WO2017199644A1 - ガスケット及びその組付け方法 - Google Patents

Abstract

ラバーオンリータイプのガスケット本体およびガスケット本体を保持するキャリアフィルムの組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケットにおいて、ガスケット本体からキャリアフィルムを相対に取り外し、引きつづきガスケット本体を組付け部材に組み付ける工程を連続的に実施可能とする。この目的達成のため、ガスケットとして、ロール状に巻回可能な帯状のキャリアフィルムと、この帯状のキャリアフィルムによって保持された複数のラバーオンリータイプのガスケット本体との組み合わせとされている。ガスケットの組付け方法として、複数のガスケット本体を保持した帯状のキャリアフィルムをフィルム送り出し側からフィルム巻き取り側へ移送するフィルム移送工程を実施し、このフィルム移送工程を実施する過程で、複数のガスケット本体を順次、帯状のキャリアフィルムから外して組付け部材へ組み付ける。組付け部材は例えば燃料電池用セパレータである。

Description

ガスケット及びその組付け方法

　本発明は、シール技術に係るガスケットに関し、更に詳しくは、ラバーオンリータイプのガスケット本体およびこのガスケット本体を保持するキャリアフィルムの組み合わせよりなるガスケット（キャリアフィルム付きガスケット）とその組付け方法に関する。本発明のガスケットは例えば、燃料電池用ガスケットとして用いられ、またはその他の用途の一般ガスケットとして用いられる。

　燃料電池用ガスケットには、ゴム状弾性体（ラバー）製のガスケット単品よりなるラバーオンリータイプのガスケット、ゴム状弾性体製のガスケットをセパレータに一体成形したセパレータ一体ガスケット、ゴム状弾性体製のガスケットをＧＤＬ（ガス拡散層）に一体成形したＧＤＬ一体ガスケット等さまざまな構成のガスケットがある。

　これらのガスケットはそれぞれ特徴を有しているが、近年、低コスト化の要求が強いことから、この要求を満足できるラバーオンリータイプのガスケットが注目されている。

　ラバーオンリータイプのガスケットは例えば、図５に示すように構成されている。

　すなわち、ガスケット１１の全体として平面状（平板状）とされ、燃料電池の反応面の周りを全周に亙ってシールするための外周シール部１２が平面長方形の枠状に設けられている。また、燃料電池の反応面と各マニホールド部を仕切る必要があることから、外周シール部１２の長手方向両端部にそれぞれマニホールドシール部（内側シール部）１３が一体に設けられている。ガスケット１１の断面形状は例えば図５（Ｂ）に示すように、断面円形とされている。

特開２０１４－６０１３３号公報（図１等におけるガスケット３参照）

　しかしながらこのラバーオンリータイプの燃料電池用ガスケット１１には、以下の点で更なる改良の余地がある。

　すなわちこの燃料電池用ガスケット１１は一般に、平面外形を４００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさとされる一方でその断面形状（線径）を１ｍｍ乃至数ｍｍ程度と小さく設定されている。したがって搬送時やスタッキング時にガスケット１１単体では捩れが生じやすいものであって、その取扱い作業性（ハンドリング性）が良くない。

　そこで、本願出願人は先に図６に示すように、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１と、このガスケット本体３１を保持するキャリアフィルム４１との組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケット２１を開発・提案しており、このキャリアフィルム付きガスケット２１によればラバーオンリータイプのガスケット本体３１がこれよりも強度の高いキャリアフィルム４１によって保持されるため、捩れが生じにくく、よって取扱い作業性を向上させることができる。

　ガスケット本体３１は、図５のガスケット１１と同様に、全体として平面状（平板状）とされ、燃料電池の反応面の周りを全周に亙ってシールする外周シール部３２が平面長方形の枠状に設けられ、また燃料電池の反応面と各マニホールド部を仕切るため外周シール部３２の長手方向両端部にそれぞれマニホールドシール部（内側シール部）３３が一体に設けられている。ガスケット本体３１の断面形状は例えば図６（Ｂ）に示すように、断面円形とされている。一方、キャリアフィルム４１は、ガスケット本体３１よりも一回り大きな平面長方形とされた樹脂フィルムよりなり、その平面上に、ガスケット本体３１を保持するための立体形状（溝形状）よりなるガスケット保持部４２が成形されている。

　このキャリアフィルム付きガスケット２１はこれを、以下のようにして製造する。製造には、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１を射出成形する金型を用いる。

　工程としては先ず、所定の大きさの平面形状に裁断した平面状のキャリアフィルム４１を用意し、図７（Ａ）に示すように、このキャリアフィルム４１を金型５１のパーティング部５４に挟み込んだ状態で金型５１を型締めする。金型５１は上型（一方の分割型）５２および下型（他方の分割型）５３の組み合わせよりなり、両型５２，５３のパーティング部５４にそれぞれキャビティ部５５が一部ずつ対応して設けられている。キャリアフィルム４１は当初その全面が平面状であるため、キャビティ部５５内を横切る状態とされる。

　次いで、図７（Ｂ）に示すように、キャビティ部５５へガスケット本体３１を成形するための成形材料を充填し加熱する等して、ガスケット本体３１を成形する。キャビティ部５５へ成形材料を充填したとき、キャリアフィルム４１はその平面上一部が成形材料充填圧力によって下型５３のキャビティ部５５の内面に押し付けられ、キャビティ部５５の内面に沿ったかたちに変形（塑性変形）し、これにより立体形状よりなるガスケット保持部４２が成形される。

　次いで、図７（Ｃ）に示すように、ガスケット本体３１の成形後、型開きし、図７（Ｄ）に示すように、ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１を同時に金型５１から取り出す。取り出したガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１は、ガスケット本体３１がキャリアフィルム４１によって保持された組み合わせ状態とされ、この組み合わせ状態で製品の搬送や保管などを行う。キャリアフィルム４１によって保持されたガスケット本体３１には捩れ等が生じにくく、よってガスケット本体３１を単品で取り扱う場合よりも取扱い作業性が向上する。

　ガスケット本体３１を組付け部材（例えば、燃料電池用セパレータ）に組み付ける際には、ガスケット本体３１をキャリアフィルム４１から取り外し、ガスケット本体３１のみを組み付ける。

　ガスケット本体３１をキャリアフィルム４１から取り外す際には例えば図８に示すように、ガスケット本体３１をベースとしての真空引き装置６１の吸着部６２にセットし、真空引き（矢印Ｓ）を行ってガスケット本体３１を固定（吸着）させつつ、この状態でガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を相対に取り外す。次いで、ガスケット本体３１をチャッキング装置や吸引装置（何れも図示せず）などで持ち上げ、組付け部材に組み付ける。

　以上のように上記図６のキャリアフィルム付きガスケット２１によればラバーオンリータイプのガスケット本体３１がこれよりも強度の高い樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム４１によって保持されるため、ガスケット本体３１に捩れが生じにくく、よってガスケット本体３１の取扱い作業性を向上させることができるが、この図６の先行技術では、ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１が各単品の組み合わせよりなることが想定されている。

　したがって、燃料電池セル等の製品を大量に製造しようとすると、キャリアフィルム付きガスケット２１をベースにセットし、ガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を相対に取り外し、ガスケット本体３１を組付け部材に組み付けると云う一連の工程を各単品の組み合わせ毎にいちいち実施しなければならない。

　本発明は以上の点に鑑みて、ラバーオンリータイプのガスケット本体およびガスケット本体を保持するキャリアフィルムの組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケットにおいて、ガスケット本体からキャリアフィルムを相対に取り外し、引きつづきガスケット本体を組付け部材に組み付ける工程を複数のガスケットに亙って連続的に実施することが可能なガスケットとその組付け方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明のガスケットは、ロール状に巻回可能な帯状のキャリアフィルムと、前記帯状のキャリアフィルムによって保持された複数のラバーオンリータイプのガスケット本体との組み合わせよりなることを特徴とする。

　また、本発明の組付け方法は、上記ガスケット本体を組付け部材へ組み付ける方法であって、前記複数のガスケット本体を保持した前記帯状のキャリアフィルムをフィルム送り出し側からフィルム巻き取り側へ移送するフィルム移送工程を実施し、このフィルム移送工程を実施する過程で、前記複数のガスケット本体を順次、前記帯状のキャリアフィルムから外して前記組付け部材へ組み付けることを特徴とする。

　本発明では、ラバーオンリータイプのガスケット本体がキャリアフィルムによって保持されるため、ガスケット本体の取扱い作業性を向上することが可能とされる。

　また、本発明では、ガスケットが、ロール状に巻回可能な帯状のキャリアフィルムと、このキャリアフィルムによって保持された複数のラバーオンリータイプのガスケット本体との組み合わせよりなるものとされているため、ガスケット本体およびキャリアフィルムの各単品の組み合わせよりなる単位ガスケットが複数連続して設けられている。したがってガスケット本体からキャリアフィルムを相対に取り外し、引きつづきガスケット本体を組付け部材に組み付ける工程を複数のガスケットに亙って連続的に実施することが可能とされる。組付け部材は例えば、燃料電池用セパレータとされる。

　本発明によれば、ラバーオンリータイプのガスケット本体がキャリアシートによって保持されるため、ガスケット本体の取扱い作業性を向上することができる。また、ガスケットが、ロール状に巻回可能な帯状のキャリアフィルムと複数のラバーオンリータイプのガスケット本体との組み合わせとされているため、ガスケット本体からキャリアフィルムを取り外し、引きつづきガスケット本体を組付け部材に組み付ける工程を複数のガスケットに亙って連続的に実施することができる。

本発明の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケットに備えられる単位ガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ－Ｃ線拡大断面図 同キャリアフィルム付きガスケットの全体斜視図 本発明の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケットの組付け方法を示す説明図 本発明の他の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケットの組付け方法を示す説明図 従来例に係るガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＤ－Ｄ線拡大断面図 参考例に係るキャリアフィルム付きガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＥ－Ｅ線拡大断面図 同キャリアフィルム付きガスケットの製造方法を示す説明図 同キャリアフィルム付きガスケットにおいてガスケット本体からキャリアフィルムを取り外す工程を示す説明図

　つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明するが、説明の便宜上、先ずは本発明の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケット２１に備えられる単位ガスケット２１Ａについて説明する。単位ガスケット２１Ａは、これが多数、連続成形されることにより本発明実施例に係る帯状乃至ロール状のキャリアフィルム付きガスケット２１とされる。

　図１（Ａ）に示すように、単位ガスケット２１Ａは、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１と、このガスケット本体３１を非接着状態で保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム４１との組み合わせにより構成されている。ガスケット本体３１は、燃料電池用ガスケットとして用いられる。

　ガスケット本体３１は、所定のゴム状弾性体（例えばＶＭＱ、ＰＩＢ、ＥＰＤＭ、ＦＫＭなど）によって平面状（平板状）に成形され、その構成要素として、燃料電池の反応面の周りを全周に亙ってシールするための枠状の外周シール部３２と、燃料電池の反応面と各マニホールド部の仕切り部をシールするためのマニホールドシール部（内側シール部）３３とを一体に有している。また、ガスケット本体３１は図１（Ｂ）に示すように断面長方形とされ、その厚み方向一方の面の幅方向中央部にシールリップ３４が一体に設けられているが、これらガスケット本体３１の断面形状やシールリップ３４の有無などについては特に限定されない。ガスケット本体３１は全体として平面長方形に成形され、その平面の大きさを外形略４００ｍｍ（縦）×略３００ｍｍ（横）とされ、その断面の幅を略４ｍｍ、厚み（高さ）を約１．５ｍｍとされている。

　一方、キャリアフィルム４１は、所定の樹脂フィルムによって平面状（平板状）に成形され、ガスケット本体３１よりも一回り大きな平面長方形状に成形されている。樹脂フィルムとしては例えば、厚さ１００μｍのポリプロピレンフィルムを使用し、これを上記した大きさの平面形状とする。樹脂フィルムとしてはポリプロピレンの他に、ポリエチレンやポリスチレンなど一般樹脂材が使用可能である。フィルムの厚さについては、ガスケット本体３１の大きさや断面形状にもよるが、５０μｍ～３００μｍ程度とするのが好ましい。フィルム材料は、ゴムの成形温度に対する耐熱性（溶けない）と金型形状へ熱変形可能なものであれば特に限定されないが、キャリアフィルム４１が搬送および取り扱い性の機能となることから、安価なフィルムが選定できるのがより良く、上記したようにポリプロピレンやポリエチレン等が好適である。

　キャリアフィルム４１はその平面上一部に、ガスケット本体３１を保持するためのガスケット保持部４２を有している。このガスケット保持部４２は、樹脂フィルムの平面上一部がガスケット本体３１の外形形状（ガスケット本体３１の断面形状における外郭線）に沿って変形した立体形状として設けられるとともに、ガスケット本体３１と同一の平面形状を備えるものとして成形されており、このガスケット保持部４２にガスケット本体３１が非接着で収められている。

　ガスケット本体３１はキャリアフィルム４１に対し非接着とされるため、ガスケット本体３１を組付け部材に組み付けるに際してキャリアフィルム３１を相対に取り外すことが可能とされている。但し、ガスケット本体３１を成形する金型にキャリアフィルム４１をインサートした状態でガスケット本体３１を成形すると、成形したガスケット本体３１が粘着性を備えている場合には、この粘着性によってガスケット本体３１はキャリアフィルム４１に対し粘着された状態とされる。粘着は、チャッキング装置や吸引装置による取り外しができるほどに粘着力が小さいものである。したがってこの場合、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１は樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム４１に対し非接着ではあるが、剥離可能に粘着していることになる。

　上記ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１の組み合わせよりなる単位ガスケット２１Ａによれば、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１がこれよりも強度の高い樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム４１によって保持されるため、ガスケット本体３１に捩れが生じにくく、よってガスケット本体３１の取扱い作業性を向上させることができるが、この単位ガスケット２１Ａは、ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１が各単品の組み合わせよりなるものとされている。したがって燃料電池セル等の製品を大量に製造しようとすると、この単位ガスケット２１Ａをベースにセットし、ガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を相対に取り外し、ガスケット本体３１を組付け部材に組み付けると云う一連の工程を各単品の組み合わせ毎にいちいち実施しなければならず不便である。そこで本発明実施例では、以下の対策がなされている。

　すなわち図２に示すように、キャリアフィルム４１がロール状に巻回可能な帯状のものとされ、このロール状に巻回された帯状のキャリアフィルム４１によってラバーオンリータイプのガスケット本体３１が多数連続的に保持され、ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１の組み合わせよりなる単位ガスケット２１Ａ（図１）が多数連続的に成形されたものとされている。ガスケット本体３１乃至単位ガスケット２１Ａは、帯状のキャリアフィルム４１の長手方向（ロール巻き方向）に沿って一列に並べられている。

　また、ガスケット本体３１は、ロール状に巻回された帯状のキャリアフィルム４１の外周面側に露出するように保持されるが、のちに実施する組付け工程の都合によっては反対に、ガスケット本体３１がロール状に巻回された帯状のキャリアフィルム４１の内周面側に露出するように保持されるものであっても良い。

　ロール状に巻回された帯状のキャリアフィルム４１は図３または図４に示すように、このキャリアフィルム４１をフィルム送り出し側Ｒ_１からフィルム巻き取り側Ｒ_２へ移送するフィルム移送工程を実施し、このフィルム移送工程を実施する過程で、多数のガスケット本体３１を順次一つずつ、キャリアフィルム４１から取り外して組付け部材としての燃料電池用セパレータＳへ組み付ける。

　図３の例では、燃料電池用セパレータＳは、コンベア装置７１によって多数が一列で搬送される。コンベア装置７１の上方に位置して、キャリアフィルム４１をフィルム送り出し側Ｒ_１からフィルム巻き取り側Ｒ_２へ移送するフィルム移送装置８１が配置され、さらにキャリアフィルム４１によって保持されたガスケット本体３１を燃料電池用セパレータＳに向けて押し付けることによりガスケット本体３１をキャリアフィルム４１から取り外し、燃料電池用セパレータＳに付着させるローラー部を備えるガスケット押付け装置９１が配置されている。ガスケット本体３１を燃料電池用セパレータＳに円滑に付着させるため、ガスケット本体３１の燃料電池用セパレータＳ側の面（図１（Ｂ）における上側の面）には予め、接着剤を塗布するようにしても良い。

　また、図４の他の例では、燃料電池用セパレータＳは、ハンドリング装置１０１によって多数が一枚ずつ、キャリアフィルム４１によって保持されたガスケット本体３１の上方に重ねられる。ハンドリング装置１０１の側方に位置して、キャリアフィルム４１をフィルム送り出し側Ｒ_１からフィルム巻き取り側Ｒ_２へ移送するフィルム移送装置８１が配置され、さらに燃料電池用セパレータＳをキャリアフィルム４１によって保持されたガスケット本体３１に向けて押し付けることによりガスケット本体３１をキャリアフィルム４１から取り外し、燃料電池用セパレータＳに付着させるプレス部を備えるセパレータ押付け装置１１１が配置されている。ガスケット本体３１を燃料電池用セパレータＳに円滑に付着させるため、ガスケット本体３１の燃料電池用セパレータＳ側の面（図１（Ｂ）における上側の面）には予め、接着剤を塗布するようにしても良い。

　上記図３または図４の例によれば、ガスケット本体３１をキャリアフィルム４１から相対に取り外し、引きつづきガスケット本体３１を組付け部材である燃料電池用セパレータＳに組み付ける工程を多数のガスケット本体３１に亙って連続的に実施することができる。

　また、本発明実施例は、ロール状に巻回されたキャリアフィルム４１から組付け部材である燃料電池用セパレータＳへガスケット本体３１を直接組み付けるものであるため、ガスケット本体３１の取外し・組付け工程をきわめて簡単迅速に実施することができる。

　２１　ガスケット（キャリアフィルム付きガスケット）
　２１Ａ　単位ガスケット
　３１　ガスケット本体
　３２　外周シール部
　３３　マニホールドシール部
　３４　シールリップ
　４１　キャリアフィルム
　４２　ガスケット保持部
　７１　コンベア装置
　８１　フィルム移送装置
　９１　ガスケット押付け装置
　１０１　ハンドリング装置
　１１１　セパレータ押付け装置
　Ｓ　燃料電池用セパレータ（組付け部材）

Claims (3)

1. 　ロール状に巻回可能な帯状のキャリアフィルムと、前記帯状のキャリアフィルムによって保持された複数のラバーオンリータイプのガスケット本体との組み合わせよりなることを特徴とするガスケット。
2. 　請求項１に記載したガスケット本体を組付け部材へ組み付ける方法であって、
   前記複数のガスケット本体を保持した前記帯状のキャリアフィルムをフィルム送り出し側からフィルム巻き取り側へ移送するフィルム移送工程を実施し、このフィルム移送工程を実施する過程で、前記複数のガスケット本体を順次、前記帯状のキャリアフィルムから外して前記組付け部材へ組み付けることを特徴とするガスケットの組付け方法。
3. 　請求項２に記載した方法であって、
   前記組付け部材は、燃料電池用セパレータであることを特徴とするガスケットの組付け方法。

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