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the fuel cell component 11 according to the third embodiment will be described.

図４に示すように、製造には、金型２１を用い、金型２１にセパレータ１２およびＧＤＬ１４をインサートし、型締めし、ガスケット成形材料を充填してガスケット１５を成形し、成形と同時にガスケット１５をセパレータ１２およびＧＤＬ１４に被着・含浸させる。   As shown in FIG. 4, the mold 21 is used for manufacturing, the separator 12 and the GDL 14 are inserted into the mold 21, the mold is clamped, the gasket molding material is filled, and the gasket 15 is molded. 15 is applied to and impregnated into the separator 12 and the GDL 14.

図示する金型２１は、セパレータ１２およびＧＤＬ１４をセットする下型（一方の型）２２と、これに重ねられる中型（他方の型）２３とを有している。下型２２の対向面には、セパレータ１２を位置決め保持するための掘り込み凹部２４が設けられ、更にその底面に位置して、ＧＤＬ１４を位置決め保持するための掘り込み凹部２５と、ガスケット１５を成形するためのキャビティ空間２６が設けられている。一方、中型２３には、ランナ２７およびゲート２８等が設けられている。尚、ゲート２８とキャビティ空間２６を連通させるため、セパレータ１２には貫通穴１８を設けておくことにする。   The illustrated mold 21 has a lower mold (one mold) 22 on which the separator 12 and the GDL 14 are set, and an intermediate mold (the other mold) 23 overlaid thereon. The opposing surface of the lower mold 22 is provided with a digging recess 24 for positioning and holding the separator 12, and further, a digging recess 25 for positioning and holding the GDL 14 and a gasket 15 are formed on the bottom surface thereof. A cavity space 26 is provided. On the other hand, the middle mold 23 is provided with a runner 27, a gate 28, and the like. The separator 12 is provided with a through hole 18 so that the gate 28 and the cavity space 26 are communicated with each other.

成形は、以下の手順でこれを行なう。   Molding is performed according to the following procedure.

すなわち先ず、図４に示したように、下型２２にＧＤＬ１４をセットし、次いでセパレータ１２をセットする。ＧＤＬ１４は掘り込み凹部２５に位置決め保持されるので、下型２２に対して平面上位置精度良くセットされる。セパレータ１２は掘り込み凹部２４に位置決め保持されるので、下型２２に対して平面上位置精度良くセットされる。ＧＤＬ１４とセパレータ１２は非接着で互いに重ね合わされる。   That is, first, as shown in FIG. 4, the GDL 14 is set in the lower mold 22, and then the separator 12 is set. Since the GDL 14 is positioned and held in the digging recess 25, the GDL 14 is set with respect to the lower mold 22 with high positional accuracy on the plane. Since the separator 12 is positioned and held in the digging recess 24, the separator 12 is set with respect to the lower mold 22 with high positional accuracy. The GDL 14 and the separator 12 are overlapped with each other without bonding.

次いで、図５に示すように、型締めし、下型２２の内面、ＧＤＬ１４およびセパレータ１２に囲まれるガスケット成形空間２９へランナ２７およびゲート２８から貫通穴１８を介してガスケット成形材料を充填してガスケット１５を成形し、成形と同時にガスケット１５をセパレータ１２およびＧＤＬ１４に被着・含浸させる。   Next, as shown in FIG. 5, the mold is clamped, and the gasket molding material is filled into the gasket molding space 29 surrounded by the inner surface of the lower mold 22, the GDL 14 and the separator 12 from the runner 27 and the gate 28 through the through hole 18. The gasket 15 is molded, and at the same time as the molding, the separator 12 and the GDL 14 are adhered and impregnated.

したがって当該製造方法によれば、セパレータ１２およびＧＤＬ１４がいずれも下型２２に対して平面上位置精度良く保持された状態でガスケットの一体成形が行なわれるので、セパレータ１２およびＧＤＬ１４とも成形時の位置精度を向上させることができる。   Therefore, according to the manufacturing method, since the gasket 12 is integrally molded while the separator 12 and the GDL 14 are both held with respect to the lower mold 22 with high positional accuracy on the plane, both the separator 12 and the GDL 14 are positional accuracy at the time of molding. Can be improved.

尚、比較例として図６に示すように、セパレータ１２およびＧＤＬ１４の位置関係を上下反対として、下型２２にセパレータ１２を位置決め保持する掘り込み凹部２４のみを設け、対する中型２３にランナ２７およびゲート２８等とともにＧＤＬ１４を位置決め保持する掘り込み凹部２５と、ガスケット１５を成形するキャビティ空間２６とを設ける構造にすると、ＧＤＬ１４はただ単にセット済みのセパレータ１２の上に載せられることになって何処にも位置決めされないことから、位置精度に誤差が生じやすく、精度を上げるには多大な手間がかかる。これに対して上記本発明実施例に係る製造方法は、このような不都合を解消することができるものである。   As a comparative example, as shown in FIG. 6, the positional relationship between the separator 12 and the GDL 14 is reversed upside down, and the lower mold 22 is provided with only the digging recess 24 for positioning and holding the separator 12. If the structure is provided with a digging recess 25 for positioning and holding the GDL 14 together with 28 and the like, and a cavity space 26 for molding the gasket 15, the GDL 14 is simply placed on the separator 12 that has been set. Since the positioning is not performed, an error is likely to occur in the position accuracy, and it takes a lot of work to improve the accuracy. On the other hand, the manufacturing method according to the embodiment of the present invention can eliminate such inconveniences.

また、上記本発明実施例に係る製造方法は、第三実施例に係る構成部品１１のみでなく、上記第一・第二実施例に係る構成部品１等の製造にも利用することができる。   Further, the manufacturing method according to the embodiment of the present invention can be used not only to manufacture the component part 11 according to the third embodiment but also the component 1 according to the first and second embodiments.

本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品を含む燃料電池セルの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the fuel cell containing the component for fuel cells which concerns on 1st Example of this invention 本発明の第二実施例に係る燃料電池用構成部品を含む燃料電池セルの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the fuel cell containing the component for fuel cells which concerns on 2nd Example of this invention 本発明の第三実施例に係る燃料電池用構成部品を含む燃料電池セルの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the fuel cell containing the component for fuel cells which concerns on 3rd Example of this invention 同燃料電池用構成部品の製造工程を示す説明図Explanatory drawing showing the manufacturing process of the fuel cell components 同燃料電池用構成部品の製造工程を示す説明図Explanatory drawing showing the manufacturing process of the fuel cell components 比較例に係る燃料電池用構成部品の製造工程を示す説明図Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the component for fuel cells which concerns on a comparative example 従来のセパレータの構造例を示す要部断面図Cross-sectional view of relevant parts showing an example of the structure of a conventional separator 従来例に係る燃料電池用構成部品を含む燃料電池セルの要部断面図Sectional drawing of the principal part of a fuel cell including fuel cell components according to a conventional example

符号の説明Explanation of symbols

１，１１ 燃料電池用構成部品
２ セパレータ基材
２ａ，３ａ 周縁部
３ 金属多孔体
４，１５ ガスケット
５，１６ ＭＥＡ
６，１４ ＧＤＬ
７ 目留め部
８，１８ 貫通穴
１２ セパレータ
１３ 流路溝
１７ 含浸部
２１ 金型
２２ 下型
２３ 中型
２４，２５ 掘り込み凹部
２６ キャビティ空間
２７ ランナ
２８ ゲート
２９ ガスケット成形空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Component for fuel cell 2 Separator base material 2a, 3a Peripheral part 3 Metal porous body 4,15 Gasket 5,16 MEA
6,14 GDL
7 Sealing section 8, 18 Through hole 12 Separator 13 Channel groove 17 Impregnation section 21 Mold 22 Lower mold 23 Middle mold 24, 25 Excavation recess 26 Cavity space 27 Runner 28 Gate 29 Gasket molding space

Claims (3)

プレート、多孔体およびガスケットの組み合わせよりなる燃料電池用構成部品であって、前記ガスケットはその成形と同時に前記プレートおよび多孔体に被着または含浸され、前記被着または含浸により前記プレート、多孔体およびガスケットが一体化されている燃料電池用構成部品を製造する方法であって、
金型に多孔体を位置決めしてセットし、次いでプレートを位置決めしてセットし、次いで型締めし、前記金型の内面、多孔体およびプレートに囲まれるガスケット成形空間へ予めプレートに設けた貫通穴からガスケット成形材料を充填してガスケットを成形し、成形と同時に前記プレートおよび多孔体に被着または含浸させることを特徴とする燃料電池用構成部品の製造方法。 A component for a fuel cell comprising a combination of a plate, a porous body, and a gasket, wherein the gasket is attached or impregnated to the plate and the porous body simultaneously with the molding, and the plate, the porous body, and the A method of manufacturing a fuel cell component with an integrated gasket ,
A through-hole provided in the plate in advance to the gasket molding space surrounded by the inner surface of the mold, the porous body and the plate, after the porous body is positioned and set in the mold and then the plate is positioned and set A method for producing a fuel cell component comprising filling a gasket molding material and molding a gasket, and depositing or impregnating the plate and porous body simultaneously with the molding . 請求項１記載の製造方法において、
プレートは溝無し形状のセパレータ基材であり、多孔体は前記セパレータ基材とともにセパレータを構成する金属多孔体であることを特徴とする燃料電池用構成部品の製造方法。 In the manufacturing method of Claim 1,
The plate is a separator base having no groove shape, and the porous body is a metal porous body that constitutes a separator together with the separator base material . 請求項１記載の製造方法において、
プレートは溝付き形状のセパレータであり、多孔体はＧＤＬであることを特徴とする燃料電池用構成部品の製造方法。 In the manufacturing method of Claim 1,
The plate is a grooved separator, and the porous body is GDL .
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