JP7334128B2 - Gasket manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池用のセパレータに形成されるガスケットの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a gasket formed on a separator for fuel cells.
従来、燃料電池用セパレータ上に、スクリーン印刷などの各種方法によりガスケットを形成する方法が知られている。また、このような技術において、密封性を高めるために、セパレータにビードを設けて、このビード上にガスケットを形成する技術が知られている。 Conventionally, a method of forming a gasket on a fuel cell separator by various methods such as screen printing is known. Moreover, in such a technique, a technique is known in which a separator is provided with a bead and a gasket is formed on the bead in order to improve the sealing performance.
図4を参照して、従来例に係るガスケットの製造方法について説明する。図4は従来例に係るガスケットの製造方法により製造されるガスケットの模式的断面図であり、同図(a)は適正にガスケットが製造された場合の状態を示し、同図(b)は製造過程で不具合が生じた場合の状態を示している。 A method of manufacturing a conventional gasket will be described with reference to FIG. 4A and 4B are schematic cross-sectional views of a gasket manufactured by a conventional gasket manufacturing method, in which FIG. It shows the state when a problem occurs in the process.
図示の燃料電池用セパレータ510にはビード520が設けられている。このビード520の上に弾性体製のガスケット600を設けることにより、密封性を高めることができる。そして、密封性を高めるためには、ビード520上の正確な位置に、かつ所望の高さtのガスケット600を設ける必要がある。このガスケット600は、一般的に、液状ゴムが硬化することにより形成される。また、スクリーン印刷,ディスペンサーによる塗布、及びインクジェット方式などの各種手法により、ビード520に沿うようにビード520の上に液状ゴムが塗布され、塗布された液状ゴムが硬化することにより、ガスケット600が形成される。
A
ビード520の上に塗布された液状ゴムは、その表面張力によって、塗布された際の形状が維持されたまま硬化されることで、所望の形状のガスケット600が形成される(図4(a)参照)。しかしながら、何らかの原因で、塗布された液状ゴムの形状が維持されず、ビード520の下方へと液状ゴムが流れ落ちてしまうことがある。図4(b)は、ビード520の下方に一部(図中、610Xに示す部分)が流れ落ちてしまった液状ゴム610の状態を示している。特に、液状ゴムの粘性が低かったり、所望の高さtが高かったりする場合に、このような現象が生じてしまい易い。液状ゴムが流れ落ちてしまうと、所望の寸法形状のガスケット600が得られず、不良品となってしまうため、生産性が低下してしまう。
The liquid rubber applied on the
本発明の目的は、生産性の向上を図ることのできるガスケットの製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gasket manufacturing method capable of improving productivity.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means to solve the above problems.
すなわち、本発明のガスケットの製造方法は、
燃料電池用セパレータに設けられたビード上に形成される弾性体製のガスケットの製造
方法において、
液状ゴムを用いて、前記ビード上に、幅方向に間隔を空けて、前記ガスケットの一部となる一対の第1薄膜層を形成する第1工程と、
液状ゴムを用いて、前記一対の第1薄膜層の間に、これら一対の第1薄膜層の一部とそれぞれ重なるように、前記ガスケットの一部となる第2薄膜層を形成する第2工程と、
を有することを特徴とする。
That is, the method for manufacturing the gasket of the present invention includes:
In a method for manufacturing an elastic gasket formed on a bead provided on a fuel cell separator,
a first step of forming a pair of first thin film layers to be a part of the gasket on the bead with a gap in the width direction using liquid rubber;
A second step of forming a second thin film layer, which will be a part of the gasket, between the pair of first thin film layers using liquid rubber so as to overlap with a part of the pair of first thin film layers. and,
characterized by having
本発明によれば、一対の第1薄膜層を形成した後に、一対の第1薄膜層の間に、これら一対の第1薄膜層の一部とそれぞれ重なるように第2薄膜層を形成する手法を採用している。これにより、所望の寸法形状のガスケットを形成させるために、液状ゴムを一度だけ塗布する場合に比べて、1回に塗布する液状ゴムの量を少なくすることができ、ビードの下方に液状ゴムが流れ落ちてしまうことを抑制できる。 According to the present invention, after forming a pair of first thin film layers, a second thin film layer is formed between the pair of first thin film layers so as to partially overlap with the pair of first thin film layers. is employed. As a result, in order to form a gasket having a desired size and shape, the amount of liquid rubber to be applied at one time can be reduced compared to the case where the liquid rubber is applied only once. You can prevent it from falling off.
以上説明したように、本発明によれば、生産性の向上を図ることができる。 As described above, according to the present invention, productivity can be improved.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below based on an embodiment with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to them. .
(実施例)
図1~図3を参照して、本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータ(以下、適宜、「セパレータ100」と称する)に設けられたビード上に形成される弾性体製のガスケットの製造方法について説明する。図1は本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータの平面図である。図2は本発明の実施例に係る燃料電池の一部を示す模式的断面図である。なお、図2中の一対のセパレータ100のうち下方のセパレータ100は、図1中のAA断面図に相当する。図3は本発明の実施例に係るガスケットの製造工程図である。なお、図3に示すセパレータ100は、図1中のAA断面図に相当する。
(Example)
1 to 3, manufacture of an elastic gasket formed on a bead provided in a fuel cell separator (hereinafter referred to as "
<燃料電池>
図2を参照して、本実施例に係るセパレータ100を備える燃料電池について説明する。一般的に、燃料電池は、複数の単セルからなるセルスタックとして構成される。図2においては、単セル10の模式的断面図を示している。単セル10は、一対のセパレータ100と、これら一対のセパレータ100の間に設けられるMEA(Membrane Electrode Assembly)とを備えている。MEAは、電解質膜200と、電解質膜200の両面に備えられる一対のガス拡散層300とを備えている。また、セパレータ100は、金属などにより構成される板状の部材により構成される。このセパレータ100には、燃料ガスや酸化剤ガスなどが流れる流路120が形成されている。
<Fuel cell>
A fuel cell including the
そして、単セル10には、その外部に燃料ガスや酸化剤ガスなどが漏れるのを防ぐために、ゴム状弾性体製のガスケット150が設けられている。ガスケット150の材料とし
ては、シリコンゴム,フッ素ゴム,EPDM及びブチルゴムなどを好適な例として挙げることができる。そして、ガスケット150は、セパレータ100に形成されたビード130上に設けられている。このガスケット150によって、セパレータ100と電解質膜200との間の隙間が封止される。
The
<セパレータ>
特に、図1を参照して、燃料電池(単セル10)に備えられるセパレータ100について、より詳細に説明する。セパレータ100には、複数のマニホルド110と、セパレータ100の表面に形成される流路120とが設けられている。本実施例に係るセパレータ100は金属により構成される。ただし、セパレータ100の材料として、カーボン材料の他、樹脂材料なども採用し得る。セパレータ100に設けられるマニホルド110は、燃料ガス,酸化剤ガス、及び冷却液などを各セルに分配するために設けられている。また、セパレータ100の表面に形成される流路120は、燃料ガスや酸化剤ガスなどが流れる流路として用いられる。
<Separator>
In particular, referring to FIG. 1, the
そして、上記の燃料ガスなどが外部などに漏れてしまうことを防止するために、マニホルド110の周囲、及び流路120が形成されている領域の周囲には、それぞれ弾性体製のガスケット150がセパレータ100に一体的に設けられている。なお、図1においては、ガスケット150が設けられている部位を太線にて示している。一般的に、密封性を高めるために、セパレータ100にビード130が設けられて、このビード130の上にガスケット150が形成される。すなわち、セパレータ100には、マニホルド110の周囲、及び流路120が形成されている領域の周囲に、それぞれビード130が形成され、これらのビード130の上にそれぞれ弾性体製のガスケット150が形成される。
In order to prevent the fuel gas from leaking to the outside,
<ガスケットの製造方法>
特に、図3を参照して、本実施例に係るガスケット150の製造方法について説明する。本実施例に係るガスケットの製造方法は、概略、セパレータ100のビード130の上に液状ゴムを塗布する工程と、塗布された液状ゴムを架橋により硬化させる工程とを有する。なお、本実施例に係る「液状ゴムを塗布する工程」において、液状ゴムの塗布の仕方については、スクリーン印刷,ディスペンサーによる塗布、及びインクジェット方式などの各種手法を採用することができる。そして、本実施例に係る「液状ゴムを塗布する工程」においては、以下の「第1工程」と「第2工程」とを有している。
<Manufacturing method of gasket>
In particular, referring to FIG. 3, a method of manufacturing the
<<第1工程>>
本実施例に係る「液状ゴムを塗布する工程」においては、まず、セパレータ100のビード130の上に、液状ゴムを用いて、幅方向に間隔を空けて、一対の第1薄膜層151,152が形成される。すなわち、スクリーン印刷などにより、ビード130に沿うように、かつ、幅方向に間隔を空けて、液状ゴムが塗布されることで、一対の第1薄膜層151,152が形成される。なお、第1薄膜層151と第1薄膜層152は、液状ゴムの塗布方法に応じて、別々に形成してもよいし、同時に形成してもよい。これら一対の第1薄膜層151,152は、架橋により硬化された後に、ガスケット150の一部となる部分である。なお、第1薄膜層151における第1薄膜層152から離れた側の端から、第1薄膜層152における第1薄膜層151から離れた側の端までの距離H1は、ガスケット150の幅とおおよそ等しい。また、第1薄膜層151,152におけるビード130の頂部からの高さt0は、ガスケット150におけるビード130の頂部からの高さよりも低い。なお、図3(a)は、第1工程が完了した後の状態を示している。
<<First step>>
In the "process of applying liquid rubber" according to the present embodiment, first, a pair of first thin film layers 151 and 152 are formed on the
<<第2工程>>
第1工程の後に、液状ゴムを用いて、一対の第1薄膜層151,152の間に、これら一対の第1薄膜層151,152の一部とそれぞれ重なるように、第2薄膜層153が形
成される。すなわち、スクリーン印刷などにより、一対の第1薄膜層151,152に沿うように、液状ゴムが塗布されることで、これら一対の第1薄膜層151,152の間に、第2薄膜層153が形成される。第2薄膜層153も、架橋により硬化された後に、ガスケット150の一部となる部分である。第2薄膜層153におけるビード130の頂部からの高さt1は、ガスケット150におけるビード130の頂部からの高さとおおよそ等しい。なお、図3(b)は、第2工程が完了した後の状態を示している。
<<Second step>>
After the first step, liquid rubber is used to form a second
第2工程後、液状ゴムが架橋により硬化されることで、上記の通り、ガスケット150が形成される。ビード130の寸法形状にも左右されるが、ガスケット150の幅は1mm~3mm程度であり、ガスケット150におけるビード130の頂部からの高さは、20μm~200μm程度である。
After the second step, the liquid rubber is cured by cross-linking to form the
<本実施例に係るガスケットの製造方法の優れた点>
本実施例に係るガスケット150の製造方法によれば、一対の第1薄膜層151,152を形成した後(第1工程後)に、一対の第1薄膜層151,152の間に、これら一対の第1薄膜層151,152の一部とそれぞれ重なるように第2薄膜層153を形成する(第2工程)手法を採用している。これにより、所望の寸法形状のガスケット150を形成させるために、液状ゴムを一度だけ塗布する場合に比べて、1回に塗布する液状ゴムの量を少なくすることができる。そのため、ビード130の下方に液状ゴムが流れ落ちてしまうことを抑制できる。特に、第2工程において、所望の高さとなるように液状ゴムを塗布して第2薄膜層153を形成しても、予め形成されている一対の第1薄膜層151,152によって、液状ゴムが堰き止められ、流れ落ちてしまうことを抑制することができる。従って、生産性の向上を図ることができる。
<Excellent points of the method for manufacturing a gasket according to the present embodiment>
According to the method for manufacturing the
ここで、第2薄膜層153の形成は、一対の第1薄膜層151,152が硬化する前に行うことができる。すなわち、第2薄膜層153を形成するための液状ゴムの量は少ないため、一対の第1薄膜層151,152の表面張力により、液状ゴムが流れ落ちてしまうことを抑制することができる。ただし、本発明においては、一対の第1薄膜層151,152が硬化した後に、第2薄膜層153を形成する場合の態様も含まれる。
Here, the second
(その他)
上記実施例においては、一対の第1薄膜層151,152と第2薄膜層153が硬化することによりガスケット150が形成される場合の構成について示した。しかしながら、本発明においては、更に薄膜層を重ねて形成する場合も含む。すなわち、一対の第1薄膜層151,152と第2薄膜層153だけでは、所望の高さのガスケットを得られない場合には、これら一対の第1薄膜層151,152と第2薄膜層153の表面側に、更に薄膜層を形成することで、より高さの高いガスケットを形成することができる。この場合、第2工程後に、スクリーン印刷などにより、一対の第1薄膜層151,152と第2薄膜層153の表面側に、更に、液状ゴムを塗布すればよい。なお、所望のガスケットの高さに応じて、上記の第1工程と第2工程を所定回数繰り返すことで、ガスケットの高さを高くすることができる。また、少しだけガスケットの高さを高くする場合には、第2工程の後に、幅方向の中央付近(第2薄膜層153の表面付近)に1層のみ薄膜層を形成することも可能である。なお、第1工程と第2工程を繰り返す場合には、液状ゴムが硬化した後に、次の第1工程と第2工程を行うとよい。ただし、液状ゴムが流れ落ちないのであれば、液状ゴムが硬化する前に、次の第1工程と第2工程を引き続き行うことができる。
(others)
In the above embodiment, the configuration in which the
10 単セル
100 セパレータ
110 マニホルド
120 流路
130 ビード
150 ガスケット
151,152 第1薄膜層
153 第2薄膜層
200 電解質膜
300 ガス拡散層
10
Claims (1)
液状ゴムを用いて、前記ビード上に、幅方向に間隔を空けて、前記ガスケットの一部となる一対の第1薄膜層を形成する第1工程と、
液状ゴムを用いて、前記一対の第1薄膜層の間に、これら一対の第1薄膜層の一部とそれぞれ重なるように、前記ガスケットの一部となる第2薄膜層を形成する第2工程と、
を有することを特徴とするガスケットの製造方法。 In a method for manufacturing an elastic gasket formed on a bead provided on a fuel cell separator,
a first step of forming a pair of first thin film layers to be a part of the gasket on the bead with a gap in the width direction using liquid rubber;
A second step of forming a second thin film layer, which will be a part of the gasket, between the pair of first thin film layers using liquid rubber so as to overlap with a part of the pair of first thin film layers. and,
A method for manufacturing a gasket, comprising:
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JP2021125286A JP2021125286A (en) | 2021-08-30 |
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