JP7475215B2 - ガスケットの製造方法 - Google Patents
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Description
ガスケット材料が透過しない基体上に、前記ガスケット材料を用いてガスケットを一体的に設けるガスケットの製造方法において、
前記ガスケットとなる部分を含む成形体を形成するためのキャビティと、前記ガスケットとなる部分の周囲に複数設けられ、かつ前記キャビティに前記ガスケット材料を注入するゲートと、を有する金型を用いて、前記成形体が前記基体上に設けられる一体成形品を成形する射出成形工程と、
前記金型から前記一体成形品を取り出した後に、複数の前記ゲートによりそれぞれ形成されるゲート跡を有する部位を全て切断する切断工程と、
を有し、
前記ゲートは、前記基体の周囲に複数設けられており、前記切断工程においては、前記成形体の一部のみを切断し、
前記キャビティは前記金型の型締め及び型開き方向に間隔を空けて複数設けられ、かつ、それぞれのキャビティに対応して個々に配される前記基体の周囲に、それぞれ前記ゲートが複数設けられ、
前記キャビティのうち、前記ゲートから前記ガスケットとなる部分に至る前記ガスケット材料の通路の面積は、鉛直方向上方に配される前記キャビティよりも鉛直方向下方に配される前記キャビティの方が広くなるように構成されることを特徴とする。
図1を参照して、燃料電池について説明する。図1は燃料電池の単セルの断面を簡略的に示す断面図の一部である。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1においては、単セル10の断面図を示している。単セル10は、一対のセパレータ一体ガスケット100と、これら一対のセパレータ一体ガスケット100の間に設けられるMEA(Membrane Electrode Assembly)200とを備えている。MEAは、電解質膜と、電解質膜の両面に備えられる一対のガス拡散層とを備えている。
図2~図4を参照して、本発明の実施例1に係るガスケットの製造方法について説明する。図2は本発明の実施例1に係るガスケットの製造方法により得られるセパレータ一体ガスケットの平面図である。図3は本発明の実施例1に係る射出成形金型を簡略的に示す断面図である。図4は本発明の実施例1に係る中間製品の平面図である。なお、各部の特徴的な構成が分かり易くなるように、各図間における各構成の縮尺については適宜変更して示している。他の実施例についても同様である。
図2を参照して、本発明の実施例1に係るガスケットの製造方法により得られるセパレータ一体ガスケットについて説明する。セパレータ一体ガスケット100は、セパレータ本体である基体110と、基体110上に一体的に設けられるガスケット120とを備えている。基体110は、板状の部材により構成され、ガスケット材料(ガスケット120
を成形する材料)が透過しない材料により構成されている。より具体的には、SUSやTiなどの金属、カーボン材料、PENなどの樹脂材料(樹脂フィルム)などを好適に採用し得る。また、ガスケット材料としては、EPDMやVMQなどのゴム材料を好適に採用することができる。
特に、図3及び図4を参照して、本実施例に係るガスケットの製造方法について説明する。本実施例に係る製造方法においては、射出成形工程と、射出成形工程後の切断工程とを有している。
図3においては、射出成形工程に用いられる射出成形金型について、金型内に配される基体110の中心を通るように切断した断面図を簡略的に示している。なお、図3中の基体110の断面図は、図2中のAA断面図に相当する。
本実施例においては、一体成形品100Xに対して、ゲート跡Gを有する部位が全て切断される。なお、これらゲート跡Gを有する複数の部位については、打ち抜きにより一括して切断させることができる。図中、一点鎖線Cは切断面の位置を示している。図から分かるように、本実施例においては、成形体の一部のみが切断される。打ち抜き(切断)を行うための装置については、適宜公知技術を採用すればよいので、その説明は省略する。なお、一体成形品100Xにおいて、基体110に一体的に設けられる成形体は、ガスケット120となる部分と、切断されて排除される複数のゲート跡Gを有する部分とからなると言うことができる。以上の工程を経ることで、図2に示すセパレータ一体ガスケット100が得られる。なお、図3に示すキャビティ521のうち、太線521Xに示す領域が、ガスケット120のうちのガスケット本体部121を成形する部分であり、太線521Yに示す領域が、ガスケット120のうちの枝分かれ部122を成形する部分である。そして、太線521Zに示す領域が、成形体のうち切断工程により切断されて除去される部分である。
本実施例に係るガスケットの製造方法によれば、切断工程によって、ゲート跡Gを有する部位が全て切断されるため、ガスケット120にはゲート跡Gが残らない。そして、ゲート522は、成形体におけるガスケット120となる部分の周囲に複数設けられているため、ゲート522の配置やゲート面積の設定自由度が高く、射出圧力の設定自由度を高めることができる。従って、ウエルドラインが目立つほど大きくなってしまうことを抑制でき、かつ、ガスケット材料の充填が不足してしまうことも抑制することができる。また、金型内において基板110の上部にゲート522を設ける必要がなくなるため、基板110上に一体的に成形されるガスケット120を小型化することも可能となり、設計自由度を高めることができる。また、本実施例の場合には、基体110よりも外側にゲート522が配されているため、ゲート522からの射出圧が基体110に直接作用することがない。従って、基体110の変形などを抑制することができる。
上記の射出成形金型500の構成においては、ゲート522からのガスケット材料の射出圧力によっては、第1型510における載置面と基体110との間にガスケット材料が入り込んでしまう虞もある。この場合、基体110におけるガスケット120が設けられる面の反対側の面に成形体の一部が形成されてしまう。そのため、当該部分を除去するなどの後処理が必要となってしまう。そこで、第1型510の載置面と基体110との間にガスケット材料が配置込んでしまうことを抑制可能とする金型の構造について、以下に示す。
図5は本発明の変形例1に係る射出成形金型の一部を拡大した断面図である。なお、図5(a)~(d)は、図3中のVで示す部分の拡大図に相当する。これらの変形例においては、キャビティ521が設けられる領域において、第1型510における基体110の載置面と基体110との間の隙間を覆う覆い部511,512,513,514が、第1型510に設けられている。覆い部の形状については、特に、限定されるものではない。図5(a)に示す覆い部511は、鉛直方向上方に真っ直ぐに、基体110の高さの半分位まで伸びる場合の構成を示している。図5(b)に示す覆い部512は、鉛直方向上方に真っ直ぐに、基体110の高さ位まで伸びる場合の構成を示している。図5(c)に示
す覆い部513、及び、図5(d)に示す覆い部514は、基体110に近づくにつれて高くなる傾斜面を有している。覆い部513の高さは基体110の高さの半分位であり、覆い部514の高さは基体110の高さ位である。
図6は本発明の変形例2の説明図であり、同図(a)は変形例2に係る射出成形金型を簡略的に示す断面図であり、同図(b)は変形例2に係る中間製品の平面図である。なお、図6(a)においては、射出成形工程に用いられる射出成形金型について、金型内に配される基体110の中心を通るように切断した断面図を簡略的に示しており、同図(a)中の基体110の断面図は、同図(b)中のAA断面図に相当する。
図7には、本発明の実施例2が示されている。本実施例においては、一度の射出成形工程で、複数の一体成形品を成形可能とする射出成形金型の構成を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して
、その説明は省略する。
図8には、本発明の実施例3が示されている。本実施例においては、一度の射出成形工程で、複数の一体成形品を成形可能とする射出成形金型の構成を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
径するテーパ面により構成されている。このような構成を採用した場合、本実施例のように、上下方向にキャビティ521Bが複数設けられていると、下方のキャビティ521Bにおいては、キャビティ521Bに供給されるガスケット材料の射出圧力が小さくなってしまったり、材料が供給されるまでの時間が長くなってしまったりすることがある。そこで、本実施例においては、ゲート522Bの内周面を円柱状としている。これにより、射出圧力の低下を抑制することができ、かつ、ガスケット材料を供給するのに必要な時間を短くすることができる。
図9~図11には、本発明の実施例4が示されている。上記各実施例においては、切断工程において、成形体の一部のみを切断する場合を示したが、本実施例においては、切断工程において、成形体の一部と基体の一部を同時に切断する場合について示す。その他の
構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
図9を参照して、本発明の実施例4に係るガスケットの製造方法により得られるセパレータ一体ガスケットについて説明する。セパレータ一体ガスケット100Aは、上記各実施例の場合と同様に、セパレータ本体である基体110Aと、基体110A上に一体的に設けられるガスケット120Aとを備えている。基体110Aの基本的な構成及び材料については、上記各実施例の場合と同様である。ガスケット材料についても、上記各実施例の場合と同様である。上記の各実施例においては、ガスケット120における複数の枝分かれ部122が基体110の外側に少し飛び出ていた。これに対して、本実施例に係るセパレータ一体ガスケット100Aの場合には、複数の枝分かれ部122Aの先端面が基体110の側面と同一面である点が異なっている。
特に、図10及び図11を参照して、本実施例に係るガスケットの製造方法について説明する。本実施例に係る製造方法においても、射出成形工程と、射出成形工程後の切断工程とを有している。
図10においては、射出成形工程に用いられる射出成形金型について、金型内に配される基体110の中心を通るように切断した断面図を簡略的に示している。なお、図10中の基体110の断面図は、図9中のAA断面図に相当する。
本実施例においては、一体成形品100AXに対して、ゲート跡Gを有する部位が全て切断される。なお、これらゲート跡Gを有する複数の部位については、打ち抜きにより一
括して切断させることができる。図中、一点鎖線Cは切断面の位置を示している。図から分かるように、本実施例においては、成形体の一部と基体110Aの一部が同時に切断される。打ち抜き(切断)を行うための装置については、適宜公知技術を採用すればよいので、その説明は省略する。なお、一体成形品100AXにおいて、基体110Aに一体的に設けられる成形体は、ガスケット120Aとなる部分と、切断されて排除される複数のゲート跡Gを有する部分とからなると言うことができる。以上の工程を経ることで、図9に示すセパレータ一体ガスケット100Aが得られる。
上記各実施例においては、セパレータ一体ガスケットの製造方法について説明した。しかしながら、本発明のガスケットの製造方法は、金属ガスケットなど、基体(金属ガスケットの場合には金属板)に設けられたビード上に弾性体製のガスケットを形成する各種技術に対して適用可能である。
100,100A セパレータ一体ガスケット
100X,100Y,100AX 一体成形品
110,110A 基体
111 流路形成領域
112 マニホルド
120,120A ガスケット
121 ガスケット本体部
122,122A 枝分かれ部
500,500A,500B,500C 射出成形金型
511,512,513,514 覆い部
521,521B,521C キャビティ
522,522B,522C ゲート
523 ランナー
524 ストッパ
531 スプル
Claims (4)
- ガスケット材料が透過しない基体上に、前記ガスケット材料を用いてガスケットを一体的に設けるガスケットの製造方法において、
前記ガスケットとなる部分を含む成形体を形成するためのキャビティと、前記ガスケットとなる部分の周囲に複数設けられ、かつ前記キャビティに前記ガスケット材料を注入するゲートと、を有する金型を用いて、前記成形体が前記基体上に設けられる一体成形品を成形する射出成形工程と、
前記金型から前記一体成形品を取り出した後に、複数の前記ゲートによりそれぞれ形成されるゲート跡を有する部位を全て切断する切断工程と、
を有し、
前記ゲートは、前記基体の周囲に複数設けられており、前記切断工程においては、前記成形体の一部のみを切断し、
前記キャビティは前記金型の型締め及び型開き方向に間隔を空けて複数設けられ、かつ、それぞれのキャビティに対応して個々に配される前記基体の周囲に、それぞれ前記ゲートが複数設けられ、
前記キャビティのうち、前記ゲートから前記ガスケットとなる部分に至る前記ガスケット材料の通路の面積は、鉛直方向上方に配される前記キャビティよりも鉛直方向下方に配される前記キャビティの方が広くなるように構成されることを特徴とするガスケットの製造方法。 - 前記金型には、前記キャビティが設けられる領域において、前記金型における前記基体の載置面と前記基体との間の隙間を覆う覆い部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のガスケットの製造方法。
- 前記金型には、前記キャビティが設けられる領域において、前記金型における前記基体の載置面から前記基体が離れる方向に移動するのを規制するストッパが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のガスケットの製造方法。
- 前記ゲートの内周面は円柱状であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のガスケットの製造方法。
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