JP2005209351A - Forming method of rubber packing for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池例えば固体高分子型燃料電池のセパレータにゴムパッキンを一体に成形する方法に関し、特に、セパレータの周縁部にシール溝として凹溝が形成され、この凹溝にゴムパッキンを充填成形する方法に関する。 The present invention relates to a method of integrally forming a rubber packing on a separator of a fuel cell, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and in particular, a concave groove is formed as a sealing groove on a peripheral edge of the separator, and the rubber packing is filled in the concave groove. The present invention relates to a molding method.
従来、セパレータの凹溝にシール材を設けたものとして、セパレータのシール部位に設けたシール溝に先端が幅狭でシール溝の深さよりも肉厚のゴムなどからなるシール材を設けることが特許文献1に記載されている。
そして、前記シール材をセパレータに設ける方法としては、セパレータとは別個に成形したシール材を、組み付け時にセパレータ間に挟み込むか、シール材をセパレータに接着する方法、あるいは金型にセパレータをセットし、金型内のキャビティにシール材を射出して一体成形する方法が挙げられている。 And as a method of providing the sealing material on the separator, a sealing material molded separately from the separator is sandwiched between the separators during assembly, or the sealing material is bonded to the separator, or the separator is set in a mold, There is a method in which a sealing material is injected into a cavity in a mold and integrally molded.
一方、セパレータの凹溝にシール材を設ける別の方法として、特許文献2に示すようにスクリーン印刷法を利用するものが知られている。この方法は、前記凹溝に印刷材料を充填して平坦面となし、この平坦面にゴム溶液を塗布してゴムパッキンを形成するものである。
しかしながら、前記特許文献2では、セパレータの凹溝を平坦化する段階とゴム溶液を塗布してゴムパッキンを形成する段階の2段階を必要とし、面倒な作業を余儀なくされる問題があった。
However, in the above-mentioned
本発明は、前記の問題に鑑み、セパレータの凹溝に直接ゴムパッキンの成形を1段階で可能とし、成形作業を容易にすることを目的とする。同時に、成形されたゴムパッキンが、セパレータの組み付け時に良好なシール機能を発揮できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to make it possible to form a rubber packing directly in a concave groove of a separator in one stage, thereby facilitating the molding operation. At the same time, an object is to allow the molded rubber packing to exhibit a good sealing function when the separator is assembled.
本発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池の単電池と、この単電池を挟持するセパレータとの間に介在させるゴムパッキンの成形方法であって、前記セパレータの周縁部にシール溝として形成された凹溝内の内周縁部および外周縁部にそれぞれスペーサを挿入し、前記凹溝の前記スペーサ間に形成される空間にゴム溶液をスクリーン印刷法により充填して未加硫ゴムコーティング層を形成する工程、次いでこの未加硫ゴムコーティング層を加硫してセパレータに接着一体化する工程とを含む燃料電池用ゴムパッキンの成形方法を手段とするものである。また、上記成形方法において、スペーサがスクリーンマスクの裏面から一体に突設されたスクリーン印刷版を用いてゴム溶液を充填するようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a rubber packing interposed between a fuel cell unit cell and a separator sandwiching the unit cell, wherein a sealing groove is formed on a peripheral portion of the separator. A spacer is inserted into each of the inner peripheral edge and the outer peripheral edge in the formed groove, and a rubber solution is filled in the space formed between the spacers in the groove by a screen printing method to form an unvulcanized rubber coating layer. And a step of vulcanizing the unvulcanized rubber coating layer and adhering and integrating the unvulcanized rubber coating layer with a separator. In the molding method, the rubber solution is filled using a screen printing plate in which spacers are integrally projected from the back surface of the screen mask.
本発明方法では、作業が簡易であるほか、成形されたゴムパッキンが凹溝内で内周方向および外周方向に変形できる余裕があり、小さな締め付け力で高いシール性能を発揮できる。 In the method of the present invention, the work is simple, and there is a margin that the molded rubber packing can be deformed in the inner circumferential direction and the outer circumferential direction in the concave groove, and high sealing performance can be exhibited with a small tightening force.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明方法を適用して成形した固体高分子型燃料電池を構成する単セル1の概略縦断面図であり、通常燃料電池はこの単セル1を複数積層した積層体(図示せず)として構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a
図1において、単セル1は、高分子電解質膜2とこの高分子電解質膜2を挟んで両側に配設されるカソード電極3およびアノード電極4とからなる燃料電池本体と、カソード電極3およびアノード電極4にそれぞれ当接するように設けられたセパレータ5,5とにより構成されている。また、カソード電極側セパレータ5の電極3側には酸化ガス供給用の溝7が設けられ、アノード電極側セパレータ5の電極4側には燃料ガス供給用の溝8が設けられ、溝7は図示しない酸化ガス供給管に、溝8は図示しない燃料ガス供給管にそれぞれ連通している。上記単セル1には、高分子電解質膜2,カソード電極3およびアノード電極4からなる燃料電池本体の周囲に、燃料ガスおよび酸化ガスの漏洩を防止するとともに、カソード電極側セパレータ5とアノード電極側セパレータ5との間の絶縁を確保する額縁状のゴムパッキン9,9をセパレータ5,5との間に介在させている。
In FIG. 1, a
そして、本発明では、セパレータ5の周縁部にシール溝として凹溝6が刻設されており、この凹溝6にスクリーン印刷によりゴム溶液(例えば液状シリコーンゴムなど)が充填硬化されてゴムパッキン9が一体に成形されるが、額縁状に成形されるゴムパッキン9の内周側および外周側つまり凹溝6内の内周縁部及び外周縁部にはゴム溶液が充填されない空隙部10,10が形成されている。
In the present invention, a
図2〜図4はゴムパッキン9の成形工程を示すが、この成形工程においてスクリーンマスク11を用いる。このスクリーンマスク11は、スクリーンメッシュ層12とその裏面(印刷面側)周縁に連続して一体に突設されたスペーサ13(内周側)、スペーサ14(外周側)とで構成されている。なお、15はスクリーンメッシュ層12に塗布した後に露光硬化させた感光乳液層である。また、スペーサ13、14は、セパレータ5の凹溝6内部の空隙部10,10に対応する部位に設けられるが、上記感光乳液層で形成してもよいが、これに限らずゴム、合成樹脂、金属などを一体に接合して形成してもよい。
2 to 4 show a molding process of the
図3のように、凹溝6が形成されたセパレータ5の表面にスクリーンマスク11を配置し、そのスペーサ13、14を凹溝6に挿入したうえで、図示しないスキージを用いてスクリーンマスク11の感光乳液を塗布していない透孔16を通じて液状ゴムなどのゴム溶液を凹溝6内のスペーサ13、14により区画された空間にのみに充填し、その後、スクリーンマスク11を取り外し(図4)、充填したゴム溶液を室温或いは必要に応じて加熱して硬化させて、凹溝6内に加硫接着させたゴムパッキン9を形成している。なお、ゴムパッキンの加硫は電子線照射などの放射線架橋のほか、適宜の加硫方法を採用できる。
As shown in FIG. 3, the
図5は、ゴムパッキン9を成形した状態のセパレータを示す概略平面図で、凹溝6内の中央に額縁状にゴムパッキン9が加硫接着により一体化されるとともに、その内周縁及び外周縁には空隙部10,10が連続して形成され、ゴムパッキン9を圧縮した際に内外周方向に変形できる余地が確保されている。
FIG. 5 is a schematic plan view showing the separator in a state where the
1 単位セル
2 高分子電解質膜
3 カソード電極
4 アノード電極
5,5 セパレータ
6 凹溝
9 ゴムパッキン
10,10 空隙部
11 スクリーンマスク
12 スクリーンメッシュ層
13 内周側スペーサ
14 外周側スペーサ
15 感光乳液層
16 透孔
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