JP7052151B2 - ガスケット製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、環状のビード部が形成されている基板と、ビード部に固着されるシール部と、を含むガスケットを製造するガスケット製造方法に関する。

ガスケットは、シール部品として自動車などの様々な分野で広く利用されている。例えば、特許文献１には、燃料電池セルの金属セパレータを構成するガスケットが開示されている。このガスケットは、環状に延びるビード部が形成された金属製薄板からなる基板と、ビード部の頂部に固着された樹脂材からなるシール部とを有している。基板は金属製薄板に対してプレス加工などを施すことによって形成されている。具体的には、基板のビード部は先端に向かって先細りの断面形状で厚み方向の一方に向かって突出しており、シール部の固着箇所であるビード部の先端部は平坦又は湾曲した形状で形成されている。また、シール部の原材料がビード部の先端部に塗布されてビード部に固着することによって、シール部が形成されている。

特開２０１７－１３９２１８号公報

ところで、ビード部は、ガスケットの基板に環状に延びるように形成されており、基板に向かって視た平面視で直線的に延びる部分や湾曲して曲線的に延びる部分を有している。また、一般的に、ビード部はその延伸方向の全周に亘って同じ断面形状で延びているが、延伸方向において断面形状を変化させるニーズもあり得る。一方、シール部の原材料は流動性を有しているため、原材料の広がり程度が平面視で直線的な部分と曲線的な部分とでばらつくおそれがある。断面形状の異なる部分同士における原材料の広がりの程度も同様にばらつくおそれがある。その結果、これらの部分に起因して、シール部の厚みのばらつきが生じる可能性があり、例えば、このばらつきの分だけ、シール性能を向上させる余地がある。

そこで、本発明は、シール部の厚みを適切に設定することによってさらなるシール性能の向上を図ることが可能なガスケット製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、金属板からなる基板であって厚み方向の一方の面側で突出した凸面及び厚み方向の他方の面側で凹んだ凹面を有すると共に環状に延びるビード部が形成されている基板と、凸面の少なくとも頂部に固着されるシール部と、を含むガスケットを製造するガスケット製造方法が提供される。このガスケット製造方法は、金属板から基板を形成する工程と、シール部を形成するための流動性を有する原材料を、シール部の固着予定領域における予め定めた下塗り領域に塗布する工程と、原材料を下塗り領域における塗布済み原材料の上に重ねて塗布すると共に、原材料を固着予定領域における下塗り領域を除いた残りの領域である残余領域に塗布する工程と、を含む。

本発明の一側面によれば、シール部の厚みを適切に設定することによってさらなるシール性能の向上を図ることが可能なガスケット製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るガスケット製造方法により製造されたガスケットの正面図である。 上記ガスケットの基板のカットモデルの部分斜視図である。 上記基板のビード部の直線部の断面図である。 上記基板のビード部の曲線部の断面図である。 上記ガスケット製造方法を説明するための別の概念図である。 上記ガスケット製造方法の塗布工程の後のビード部の直線部の断面図である。 上記塗布工程の後のビード部の曲線部の断面図である。 上記ガスケット製造方法の変形例により製造された別のガスケットの正面図である。 上記別のガスケットの基板のビード部の直線部の断面図である。 上記別のガスケットの基板のビード部の曲線部の断面図である。 上記別のガスケットに対する塗布工程を説明するための概念図である。 上記塗布工程の後の別のガスケットのビード部の直線部の断面図である。 上記塗布工程の後の別のガスケットのビード部の曲線部の断面図である。 上記ガスケット製造方法の別の変形例を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

[ガスケットの概略構成]
図１は実施形態に係るガスケット製造方法を用いて製造されたガスケット１の正面図であり、図２はガスケット１の後述の基板１０の単体のカットモデルの部分斜視図である。

本実施形態におけるガスケット１は、例えば、燃料電池セルに組み込まれ、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷媒といった流体を密封対象とする燃料電池用のシール部品として用いられる。図示を省略するが、ガスケット１は、燃料電池セルを構成する部材である対向する二つのセパレータの間に設けられる。

図１に示すように、ガスケット１は、基板１０とシール部２０とを含む。基板１０は金属板からなり、シール部２０は弾性材からなる。基板１０の金属板としては、ステンレス鋼板などの平らな金属製薄板が用いられる。金属板は、例えば０．０５ｍｍ～０．２ｍｍの範囲から選択した所定の板厚を有しており、金属板の硬度は例えばビッカース硬さで３００Ｈｖ以下である。シール部２０の弾性材としては、例えば、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素化ゴム（ＦＫＭ）といったゴムの材料群の中から選択した所定の材料が用いられる。つまり、シール部２０の原材料Ｇはゴム材である。

図１及び図２に示すように、基板１０は、素材（金属板）のままの平坦な平坦部１１と、厚み方向の一方の面側（図では基板１０の上面側）で突出したビード部１２とを有する。

基板１０の平坦部１１には、密封対象の流体の流路の一部を構成する貫通孔１１ａが開口されている。特に限定されるものではないが、貫通孔１１ａは、四隅が丸められた平面視で四角形状の孔として開口されている。

基板１０のビード部１２は、貫通孔１１ａの周囲を取り囲むように、環状に延びている。ビード部１２は、基板１０における貫通孔１１ａの周囲の部分において膨らむように突出している。つまり、ビード部１２は、厚み方向の一方の面側で突出した凸面１２Ａ及び厚み方向の他方の面側（図２では基板１０の下面側）で凹んだ凹面１２Ｂを有しており、いわゆるフルビードタイプのビードである。

具体的には、ビード部１２の凸面１２Ａは、図２に示すように、突出方向（換言すると、膨出方向）の先端側の先端面部１２１と、先端面部１２１における貫通孔１１ａ側の端部から基板１０の平坦部１１に向かうほど貫通孔１１ａに近づくように傾斜する内側傾斜面部１２２と、先端面部１２１における貫通孔１１ａと反対側の端部から基板１０の平坦部１１に向かうほど貫通孔１１ａから離れるように傾斜する外側傾斜面部１２３とからなる。先端面部１２１は、円弧状に湾曲しており、丸みを有した上方に凸の先端面として形成されている。ビード部１２の凹面１２Ｂは、凸面１２Ａと同じ形状を有し凸面１２Ａと平行に延びている。ビード部１２は、自身の延伸方向（図２に示す一点鎖線の延びる方向）に直交する断面視で視ると、上面が丸められた台形状の断面を有している。そして、ビード部１２は、自身の幅方向の中心を通り且つ平坦部１１に対して垂直に延びる中心線Ｘに対して対称な断面形状を有している。以下では、基板１０の平坦部１１の上面（ビード部１２の突出側の面）からビード部１２の先端までの高さをビード部１２のビード高さＨといい、内側傾斜面部１２２における平坦部１１側の端部と外側傾斜面部１２３における平坦部１１側の端部との間の距離（つまり、ビード部１２の基端部の幅）をビード部１２のビード幅Ｗという。

シール部２０は、ビード部１２の凸面１２Ａの少なくとも先端面部１２１に固着される部材である（図１参照、図２では図示されていない）。したがって、シール部２０は、ビード部１２の先端面部１２１に沿って環状に延びている。シール部２０は、ゴム材からなる原材料Ｇが硬化したものである。シール部２０の原材料Ｇは、後述するようにビード部１２の先端面部１２１に塗布され、その後、ビード部１２上で硬化してビード部１２の凸面１２Ａの少なくとも先端面部１２１に固着する。また、塗布時及び硬化前の原材料Ｇは流動性を有している。シール部２０は、薄膜状に形成されている。つまり、シール部２０は、ビード部１２の凸面１２Ａの少なくとも先端面部１２１を被覆するように形成されている。シール部２０の出来上がりの膜厚ｔ（詳しくは原材料Ｇの硬化後の膜厚、後述する図５～図７参照）の目標値（目標膜厚ｔ０）は、例えば、２０μｍ～３００μｍの範囲から仕様に応じて選択される。なお、本実施形態では、先端面部１２１が本発明に係る「頂部」に相当する。

ガスケット１は燃料電池セルに組み込まれており、この状態で、ビード部１２は燃料電池セル内においてビード高さＨの方向に圧縮されて弾性変形している。そして、ビード部１２に作用する圧縮力に対抗する反力（復元力）がビード部１２に発生し、このビード部１２からの反力が相手部材（例えば、燃料電池セルを構成する部材）に作用している。この状態で、ビード部１２の凸面１２Ａに固着されたシール部２０が上記相手部材に当接して柔軟に弾性変形することによって、シール部２０と上記相手部材との間にシールラインが形成され、ビード部１２の凸面１２Ａと上記相手部材との間の隙間が密封される。その結果、例えば、貫通孔１１ａを流れる密封対象の流体が上記シールラインを超えて漏れ出ることが防止される。ここで、ビード部１２が圧縮されるときに、シール部２０も圧縮される。したがって、シール部２０においても、圧縮力に対抗する反力が発生している。しかし、薄膜状に形成されたシール部２０からの反力は微少であり、上記相手部材に作用する反力の大半はビード部１２からの反力である。つまり、シール部２０は、柔軟に弾性変形して上記相手部材に密着することによって、ビード部１２からの反力を上記相手部材に確実に作用させる機能を有した部材である。このように、ガスケット１は、ビード部１２からの反力とシール部２０の柔軟な弾性変形とにより、良好な密封機能（シール機能）を発揮している。

[ガスケットの詳細構造]
次に、ガスケット１の詳細構造について、図１～図４を参照して説明する。図３及び図４はそれぞれ基板１０のビード部１２の断面図（詳しくは、端面図）である。具体的には、図３は図２に示すＡ－Ａ切断線での断面図であり、図４は図２に示すＢ－Ｂ切断線での断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態では、ビード部１２は、貫通孔１１ａの形状に対応して、四隅が丸められた平面視で四角の環状に形成されている。つまり、ビード部１２は、金属板に向かって視た平面視で直線的に延びる直線部１２ａと、金属板に向かって視た平面視で曲線的に延びる曲線部１２ｂとを有している。詳しくは、直線部１２ａはビード部１２における四辺のそれぞれに設けられており、曲線部１２ｂはビード部１２の四隅のそれぞれに設けられている。

ここで、本願の発明者は、ビード部の平面視での形状（平面レイアウト）を考慮すると、直線的に延びている部分であるか曲線的に延びている部分であるかの違いなどによって、ビード部で発生する反力の大きさにばらつきがあることに着目した。詳しくは、ビード部の直線部で発生する反力はビード部の曲線部で発生する反力より低いという傾向がある。そして、一般的に、ビード部の断面形状は自身の延伸方向の全周に亘って同じであることが基本である。しかし、断面形状が延伸方向のどの断面でも同一であると、ビード部の直線部で発生する反力の大きさとビード部の曲線部で発生する反力の大きさが異なることに起因して、ビード部で発生する反力の大きさが自身の延伸方向において大きく変化してばらつく可能性がある。そして、発明者は、このビード部の反力の大きさのばらつきを低減すればシール性能をさらに向上させ得ることに着目した。この点に対し、本実施形態のガスケット１では、以下の工夫がなされている。

ガスケット１のビード部１２は、延伸方向の全周に亘って一定のビード高さＨを有している。一方、ビード部１２のビード幅Ｗは延伸方向の所定の部位で変化している。具体的には、ビード部１２は直線部１２ａと曲線部１２ｂと幅変化部１２ｃとからなる。直線部１２ａはビード部１２のうち最小のビード幅Ｗ（以下、最小ビード幅Ｗminという）を有している。曲線部１２ｂはビード部１２のうち最大のビード幅Ｗ（以下、最大ビード幅Ｗmaxという）を有している。幅変化部１２ｃは、直線部１２ａと曲線部１２ｂとの間を接続すると共に、自身の直線部側端部から自身の曲線部側端部に向かうほどビード幅Ｗが広くなる。つまり、直線部１２ａのビード幅Ｗは最小ビード幅Ｗminに設定されており、曲線部１２ｂのビード幅Ｗは最大ビード幅Ｗmaxに設定されている。そして、幅変化部１２ｃの直線部側端部におけるビード幅Ｗは最小ビード幅Ｗminに設定されており、幅変化部１２ｃの曲線部側端部におけるビード幅Ｗは最大ビード幅Ｗmaxに設定されている。

また、ビード部１２の断面形状について、ビード高さＨが同一で、ビード幅Ｗが異なる場合を考慮すると、ビード幅Ｗが広い（大きい）ほど、ビード部１２で発生する反力の大きさが小さくなり、ビード幅Ｗが狭い（小さい）ほど、ビード部１２で発生する反力の大きさが大きくなるという特性がある。この特性に着目し、本実施形態のガスケット１では、ビード部１２の平面視での形状（平面レイアウト）のみを考慮すると低反力な箇所である直線部１２ａのビード幅Ｗは、反力を増大させるために最小ビード幅Ｗminに設定されている。そして、ビード部１２の平面視での形状のみを考慮すると高反力な箇所である曲線部１２ｂのビード幅Ｗは、反力を減少させるために最大ビード幅Ｗmaxに設定されている。これにより、ビード部１２で発生する反力の大きさのばらつきの幅が低減されて、ビード部１２で発生する反力の大きさが自身の延伸方向において概ね均一化される。その結果、ガスケット１のシール性能がさらに向上する。

ここで、図３及び図４に示すように、ビード部１２の直線部１２ａにおける凸面１２Ａは曲線部１２ｂにおける凸面１２Ａより急峻に突出しており、直線部１２ａにおける各傾斜面部１２２，１２３の傾斜角度が曲線部１２ｂにおける各傾斜面部１２２，１２３の傾斜角度より急になっている（大きくなっている）。そして、直線部１２ａにおける円弧状の先端面部１２１の曲率半径は曲線部１２ｂにおける円弧状の先端面部１２１の曲率半径より小さくなり、曲線部１２ｂの先端面部１２１は概ね平坦な面に近づいている。このように、ビード部１２の断面形状が大きく変化している。そして、シール部２０の原材料Ｇは硬化前の状態で流動性を有しているため、シール部２０の原材料Ｇがビード部１２に塗布されたとき、直線部１２ａにおける急峻な凸面１２Ａに塗布された原材料Ｇの広がり程度と、曲線部１２ｂにおける凸面１２Ａに塗布された原材料Ｇの広がり程度との間にばらつきが生じる可能性がある。この点に対して、本実施形態におけるガスケット製造方法では、以下で説明する工夫がなされている。

[ガスケット製造方法]
次に、本実施形態におけるガスケット製造方法について説明する。図５はガスケット製造方法の後述する塗布工程を説明するための概念図である。図６は塗布工程の後のビード部１２の直線部１２ａの断面図であり、図７は塗布工程の後のビード部１２の曲線部１２ｂの断面図である。

本実施形態におけるガスケット製造方法は、基板形成工程と塗布工程とを含む。塗布工程は下塗り工程と重ね塗り工程とを有している。

基板形成工程は、金属板から基板１０を形成する工程である。特に限定されるものではないが、基板形成工程では、まず、金属板に対して切断加工が施されることによって、ガスケット１の仕様に応じた輪郭（外形）を有する平坦な金属板片が形成される。そして、この金属板片に対して孔あけ加工が施されることによって、金属板片に、貫通孔１１ａが開口される。そして、上記金属板片に対してプレス加工が施されることによって、環状に延びるビード部１２を有した基板１０が形成される。これにより、基板１０の形成が完了する。但し、上記切断と上記孔あけ加工と上記プレス加工の少なくとも二つの加工が上記金属板に対して同時に施されてもよい。

図５は、ビード部１２の中心線Ｘ（図２～図４参照）を通る断面位置で示したビード部１２の先端部分の断面図（詳しくは、ビード部１２の延伸方向に展開した断面図）である。図５には、上から順に、（ａ）塗布工程前の状態、（ｂ）塗布工程の下塗り工程後の状態、（ｃ）塗布工程の重ね塗り工程後の状態が示されている。なお、図５（ａ）～図５（ｃ）には、ビード部１２の延伸方向のうちの連続した一部の領域（詳しくは、一つの幅変化部１２ｃと、この一つの幅変化部１２ｃの両側に連続する直線部１２ａ及び曲線部１２ｂの一部）が示されている。

塗布工程は、基板形成工程によって形成された基板１０のビード部１２に、シール部２０の原材料Ｇを塗布する工程である。この工程では、まず、図５（ａ）に示すように、ビード部１２の凸面１２Ａが重力方向上側（図中上側）に向くように、基板１０が配置される。原材料Ｇの塗布の方式としては、例えば、ディスペンサー方式、スクリーン印刷方式、インクジェット印刷方式などの方式の中から所定の方式が採用される。スクリーン印刷方式やインクジェット方式であっても、これらの方式は流動性を有した原材料Ｇをビード部１２に「塗布」する方式であるといえる。

塗布工程における下塗り工程は、シール部２０を形成するための流動性を有する原材料Ｇを、シール部２０の固着予定領域Ｓ（つまり、シール部２０の凸面１２Ａにおける少なくとも先端面部１２１）における予め定めた下塗り領域Ｓ１に塗布する工程である。

本実施形態では、下塗り領域Ｓ１は、ビード部１２の直線部１２ａにおける凸面１２Ａの頂部としての先端面部１２１である。したがって、下塗り工程では、図５（ｂ）に示すように、最初に、下塗り領域Ｓ１である直線部１２ａにおける凸面１２Ａの先端面部１２１にシール部２０の原材料Ｇを塗布する。以下では、下塗り工程において塗布されてビード部１２の凸面１２Ａ上に位置している原材料Ｇ（図５（ｂ）に黒色で塗りつぶされた部分の原材料Ｇ）を、必要に応じて塗布済み原材料Ｇ１と呼ぶ。

具体的には、下塗り工程における原材料Ｇの塗布は、ビード部１２の各直線部１２ａにおいて行われる。具体的には、シール部２０の原材料Ｇは、ビード部１２の延伸方向（図５では白抜き矢印で示された左右方向）に沿って一方向（図５（ｂ）では左から右に向かって）に連続的に延びるように塗布される。そして、この塗布時に原材料Ｇは流動性を有しているため、直線部１２ａ上の塗布済み原材料Ｇ１は、延伸方向に僅かに広がると共に、重力によって凸面１２Ａに沿って下方に流動し（図５（ｂ）参照）、ビード部１２のビード幅Ｗの方向について所定の幅まで広がる（後述する図６の黒色で塗りつぶされた部分を参照）。この下塗り領域Ｓ１は直線部１２ａに設定されているが、図５（ｂ）に示すように、直線部１２ａ上の塗布済み原材料Ｇ１の一部は、直線部１２ａと幅変化部１２ｃとの境界を僅かに越えて幅変化部１２ｃ側に僅かに広がっている。そして、塗布済み原材料Ｇ１の各方向（ビード部１２の延伸方向及びビード幅Ｗの方向）への広がり（流動）が止まった状態で、塗布済み原材料Ｇ１は徐々に硬化する。この塗布済み原材料Ｇ１が硬化することによって、塗布済み原材料Ｇ１は直線部１２ａの凸面１２Ａ及び幅変化部１２ｃの凸面１２Ａの一部に固着する。この状態において、塗布済み原材料Ｇ１の膜厚ｔ１は、シール部２０の出来上がりの膜厚ｔより薄い（つまり、ｔ１＜ｔ）。

次に、塗布工程における重ね塗り工程は、シール部２０の原材料Ｇを下塗り領域Ｓ１における塗布済み原材料Ｇ１の上に重ねて塗布すると共に、原材料Ｇを固着予定領域Ｓにおける下塗り領域Ｓ１を除いた残りの領域である残余領域Ｓ２に塗布する工程である。

本実施形態では、下塗り領域Ｓ１は直線部１２ａにおける凸面１２Ａの先端面部１２１であるため、残余領域Ｓ２は曲線部１２ｂ及び幅変化部１２ｃにおける凸面１２Ａの先端面部１２１である。したがって、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、直線部１２ａでは、原材料Ｇが下塗り工程と重ね塗り工程とにより二回に分けて塗布されることによって、二層のゴム材からなるシール部２０が形成されている。一方、曲線部１２ｂの全部及び幅変化部１２ｃの大半では、原材料Ｇが重ね塗り工程により一回塗布されることによって、一層のゴム材からなるシール部２０が形成されている。以下では、重ね塗り工程において塗布されてビード部１２上に位置している原材料Ｇを、必要に応じて後塗り原材料Ｇ２と呼ぶ。

具体的には、重ね塗り工程における原材料Ｇの塗布は、例えば、環状のビード部１２の全周（ビード部１２の延伸方向の一回り）に亘って連続的に行われる。つまり、原材料Ｇは、ビード部１２の延伸方向（図５では白抜き矢印で示された左右方向）に沿って一方向（図５では左から右に向かって）に連続的に延びるようにビード部１２の全周に亘って塗布される。図５（ｃ）及び図６に示すように、直線部１２ａでは、原材料Ｇは塗布済み原材料Ｇ１上に重ねて塗布される。そして、図５（ｃ）に示すように、幅変化部１２ｃの大半の領域では、原材料Ｇは凸面１２Ａの先端面部１２１に直接的に塗布される。幅変化部１２ｃにおける直線部１２ａ側の端部の僅かな部分では、原材料Ｇは下塗り工程で直線部１２ａ側から流動した僅かな塗布済み原材料Ｇ１上に重ねて塗布されている。また、図５（ｃ）及び図７に示すように、曲線部１２ｂでは、原材料Ｇは凸面１２Ａの先端面部１２１に直接的に塗布される。この重ね塗り工程においても、ビード部１２上の各部位（直線部１２ａ、曲線部１２ｂ及び幅変化部１２ｃ）の後塗り原材料Ｇ２は、ビード部１２のビード幅Ｗの方向に流動して広がっている。そして、後塗り原材料Ｇ２のビード幅Ｗの方向への広がり（流動）が止まった状態で、後塗り原材料Ｇ２も徐々に硬化する。そして、後塗り原材料Ｇ２が硬化することによって、後塗り原材料Ｇ２が直線部１２ａの塗布済み原材料Ｇ１及び幅変化部１２ｃの一部における塗布済み原材料Ｇ１に固着すると共に幅変化部１２ｃの凸面１２Ａの大半及び曲線部１２ｂの凸面１２Ａに固着する。

ここで、図６及び図７に示すように、ビード部１２の直線部１２ａにおける凸面１２Ａは曲線部１２ｂにおける凸面１２Ａより急峻に突出している。その結果、直線部１２ａ上の塗布済み原材料Ｇ１の表面も直線部１２ａにおける凸面１２Ａに倣って曲線部１２ｂにおける凸面１２Ａより急峻に突出している。したがって、直線部１２ａの塗布済み原材料Ｇ１上の後塗り原材料Ｇ２は、曲線部１２ｂ上の後塗り原材料Ｇ２よりもビード幅Ｗの方向へ広く広がっている。このため、後塗り原材料Ｇ２が硬化して固着した状態において、直線部１２ａの塗布済み原材料Ｇ１上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ａは、曲線部１２ｂ上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ｂより薄い（つまり、ｔ２ａ＜ｔ２ｂ）。

詳しくは、直線部１２ａでは、下塗り工程による膜厚ｔ１の塗布済み原材料Ｇ１と重ね塗り工程による膜厚ｔ２ａの後塗り原材料Ｇ２によって、二層のゴム材からなるシール部２０が形成されている。そして、直線部１２ａにおけるシール部２０の出来上がりの膜厚ｔ（＝ｔ１＋ｔ２ａ）はシール部２０の目標膜厚ｔ０に概ね一致するように設定されている。そして、曲線部１２ｂでは、重ね塗り工程による膜厚ｔ２ｂの後塗り原材料Ｇ２によって、一層のゴム材からなるシール部２０が形成されている。そして、曲線部１２ｂにおけるシール部２０の出来上がりの膜厚ｔ（＝ｔ２ｂ）はシール部２０の目標膜厚ｔ０に概ね一致するように設定されている。また、幅変化部１２ｃにおける直線部１２ａ側において塗布済み原材料Ｇ１上に塗布された部分では、後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ｃは直線部１２ａの塗布済み原材料Ｇ１上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ａに近似している。したがって、幅変化部１２ｃの直線部１２ａ側の二層のゴム材からなるシール部２０の出来上がりの膜厚ｔは、直線部１２ａの膜厚ｔ（＝ｔ１＋ｔ２ａ）と近似しており、シール部２０の目標膜厚ｔ０に近似するように設定されている。また、幅変化部１２ｃでは、曲線部１２ｂ側から直線部１２ａ側に向かうほど、凸面１２Ａの傾斜の勾配が徐々に急峻になっている。その結果、幅変化部１２ｃ上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ｃは、曲線部１２ｂ側から直線部１２ａ側に向かうほど薄くなる。ただし、幅変化部１２ｃの凸面１２Ａのうち後塗り原材料Ｇ２が直接塗布されている部分の傾斜は直線部１２ａの凸面１２Ａの傾斜よりも緩やかであるため、幅変化部１２ｃ上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ｃの最小の膜厚ｔ２ｃminは、下塗り工程による膜厚ｔ１よりも大きい（厚い）。このように、幅変化部１２ｃの大半の部分では、重ね塗り工程による膜厚ｔ２ｃの後塗り原材料Ｇ２によって、一層のゴム材からなるシール部２０が形成されているが、この幅変化部１２ｃの一層のゴム材からなるシール部２０の重ね塗り工程による膜厚ｔ２ｃの最小値（ｔ２ｃmin）は一回塗りの直線部１２ａの膜厚ｔ１よりも大きい。したがって、例えばビード部１２の全周に亘って原材料Ｇが連続して一回塗られることによって、一層のゴム材からなるシール部２０が形成された場合と比較すると、本実施形態におけるガスケット１では、シール部２０の膜厚ｔの最大値（概ねｔ０）と最小値（ｔ２ｃmin）との差（＝ｔ０－ｔ２ｃmin）、つまり、膜厚ｔのばらつきが小さくなる。したがって、シール部２０の大半の部分（つまり、幅変化部１２ｃを除いた部分）において、目標膜厚ｔ０に近似した膜厚ｔのシール部２０を形成することができると共に、シール部２０の全体の膜厚ｔのばらつきが一回塗りの場合と比較すると小さくなる。その結果、シール部２０の断面形状の異なる部分同士における原材料Ｇの広がりの程度に相違があったとしても、シール部２０の大半の部分の膜厚ｔの均一化を図ることができると共に、シール部２０の全体の膜厚ｔのばらつきを一回塗りの場合と比較すると低減することができる。その結果、シール性能を向上させることができる。

本実施形態のガスケット製造方法によって製造されたガスケット１では、ビード部１２の平面視での形状のみを考慮すると高反力な箇所である曲線部１２ｂのビード幅Ｗは、反力を減少させるために最大ビード幅Ｗmaxに設定されている。これにより、ビード部１２で発生する反力の大きさのばらつきの幅が低減されて、ビード部１２で発生する反力の大きさが自身の延伸方向において概ね均一化される。その結果、ガスケット１のシール性能が従来よりも向上する。

本実施形態におけるガスケット製造方法によれば、ビード部１２のビード幅Ｗが変化しているガスケット１であっても、シール部２０の膜厚ｔ（厚み）のばらつきを抑制し、シール部２０の膜厚ｔを適切に設定することによってさらなるシール性能の向上を図ることが可能である。

[変形例]
なお、本実施形態のガスケット製造方法によって製造される対象は、ビード高さＨが一定で、ビード幅Ｗが変化するガスケット１であるものとしたが、これに限らない。例えば、ビード幅Ｗが一定で、ビード高さＨが変化するガスケット１’でもよい。以下では、図８～図１３を参照して、ガスケット１’の構造と上述したガスケット製造方法を用いたガスケット１’の製造について説明する。なお、ガスケット１と同一の構成要素については同じ符号を用いて説明を省略又は簡略化し、主に異なる部分について説明する。

図８はガスケット１’の正面図である。図９は図３に対応する切断位置でのビード部１２の直線部１２ａの断面図であり、図１０は図４に対応する切断位置でのビード部１２の曲線部１２ｂの断面図である。図１１はガスケット１’に対する塗布工程を説明するための概念図であり、図１２は塗布工程の後のガスケット１’のビード部１２の直線部１２ａの断面図であり、図１３は塗布工程の後のガスケット１’のビード部１２の曲線部１２ｂの断面図である。図１１には、上から順に、（ａ）塗布工程前の状態、（ｂ）塗布工程の下塗り工程後の状態、（ｃ）塗布工程の重ね塗り工程後の状態が示されている。

図８に示すように、ガスケット１’のビード部１２は、ガスケット１と同様に、金属板に向かって視た平面視で直線的に延びる直線部１２ａと、金属板に向かって視た平面視で曲線的に延びる曲線部１２ｂとを有している。ガスケット１’のビード部１２は、延伸方向の全周に亘って一定のビード幅Ｗを有している。一方、ガスケット１’のビード部１２のビード高さＨは延伸方向の所定の部位で変化している。具体的には、ビード部１２は直線部１２ａと曲線部１２ｂと高さ変化部１２ｃ’とからなる。直線部１２ａはビード部１２のうち最大のビード高さＨ（以下、最大ビード高さＨmaxという）を有している。曲線部１２ｂはビード部１２のうち最小のビード高さＨ（以下、最小ビード高さＨminという）を有している。高さ変化部１２ｃ’は、直線部１２ａと曲線部１２ｂとの間を接続すると共に、自身の直線部側端部から自身の曲線部側端部に向かうほどビード高さＨが低くなる。つまり、直線部１２ａのビード高さＨは最大ビード高さＨmaxに設定されており、曲線部１２ｂのビード高さＨは最小ビード高さＨminに設定されている。そして、高さ変化部１２ｃ’の直線部側端部におけるビード高さＨは最大ビード高さＨmaxに設定されており、高さ変化部１２ｃ’の曲線部側端部におけるビード高さＨは最小ビード高さＨminに設定されている。

また、ビード部１２の断面形状について、ビード幅Ｗが同一で、ビード高さＨが異なる場合を考慮すると、ビード高さＨが低い（小さい）ほど、ビード部１２で発生する反力の大きさが小さくなり、ビード高さＨが高い（大きい）ほど、ビード部１２で発生する反力の大きさが大きくなるという特性がある。この特性に着目し、本変形例のガスケット１’では、ビード部１２の平面視での形状（平面レイアウト）のみを考慮すると低反力な箇所である直線部１２ａのビード高さＨは、反力を増大させるために最大ビード高さＨmaxに設定されている。そして、ビード部１２の平面視での形状のみを考慮すると高反力な箇所である曲線部１２ｂのビード高さＨは、反力を減少させるために最小ビード高さＨminに設定されている。これにより、ガスケット１’のビード部１２で発生する反力の大きさのばらつきの幅がガスケット１と同様に低減されて、ビード部１２で発生する反力の大きさが自身の延伸方向において概ね均一化される。その結果、ガスケット１’のシール性能がさらに向上する。

ここで、図９及び図１０に示すように、このガスケット１’においてもガスケット１と同様に、直線部１２ａにおける各傾斜面部１２２，１２３の傾斜角度が曲線部１２ｂにおける各傾斜面部１２２，１２３の傾斜角度より急になる。そして、ガスケット１’のビード部１２の直線部１２ａにおける円弧状の先端面部１２１の曲率半径は曲線部１２ｂにおける円弧状の先端面部１２１の曲率半径より小さくなり、曲線部１２ｂの先端面部１２１は概ね平坦な面に近づいている。

次に、上述したガスケット製造方法を用いたガスケット１’の製造について説明する。

ガスケット１’のガスケット製造方法においても、下塗り工程における下塗り領域Ｓ１は、ビード部１２の直線部１２ａにおける凸面１２Ａの頂部としての先端面部１２１である。そして、下塗り工程では、まず、図１１（ａ）に示すように、ビード部１２の凸面１２Ａが重力方向上側（図中上側）に向くように、基板１０が配置される。また、ガスケット１’のガスケット製造方法において、下塗り工程によって直線部１２ａの凸面１２Ａに塗布された塗布済み原材料Ｇ１は直線部１２ａの凸面１２Ａ及び高さ変化部１２ｃ’の凸面１２Ａの一部に固着する。この状態において、塗布済み原材料Ｇ１の膜厚ｔ１は、シール部２０の出来上がりの膜厚ｔより薄い（つまり、ｔ１＜ｔ）。そして、重ね塗り工程では、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、直線部１２ａでは、原材料Ｇが下塗り工程と重ね塗り工程とにより二回に分けて塗布されることによって、二層のゴム材からなるシール部２０が形成されている。一方、曲線部１２ｂの全部及び高さ変化部１２ｃ’の大半では、原材料Ｇが重ね塗り工程により一回塗布されることによって、一層のゴム材からなるシール部２０が形成されている。そして、重ね塗り工程において、後塗り原材料Ｇ２が硬化することによって、後塗り原材料Ｇ２が直線部１２ａの塗布済み原材料Ｇ１及び高さ変化部１２ｃ’の一部における塗布済み原材料Ｇ１に固着すると共に、高さ変化部１２ｃ’の凸面１２Ａの大半及び曲線部１２ｂの凸面１２Ａに固着する。

ここで、図１２及び図１３に示すように、ガスケット１’においてもガスケット１と同様に、ビード部１２の直線部１２ａにおける凸面１２Ａは曲線部１２ｂにおける凸面１２Ａより急峻に突出している。このため、直線部１２ａの塗布済み原材料Ｇ１上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ａは、曲線部１２ｂ上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ｂより薄い（つまり、ｔ２ａ＜ｔ２ｂ）。そして、直線部１２ａにおけるシール部２０の出来上がりの膜厚ｔ（＝ｔ１＋ｔ２ａ）はシール部２０の目標膜厚ｔ０に概ね一致するように設定され、曲線部１２ｂにおけるシール部２０の出来上がりの膜厚ｔ（＝ｔ２ｂ）はシール部２０の目標膜厚ｔ０に概ね一致するように設定されている。また、高さ変化部１２ｃ’の直線部１２ａ側の二層のゴム材からなるシール部２０の出来上がりの膜厚ｔは、直線部１２ａの膜厚ｔ（＝ｔ１＋ｔ２ａ）と近似しており、シール部２０の目標膜厚ｔ０に近似するように設定されている。そして、高さ変化部１２ｃ’では、曲線部１２ｂ側から直線部１２ａ側に向かうほど、凸面１２Ａの傾斜の勾配が徐々に急峻になっている。その結果、高さ変化部１２ｃ’上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ｃは、曲線部１２ｂ側から直線部１２ａ側に向かうほど薄くなる。ただし、高さ変化部１２ｃ’の凸面１２Ａのうち後塗り原材料Ｇ２が直接塗布されている部分の傾斜は直線部１２ａの凸面１２Ａの傾斜よりも緩やかであるため、高さ変化部１２ｃ’上の後塗り原材料Ｇ２の膜厚ｔ２ｃの最小の膜厚ｔ２ｃminは、下塗り工程による膜厚ｔ１よりも大きい（厚い）。このように、高さ変化部１２ｃ’の大半の部分では、重ね塗り工程による膜厚ｔ２ｃの後塗り原材料Ｇ２によって、一層のゴム材からなるシール部２０が形成されているが、この高さ変化部１２ｃ’の一層のゴム材からなるシール部２０の重ね塗り工程による膜厚ｔ２ｃの最小値（ｔ２ｃmin）は一回塗りの直線部１２ａの膜厚ｔ１よりも大きい。したがって、例えばビード部１２の全周に亘って原材料Ｇが連続して一回塗られることによって、一層のゴム材からなるシール部２０が形成された場合と比較すると、ガスケット１’では、ガスケット１と同様に、シール部２０の膜厚ｔの最大値（概ねｔ０）と最小値（ｔ２ｃmin）との差（＝ｔ０－ｔ２ｃmin）、つまり、膜厚ｔのばらつきが小さくなる。したがって、シール部２０の大半の部分の膜厚ｔの均一化を図ることができると共に、シール部２０の全体の膜厚ｔのばらつきを一回塗りの場合と比較すると低減することができる。その結果、シール性能を向上させることができる。

このように、ガスケット１’では、ビード部１２の平面視での形状のみを考慮すると高反力な箇所である曲線部１２ｂのビード高さＨは、反力を減少させるために最小ビード高さＨminに設定されている。これにより、ガスケット１’のビード部１２で発生する反力の大きさが自身の延伸方向において概ね均一化される。そして、本実施形態におけるガスケット製造方法によれば、ビード部１２のビード幅Ｗが変化しているガスケット１’であっても、シール部２０の膜厚ｔ（厚み）のばらつきを抑制し、シール部２０の膜厚ｔを適切に設定することによってさらなるシール性能の向上を図ることが可能である。

また、本実施形態では、ガスケット１やガスケット１’のように断面形状（具体的には、ビード高さＨやビード幅Ｗ）の違いによる原材料Ｇの流動性に考慮して、シール部２０の膜厚ｔの均一化を図るガスケット製造方法について説明したが、原材料Ｇの流動性は、ビード部１２の平面視での形状（平面レイアウト）の違いのみによっても相違する。例えば、図１４に示すように曲率半径の互いに異なる曲線部１２ｂを有するビード部１２を含むガスケット１’’の場合には、曲率半径の小さい曲線部１２ｂ（以下では、第２曲線部１２ｂ２という）における原材料Ｇが、曲率半径の大きい曲線部１２ｂ（以下では、第１曲線部１２ｂ１という）における原材料Ｇよりも径方向の内側に向かって流動し易くなり、その結果、第２曲線部１２ｂ２の凸面１２Ａにおける内側傾斜面部１２２に原材料Ｇが溜まり易くなるという傾向がある。つまり、ガスケット１’’のビード部１２は、金属板に向かって視た平面視で第１の曲率半径を有して曲線的に延びる第１曲線部１２ｂ１と、第１曲線部１２ｂ１の端部から連続すると共に平面視で第１の曲率半径より小さい第２の曲率半径を有して曲線的に延びる第２曲線部１２ｂ２とを有している。このようなガスケット１’’を上述したガスケット製造方法の製造対象とする場合には、第２曲線部１２ｂ２における凸面１２Ａの頂部としての先端面部１２１を下塗り領域Ｓ１として設定すればよい。これにより、第１曲線部１２ｂ１におけるシール部２０の膜厚ｔと第２曲線部１２ｂ２におけるシール部２０の膜厚ｔを互いに近似させることができ、ビード幅Ｗ及びビード高さＨが一定で、ビード部１２の曲線部１２ｂの曲率半径が変化しているガスケット１’’であっても、シール部２０の膜厚ｔ（厚み）のばらつきを抑制し、シール部２０の膜厚ｔを適切に設定することによってさらなるシール性能の向上を図ることが可能である。

また、本実施形態では、ビード高さＨが一定で、ビード幅Ｗが変化するガスケット１において、下塗り領域Ｓ１は、曲線部１２ｂの凸面１２Ａよりも急峻に突出した直線部１２ａにおける凸面１２Ａの頂部としての先端面部１２１であるものとした。しかし、これに限らず、下塗り領域Ｓ１は、曲線部１２ｂの凸面１２Ａの先端面部１２１であってもよい。例えば、ビード幅Ｗの調整により、ビード部１２の曲線部１２ｂにおける反力が十分に低くなり（例えば直線部１２ａにおける反力よりも低くなり）、曲線部１２ｂにおけるシール部２０の膜厚ｔを局所的に厚くした方が、シール部２０付きのビード部１２で発生する最終的な反力の大きさの均一化が効果的に図られる場合もある。このような場合等には、曲線部１２ｂの凸面１２Ａの先端面部１２１が下塗り領域Ｓ１として設定される。このように、シール部２０の膜厚ｔを局所的に厚くすることにより、換言すると、シール部２０の膜厚ｔを適切に設定することによって、シール部２０付きビード部１２で発生する最終的な反力の大きさが自身の延伸方向において概ね均一化される。その結果、さらなるシール性能の向上を図ることができる。このように、下塗り領域Ｓ１が環状のビード部１２のどの部分に設定されると、反力の均一化（換言すると、面圧の均一化）に対して効果的であるのかについては、ビード部１２自体の断面形状やビード部１２自体の平面レイアウト等に基づいて、事前に確認することができ、確認結果に応じて、好適な下塗り領域Ｓ１を予め設定すればよい。

本実施形態のガスケット製造方法によって製造される各ガスケット１，１’，１”は燃料電池スタックに組み込まれるガスケットであるものとしたがこれに限らず、各種の機械に組み込まれるシール部品としてのガスケットの製造方法に適用できる。

以上、本発明の好ましい実施形態及びその変形例について幾つか説明したが、本発明は上記実施形態及び上記変形例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。

本発明は、さらなるシール性能の向上を図ることが可能なガスケットの製造に有用である。

１…ガスケット、１’…ガスケット、１’’…ガスケット、１０…基板、１２…ビード部、１２Ａ…凸面、１２ａ…直線部、１２ｂ…曲線部、１２ｃ…幅変化部、１２ｃ’…高さ変化部、１２１…先端面部（頂部）、１２Ｂ…凹面、２０…シール部、１２１…先端面部（頂部）、Ｈmin…最小ビード高さ（最小のビード高さ）、Ｈmax…最大ビード高さ（最大のビード高さ）、Ｓ…固着予定領域、Ｓ１…下塗り領域、Ｓ２…残余領域、Ｗmin…最小ビード幅（最小のビード幅）、Ｗmax…最大ビード幅（最大のビード幅）。

Claims (5)

1. （削除）
2. 金属板からなる基板であって厚み方向の一方の面側で突出した凸面及び厚み方向の他方の面側で凹んだ凹面を有すると共に環状に延びるビード部が形成されている前記基板と、前記凸面の少なくとも頂部に固着されるシール部と、を含むガスケットを製造するガスケット製造方法であって、
   前記金属板から前記基板を形成する工程と、
   前記シール部を形成するための流動性を有する原材料を、前記シール部の固着予定領域における予め定めた下塗り領域に塗布する工程と、
   前記原材料を前記下塗り領域における塗布済み原材料の上に重ねて塗布すると共に、前記原材料を前記固着予定領域における前記下塗り領域を除いた残りの領域である残余領域に塗布する工程と、
   を含み、
   前記ビード部は、当該ビード部のうち最小のビード幅を有すると共に前記金属板に向かって視た平面視で直線的に延びる直線部と、当該ビード部のうち最大のビード幅を有すると共に前記平面視で曲線的に延びる曲線部と、前記直線部と前記曲線部との間を接続すると共に自身の直線部側端部から自身の曲線部側端部に向かうほど前記ビード幅が広くなる幅変化部とを有しており、
   前記下塗り領域は、前記直線部における前記凸面の前記頂部である、ガスケット製造方法。
3. 金属板からなる基板であって厚み方向の一方の面側で突出した凸面及び厚み方向の他方の面側で凹んだ凹面を有すると共に環状に延びるビード部が形成されている前記基板と、前記凸面の少なくとも頂部に固着されるシール部と、を含むガスケットを製造するガスケット製造方法であって、
   前記金属板から前記基板を形成する工程と、
   前記シール部を形成するための流動性を有する原材料を、前記シール部の固着予定領域における予め定めた下塗り領域に塗布する工程と、
   前記原材料を前記下塗り領域における塗布済み原材料の上に重ねて塗布すると共に、前記原材料を前記固着予定領域における前記下塗り領域を除いた残りの領域である残余領域に塗布する工程と、
   を含み、
   前記ビード部は、当該ビード部のうち最大のビード高さを有すると共に前記金属板に向かって視た平面視で直線的に延びる直線部と、当該ビード部のうち最小のビード高さを有すると共に前記平面視で曲線的に延びる曲線部と、前記直線部と前記曲線部との間を接続すると共に自身の直線部側端部から自身の曲線部側端部に向かうほど前記ビード高さが低くなる高さ変化部とを有しており、
   前記下塗り領域は、前記直線部における前記凸面の前記頂部である、ガスケット製造方法。
4. 金属板からなる基板であって厚み方向の一方の面側で突出した凸面及び厚み方向の他方の面側で凹んだ凹面を有すると共に環状に延びるビード部が形成されている前記基板と、前記凸面の少なくとも頂部に固着されるシール部と、を含むガスケットを製造するガスケット製造方法であって、
   前記金属板から前記基板を形成する工程と、
   前記シール部を形成するための流動性を有する原材料を、前記シール部の固着予定領域における予め定めた下塗り領域に塗布する工程と、
   前記原材料を前記下塗り領域における塗布済み原材料の上に重ねて塗布すると共に、前記原材料を前記固着予定領域における前記下塗り領域を除いた残りの領域である残余領域に塗布する工程と、
   を含み、
   前記ビード部は、前記金属板に向かって視た平面視で第１の曲率半径を有して曲線的に延びる第１曲線部と、前記平面視で前記第１の曲率半径より小さい第２の曲率半径を有して曲線的に延びる第２曲線部とを有しており、
   前記下塗り領域は、前記第２曲線部における前記凸面の前記頂部である、ガスケット製造方法。
5. 前記シール部の前記原材料はゴム材である、請求項２～４のいずれか一つに記載のガスケット製造方法。

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