JP7431678B2

JP7431678B2 - セパレータ一体型ガスケットの製造方法

Info

Publication number: JP7431678B2
Application number: JP2020105115A
Authority: JP
Inventors: 拓朗西村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2024-02-15
Anticipated expiration: 2040-06-18
Also published as: JP2021197330A

Description

本発明は、燃料電池に利用されるセパレータ一体型ガスケットを製造する技術に関する。

燃料電池を構成する複数の膜-電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly）は、第１部材と第２部材とを積層した構造のセパレータにより仕切られる。例えば特許文献１には、燃料電池の各セルに形成される流路を封止するためのガスケットがセパレータに一体的に形成された構造が開示されている。

国際公開第２０１８／０３４０８５号

ガスケットの形成後に第１部材と第２部材とを例えば溶接により接合する場合、ガスケットの材料が第１部材または第２部材に付着することで両者間の接合不良が発生する可能性がある。以上の問題を解決する観点からは、第１部材と第２部材との接合後にガスケットを形成する手順が好適である。しかし、第１部材と第２部材とが接合された状態で、例えば第２部材を治具に固定した状態では、第１部材に反りまたはうねり等の変形が発生する可能性がある。したがって、第１部材の表面にガスケットの材料を安定的および高精度に塗布できないという課題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、セパレータを構成する第１部材と第２部材との接合不良の抑制と、ガスケットの安定的かつ高精度な形成とを両立することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の第１形態に掛るセパレータ一体型ガスケットの製造方法は、第１部材と、前記第１部材に積層される第２部材と、前記第１部材のうち前記第２部材とは反対側の第１面に形成されるガスケットとを具備し、前記第１部材と前記第２部材との間の流路と、前記第１部材と前記第２部材とにわたる貫通孔とが形成されるセパレータ一体型ガスケットの製造方法であって、前記第１部材と前記第２部材とを接合する第１工程と、前記第１工程の実施後の第２工程であって、前記第２部材のうち前記第１部材とは反対側の第２面を治具に吸着し、前記貫通孔に挿入される吸引治具により前記第１部材と前記第２部材との間の空気を吸引する第２工程と、前記第２工程により前記第２部材が前記治具に固定された状態で、前記第１面に前記ガスケットを形成する第３工程とを含む。以上の形態によれば、第１部材と第２部材との接合後にガスケットが形成されるから、ガスケットの材料の付着に起因した第１部材と第２部材との接合不良を抑制できる。また、第２工程においては、貫通孔に挿入された吸引治具により第１部材と第２部材との間の空気が吸引されることで、第１部材の変形（例えば反りまたはうねり）が矯正される。したがって、ガスケットを安定的かつ高精度に形成できる。

第１形態の具体例である第２形態において、前記吸引治具は、前記貫通孔に挿入される柱状部を含み、前記第３工程においては、前記柱状部の側面に形成された吸引口から前記第１部材と前記第２部材との間の空気を吸引する。以上の形態によれば、柱状部の側面に形成された吸引口から第１部材と第２部材との間の空気が吸引されるから、第１部材と第２部材との間の空気を吸引するための構造および工程が簡素化される。

第２形態の具体例である第３形態において、前記柱状部は、開口が形成された第１端部を含み、前記柱状部は、前記開口と前記吸引口とを連通させる連通流路を具備し、前記第２工程および前記第３工程において、前記第１端部は前記治具の取付孔に挿入され、前記第２工程においては、前記第１端部の前記開口を介して前記第１部材と前記第２部材との間の空気を吸引する。以上の形態によれば、吸引治具のうち治具の取付孔に挿入される第１端部の開口を介して前記第１部材と第２部材との間の空気が吸引される。すなわち、第１部材と第２部材との間の空気を吸引するための構造を、第１部材側に設置する必要がない。したがって、第１部材と第２部材との間の空気を第１部材側から吸引する構成と比較して、第３工程において第１面にガスケットを形成し易い。

第３形態の具体例である第４形態において、前記第２工程および前記第３工程においては、前記柱状部を包囲する環状の第１保持具を、前記治具と前記第２面との間に介在させる。以上の形態においては、第２工程および第３工程において治具と第２面との間に第１保持具が介在する。したがって、第２工程および第３工程における第２部材の変形を抑制できる。

第３形態または第４形態の具体例である第５形態において、前記柱状部は、前記第１端部とは反対側の第２端部を含み、前記吸引治具は、前記第２端部に設置された鍔状部を含み、前記第２工程および前記第３工程においては、前記柱状部を包囲する環状の第２保持具を、前記鍔状部と前記第１面との間に介在させる。以上の形態においては、第２工程および第３工程において鍔状部と第１面との間に第２保持具が介在する。したがって、第２工程および第３工程における第２部材の変形を抑制できる。

本発明によれば、セパレータを構成する第１部材と第２部材との接合不良の抑制と、ガスケットの安定的かつ高精度な形成とを両立できる。

セパレータ一体型ガスケットの構成を例示する平面図である。セパレータ一体型ガスケットの構成を例示する断面図である。燃料電池の構成を例示する断面図である。セパレータ一体型ガスケットの製造工程を例示するフローチャートである。第２工程の説明図である。対比例１の説明図である。対比例２の説明図である。第１ガスケットの高さの誤差を測定した結果である。第１ガスケットの膜厚を測定した結果である。

本発明の好適な形態について図面を参照しながら以下に説明する。なお、各図面における各要素の寸法および縮尺は実際の製品とは適宜に相違する。

Ａ：セパレータ一体型ガスケットの構成
図１は、本発明の好適な形態に係るセパレータ一体型ガスケット１００の構成を例示する平面図である。セパレータ一体型ガスケット１００は、燃料電池を構成する複数の膜-電極接合体（ＭＥＡ）を仕切る構造体である。図１に例示される通り、本実施形態のセパレータ一体型ガスケット１００は、流路領域Ｒ1と複数のマニホールド領域Ｒ2（Ｒ21～Ｒ23）と外周領域Ｒ3とを平面視で含む。外周領域Ｒ3は、セパレータ一体型ガスケット１００の外周縁に沿う矩形枠状の領域であり、流路領域Ｒ1を包囲する。複数のマニホールド領域Ｒ2は、流路領域Ｒ1と外周領域Ｒ3との間に形成される。

図２は、本実施形態に係るセパレータ一体型ガスケット１００の構成を例示する断面図である。図１におけるａ－ａ線の断面が図２に図示されている。図１および図２に例示される通り、本実施形態のセパレータ一体型ガスケット１００は、セパレータ１０と第１ガスケット１３と第２ガスケット１４と外周ガスケット１５aと外周ガスケット１５bとを具備する。第１ガスケット１３および第２ガスケット１４は、複数のマニホールド領域Ｒ2の各々に形成される。

セパレータ１０は、相互に隣合う２個の膜-電極接合体の間に介在するとともに、複数種のガスが流通する流路を形成する構造体である。図２に例示される通り、セパレータ１０は第１部材１１と第２部材１２とを具備する。第１部材１１および第２部材１２は、例えばステンレス鋼等の各種の金属材料で形成される。

第１部材１１は、第１外面Ｘ1と第１内面Ｙ1とを含む板状部材である。第１外面Ｘ1と第１内面Ｙ1とは相互に反対側の表面である。同様に、第２部材１２は、第２外面Ｘ2と第２内面Ｙ2とを含む板状部材である。第２外面Ｘ2と第２内面Ｙ2とは相互に反対側の表面である。第１部材１１と第２部材１２とは、第１内面Ｙ1と第２内面Ｙ2とが相互に対向する状態で接合される。第１外面Ｘ1は「第１面」の一例であり、第２外面Ｘ2は「第２面」の一例である。

第１部材１１は、外周部２１aと外周ビード部２２aと個別ビード部３aとマニホールド部４aと流路部５aとを含む。外周部２１aおよび外周ビード部２２aは外周領域Ｒ3に形成される。個別ビード部３aおよびマニホールド部４aは、複数のマニホールド領域Ｒ2の各々に形成される。流路部５aは流路領域Ｒ1に形成される。

外周部２１aは、セパレータ１０の外周縁に沿う矩形枠状の平坦部分である。外周ビード部２２aは、第２部材１２とは反対側に突出する台形ビードであり、セパレータ１０の外周縁に沿う矩形枠状に形成される。外周ガスケット１５aは、第１外面Ｘ1のうち外周ビード部２２aの頂上面に矩形枠状に形成される。

マニホールド部４aは、第１内面Ｙ1に対して窪んだ矩形状の部分である。マニホールド部４aには矩形状の貫通孔（マニホールド）Ｈaが形成される。個別ビード部３aは、第２部材１２とは反対側に突出する台形ビードであり、マニホールド部４aを包囲する矩形枠状に形成される。

流路部５aには、複数の流路溝５１aと複数の流路溝５２aとが形成される。各流路溝５１aは、第１内面Ｙ1に対して窪んだ溝状の空間である。各流路溝５２aは、第１外面Ｘ1に形成された溝状の空間である。各流路溝５１aと各流路溝５２aとが平面視で交互に配列する。

第２部材１２は、第１部材１１と同様に、外周部２１bと外周ビード部２２bと個別ビード部３bとマニホールド部４bと流路部５bとを含む。外周部２１bおよび外周ビード部２２bは外周領域Ｒ3に形成される。個別ビード部３bおよびマニホールド部４bは、複数のマニホールド領域Ｒ2の各々に形成される。流路部５bは流路領域Ｒ1に形成される。

外周部２１bは、セパレータ１０の外周縁に沿う矩形枠状の平坦部分である。外周ビード部２２bは、第１部材１１とは反対側に突出する台形ビードであり、セパレータ１０の外周縁に沿う矩形枠状に形成される。外周ガスケット１５bは、第２外面Ｘ2のうち外周ビード部２２bの頂上面に矩形枠状に形成される。

マニホールド部４bは、第２内面Ｙ2に対して窪んだ矩形状の部分である。マニホールド部４bには矩形状の貫通孔（マニホールド）Ｈbが形成される。個別ビード部３bは、第１部材１１とは反対側に突出する台形ビードであり、マニホールド部４bを包囲する矩形枠状に形成される。

流路部５bには、複数の流路溝５１bと複数の流路溝５２bとが形成される。各流路溝５１bは、第２内面Ｙ2に対して窪んだ溝状の空間である。各流路溝５２bは、第２外面Ｘ2に形成された溝状の空間である。各流路溝５１bと各流路溝５２bとが平面視で交互に配列する。

第１部材１１における外周部２１aの第１内面Ｙ1と第２部材１２における外周部２１bの第２内面Ｙ2とが例えば溶接により接合される。図２の溶接部Ｗは、第１内面Ｙ1と第２内面Ｙ2とが溶接により接合される部分である。溶接部Ｗは、セパレータ１０の外周縁に沿って矩形状に形成される。第１部材１１の貫通孔Ｈaと第２部材１２の貫通孔Ｈbとは平面視で相互に重複する。すなわち、第１部材１１と第２部材１２とにわたる貫通孔（マニホールド）Ｈがセパレータ１０に形成される。

図１のマニホールド領域Ｒ21内の貫通孔Ｈには酸化剤ガス（空気）が流通する。マニホールド領域Ｒ22内の貫通孔Ｈには、例えば燃料電池の発電により発生する熱を除去するための冷媒が流通する。マニホールド領域Ｒ23内の貫通孔Ｈには燃料ガス（水素）が流通する。また、第１部材１１の流路溝５１aと第２部材１２の流路溝５１bとの間には流路Ｃ0が形成される。流路Ｃ0には、マニホールド領域Ｒ22内の貫通孔Ｈから供給される冷媒が流通する。

第１ガスケット１３は、第１外面Ｘ1に形成されるシール材である。第２ガスケット１４は、第２外面Ｘ2に形成されるシール材である。第１ガスケット１３および第２ガスケット１４は、例えばＶＭＱ（ビニルメチルシリコーンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）等の各種の弾性材料で形成される。外周ガスケット１５aおよび外周ガスケット１５bの形成には、第１ガスケット１３および第２ガスケット１４と同様の弾性材料が使用される。

図２に例示される通り、第１ガスケット１３は、第１外面Ｘ1のうち個別ビード部３aの頂上面に形成される。具体的には、第１ガスケット１３は、マニホールド部４aを平面視で包囲する矩形枠状に形成される。ただし、第１ガスケット１３の平面形状は任意である。同様に、第２ガスケット１４は、第２外面Ｘ2のうち個別ビード部３bの頂上面に形成される。具体的には、第２ガスケット１４は、マニホールド部４bを平面視で包囲する矩形枠状に形成される。ただし、第２ガスケット１４の平面形状は任意である。

Ｂ：燃料電池の構成
図３は、以上に例示したセパレータ一体型ガスケット１００を利用した燃料電池１の断面図である。図３に例示される通り、複数のセパレータ一体型ガスケット１００と複数の膜-電極接合体（ＭＥＡ）２００とが交互に積層されることで燃料電池１が構成される。膜-電極接合体２００は、一対の触媒電極層の間に電解質膜を介在させた積層体である。

膜-電極接合体２００には貫通孔Ｈcが形成される。セパレータ１０の貫通孔Ｈ（Ｈa，Ｈb）と膜-電極接合体２００の貫通孔Ｈcとは平面視で相互に重なる。複数の貫通孔Ｈと複数の貫通孔Ｈcとが相互に連通することで、燃料電池１の各ガス（燃料ガス，冷媒，酸化剤ガス）を流通させるための流路が形成される。

各セパレータ一体型ガスケット１００における第１部材１１は、第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aが膜-電極接合体２００の表面に接触した状態で当該膜-電極接合体２００に対向する。第１部材１１の各流路溝５２aと膜-電極接合体２００の表面との間には流路Ｃ1が形成される。流路Ｃ1は、前述のマニホールド領域Ｒ21内の貫通孔Ｈから供給される酸化剤ガス（空気）を膜-電極接合体２００の触媒電極層（カソード）に供給するための流路である。

他方、各セパレータ一体型ガスケット１００における第２部材１２は、第２ガスケット１４および外周ガスケット１５bが膜-電極接合体２００の表面に接触した状態で当該膜-電極接合体２００に対向する。第２部材１２の各流路溝５２bと膜-電極接合体２００の表面との間には流路Ｃ2が形成される。流路Ｃ2は、前述のマニホールド領域Ｒ23内の貫通孔Ｈから供給される燃料ガス（水素）を膜-電極接合体２００の触媒電極層（アノード）に供給するための流路である。

Ｃ：セパレータ一体型ガスケット１００の製造方法
図４は、以上に例示したセパレータ一体型ガスケット１００を製造するための具体的な手順を例示するフローチャートである。セパレータ１０に第１ガスケット１３を形成する手順が図４には例示されている。図４に例示される通り、準備工程Ｐ0において第１部材１１と第２部材１２とが用意される。準備工程Ｐ0の段階では、第１ガスケット１３および第２ガスケット１４は形成されていない。

準備工程Ｐ0の実施後の第１工程Ｐ1において、第１部材１１と第２部材１２とが相互に接合される。第１工程Ｐ1によりセパレータ１０が構成される。前述の通り、第１内面Ｙ1と第２内面Ｙ2とが相互に対向する状態で第１部材１１と第２部材１２とが接合される。具体的には、前述の通り、セパレータ１０の外周縁に沿って溶接部Ｗを矩形枠状に形成する溶接により第１部材１１と第２部材１２とが接合される。

第１工程Ｐ1の実行後の第２工程Ｐ2において、セパレータ１０が治具７０に固定される。図５は、第２工程Ｐ2によりセパレータ１０が治具７０に固定された状態（以下「固定状態」という）の説明図である。図５に例示される通り、治具７０は、セパレータ１０が載置される上面（以下「載置面」という）Ｑを含む構造体である。第２工程Ｐ2においては、第２部材１２が載置面Ｑに対向する状態でセパレータ１０が治具７０に固定される。すなわち、第２部材１２を挟んで載置面Ｑとは反対側に第１部材１１が位置する。

図５に例示される通り、載置面Ｑは、第１面Ｑ1と第２面Ｑ2と第３面Ｑ3と第４面Ｑ4とを含む。第１面Ｑ1は、第２部材１２の外周部２１bに対向する平坦面である。第２面Ｑ2は、第１面Ｑ1よりも低い平坦面であり、第２部材１２の個別ビード部３bおよびマニホールド部４bに対向する。第３面Ｑ3は、第１面Ｑ1と同一面内に位置する平坦面である。第３面Ｑ3は、第２部材１２のうち個別ビード部３bと流路部５bとの間の平板状の部分６bに対向する。第４面Ｑ4は、第２部材１２の流路部５bに対向する平坦面である。図５に例示される通り、外周部２１bが第１面Ｑ1に接触し、部分６bが第３面Ｑ3に接触し、流路部５bが第４面Ｑ4に接触した状態で、セパレータ１０は載置面Ｑに載置される。

図５に例示される通り、載置面Ｑには複数の吸引流路７１が形成される。具体的には、第１面Ｑ1と第３面Ｑ3と第４面Ｑ4との各々に吸引流路７１が形成される。第２工程Ｐ2においては、複数の吸引流路７１の各々を介した吸引により第２部材１２の第２外面Ｘ2が載置面Ｑに吸着される。第２部材１２の吸引には、例えばポンプ等の吸引機構（図示略）が利用される。

以上に説明した第２部材１２の吸着に加えて、第２工程Ｐ2においては、第１部材１１と第２部材１２との間の空気が吸引される。第１部材１１と第２部材１２との間の空気の吸引には、図５の吸引治具８０が利用される。なお、実際にはセパレータ１０の複数の貫通孔Ｈの各々について吸引治具８０が設置されるが、以下の説明においては便宜的に１個の貫通孔Ｈに着目する。

吸引治具８０は、柱状部８１と鍔状部８２とを含む構造体である。柱状部８１は、第１端部Ｅ1と第２端部Ｅ2とを含む柱状の部分である。第１端部Ｅ1と第２端部Ｅ2とは相互に反対側に位置する。鍔状部８２は第２端部Ｅ2に設置される。鍔状部８２は、柱状部８１の側面から全周にわたり径方向に張出す鍔状の部分である。

柱状部８１は、第１部材１１側から貫通孔Ｈに挿入される。第２工程Ｐ2においては、第２部材１２の第２外面Ｘ2と治具７０の第２面Ｑ2との間に第１保持具９１が設置される。第１保持具９１は、柱状部８１を包囲する環状の構造体である。第２部材１２の第２外面Ｘ2に第１保持具９１の上面が接触し、第１保持具９１の下面が第２面Ｑ2に接触する。

また、柱状部８１が貫通孔Ｈに挿入された状態では、鍔状部８２が第１部材１１の第１外面Ｘ1に対向する。第２工程Ｐ2においては、第１部材１１の第１外面Ｘ1と鍔状部８２の下面との間に第２保持具９２が設置される。第２保持具９２は、柱状部８１を包囲する環状の構造体である。第１部材１１のうち平坦部３４aの第１外面Ｘ1に第２保持具９２の下面が接触し、第２保持具９２の上面が鍔状部８２の下面に接触する。

貫通孔Ｈに挿入された柱状部８１の側面は、貫通孔Ｈaの内周面に密着するとともに貫通孔Ｈbの内周面に密着する。すなわち、貫通孔Ｈが柱状部８１により閉塞される。したがって、第１部材１１のマニホールド部４aと第２部材１２のマニホールド部４bとの間の空間Ｓは柱状部８１により密閉される。空間Ｓは、第１部材１１と第２部材１２との間の空間である。

図５に例示される通り、柱状部８１の第１端部Ｅ1（具体的には柱状部８１の先端）には開口８３が形成される。柱状部８１の側面には吸引口８４が形成される。また、柱状部８１の内部には連通流路８５が形成される。連通流路８５は、開口８３と吸引口８４とを連通させる流路である。連通流路８５の一端が開口８３であり、連通流路８５の他端が吸引口８４であると換言してもよい。

図５に例示される通り、柱状部８１が貫通孔Ｈを貫通する状態では、第１端部Ｅ1は第２部材１２のマニホールド部４bから治具７０側に突出する。第２部材１２から突出した第１端部Ｅ1は、治具７０の第２面Ｑ2に形成された取付孔７３に挿入される。取付孔７３の底面には吸引流路７２が形成される。

柱状部８１が貫通孔Ｈに挿入された状態では、第１部材１１のマニホールド部４aと第２部材１２のマニホールド部４bとの間の空間Ｓ内に吸引口８４が位置する。すなわち、取付孔７３の吸引流路７２は、開口８３と連通流路８５と吸引口８４とを介して空間Ｓに連通する。なお、連通流路８５に連通する複数の吸引口８４を柱状部８１の側面に形成してもよい。

第２工程Ｐ2においては、吸引流路７２と連通流路８５とを介して第１部材１１と第２部材１２との間の空気が吸引される。第１部材１１と第２部材１２との間の空気が吸引されることで、第１部材１１が第２部材１２側に接触した状態に保持される。すなわち、吸引治具８０を利用した吸引により第１部材１１の変形が矯正される。以上の説明から理解される通り、第２工程Ｐ2により成立する固定状態は、第２部材１２の第２外面Ｘ2が治具７０に吸着され、かつ、貫通孔Ｈに挿入される吸引治具８０により第１部材１１と前記第２部材１２との間の空気が吸引された状態である。

第２工程Ｐ2の実施後の第３工程Ｐ3は、第２部材１２の吸引と吸引治具８０による吸引とが第２工程Ｐ2と同様に維持された状態で実施される。すなわち、第２工程Ｐ2により第２部材１２が治具７０に固定された図５の固定状態において第３工程Ｐ3が実施される。第３工程Ｐ3においては、図２に例示した通り、第１ガスケット１３と外周ガスケット１５aとが形成される。第１ガスケット１３は、第１部材１１の第１外面Ｘ1のうち個別ビード部３aの頂上面に形成される。第１ガスケット１３は、複数のマニホールド領域Ｒ2（Ｒ21～Ｒ23）の各々について形成される。外周ガスケット１５aは、第１外面Ｘ1のうち外周ビード部２２aの頂上面に形成される。第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aの形成には、例えばスクリーン印刷またはジェットディスペンサ等の公知の塗布技術が任意に採用される。

以上の工程による第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aの形成後に、第２工程Ｐ2および第３工程Ｐ3と同様の手順により、セパレータ１０の第２外面Ｘ2に第２ガスケット１４および外周ガスケット１５bが形成される。

以上の説明から理解される通り、第１部材１１と第２部材１２とを接合する第１工程Ｐ1の実施後に第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aが形成されるから、第１ガスケット１３または外周ガスケット１５aの材料の付着に起因した第１部材１１と第２部材１２との接合不良が抑制される。また、第２工程Ｐ2においては、貫通孔Ｈに挿入された吸引治具８０により第１部材１１と第２部材１２との間の空気が吸引されることで、第１部材１１の変形が矯正される。したがって、第３工程Ｐ3において、第１ガスケット１３を安定的かつ高精度に形成できる。以上の説明の通り、本実施形態によれば、第１部材１１と第２部材１２との接合不良の抑制と、第１ガスケット１３および第２ガスケット１４の安定的かつ高精度な形成とを両立できる。

対比例１および対比例２と比較した本実施形態の効果を以下に説明する。対比例１は、第１部材１１と第２部材１２との接合前に第１部材１１の第１外面Ｘ1に第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aを形成する形態である。対比例１においては、図６に例示される通り、第１部材１１が単独で治具７０に直接的に吸着される。したがって、第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aを安定的かつ高精度に形成し易い。ただし、第１ガスケット１３の形成後に第１部材１１と第２部材１２とが接合されるから、第１ガスケット１３または外周ガスケット１５aの材料の付着に起因した接合不良が発生する場合がある。

対比例２は、第１部材１１と第２部材１２との接合後に第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aを形成するが、第１部材１１と第２部材１２との間の空気を吸引しない形態である。対比例２においては、第１部材１１と第２部材１２との接合の段階で第１ガスケット１３および外周ガスケット１５aは形成されていないから、第１ガスケット１３または外周ガスケット１５aの材料の付着に起因した接合不良が対比例１と比較して抑制される。ただし、第１部材１１が治具７０に直接的に吸着されないから、図７に例示される通り、対比例１と比較して、第１部材１１に反りまたはうねり等の変形が発生するという問題がある。以上の状態では、第１ガスケット１３の下地となる第１外面Ｘ1が水平面に対して傾斜するから、第１ガスケット１３の材料の液滴を第１外面Ｘ1に安定的かつ高精度に塗布できない。したがって、対比例２においては、第１ガスケット１３を安定的かつ高精度に形成することは困難である。

図８は、第１部材１１のうち第１ガスケット１３が形成される個別ビード部３aの高さの誤差（エラーバー）を、第１部材１１の単品の状態と、対比例２（図７）により製造されたセパレータ１０と、本実施形態により製造されたセパレータ１０とについて測定した結果である。個別ビード部３aの高さを相異なる３０点で測定した結果が図８には図示されている。具体的には、第１外面Ｘ1の平均高さを基準値（＝０）とした場合の誤差が図８には図示されている。図８から理解される通り、対比例２においては個別ビード部３aの高さの誤差が大きい。対比例２と比較して、本実施形態によれば、個別ビード部３aの高さの誤差が、第１部材１１の単品の状態と同等の水準まで低減される。

図９は、第１ガスケット１３の膜厚（個別ビード部３aの中心部における膜厚）を、第１部材１１の単品の状態で第１ガスケット１３を形成した場合と、と、対比例２（図７）により製造されたセパレータ１０と、本実施形態により製造されたセパレータ１０とについて測定した結果である。対比例２においては、個別ビード部３aの高さの誤差に加えてうねりによる位置ズレが発生する。したがって、図９から理解される通り、対比例２においては、第１ガスケット１３の膜厚が部分的に低下する箇所が発生する。本実施形態によれば、対比例２と比較して第１ガスケット１３の膜厚の誤差が低減される。具体的には、第１部材１１の単品の状態で第１ガスケット１３を形成した場合と同等の水準まで第１ガスケット１３の膜厚の誤差が低減される。図８および図９から、本実施形態により第１ガスケット１３を安定的かつ高精度に形成できることが確認できる。

また、本実施形態においては、柱状部８１の側面に形成された吸引口８４から第１部材１１と第２部材１２との間の空気が吸引されるから、第１部材１１と第２部材１２との間の空気を吸引するための構造および工程が簡素化されるという利点がある。また、吸引治具８０のうち治具７０の取付孔７３に挿入される第１端部Ｅ1の開口８３を介して第１部材１１と第２部材１２との間の空気が吸引される。すなわち、第１部材１１と第２部材１２との間の空気を吸引するための機構を、第１部材１１側に設置する必要がない。したがって、第１部材１１と第２部材１２との間の空気を第１部材１１側から吸引する構成と比較して、第３工程Ｐ3において第１外面Ｘ1に第１ガスケット１３を形成し易いという利点もある。

また、第２工程Ｐ2および第３工程Ｐ3において、治具７０と第２外面Ｘ2との間に第１保持具９１が介在する。したがって、第２工程Ｐ2および第３工程Ｐ3における第２部材１２の変形を抑制できる。また、第２工程Ｐ2および第３工程Ｐ3において鍔状部８２と第１外面Ｘ1との間に第２保持具９２が介在する。したがって、第２工程Ｐ2および第３工程Ｐ3における第２部材１２の変形を抑制できる。

Ｄ：変形例
以上に例示した形態に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。

（１）前述の形態においては、第１部材１１の第１外面Ｘ1のうち個別ビード部３aの頂上面に第１ガスケット１３が形成される構成を例示したが、第１ガスケット１３が形成される位置は以上の例示に限定されない。例えば、貫通孔Ｈaを包囲する形状の第１ガスケット１３が、第１外面Ｘ1のうちマニホールド部４aの頂上面に形成されてもよい。第２ガスケット１４が形成される位置も同様に、第２外面Ｘ2のうち個別ビード部３bの頂上面には限定されない。例えば、貫通孔Ｈbを包囲する形状の第２ガスケット１４が、第２外面Ｘ2のうちマニホールド部４bの頂上面に形成されてもよい。

（２）第２工程Ｐ2において、吸引流路７１を介した吸引により第２部材１２を治具７０に固定する処理と、吸引流路７２を介して第１部材１１と第２部材１２との間の空気を吸引する処理との先後は任意である。両方の処理を同時に開始してもよいし、一方の処理の実施前に他方の処理を開始してもよい。

（３）第２工程Ｐ2において第１保持具９１または第２保持具９２は省略されてもよい。第２保持具９２が省略された構成では、吸引治具８０のうち鍔状部８２が省略されてもよい。

１…燃料電池、
１００…セパレータ一体型ガスケット、
２００…膜-電極接合体、
１０…セパレータ、
１１…第１部材、
１２…第２部材、
１３…第１ガスケット、
１４…第２ガスケット、
２１a，２１b…外周部、
２２a，２２b…外周ビード部、
３a，３b…個別ビード部、
４a，４b…マニホールド部、
５a，５b…流路部、
７０…治具、
７１，７２…吸引流路、
８０…吸引治具、
８１…柱状部、
８２…鍔状部、
８３…開口、
８４…吸引口、
８５…連通流路、
９１…第１保持具、
９２…第２保持具、
Ｈ，Ｈa，Ｈb…貫通孔、
Ｐ0…準備工程、
Ｐ1…第１工程、
Ｐ2…第２工程、
Ｐ3…第３工程、
Ｑ…載置面、
Ｗ…溶接部、
Ｘ1…第１外面、
Ｘ2…第２外面、
Ｙ1…第１内面、
Ｙ2…第２内面。

Claims

第１部材と、
前記第１部材に積層される第２部材と、
前記第１部材のうち前記第２部材とは反対側の第１面に形成されるガスケットと
を具備し、
前記第１部材と前記第２部材との間の流路と、
前記第１部材と前記第２部材とにわたる貫通孔と
が形成されるセパレータ一体型ガスケットの製造方法であって、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する第１工程と、
前記第１工程の実施後の第２工程であって、前記第２部材のうち前記第１部材とは反対側の第２面を治具に吸着し、前記貫通孔に挿入される吸引治具により前記第１部材と前記第２部材との間の空気を吸引する第２工程と、
前記第２工程により前記第２部材が前記治具に固定された状態で、前記第１面に前記ガスケットを形成する第３工程と
を含むセパレータ一体型ガスケットの製造方法。
前記吸引治具は、前記貫通孔に挿入される柱状部を含み、
前記第３工程においては、前記柱状部の側面に形成された吸引口から前記第１部材と前記第２部材との間の空気を吸引する
請求項１の製造方法。
前記柱状部は、開口が形成された第１端部を含み、
前記柱状部は、前記開口と前記吸引口とを連通させる連通流路を具備し、
前記第２工程および前記第３工程において、前記第１端部は前記治具の取付孔に挿入され、
前記第２工程においては、前記第１端部の前記開口を介して前記第１部材と前記第２部材との間の空気を吸引する
請求項２の製造方法。
前記第２工程および前記第３工程においては、前記柱状部を包囲する環状の第１保持具を、前記治具と前記第２面との間に介在させる
請求項３の製造方法。
前記柱状部は、前記第１端部とは反対側の第２端部を含み、
前記吸引治具は、前記第２端部に設置された鍔状部を含み、
前記第２工程および前記第３工程においては、前記柱状部を包囲する環状の第２保持具を、前記鍔状部と前記第１面との間に介在させる
請求項３または請求項４の製造方法。