WO2005004264A1 - 燃料電池用セパレータ - Google Patents

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Tomohiro Inoue
Shigeru Watanabe
Tetsuya Urakawa
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell separator.
  • a polymer electrolyte fuel cell is a cell that generates electric power using the principle of extracting electricity in the process of reacting hydrogen and oxygen (air) to obtain water.
  • This fuel cell is composed of a fuel cell stack in which a cell formed of an electrolyte membrane that transmits hydrogen ions and two separators sandwiching the electrolyte membrane is stacked in multiple stages.
  • the separator that forms the cell is required to have the purpose of blocking hydrogen and oxygen and conductivity that can extract electricity.
  • silicone rubber which is a liquid rubber with low viscosity
  • problems such as permeation of hydrogen, precipitation of silicone, and swelling of silicone rubber, which are the characteristics of silicone rubber, occur.
  • EPDM or fluororubber which is a high viscosity compound type rubber is used as a substitute for silicone rubber.
  • silicone rubber is a liquid of low viscosity, so it can be formed at low injection pressure and there is no damage to the separator, but using EPDM or fluoro rubber
  • the high viscosity requires a high injection pressure, as shown in Figure 10
  • the bottom surface 10a or 11a of the gasket forming groove is punched out by the pressure of the rubber, and in the portion where the side surface strength of the gasket forming groove is low, the groove bottom corner 14 is punched out by the pressure of the rubber and the damaged portion 15
  • the sealability is impaired due to damage to the separator body.
  • the bottom surface of the forming groove and the bottom corner of the forming groove may be damaged even when forming liquid rubber or the like at low injection pressure. And there was a problem. Furthermore, even if the gasket forming groove has a structure in which the through hole is not provided, stress may be generated if a groove such as a forming groove or an adhesion groove is formed on the back surface of the gasket forming groove when injection molding rubber etc. There was a problem that the bottom of the gasket forming groove was damaged to concentrate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-185174
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-050369
  • the present invention is a separator for a fuel cell, in which the gasket is integrally formed on both sides of the separator body by forming a through hole in the gasket forming groove provided on the separator body and molding the rubber. Also, even if the gasket material is molded by high injection pressure because it uses high viscosity type EPDM or fluorine rubber, the bottom of the gasket molding groove is punched out by the pressure of rubber, and the side strength of the gasket molding groove This prevents damage to the gasket forming groove from occurring by not causing the problem that the groove bottom corner in the area where the pressure is low is punched out by the pressure of the rubber, thereby preventing the deterioration of the sealing performance due to the separator damage. It is an object of the present invention to provide a fuel cell separator having a gasket forming groove which can be used.
  • An object of the present invention is to provide a fuel cell separator having a gasket-formed groove in which the bottom surface of the formed groove and the bottom corners of the groove are not damaged by the pressure of liquid rubber or the like.
  • the pressure of rubber or the like is on the bottom of the forming groove. It is an object of the present invention to provide a fuel cell separator having a gasket-formed groove which is not damaged by the above.
  • a fuel cell separator according to claim 1 of the present invention is provided on both sides of the separator main body by forming a through hole in a gasket forming groove provided in the separator main body and molding rubber.
  • the groove width of the gasket forming groove formed on one surface of the separator body is wider than the groove width of the gasket forming groove formed on the other surface. It is characterized by
  • the fuel cell separator according to claim 2 of the present invention is a fuel in which gaskets are integrally molded on both sides of the separator main body by forming a through hole in a gasket molding groove provided in the separator main body and molding rubber.
  • the gasket is integrally formed on both sides of the separator body by forming a through hole in the gasket forming groove provided in the separator body and forming the rubber. It is a battery separator, and is characterized in that a curvature is provided at a groove bottom corner portion of the gasket forming groove formed in the separator main body.
  • the rubber is formed in a gasket forming groove formed on at least one surface of the separator main body having grooves formed on both sides.
  • a separator for a fuel cell wherein a gasket is formed on the separator body, wherein the groove width of the gasket forming groove formed on one surface of the separator body is the other surface and is formed on the back surface of the gasket forming groove. The width of the groove is made wider than that of the groove.
  • a rubber is formed in a gasket forming groove formed on at least one surface of the separator main body having grooves formed on both sides.
  • a separator for a fuel cell in which a gasket is formed on the separator body by forming the gasket, wherein the gasket formed groove and other surfaces formed on one surface of the separator body are formed on the back surface of the gasket formed groove.
  • the groove side surface of the groove is inclined.
  • the rubber is formed in a gasket forming groove formed in at least one surface of the separator main body having grooves formed on both sides.
  • a separator for a fuel cell wherein a gasket is formed on the separator body, wherein the gasket formed groove formed on one surface of the separator body and the other surface are formed on the back surface of the gasket formed groove.
  • the groove is provided with a curvature at the corner of the bottom.
  • the groove width of the gasket forming groove formed on one surface is formed on the other surface
  • the width of the groove is wider than that of the groove, or the groove side of the gasket forming groove is inclined, or the bottom of the groove is provided with a curvature. Therefore, molding is performed at a high injection pressure using EPDM of high viscosity compound type or fluoro rubber. Even in this case, it is possible to prevent the problem that the bottom of the gasket forming groove is punched out by the pressure of the rubber. In addition, it is possible to prevent the problem that the groove bottom corner portion in the portion where the side surface strength of the gasket forming groove is low is punched out by the pressure of the rubber.
  • the thickness reduction of the separator body proceeds due to the size reduction and weight reduction of the fuel cell, and the liquid rubber etc. Even when injection molding is performed at low output, it is possible to prevent the problem that the bottom of the gasket forming groove is punched out by the pressure of the rubber. In addition, it is possible to prevent the problem that the groove bottom corner portion in the portion where the side surface strength of the gasket forming groove is low is punched out by the pressure of the rubber.
  • the groove width of the gasket forming groove formed on one surface of the separator body is the same as that of the other surface.
  • the fuel cell separator according to any one of the first to third aspects of the present invention having the above configuration is a case where it is molded at a high injection pressure using high viscosity compound type EPDM, fluoro rubber, etc. Also, there is no problem that the bottom of the gasket forming groove is punched out by the pressure of the rubber, or the corner of the groove bottom in the portion where the side surface strength of the gasket forming groove is low is punched out by the pressure of the rubber. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the sealability due to the damage of the separator.
  • the bottom surface of the gasket forming groove is formed of rubber under pressure even when rubber or the like is injection-molded in the forming groove. Since no failure by punching occurs due to force, damage to the gasket forming groove can be suppressed, and thus deterioration of the sealability due to damage to the separator can be prevented.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fuel cell separator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 A partial plan view of a separator body constituting a fuel cell separator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to a fifth embodiment of the present invention.
  • Garden 8 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to a sixth embodiment of the present invention.
  • Garden 9 Fig.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of main parts of a fuel cell separator according to an eighth embodiment of the present invention.
  • Garden 11 It is principal part sectional drawing of the separator for fuel cells based on 9th Example of this invention.
  • Garden 12 It is a principal part sectional view of a fuel cell separator concerning a conventional example.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a fuel cell separator 1 according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a partial plan view of a separator body 2 constituting the fuel cell separator 1.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the main part taken along the line AA of FIG.
  • the fuel cell separator 1 includes the separator main body 2 and the gasket 3 as constituent parts, and these constituent parts are configured as follows. It is done.
  • gasket forming grooves 10 and 11 are extended as shown in FIG. 2 on both surfaces 2 a and 2 b of separator body 2 in which a mixture of carbon powder and thermosetting resin phenol is compression molded.
  • a predetermined number of through holes 4 are formed along the both forming grooves 10 and 11 so as to communicate the bottom surfaces 10a and 11a of the both forming grooves 10 and 11 with each other.
  • the groove width D of one surface 2a is greater than the groove width d of the other surface 2b. It is widely molded. Specifically, it is more preferable that the ratio is 120 to 200% if the ratio (D / d) of the groove width of the forming groove is 105% or more.
  • the lip seal portion 6 having a mountain-shaped cross section supported by the pedestal portion 5, the support portion 13 disposed in the forming groove 11 on the other surface 2b side of the separator main body 2, and the support portion 13
  • the molded groove 11 and the pedestal portion 7 protruding outside, the lip seal portion 8 supported in the pedestal portion 7 and the cross section supported by the pedestal portion 7 and the through hole 4 are arranged and connected to connect both embedded portions 12 and 13 Part 9 is physically provided.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of an essential part of a fuel cell separator 1 according to a second embodiment of the present invention, and the fuel cell separator 1 according to the second embodiment comprises the separator body 2 and the gasket 3 respectively. It has as a component, and these components are configured as follows.
  • gasket forming grooves 10 and 11 are respectively shown on both surfaces 2 a and 2 b of the separator body 2 in which a mixture of carbon powder and phenol of thermosetting resin is compression molded.
  • a predetermined number of through holes 4 are formed along the forming grooves 10 and 11 so that the bottom surfaces of the two gasket forming grooves 10 and 11 communicate with each other.
  • the shape of the groove side surfaces 16 and 17 in the gasket forming grooves 10 and 11 formed on both surfaces 2 a and 2 b of the separator body 2 is formed in an inclined shape.
  • the lip seal portion 6 having a mountain-shaped cross section supported by the pedestal portion 5, the support portion 13 disposed in the forming groove 11 on the other surface 2b side of the separator main body 2, and the support portion 13
  • the molded groove 11 and the pedestal portion 7 protruding outside, the lip seal portion 8 supported in the pedestal portion 7 and the cross section supported by the pedestal portion 7 and the through hole 4 are arranged and connected to connect both embedded portions 12 and 13 Part 9 is physically provided.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of an essential part of a fuel cell separator 1 according to a third embodiment of the present invention, and the fuel cell separator 1 according to the third embodiment comprises the separator body 2 and the gasket 3 respectively. It has as a component, and these components are configured as follows.
  • gasket forming grooves 10 and 11 are extended as shown in FIG. 2 on both surfaces 2 a and 2 b of separator body 2 in which a mixture of carbon powder and thermosetting resin phenol is compression molded, respectively.
  • a predetermined number of through holes 4 are formed along the both forming grooves 10 and 11 so as to communicate the bottom surfaces of the both forming grooves 10 and 11 along the direction.
  • a curvature is provided to the groove bottom surface corner portion 14 in the gasket molding grooves 10 and 11 formed on both surfaces 2 a and 2 b of the separator body 2.
  • the embedded portion 12 disposed in the forming groove 10 on the side 2 a of the separator body 2, and the pedestal portion 5 supported by the embedded portion 12 and projected out of the forming groove 10
  • the lip seal portion 6 having a mountain-shaped cross section supported by the pedestal portion 5, the support portion 13 disposed in the forming groove 11 on the other surface 2b side of the separator main body 2, and the support portion 13
  • the molded groove 11 and the base part 7 protruding outward
  • a connecting portion 9 disposed in the portion 8 and the through hole 4 and connecting the two embedded portions 12 and 13 is physically provided.
  • the position of the through hole and the position of the lip region contributing to the sealability of the gasket overlap each other.
  • the position of the through hole 4 and the position of the lip area E which contributes to the sealing performance of the gasket are arranged at offset positions.
  • lip area E that contributes to the sealability of the gasket refers to the range of 1 to 3 1/2 of the height h of the seal lip 3, and the hem side is more than this Even if a sink mark is formed on the seal, the effect on sealability is very small. Therefore, this lip area E is slightly smaller than the full width of the lip 3.
  • the shape of the gasket forming groove 10 formed in the one surface 2a and the shape of the gasket forming groove 11 formed in the other surface 2b need not have the same shape as in the fifth embodiment shown in FIG. Only the groove side surface 17 of the gasket forming groove 11 formed in the other surface 2 b may be inclined.
  • the shape of the gasket forming groove 10 formed on one surface 2a and the shape of the gasket forming groove 11 formed on the other surface 2b need not have the same shape, as shown in FIG.
  • the gasket forming groove 10 formed in one surface 2a has a shape in which the curvature is provided to the groove bottom corner 14 and the gasket forming groove 11 formed in the other surface 2b is a groove Good even if the side surface 17 is inclined.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an essential part of a fuel cell separator 1 according to a seventh embodiment of the present invention, which is formed on a molding groove 10 formed on one surface 2a and the other surface 2b. A through hole communicating with the forming groove 11 is formed.
  • the groove width D of the gasket forming groove 10 formed in the one surface 2a is the back surface of the forming groove 10 and the groove width d of the forming groove 11 formed in the other surface 2b. It is widely molded. Specifically, if the ratio (DZd) of the groove widths of the forming grooves 10 and 11 is 105% or more, it will be 1 20 to 200% is preferable to force S.
  • the groove 11 formed on the other surface 2b is described as the forming groove in this embodiment, it may be an adhesive groove or the like instead of the forming groove.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of the main part of a fuel cell separator 1 according to an eighth embodiment of the present invention, in which no through hole is formed as in the seventh embodiment.
  • the shape of the groove side surfaces 16 and 17 in the forming groove 11 formed on the back surface of the gasket forming groove 10, which is the gasket forming groove 10 and the other surface 2b formed on 2a, is formed into an inclined shape.
  • the groove 11 formed on the other surface 2b is described as the forming groove in this embodiment, it may be an adhesive groove or the like instead of the forming groove.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of the main part of a fuel cell separator 1 according to a ninth embodiment of the present invention, in which no through hole is formed as in the seventh to eighth embodiments. Then, a curvature is provided to the groove bottom surface corner 14 in the formed groove 11 of the gasket formed groove 10 formed on the first surface 2a and the other surface 2b formed on the back surface of the gasket formed groove 10 There is.
  • the groove 11 formed on the other surface 2b is described as the forming groove in this embodiment, it may be an adhesive groove or the like instead of the forming groove.
  • the material used for the separator body 2 according to the first to ninth embodiments includes carbon powder and thermoplastic resin other than the mixture of carbon powder and thermosetting resin. It may be a mixture.
  • a method by transfer molding other than injection molding may be used. good.

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Abstract

　セパレータ本体に施されたガスケット成形溝にゴムを成形してセパレータ本体にガスケットが一体成形されている燃料電池用セパレータであって、ガスケット成形溝にゴムを成形するときにガスケット成形溝への損傷を抑えることができ、もってセパレータの損傷によりシール性の低下を防止することができる燃料電池用セパレータを提供することを目的とし、セパレータ本体の一の面に形成されるガスケット成形溝の溝幅を他の面に形成されるガスケット成形溝の溝幅より広くし、またはガスケット成形溝における溝側面を傾斜形状とし、若しくは溝底面角部に曲率を設けたことを特徴とする。

Description

明 細 書
燃料電池用セパレータ
技術分野
[0001] 本発明は、燃料電池用セパレータに関するものである。
背景技術
[0002] 固体高分子形燃料電池は、水素、酸素 (空気)を反応させて水を得る過程で電気を 取り出す原理を用いて発電する電池である。この燃料電池は、水素イオンを透過す る電解質膜と、該電解質膜を挟み込んだ 2枚のセパレータとにより形成されるセルが 、複数段重ね合わされた燃料電池スタックにより構成されている。なお、セルを形成 するセパレータには、水素、酸素を遮断する目的と、電気を取り出すことのできる導 電性が要求される。
[0003] また、スタック内では、水素、酸素、冷却水を使用するため、これらをシールするた めのガスケットが組み込まれている力 ガスケットを予め単独で成形してからスタック 内に組付けるにはかなりの工数が必要となるため、例えば特開 2001-185174公報 に記載された発明では、セパレータ本体にガスケットを一体成形する方法が提案され 、更にこの一体成形において、内圧によるガスケットリップのずれ防止のためにセパ レータ本体の表面にガスケット成形溝を設けるとともに、該ガスケット成形溝内に貫通 穴を設けて、この貫通穴のアンカー効果によりガスケットをセパレータ本体両面に固 定する方法が提案されてレ、る。
[0004] 一方、ガスケットの材質として、従来は低粘度の液状ゴムであるシリコーンゴムを用 いていたが、シリコーンゴムの特性である水素の透過やシリコーンの析出、及びシリコ ーンゴムの膨潤等の不具合が発生し、その対策として、高粘度のコンパンドタイプの ゴムである EPDMまたはフッ素ゴムをシリコーンゴムの代替として使用することが特開 2002-50369号公報に記載された発明で提案されている。
[0005] しかし、セパレータ本体にガスケットを一体成形する場合、シリコーンゴムは低粘度 の液状であるため、低射出圧力で成形することができセパレータへの損傷はないが、 EPDMやフッ素ゴムを使用すると粘度が高いので高射出圧力が必要となり、図 10に 示すように、ガスケット成形溝の底面 10aまたは 11aがゴムの圧力によって打ち抜か れる不具合や、ガスケット成形溝の側面強度が低い部分では、溝底面角部 14がゴム の圧力によって打ち抜かれて損傷部 15ができるという不具合が発生し、セパレータ 本体の損傷によるシール性が損なわれるという問題があった。
[0006] また、燃料電池の小型化と軽量化のためセパレータ本体の薄肉化が進行すると、 液状ゴム等を低射出圧力で成形するときにも成形溝の底面や溝底面角部を損傷さ せるとの問題があった。更に、貫通穴が設けられていない構造のガスケット成形溝で あっても、ゴム等を射出成形するときにガスケット成形溝の裏面に成形溝若しくは接 着溝等の溝が形成されていると応力が集中するため、ガスケット成形溝の底面が損 傷されるとの問題があった。
[0007] 特許文献 1 :特開 2001—185174
特許文献 2：特開 2002-050369
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明は以上の点に鑑みて、セパレータ本体に施されたガスケット成形溝に貫通 穴を設けてゴムを成形することによりセパレータ本体両面にガスケットを一体成形した 燃料電池用セパレータであって、ガスケットの材質に高粘度タイプの EPDMやフッ素 ゴムを使用するため高射出圧力によって成形した場合であっても、ガスケット成形溝 の底面がゴムの圧力によって打ち抜かれる不具合や、ガスケット成形溝の側面強度 が低い部分における溝底面角部がゴムの圧力によって打ち抜かれるという不具合を 発生させなレ、でガスケット成形溝部の損傷を抑えることができ、もってセパレータの損 傷によりシール性が低下するのを防止することができるガスケット成形溝を有する燃 料電池用セパレータを提供することを目的とする。
[0009] 更に、燃料電池の小型化と軽量ィ匕等により薄肉化が進行したセパレータ本体に形 成されている貫通穴を有する成形溝においては、低射出圧力で液状ゴム等を成形 するときでも、成形溝の底面や溝底面角部が液状ゴム等の圧力によって損傷を受け ることがないガスケット成形溝を有する燃料電池用セパレータを提供することを目的と する。 [0010] また、両面に溝が形成されているセパレータ本体で貫通穴がなく背面に溝が形成さ れている成形溝にゴム等を射出成形するときに、成形溝の底面がゴム等の圧力によ つて損傷を受けることがないガスケット成形溝を有する燃料電池用セパレータを提供 することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011] 上記目的を達成するため、本発明の請求項 1による燃料電池用セパレータは、セ パレータ本体に施されたガスケット成形溝に貫通穴を設けてゴムを成形することにより 前記セパレータ本体両面にガスケットを一体成形した燃料電池用セパレータであつ て、前記セパレータ本体の一の面に形成される前記ガスケット成形溝の溝幅を他の 面に形成される前記ガスケット成形溝の溝幅より広くしたことを特徴とするものである。
[0012] また、本発明の請求項 2による燃料電池用セパレータは、セパレータ本体に施され たガスケット成形溝に貫通穴を設けてゴムを成形することにより前記セパレータ本体 両面にガスケットを一体成形した燃料電池用セパレータであって、前記セパレータ本 体に形成された前記ガスケット成形溝における溝側面を傾斜形状としたことを特徴と するものである。
[0013] また、本発明の請求項 3による燃料電池用セパレータは、セパレータ本体に施され たガスケット成形溝に貫通穴を設けてゴムを成形することにより前記セパレータ本体 両面にガスケットを一体成形した燃料電池用セパレータであって、前記セパレータ本 体に形成された前記ガスケット成形溝における溝底面角部に曲率を設けたことを特 徴とするものである。
[0014] また、本発明の請求項 4による燃料電池用セパレータは、両面に溝が形成されてい るセパレータ本体の少なくとも一の面に形成されているガスケット成形溝にゴムを成 形することにより前記セパレータ本体にガスケットを成形した燃料電池用セパレータ であって、前記セパレータ本体の一の面に形成される前記ガスケット成形溝の溝幅を 他の面であって前記ガスケット成形溝の背面に形成される前記溝の溝幅より広くした ことを特徴とするものである。
[0015] また、本発明の請求項 5による燃料電池用セパレータは、両面に溝が形成されてい るセパレータ本体の少なくとも一の面に形成されているガスケット成形溝にゴムを成 形することにより前記セパレータ本体にガスケットを成形した燃料電池用セパレータ であって、前記セパレータ本体の一の面に形成される前記ガスケット成形溝および他 の面であって前記ガスケット成形溝の背面に形成される前記溝における溝側面を傾 斜形状としたことを特徴とするものである。
[0016] また、本発明の請求項 6による燃料電池用セパレータは、両面に溝が形成されてい るセパレータ本体の少なくとも一の面に形成されているガスケット成形溝にゴムを成 形することにより前記セパレータ本体にガスケットを成形した燃料電池用セパレータ であって、前記セパレータ本体の一の面に形成される前記ガスケット成形溝および他 の面であって前記ガスケット成形溝の背面に形成される前記溝における溝底面角部 に曲率を設けたことを特徴とするものである。
[0017] 上記構成を備えた本発明の請求項 1乃至 3に係る燃料電池用セパレータによれば 、一の面に形成されるガスケット成形溝の溝幅が他の面に形成されるガスケット成形 溝の溝幅より広くし、またはガスケット成形溝の溝側面を傾斜形状にし、若しくは溝底 面角部に曲率を設けたので、高粘度コンパウンドタイプの EPDMやフッ素ゴム等を 用いて高射出圧力で成形した場合であっても、ガスケット成形溝の底面がゴムの圧 力によって打ち抜かれる不具合を防止することが可能となる。また、ガスケット成形溝 の側面強度が低い部分における溝底面角部がゴムの圧力によって打ち抜かれるとい う不具合を防止することが可能となる。
[0018] 更に、上記構成を備えた本発明の請求項 1乃至 3に係る燃料電池用セパレータに よれば、燃料電池の小型化と軽量化等によりセパレータ本体の薄肉化が進行し液状 ゴム等を低出力で射出成形したときでも、ガスケット成形溝の底面がゴムの圧力によ つて打ち抜かれる不具合を防止することが可能となる。また、ガスケット成形溝の側面 強度が低い部分における溝底面角部がゴムの圧力によって打ち抜かれるという不具 合を防止することが可能となる。
[0019] また、上記構成を備えた本発明の請求項 4乃至 6に係る燃料電池用セパレータによ れば、セパレータ本体の一の面に形成されるガスケット成形溝の溝幅を他の面であつ て成形溝の背面に形成されている溝の溝幅より広くし、またはガスケット成形溝及び 該ガスケット成形溝の背面に形成される溝の溝側面を傾斜形状にし、若しくは溝底面 角部に曲率を設けているので、ガスケット成形溝にゴム等を射出成形した場合であつ ても、ガスケット成形溝の底面がゴムの圧力によって打ち抜かれる不具合の発生を防 止することが可能となる。
発明の効果
[0020] 上記構成を備えた本発明の請求項 1乃至 3に係る燃料電池用セパレータは、高粘 度コンパゥンドタイプの EPDMやフッ素ゴム等を用いて高射出圧力で成形した場合 であっても、ガスケット成形溝の底面がゴムの圧力によって打ち抜かれる不具合や、 ガスケット成形溝の側面強度が低い部分における溝底面角部がゴムの圧力によって 打ち抜かれるという不具合が発生しないのでガスケット成形溝の損傷を抑えることが でき、もってセパレータの損傷によりシール性が低下するのを防止することができる。
[0021] 更に、上記構成を備えた本発明の請求項 1乃至 3に係る燃料電池用セパレータは 、燃料電池の小型化と軽量化等によりセパレータ本体の薄肉化が進行し液状ゴム等 を低出力で射出成形したときでも、ガスケット成形溝の底面がゴムの圧力によって打 ち抜かれる不具合や、ガスケット成形溝の側面強度が低い部分における溝底面角部 力 Sゴムの圧力によって打ち抜かれるという不具合が発生しないのでガスケット成形溝 の損傷を抑えることができ、もってセパレータの損傷によりシール性が低下するのを 防止することができる。
[0022] また、上記構成を備えた本発明の請求項 4乃至 6に係る燃料電池用セパレータは、 成形溝にゴム等を射出成形した場合であっても、ガスケット成形溝の底面がゴムの圧 力によって打ち抜かれる不具合が発生しないのでガスケット成形溝の損傷を抑えるこ とができ、もってセパレータの損傷によりシール性が低下するのを防止することができ る。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータの斜視図である。
[図 2]本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータを構成しているセパレータ本体 の一部平面図である。
[図 3]本発明の第一実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。
[図 4]本発明の第二実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 5]本発明の第三実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 6]本発明の第四実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 7]本発明の第五実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 8]本発明の第六実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 9]本発明の第七実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 10]本発明の第八実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 11]本発明の第九実施例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。 園 12]従来例に係る燃料電池用セパレータの要部断面図である。
符号の説明
1 燃料電池セパレータ
2 セパレータ本体
2a, 2b セパレータ本体の表面
3 ガスケット
4 貫通穴
5, 7 台座部
6, 8 リップ部
9 連結部
10, 11 成形溝
10a, 11a 溝底面部
12, 13 埋設部
14 溝底面角部
15 損傷部
16, 17 溝側面
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下に図面を参照して、この発明の好適な実施例を説明する。ただし、この発明の 範囲は、特に限定的記載がない限り、この実施の形態に記載されている内容に限定 する趣旨のものではない。
[0026] 第一実施例 · · · 図 1は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用セパレータ 1の斜視図を示しており 、図 2は、燃料電池用セパレータ 1を構成しているセパレータ本体 2の一部平面図を 示しており、図 3は、図 1の A- A線での要部断面図を示している。
[0027] 当該第一実施例に係る燃料電池セパレータ 1は、図 1に示すとおり、セパレータ本 体 2およびガスケット 3をそれぞれ構成部品として有しており、これらの構成部品が以 下のように構成されている。
[0028] すなわち先ず、炭素粉と熱硬化性樹脂のフエノールとの混合物が圧縮成形された セパレータ本体 2の両面 2a, 2bにそれぞれガスケット成形溝 10， 11が図 2に示すよう にガスケットの延設方向に沿って形成されており、この両成形溝 10, 11の底面 10a, 11a同士を連通するように貫通穴 4が両成形溝 10, 11に沿って所要数形成されてい る。ここで、図 3に示すとおり、セパレータ本体 2の両面 2a, 2bに形成されている成形 溝 10, 11の溝幅は、一の面 2aの溝幅 Dが他の面 2bの溝幅 dより広く成形されている 。具体的には、成形溝の溝幅の比率（D/d)が 105%以上であればよぐ 120— 20 0%であることがより好ましい。
[0029] ガスケット 3には、セパレータ本体 2の一の面 2a側の成形溝 10内に配置された埋設 部 12と、この埋設部 12に支持されて成形溝 10外へ突出した台座部 5と、この台座部 5に支持された断面が山形形状のリップシール部 6と、セパレータ本体 2の他の面 2b 側の成形溝 11内に配置された坦設部 13と、この埋設部 13に支持されて成形溝 11 外へ突出した台座部 7と、この台座部 7に支持された断面が山形形状のリップシール 部 8と、貫通穴 4に配置されて両埋設部 12, 13を連結した連結部 9がー体的に設け られている。
[0030] 第二実施例 · · ·
図 4は、本発明の第二実施例に係る燃料電池用セパレータ 1の要部断面図を示し ており、当該第二実施例に係る燃料電池セパレータ 1は、セパレータ本体 2およびガ スケット 3をそれぞれ構成部品として有しており、これらの構成部品が以下のように構 成されている。
[0031] すなわち先ず、炭素粉と熱硬化性樹脂のフエノールとの混合物が圧縮成形された セパレータ本体 2の両面 2a, 2bにそれぞれガスケット成形溝 10， 11が図 2に示すよう にガスケットの延設方向に沿って形成されており、この両ガスケット成形溝 10, 11の 底面同士を連通するように貫通穴 4が両成形溝 10， 11に沿って所要数形成されて いる。ここで、図 4に示すように、セパレータ本体 2の両面 2a, 2bに形成されているガ ッスケット成形溝 10, 11における溝側面 16, 17の形状が傾斜形状に成形されている
[0032] ガスケット 3には、セパレータ本体 2の一の面 2a側の成形溝 10内に配置された埋設 部 12と、この埋設部 12に支持されて成形溝 10外へ突出した台座部 5と、この台座部 5に支持された断面が山形形状のリップシール部 6と、セパレータ本体 2の他の面 2b 側の成形溝 11内に配置された坦設部 13と、この埋設部 13に支持されて成形溝 11 外へ突出した台座部 7と、この台座部 7に支持された断面が山形形状のリップシール 部 8と、貫通穴 4に配置されて両埋設部 12, 13を連結した連結部 9がー体的に設け られている。
[0033] 第三実施例 · · ·
図 5は、本発明の第三実施例に係る燃料電池用セパレータ 1の要部断面図を示し ており、当該第三実施例に係る燃料電池セパレータ 1は、セパレータ本体 2およびガ スケット 3をそれぞれ構成部品として有しており、これらの構成部品が以下のように構 成されている。
[0034] すなわち先ず、炭素粉と熱硬化性樹脂のフエノールとの混合物が圧縮成形された セパレータ本体 2の両面 2a, 2bにそれぞれガスケット成形溝 10, 11が図 2に示すよう にガスケットの延設方向に沿って形成されており、この両成形溝 10, 11の底面同士 を連通するように貫通穴 4が両成形溝 10, 11に沿って所要数形成されている。ここで 、図 5に示すように、セパレータ本体 2の両面 2a， 2bに形成されているガスケット成形 溝 10, 11における溝底面角部 14に曲率が設けられている。
[0035] ガスケット 3には、セパレータ本体 2の一の面 2a側の成形溝 10内に配置された埋設 部 12と、この埋設部 12に支持されて成形溝 10外へ突出した台座部 5と、この台座部 5に支持された断面が山形形状のリップシール部 6と、セパレータ本体 2の他の面 2b 側の成形溝 11内に配置された坦設部 13と、この埋設部 13に支持されて成形溝 11 外へ突出した台座部 7と、この台座部 7に支持された断面が山形形状のリップシール 部 8と、貫通穴 4に配置されて両埋設部 12, 13を連結した連結部 9がー体的に設け られている。
[0036] 第四実施例 · · ·
また、上記第一実施例乃至第三実施例においては、貫通穴の位置とガスケットのシ ール性に寄与するリップ領域の位置が重なり合つている場合であるが、第四実施例 では、図 6に示す通り貫通穴 4の位置とガスケットのシール性に寄与するリップ領域 E の位置がオフセットした位置に配置された場合である。なお、ここで、「ガスケットのシ ール性に寄与するリップ領域 E」とは、シールリップ 3の高さ hの 1Z3— 1/2までの範 囲がこれに該当し、これよりも裾側にヒケが形成されてもシール性への影響はごく小さ レ、。したがつてこのリップ領域 Eは、リップ 3の全幅よりも若干小さいものである。
[0037] 第五実施例 · · ·
また、一の面 2aに形成されるガスケット成形溝 10の形状と他の面 2bに形成される ガスケット成形溝 11の形状は同一形状である必要はなぐ図 7に示す第五実施例の 通り、他の面 2bに形成されているガスケット成形溝 11の溝側面 17のみを傾斜形状と しても良い。
[0038] 第六実施例 · · ·
また、第五実施例と同様に、一の面 2aに形成されるガスケット成形溝 10の形状と他 の面 2bに形成されるガスケット成形溝 11の形状は同一形状である必要はなぐ図 8 に示す第六実施例の通り、一の面 2aに形成されているガスケット成形溝 10は溝底面 角部 14に曲率を設けた形状とし、他の面 2bに形成されているガスケット成形溝 11は 溝側面 17を傾斜形状とした場合であっても良レ、。
[0039] 第七実施例 · · ·
図 9は、本発明の第七実施例に係る燃料電池用セパレータ 1の要部断面図を示し ており、一の面 2aに形成されている成形溝 10と他の面 2bに形成されている成形溝 1 1とを連通する貫通穴が形成されてレ、なレ、場合である。
[0040] この場合に、一の面 2aに形成されているガスケット成形溝 10の溝幅 Dが成形溝 10 の裏面であって他の面 2bに形成されている成形溝 11の溝幅 dより広く成形されてい る。具体的には、成形溝 10、 11の溝幅の比率（DZd)が 105%以上であればよぐ 1 20— 200%であること力 Sより好ましい。なお、他の面 2bに形成されている溝 11は、本 実施例では成形溝で説明したが、成形溝でなく接着溝等であっても良い。
[0041] 第八実施例 · · ·
図 10は、本発明の第八実施例に係る燃料電池用セパレータ 1の要部断面図を示し ており、第七実施例と同様に貫通穴が形成せれていない場合であって、一の面 2aに 形成されているガスケット成形溝 10および他の面 2bであってガスケット成形溝 10の 背面に形成されている成形溝 11における溝側面 16， 17の形状が傾斜形状に成形 されている。なお、他の面 2bに形成されている溝 11は、本実施例では成形溝で説明 したが、成形溝でなく接着溝等であっても良い。
[0042] 第九実施例 · · ·
図 11は、本発明の第九実施例に係る燃料電池用セパレータ 1の要部断面図を示し ており、第七実施例乃至第八実施例と同様に貫通穴が形成せれていない場合であ つて、一の面 2aに形成されているガスケット成形溝 10および他の面 2bであってガス ケット成形溝 10の背面に形成されている成形溝 11における溝底面角部 14に曲率が 設けられている。なお、他の面 2bに形成されている溝 11は、本実施例では成形溝で 説明したが、成形溝でなく接着溝等であっても良い。
[0043] なお、上記第一実施例乃至第九実施例に係るセパレータ本体 2に使用される材質と しては、炭素粉と熱硬化性樹脂との混合物以外の炭素粉と熱可塑性樹脂との混合 物であっても良い。
[0044] 更に、上記第一実施例乃至第九実施例に係るガスケット 3の材質に EPDMやフッ素 ゴムを使用して一体成形する方法としては射出成形方法以外のトランスファー成形に よる方法であっても良い。

Claims

請求の範囲
[1] セパレータ本体（2)に施されたガスケット成形溝（10， 11)に貫通穴（4)を設けてゴ ムを成形することにより前記セパレータ本体両面（2a， 2b)にガスケット（3)を一体成 形した燃料電池用セパレータ（1)であって、前記セパレータ本体（2)の一の面（2aま たは 2b)に形成される前記ガスケット成形溝（10または 11)の溝幅（Dまたは d)を他 の面（2bまたは 2a)に形成される前記ガスケット成形溝（11または 10)の溝幅（dまた は D)より広くしたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
[2] セパレータ本体（2)に施されたガスケット成形溝（10， 11)に貫通穴（4)を設けてゴ ムを成形することにより前記セパレータ本体両面（2a, 2b)にガスケット（3)を一体成 形した燃料電池用セパレータ（1)であって、前記セパレータ本体（2)に形成された前 記ガスケット成形溝（10， 11)における溝側面（16， 17)を傾斜形状としたことを特徴 とする燃料電池用セパレータ。
[3] セパレータ本体（2)に施されたガスケット成形溝（10， 11)に貫通穴（4)を設けてゴ ムを成形することにより前記セパレータ本体両面（2a, 2b)にガスケット（3)を一体成 形した燃料電池用セパレータ（1)であって、前記セパレータ本体（2)に形成された前 記ガスケット成形溝（10， 11)における溝底面角部（14)に曲率を設けたことを特徴と する燃料電池用セパレータ。
[4] 両面（2a， 2b)に溝（10, 11)が形成されているセパレータ本体（2)の少なくとも一 の面（2aまたは 2b)に形成されているガスケット成形溝（10または 11)にゴムを成形 することにより前記セパレータ本体（2)にガスケット（3)を成形した燃料電池用セパレ ータ（1)であって、前記セパレータ本体（2)の一の面（2aまたは 2b)に形成される前 記ガスケット成形溝（10または 11)の溝幅（Dまたは d)を他の面（2bまたは 2a)であつ て前記ガスケット成形溝（ 10または 11 )の背面に形成される前記溝（ 11または 10)の 溝幅（dまたは D)より広くしたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
[5] 両面（2a, 2b)に溝（10, 11)が形成されているセパレータ本体（2)の少なくとも一 の面（2aまたは 2b)に形成されているガスケット成形溝（10または 11)にゴムを成形 することにより前記セパレータ本体（2)にガスケット（3)を成形した燃料電池用セパレ ータ（1)であって、前記セパレータ本体（2)の一の面（2aまたは 2b)に形成される前 記ガスケット成形溝（10または 11)および他の面（2bまたは 2a)であって前記ガスケッ ト成形溝（10または 11)の背面に形成される前記溝（11または 10)における溝側面（ 16, 17)を傾斜形状としたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
両面（2a， 2b)に溝（10, 11)が形成されているセパレータ本体（2)の少なくとも一 の面（2aまたは 2b)に形成されているガスケット成形溝（10または 11)にゴムを成形 することにより前記セパレータ本体（2)にガスケット（3)を成形した燃料電池用セパレ ータ（1)であって、前記セパレータ本体（2)の一の面（2aまたは 2b)に形成される前 記ガスケット成形溝（ 10または 11 )および他の面（2bまたは 2a)であって前記ガスケッ ト成形溝（ 10または 11 )の背面に形成される前記溝（ 11または 10)における溝底面 角部（14)に曲率を設けたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
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