WO2021157252A1 - セパレータ一体ガスケット及びその製造方法 - Google Patents

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WO2021157252A1
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gasket
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創平 白川
健一 大場
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Nok株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a separator integrated gasket constituting a fuel cell and a method for manufacturing the same.
  • An object of the present invention is to provide a separator-integrated gasket and a method for manufacturing the same, which makes it possible to prevent the gasket from peeling off from the separator while reducing the number of manufacturing steps.
  • the present invention has adopted the following means to solve the above problems.
  • the separator integrated gasket of the present invention is A separator-integrated gasket provided with a gasket integrally provided with a separator constituting a fuel cell.
  • the separator is made of carbon to which a thermoplastic first resin material is added, and is also composed of carbon.
  • the gasket is characterized by being composed of a thermoplastic second resin material having compatibility with the first resin material.
  • the gasket is composed of a thermoplastic second resin material having compatibility with the first resin material added to the material of the separator. Therefore, if the gasket is integrally molded directly with the separator, the first resin material and the second resin material are melted and mixed, and then cured. Therefore, the gasket can be integrally provided on the separator without using an adhesive. Further, due to the difference in the coefficient of thermal expansion, it does not easily come off.
  • the separator integrated gasket of another invention is A separator-integrated gasket provided with a gasket integrally provided with a separator constituting a fuel cell.
  • the separator is made of carbon to which a thermoplastic first resin material is added, and is also composed of carbon.
  • the gasket is characterized by being composed of a mixed material of a thermoplastic second resin material having compatibility with the first resin material and a rubber material.
  • the same effect as that of the above invention can be obtained. Further, in the present invention, since the gasket easily expands and contracts, it is possible to prevent the separator from being deformed due to thermal shrinkage of the gasket, and regardless of the change in the gap of the portion where the gasket is arranged. , The sealing function is exhibited stably.
  • the area of the welded portion between the separator and the gasket can be increased, so that the fixing force can be increased.
  • the method for manufacturing the separator integrated gasket of the present invention is as follows. It is a method of manufacturing a gasket with a separator that constitutes a fuel cell. A process of attaching a separator made of a carbon material to which a thermoplastic first resin material is added to an injection molding die, and a process of attaching the separator. A step of integrally molding a gasket on the separator with a thermoplastic second resin material compatible with the first resin material, and It is characterized by having.
  • the method for manufacturing the separator integrated gasket of another invention is as follows. It is a method of manufacturing a gasket with a separator that constitutes a fuel cell. A process of attaching a separator made of a carbon material to which a thermoplastic first resin material is added to an injection molding die, and a process of attaching the separator. A step of integrally molding a gasket on the separator by a mixed material of a thermoplastic second resin material and a rubber material having compatibility with the first resin material. It is characterized by having.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of the fuel cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the separator integrated gasket according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the separator integrated gasket according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing various modifications of the separator integrated gasket according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory view of the separator integrated gasket according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of the fuel cell according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view schematically showing a part of the fuel cell.
  • FIG. 2 is a plan view of the separator integrated gasket according to the first embodiment of the present invention.
  • the cross-sectional view of the separator corresponds to the AA cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the separator integrated gasket according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a part of a cell stack composed of a plurality of single cells.
  • the cell stack is configured such that MEA (Membrane Electrode Assembly) 100 and separator 200 are alternately laminated.
  • the single cell 10 is formed by the MEA 100 and a pair of separators 200 provided on both sides thereof.
  • the separators 200 are provided so as to be adjacent to each other without the MEA 100 intervening at the place where the coolant flows.
  • the MEA100 includes an electrolyte membrane and a pair of gas diffusion layers provided on both sides of the electrolyte membrane. Further, the separator 200 is formed with a flow path 201 through which a fuel gas, an oxidant gas, a coolant, and the like flow.
  • Elastic gaskets 210 and 220 are provided between the MEA 100 and the separator 200 in order to prevent fuel gas, oxidant gas, coolant, etc. from leaking.
  • gaskets 210 and 220 are integrally provided on the separator 200.
  • a member in which the gaskets 210 and 220 are integrally provided on the separator 200 in this way is called a "separator integrated gasket".
  • the separator 200 provided in the fuel cell will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the separator 200 is provided with a flow path 201 formed on the surface of the separator 200 and a plurality of manifolds 202.
  • the separator 200 according to this embodiment is made of carbon to which a thermoplastic first resin material is added.
  • carbon which is a brittle material, has a drawback of being brittle, but by adding a first resin material to carbon, such a defect can be compensated for.
  • the flow path 201 is used as a flow path through which fuel gas, oxidant gas, coolant, etc. flow.
  • the manifold 202 is provided to distribute the fuel gas, the oxidant gas, the coolant, and the like to each cell.
  • the gaskets 210 and 220 are integrated with the separator 200 around the region where the flow path 201 is formed and around the manifold 202, respectively. It is provided as a target. In FIG. 2, the portion where the gasket 210 is provided is indicated by a thick line.
  • the gaskets 210 and 220 according to this embodiment are made of a thermoplastic second resin material having compatibility with the first resin material. Specific examples of the first resin material and the second resin material include PP (polypropylene) and PE (polyethylene). It should be noted that PP and PE are compatible with each other.
  • the gaskets 210 and 220 are integrally molded with the separator 200 by injection molding.
  • the mold (injection molding mold) used for injection molding according to this embodiment includes an upper mold 510 and a lower mold 520.
  • the upper mold 510 is provided with a gate 511 for injecting a resin material (second resin material) into the cavity C.
  • the separator 200 is attached to the injection molding die (see FIG. 3A). Then, the second resin material 210X is injected from the gate 511 (injected in the direction of the arrow in FIG. 3A).
  • the first resin material and the second resin material 210X added to the carbon material constituting the separator 200 are compatible with each other, so that a part of the first resin material near the surface of the separator 200 is melted and the first resin material is melted.
  • the 1st resin material and the 2nd resin material 210X are uniformly mixed (see FIG. 3B).
  • the temperature of the second resin material 210X in a molten state, which is injected from the gate 511 during injection molding, is about 180 ° C. to 220 ° C. After that, when the temperature drops, the mixed first resin material and second resin material 210X are cured.
  • reference numeral 215 indicates a portion where the first resin material and the second resin material 210X are mixed. Hereinafter, this portion is referred to as a welded portion 215. Note that FIG. 1 also shows the welded portion 225 of the gasket 220.
  • the separator 200 is taken out from the mold.
  • the gasket 210Y integrally molded with the separator 200 has a gate mark 210Ya (see FIG. 3C). Therefore, it is desirable to perform post-treatment for removing the gate mark 210Ya.
  • a separator-integrated gasket in which the gasket 210 having a flat surface is integrally provided with the separator 200 can be obtained.
  • the manufacturing process when the gasket 210 is integrally provided on one surface of the separator 200 has been described.
  • the lower mold 520 may also be provided with a gate so that the gasket 210 and the gasket 220 can be integrally molded with the separator 200 at the same time.
  • the gaskets 210 and 220 are made of a thermoplastic second resin material compatible with the first resin material added to the material of the separator 200. NS. Therefore, if the gaskets 210 and 220 are integrally molded directly with the separator 200, the first resin material and the second resin material are melted and mixed, and then cured. That is, the gaskets 210 and 220 are integrally fixed to the separator 200 by the welded portions 215 and 225 in which the first resin material and the second resin material are mixed.
  • the gaskets 210 and 220 can be integrally provided on the separator 200 without using an adhesive. This also eliminates the need for the step of applying the adhesive.
  • the first resin material and the second resin material may be the same material or different materials as long as they are compatible with each other.
  • the coefficient of thermal expansion of the first resin material and the second resin material does not differ significantly, it is possible to prevent the gaskets 210 and 220 from peeling off from the separator 200 due to the difference in the coefficient of thermal expansion. .. Further, since the gaskets 210 and 220 are made of a thermoplastic resin material, even if the gaskets 210 and 220 are peeled off from the separator 200, they can be welded to the separator 200 by reheating, so that they can be reused. Is possible.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing various modifications of the separator integrated gasket according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of a separator-integrated gasket obtained by providing a plurality of concave-convex 203a having a rectangular cross section on the surface of the separator 200a and integrally molding a gasket 210a on the concave-convex 203a portion. It is shown.
  • the welded portion 215a is formed along the unevenness 203a, and the area of the welded portion 215a between the separator 200a and the gasket 210a can be widened, so that the fixing force can be increased.
  • FIG. 4B a separator integrated gasket obtained by providing a plurality of irregularities 203b having a substantially arcuate cross section on the surface of the separator 200b and integrally molding a gasket 210b on the irregularities 203b.
  • a cross-sectional view of is shown.
  • the welded portion 215b is formed along the unevenness 203b, and the area of the welded portion 215b between the separator 200b and the gasket 210b can be widened, so that the fixing force can be increased.
  • a gasket is required between the separators to prevent the coolant from leaking.
  • a gasket may be integrally provided for each of the pair of separators.
  • FIG. 4C shows a cross-sectional view of a separator-integrated gasket in which a gasket 210c is integrally provided for each of the pair of separators 200c.
  • each separator 200c is provided with a plurality of unevenness 203c, and the gasket 210c is integrally provided on the portion of the unevenness 203c.
  • the welded portion 215c is formed along the unevenness 203c, and the area of the welded portion 215c between the separator 200c and the gasket 210c can be widened, so that the fixing force can be increased.
  • FIG. 5 shows Example 2 of the present invention.
  • the configuration when the material of the gasket is different from that of the first embodiment will be shown. Since other basic configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 5 is an explanatory view of the separator integrated gasket according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view of a part of the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view of a part of the separator integrated gasket according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view showing the behavior of the separator integrated gasket according to the second embodiment of the present invention.
  • the coefficient of thermal expansion differs between the gasket 210 made of the second resin material and the separator 200 whose main component is made of carbon.
  • the shrinkage of the gasket 210 becomes larger than that of the separator 200. Therefore, due to the shrinkage of the gasket 210 (see the arrow in FIG. 5A), a force that causes the separator 200 to shrink acts on the separator 200. As a result, there is a concern that a part of the separator 200 may be deformed so as to be curved depending on the dimensions and shapes of the separator 200 and the gasket 210.
  • the separator-integrated gasket according to the present embodiment is also composed of the separator 200 and the gasket 210S, as in the first embodiment. Further, the separator 200 and the gasket 210S are integrally fixed by the welding portion 215. Since the configuration of the separator 200 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the material of the gasket 210S is composed of a mixed material of a thermoplastic second resin material and a rubber material having compatibility with the first resin material.
  • the first resin material and the second resin material include PP (polypropylene) and PE (polyethylene).
  • EPDM can be mentioned as a specific example of a rubber material.
  • a molding material can be obtained by kneading a material obtained by dry-blending a second resin material and a rubber material at an arbitrary ratio with a twin-screw kneading extruder.
  • the above-mentioned kneaded molding material may be used in the form of pellets.
  • the material of the gasket 210S is composed of a mixed material of the second resin material and the rubber material. Therefore, the gasket 210S is more likely to expand and contract than the gasket 210 in the first embodiment. As a result, it is possible to prevent the separator 200 from being deformed due to heat shrinkage of the gasket 210S. Further, the sealing function is stably exhibited regardless of the change in the gap of the portion where the gasket 210S is arranged. That is, for example, as shown in FIG.
  • gasket 210S shown in this embodiment can be applied to the various modifications shown in FIG. 4 above.

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Abstract

製造工程数を減らしつつ、ガスケットがセパレータから剥がれ難くすることを可能とするセパレータ一体ガスケット及びその製造方法を提供する。　燃料電池を構成するセパレータ２００に一体的に設けられるガスケット２１０，２２０を備えるセパレータ一体ガスケットであって、セパレータ２００は、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボンにより構成されると共に、ガスケット２１０，２２０は、第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により構成されていることを特徴とする。

Description

セパレータ一体ガスケット及びその製造方法
　本発明は、燃料電池を構成するセパレータ一体ガスケット及びその製造方法に関する。
　従来、燃料電池を構成するセパレータに、ゴムなどの弾性体からなるガスケットを一体成形する技術が知られている。セパレータの材料として、カーボンが用いられる場合には、セパレータの表面に接着剤を塗布した後に、ガスケットを一体成形する必要があるため、製造工程数が増加する原因となっている。また、セパレータとガスケットの熱膨張率の差が大きいため、高温環境下において、ガスケットがセパレータから剥がれてしまい易いといった問題もある。更に、ガスケットがセパレータから剥がれてしまうと再利用ができないといった問題もある。
特開２０１９－１１４３２６号公報 特開２０１２－２１６４０号公報 特開２００９－１９３６８７号公報 特開２００８－１７７００１号公報 国際公開第２０１８／１２３８０７号
　本発明の目的は、製造工程数を減らしつつ、ガスケットがセパレータから剥がれ難くすることを可能とするセパレータ一体ガスケット及びその製造方法を提供することにある。
　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。
　すなわち、本発明のセパレータ一体ガスケットは、
　燃料電池を構成するセパレータに一体的に設けられるガスケットを備えるセパレータ一体ガスケットであって、
　前記セパレータは、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボンにより構成されると共に、
　前記ガスケットは、第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により構成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、ガスケットは、セパレータの材料に添加されている第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により構成される。そのため、セパレータに直接ガスケットを一体成形すれば、第１樹脂材料と第２樹脂材料が溶けて混ざり合った後に硬化した状態となる。従って、接着剤を用いることなく、ガスケットをセパレータに一体的に設けることができる。また、熱膨張率の相違により、剥がれ易くなってしまうこともない。
　また、他の発明のセパレータ一体ガスケットは、
　燃料電池を構成するセパレータに一体的に設けられるガスケットを備えるセパレータ一体ガスケットであって、
　前記セパレータは、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボンにより構成されると共に、
　前記ガスケットは、第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料とゴム材料との混合材料により構成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、上記の発明と同様の効果を得ることができる。また、本発明においては、ガスケットが伸び縮みし易くなるため、ガスケットの熱収縮によりセパレータが変形してしまうことを抑制することができ、かつ、ガスケットが配される部分の隙間の変化に拘わらず、安定的にシール機能が発揮される。
　前記セパレータにおける前記ガスケットとの溶着部分には複数の凹凸が形成されているとよい。
　これにより、セパレータとガスケットとの溶着部分の面積を広くすることができるため、固着力を高めることが可能となる。
　また、本発明のセパレータ一体ガスケットの製造方法は、
　燃料電池を構成するセパレータ一体ガスケットの製造方法であって、
　射出成形金型に、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボン材料により構成されるセパレータを取り付ける工程と、
　第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により、前記セパレータにガスケットを一体成形する工程と、
　を有することを特徴とする。
　また、他の発明のセパレータ一体ガスケットの製造方法は、
　燃料電池を構成するセパレータ一体ガスケットの製造方法であって、
　射出成形金型に、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボン材料により構成されるセパレータを取り付ける工程と、
　第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料とゴム材料との混合材料により、前記セパレータにガスケットを一体成形する工程と、
　を有することを特徴とする。
　ここで、前記セパレータの表面に予め形成された複数の凹凸部分の表面上にガスケットを一体成形するとよい。
　以上説明したように、本発明によれば、製造工程数を減らしつつ、ガスケットがセパレータから剥がれ難くすることができる。
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池の一部を示す断面図である。 図２は本発明の実施例１に係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に係るセパレータ一体ガスケットの製造工程図である。 図４は本発明の実施例１に係るセパレータ一体ガスケットの各種変形例を示す断面図である。 図５は本発明の実施例２に係るセパレータ一体ガスケットの説明図である。
　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。
　（実施例１）
　図１～図３を参照して、本発明の実施例１に係るセパレータ一体ガスケット及びその製造方法について説明する。図１は本発明の実施例１に係る燃料電池の一部を示す断面図であり、燃料電池の一部を概略的に示す断面図である。図２は本発明の実施例１に係るセパレータ一体ガスケットの平面図である。なお、図１中の断面図のうち、セパレータの断面図は、図２中のＡＡ断面図に相当する。図３は本発明の実施例１に係るセパレータ一体ガスケットの製造工程図である。
　＜燃料電池＞
　図１及び図２を参照して、本実施例に係るセパレータ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１においては、複数の単セルからなるセルスタックのうちの一部の模式的断面図を示している。図１に示すように、セルスタックは、ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１００と、セパレータ２００が交互に積層されるように構成される。そして、ＭＥＡ１００と、その両面に設けられる一対のセパレータ２００によって、単セル１０が構成される。なお、セルスタックにおいては、冷却液が流される個所において、ＭＥＡ１００が介在されずに、セパレータ２００同士が隣り合うように設けられる個所も存在することがある。
　ＭＥＡ１００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。また、セパレータ２００には、燃料ガスや酸化剤ガスや冷却液などが流れる流路２０１が形成されている。
　そして、ＭＥＡ１００とセパレータ２００との間には、燃料ガスや酸化剤ガスや冷却液などが漏れるのを防ぐために、弾性を有するガスケット２１０，２２０が設けられている。本実施例においては、セパレータ２００にガスケット２１０，２２０が一体的に設けられている。このように、セパレータ２００にガスケット２１０，２２０が一体的に設けられた部材は、「セパレータ一体ガスケット」と呼ばれる。
　＜セパレータ＞
　図１及び図２を参照して、燃料電池に備えられるセパレータ２００について、より詳細に説明する。セパレータ２００には、セパレータ２００の表面に形成される流路２０１と、複数のマニホルド２０２とが設けられている。本実施例に係るセパレータ２００は、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボンにより構成される。なお、一般的に、脆性材料であるカーボンは脆いといった欠点があるのに対し、カーボンに第１樹脂材料が添加されることにより、そのような欠点を補うことが可能となる。
　流路２０１は、燃料ガスや酸化剤ガスや冷却液などが流れる流路として用いられる。また、マニホルド２０２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。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、流路２０１が形成されている領域の周囲、及びマニホルド２０２の周囲に、それぞれガスケット２１０，２２０がセパレータ２００に一体的に設けられている。なお、図２においては、ガスケット２１０が設けられている部位を太線にて示している。本実施例に係るガスケット２１０，２２０は、第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により構成されている。なお、第１樹脂材料と第２樹脂材料の具体例としては、ＰＰ（ポリプロピレン）及びＰＥ（ポリエチレン）を挙げることができる。なお、ＰＰとＰＥとは相溶性を有する。
　＜セパレータ一体ガスケットの製造方法＞
　特に、図３を参照して、本実施例に係るセパレータ一体ガスケットの製造方法について説明する。本実施例に係るセパレータ一体ガスケットは、射出成形によって、セパレータ２００にガスケット２１０，２２０が一体的に成形される。本実施例に係る射出成形に用いられる金型（射出成形金型）は、上型５１０と、下型５２０とを備えている。上型５１０には、キャビティＣに樹脂材料（第２樹脂材料）を注入するためのゲート５１１が設けられている。
　まず、射出成形金型に、セパレータ２００が取り付けられる（図３（ａ）参照）。そして、ゲート５１１から第２樹脂材料２１０Ｘが注入される（図３（ａ）中、矢印方向に注入される）。
　これにより、セパレータ２００を構成するカーボン材料に添加されている第１樹脂材料と第２樹脂材料２１０Ｘは相溶性を有するため、セパレータ２００の表面付近の第１樹脂材料の一部が溶けて、第１樹脂材料と第２樹脂材料２１０Ｘが均一に混ざり合った状態となる（図３（ｂ）参照）。なお、射出成形の際にゲート５１１から射出される溶融状態にある第２樹脂材料２１０Ｘの温度は、およそ１８０℃～２２０℃程度である。その後、温度が低下すると、混ざり合った第１樹脂材料と第２樹脂材料２１０Ｘは硬化する。なお、図１，３中、符号２１５は、第１樹脂材料と第２樹脂材料２１０Ｘが混ざり合った部分を示している。以下、この部分を溶着部２１５と称する。なお、図１には、ガスケット２２０における溶着部２２５も示している。
　その後、金型からセパレータ２００が取り出される。セパレータ２００に一体成形されたガスケット２１０Ｙには、ゲート跡２１０Ｙａが残った状態となる（図３（ｃ）参照）。そのため、ゲート跡２１０Ｙａを除去する後処理などを行うのが望ましい。後処理を行うことで、セパレータ２００に対して、表面が平面状のガスケット２１０が一体的に設けられたセパレータ一体ガスケットが得られる。
　なお、以上の説明においては、セパレータ２００の一方の表面にガスケット２１０を一体的に設ける場合の製造工程について説明した。しかしながら、下型５２０にもゲートを設けて、セパレータ２００に対して、ガスケット２１０とガスケット２２０を同時に一体成形することもできる。
　＜本実施例に係るセパレータ一体ガスケット及びその製造方法の優れた点＞
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット及びその製造方法によれば、ガスケット２１０，２２０は、セパレータ２００の材料に添加されている第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により構成される。そのため、セパレータ２００に直接ガスケット２１０，２２０を一体成形すれば、第１樹脂材料と第２樹脂材料が溶けて混ざり合った後に硬化した状態となる。つまり、第１樹脂材料と第２樹脂材料が混ざり合った溶着部２１５，２２５により、ガスケット２１０，２２０がセパレータ２００に一体的に固定される。従って、接着剤を用いることなく、ガスケット２１０，２２０をセパレータ２００に一体的に設けることができる。これにより、接着剤を塗布する工程も不要となる。なお、第１樹脂材料と第２樹脂材料は、相溶性を有すれば、同一の材料としてもよいし、異なる材料としてもよい。
　また、第１樹脂材料と第２樹脂材料の熱膨張率が大きく異なることもないため、熱膨張率の差異を原因として、ガスケット２１０，２２０がセパレータ２００から剥がれてしまうことも抑制することができる。更に、ガスケット２１０，２２０は熱可塑性の樹脂材料により構成されるため、仮に、セパレータ２００からガスケット２１０，２２０が剥がれたとしても、再加熱すれば、セパレータ２００に溶着することができるため、再利用が可能である。
　（その他）
　図４を参照して、本実施例に係るセパレータ一体ガスケットの各種変形例を説明する。図４は本発明の実施例１に係るセパレータ一体ガスケットの各種変形例を示す模式的断面図である。
　セパレータ２００の表面のうち、ガスケット２１０，２２０が溶着される部分が平面であったとしても、上記の通り、第１樹脂材料と第２樹脂材料が混ざり合った溶着部２１５，２２５により固定されるため、一定以上の固着力を得ることができる。しかしながら、使用環境等によっては、より一層高い固着力が求められる場合もある。その場合には、セパレータ２００の表面のうちガスケット２１０，２２０が溶着される部位に、予め凹凸を形成するとよい。
　例えば、図４（ａ）には、セパレータ２００ａの表面に断面矩形の複数の凹凸２０３ａを設け、この凹凸２０３ａの部分にガスケット２１０ａを一体的に成形することにより得られたセパレータ一体ガスケットの断面図が示されている。この場合、凹凸２０３ａに沿って、溶着部２１５ａが形成され、セパレータ２００ａとガスケット２１０ａとの溶着部２１５ａの面積を広くすることができるため、固着力を高めることができる。
　また、図４（ｂ）には、セパレータ２００ｂの表面に断面略円弧形の複数の凹凸２０３ｂを設け、この凹凸２０３ｂの部分にガスケット２１０ｂを一体的に成形することにより得られたセパレータ一体ガスケットの断面図が示されている。この場合においても、凹凸２０３ｂに沿って、溶着部２１５ｂが形成され、セパレータ２００ｂとガスケット２１０ｂとの溶着部２１５ｂの面積を広くすることができるため、固着力を高めることができる。
　なお、上記の通り、セルスタックにおいては、冷却液が流れる個所において、ＭＥＡが介在されずに、セパレータ同士が隣り合うように設けられる個所が存在する場合もある。この場合でも、冷却液が漏れないようにするために、セパレータ同士の間にガスケットが必要となる。この場合、一対のセパレータのそれぞれに対してガスケットを一体的に設けてもよい。
　例えば、図４（ｃ）には、一対のセパレータ２００ｃのそれぞれに対して、ガスケット２１０ｃが一体的に設けられたセパレータ一体ガスケットの断面図が示されている。このようなセパレータ一体ガスケットにおいても、各セパレータ２００ｃに、それぞれ複数の凹凸２０３ｃを設けて、これらの凹凸２０３ｃの部分にガスケット２１０ｃを一体的に設けるとよい。これにより、凹凸２０３ｃに沿って、溶着部２１５ｃが形成され、セパレータ２００ｃとガスケット２１０ｃとの溶着部２１５ｃの面積を広くすることができるため、固着力を高めることができる。
　（実施例２）
　図５には、本発明の実施例２について示されている。本実施例においては、ガスケットの材料が、上記実施例１とは異なる場合の構成について示す。その他の基本的な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５は本発明の実施例２に係るセパレータ一体ガスケットの説明図である。図５（ａ）は、上記実施例１の構成の一部を拡大した断面図である。図５（ｂ）は、本発明の実施例２に係るセパレータ一体ガスケットの一部を拡大した断面図である。図５（ｃ）は本発明の実施例２に係るセパレータ一体ガスケットの挙動を示す断面図である。
　上記実施例１のように、第２樹脂材料により構成されるガスケット２１０と、主成分がカーボンにより構成されるセパレータ２００とでは熱膨張率が異なる。これにより、セパレータ２００にガスケット２１０を一体成形した後に、これらの温度が低下すると、セパレータ２００に比べてガスケット２１０の収縮の方が大きくなる。そのため、ガスケット２１０の収縮（図５（ａ）中の矢印参照）により、セパレータ２００に対して、セパレータ２００を縮ませるような力が作用する。これにより、セパレータ２００及びガスケット２１０の寸法形状等によっては、セパレータ２００の一部が湾曲するように変形してしまうことが懸念される。
　そこで、本実施例においては、そのような不具合が発生してしまうことを抑制可能なセパレータ一体ガスケットについて説明する。図５（ｂ）に示すように、本実施例に係るセパレータ一体ガスケットにおいても、実施例１と同様に、セパレータ２００とガスケット２１０Ｓとから構成される。また、これらセパレータ２００とガスケット２１０Ｓは、溶着部２１５により、一体的に固定されている。なお、セパレータ２００の構成については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。
　本実施例においては、ガスケット２１０Ｓの材料が、第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料とゴム材料との混合材料により構成されている点で、上記実施例１と異なっている。第１樹脂材料と第２樹脂材料の具体例としては、ＰＰ（ポリプロピレン）及びＰＥ（ポリエチレン）を挙げることができる。また、ゴム材料の具体例としては、ＥＰＤＭを挙げることができる。なお、第２樹脂材料とゴム材料を任意の比率でドライブレンドした材料を、二軸混錬押し出し機で混錬することにより、成形材料を得ることができる。なお、セパレータ２００にガスケット２１０Ｓを射出成形により一体成形する際においては、上記の混錬された成形材料をペレット状にして用いればよい。
　以上のように、本実施例においては、ガスケット２１０Ｓの材料についてのみ、実施例１と異なっている。本実施例に係るセパレータ一体ガスケットの製造方法についても、実施例１と同様であるので、その説明は省略する。
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット及びその製造方法においても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、ガスケット２１０Ｓの材料が、第２樹脂材料とゴム材料との混合材料により構成されている。そのため、ガスケット２１０Ｓは、実施例１におけるガスケット２１０に比べて、伸び縮みし易い。これにより、ガスケット２１０Ｓの熱収縮によりセパレータ２００が変形してしまうことを抑制することができる。また、ガスケット２１０Ｓが配される部分の隙間の変化に拘わらず、安定的にシール機能が発揮される。すなわち、例えば、図５（ｃ）に示すように、ガスケット２１０Ｓが一対のセパレータ２００の間に配された場合において、セパレータ間の隙間が広くなっても、狭くなっても、ガスケット２１０Ｓの伸縮により、安定的にシール機能が発揮される。なお、同図左側は隙間が広い状態を示し、同図右側は隙間が狭い状態を示している（Ｈ１＞Ｈ２）。
　なお、上記図４に示す各種変形例においても、本実施例で示したガスケット２１０Ｓを適用することができることは言うまでもない。
　１０　単セル
　２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ　セパレータ
　２０１　流路
　２０２　マニホルド
　２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ　凹凸
　２１０，２２０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０Ｓ　ガスケット
　２１０Ｙ　ガスケット
　２１０Ｙａ　ゲート跡
　２１５，２２５，２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ　溶着部
　５１０　上型
　５１１　ゲート
　５２０　下型
　Ｃ　キャビティ

Claims (6)

  1. 　燃料電池を構成するセパレータに一体的に設けられるガスケットを備えるセパレータ一体ガスケットであって、
    　前記セパレータは、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボンにより構成されると共に、
    　前記ガスケットは、第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により構成されていることを特徴とするセパレータ一体ガスケット。
  2. 　燃料電池を構成するセパレータに一体的に設けられるガスケットを備えるセパレータ一体ガスケットであって、
    　前記セパレータは、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボンにより構成されると共に、
    　前記ガスケットは、第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料とゴム材料との混合材料により構成されていることを特徴とするセパレータ一体ガスケット。
  3. 　前記セパレータにおける前記ガスケットとの溶着部分には複数の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセパレータ一体ガスケット。
  4. 　燃料電池を構成するセパレータ一体ガスケットの製造方法であって、
    　射出成形金型に、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボン材料により構成されるセパレータを取り付ける工程と、
    　第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料により、前記セパレータにガスケットを一体成形する工程と、
    　を有することを特徴とするセパレータ一体ガスケットの製造方法。
  5. 　燃料電池を構成するセパレータ一体ガスケットの製造方法であって、
    　射出成形金型に、熱可塑性の第１樹脂材料が添加されたカーボン材料により構成されるセパレータを取り付ける工程と、
    　第１樹脂材料と相溶性を有する熱可塑性の第２樹脂材料とゴム材料との混合材料により、前記セパレータにガスケットを一体成形する工程と、
    　を有することを特徴とするセパレータ一体ガスケットの製造方法。
  6. 　前記セパレータの表面に予め形成された複数の凹凸部分の表面上にガスケットを一体成形することを特徴とする請求項４または５に記載のセパレータ一体ガスケットの製造方法。
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