JP6148956B2 - Manufacturing method of laminate - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の構成部材などに用いられ、薄板の厚さ方向両面に弾性部材が配置された積層体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a laminate in which elastic members are arranged on both sides in the thickness direction of a thin plate, which is used as a component of a fuel cell.

燃料電池においては、膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を含む電極部材を、セパレータで挟持したセルが発電単位となる。燃料電池は、セルを多数積層して構成される。電極部材の周囲や、隣り合うセパレータの間には、ガスや冷媒に対するシール性と絶縁性とを確保するために、枠状のシール部材が配置される。   In a fuel cell, a cell in which an electrode member including a membrane electrode assembly (MEA) is sandwiched by a separator is a power generation unit. A fuel cell is configured by stacking a number of cells. A frame-shaped sealing member is disposed around the electrode member and between adjacent separators in order to ensure sealing and insulating properties against gas and refrigerant.

シール部材を備える燃料電池セルアセンブリの製造方法として、例えば特許文献１〜３には、セパレータの厚さ方向両面（上面および下面）に、エラストマーの未架橋物製の予備成形体を配置して、これらを金型で挟持しながら予備成形体を架橋して一体化する方法が、開示されている。   As a method for producing a fuel cell assembly including a seal member, for example, in Patent Documents 1 to 3, a preformed body made of an uncrosslinked elastomer is disposed on both sides (upper surface and lower surface) of the separator in the thickness direction. A method is disclosed in which the preform is cross-linked and integrated while sandwiching these with a mold.

特開２０１２−２４３５８０号公報JP 2012-243580 A 特開２００４−１７８９７７号公報JP 2004-178777 A 特開２００５−４７２６２号公報JP 2005-47262 A

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載された方法においては、架橋の際に予備成形体が加熱膨張することにより、予備成形体に挟まれたセパレータが上側または下側に撓んでしまうという問題があった。セパレータの撓み方向や撓み量は、エラストマーの種類、予備成形体の大きさ、金型構造などの条件により異なる。このため、セパレータの撓み方向や撓み量を制御することは難しい。   However, in the methods described in Patent Documents 1 to 3, there is a problem that the separator sandwiched between the preforms is bent upward or downward due to the thermal expansion of the preform during crosslinking. there were. The direction and amount of bending of the separator vary depending on conditions such as the type of elastomer, the size of the preform, and the mold structure. For this reason, it is difficult to control the bending direction and the bending amount of the separator.

一例として、図１２に、従来の方法により製造された燃料電池セルアセンブリの周縁部近傍の断面拡大図を示す。図１２に示すように、セルアセンブリ９は、第一セパレータ９０と、第二セパレータ９１と、第一シール部材９２と、第二シール部材９３と、を備えている。第一シール部材９２は、第一セパレータ９０の上面に配置されている。第二シール部材９３は、第一セパレータ９０の下面に配置されている。第二シール部材９３は、第一セパレータ９０と第二セパレータ９１との間に配置されている。第一セパレータ９０において、第一シール部材９２と第二シール部材９３とに挟まれた部分９００は、下側（第二シール部材９３側）に湾曲している。   As an example, FIG. 12 shows an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the peripheral edge of a fuel cell assembly manufactured by a conventional method. As shown in FIG. 12, the cell assembly 9 includes a first separator 90, a second separator 91, a first seal member 92, and a second seal member 93. The first seal member 92 is disposed on the upper surface of the first separator 90. The second seal member 93 is disposed on the lower surface of the first separator 90. The second seal member 93 is disposed between the first separator 90 and the second separator 91. In the first separator 90, a portion 900 sandwiched between the first seal member 92 and the second seal member 93 is curved downward (second seal member 93 side).

この場合、第一セパレータ９０が湾曲している分だけ、第一セパレータ９０と第二セパレータ９１との間の距離が小さくなる。これにより、第一セパレータ９０の撓み領域近傍において、第一セパレータ９０と第二セパレータ９１とが接触して短絡するおそれがある。また、多数のセルアセンブリ９を積層して燃料電池を構成した場合、第一シール部材９２は、第一セパレータ９０と、積層される他のセルアセンブリ（図１２中、セルアセンブリ９の上方に細線で示す）の第二セパレータと、の間に圧縮された状態で配置される。第一セパレータ９０が下側に湾曲していると、第一シール部材９２を介して隣接するセパレータ同士の間隔が大きくなる。その結果、第一シール部材９２の反力が小さくなり、シール性が低下してしまう。   In this case, the distance between the first separator 90 and the second separator 91 is reduced by the amount of the first separator 90 being curved. Thereby, in the vicinity of the bending region of the first separator 90, the first separator 90 and the second separator 91 may come into contact with each other and short-circuit. When a fuel cell is configured by stacking a large number of cell assemblies 9, the first seal member 92 includes a first separator 90 and another cell assembly to be stacked (in FIG. 12, a thin line above the cell assembly 9. Between the second separator and the second separator. When the first separator 90 is curved downward, the interval between the separators adjacent via the first seal member 92 is increased. As a result, the reaction force of the first seal member 92 is reduced and the sealing performance is deteriorated.

一方、第一セパレータ９０が上側（第一シール部材９２側）に湾曲した場合には、燃料電池において、第一シール部材９２を介して隣接するセパレータ同士の間隔が小さくなる。これにより、第一シール部材９２が過圧縮の状態になり、破損されやすくなる。   On the other hand, when the 1st separator 90 curves to the upper side (1st seal member 92 side), in a fuel cell, the space | interval of the separators which adjoin via the 1st seal member 92 becomes small. Thereby, the 1st seal member 92 will be in an overcompressed state, and will be easy to be damaged.

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、薄板を変形させることなく、薄板の厚さ方向両面にエラストマー製の弾性部材を形成することができる積層体の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and provides a method for manufacturing a laminate that can form an elastic member made of elastomer on both sides in the thickness direction of a thin plate without deforming the thin plate. This is the issue.

架橋時におけるセパレータの変形を抑制するという観点から、本発明者は、セパレータを挟んで配置される二つのシール部材を、同時に架橋して形成するのではなく、一方を先に架橋して形成した後に他方を架橋して形成する方法を検討した。すなわち、まずエラストマー製の第一シール部材を、セパレータの上面に形成しておく。次にセパレータの下面にエラストマーの未架橋物を配置して、当該未架橋物を架橋することにより、第二シール部材を形成する。   From the viewpoint of suppressing the deformation of the separator at the time of cross-linking, the present inventor did not form two seal members arranged with the separator sandwiched at the same time, but formed one by cross-linking first. Later, a method of cross-linking the other was studied. That is, first, a first seal member made of elastomer is formed on the upper surface of the separator. Next, an uncrosslinked elastomer is placed on the lower surface of the separator, and the uncrosslinked product is crosslinked to form a second seal member.

しかしながら、この方法には以下の問題がある。セパレータの上面側に配置される金型は、予め形成された第一シール部材を収容するための第一凹部を有する。第一凹部の形状および大きさは、第一シール部材の形状および大きさと同じである。この場合、金型をセットする際に少しでも位置ずれが生じると、第一凹部の開口端と第一シール部材とが当接し、第一シール部材が破損してしまう。一方、位置ずれを考慮して、金型の第一凹部を第一シール部材よりも大きく設計すると、型締めしても金型で第一シール部材を充分に押圧することができない。その結果、架橋時に、未架橋物の膨張による下面側からの押圧力に抗することができず、セパレータが上側（第一シール部材側）に湾曲してしまう。これらの問題を解決すべく本発明者は鋭意研究を重ね、本発明の積層体の製造方法を完成した。   However, this method has the following problems. The metal mold | die arrange | positioned at the upper surface side of a separator has a 1st recessed part for accommodating the 1st sealing member formed beforehand. The shape and size of the first recess are the same as the shape and size of the first seal member. In this case, if a slight misalignment occurs when setting the mold, the opening end of the first recess and the first seal member come into contact with each other, and the first seal member is damaged. On the other hand, if the first concave portion of the mold is designed larger than the first seal member in consideration of positional deviation, the first seal member cannot be sufficiently pressed by the mold even if the mold is clamped. As a result, at the time of crosslinking, the pressing force from the lower surface side due to the expansion of the uncrosslinked product cannot be resisted, and the separator is curved upward (first seal member side). In order to solve these problems, the present inventor has intensively studied and completed the method for producing the laminate of the present invention.

（１）本発明の積層体の製造方法は、薄板と、該薄板の厚さ方向両面に配置されるエラストマー製の第一弾性部材および第二弾性部材と、を有する積層体の製造方法であって、該第一弾性部材と、該薄板と、該第二弾性部材と、が積層される方向を積層方向、該積層方向に対して直交する方向を面方向とし、該薄板の該積層方向両面のうち一方を第一面、他方を第二面とし、該エラストマーの未架橋物をエラストマー材料として、該薄板の該第一面に該第一弾性部材を配置する第一弾性部材配置工程と、金型内に、該第一面に該第一弾性部材が配置された該薄板を配置すると共に、該薄板の該第二面側に該エラストマー材料を配置して型締めする型締め工程と、型締め後の該金型を加熱することにより、該エラストマー材料を架橋させて該第二面に第二弾性部材を形成する第二弾性部材形成工程と、を有し、該金型は、該第一弾性部材を収容する第一凹部を有し、該型締め工程において、該第一弾性部材は、該積層方向に圧縮されながら該面方向に伸張して該第一凹部に収容されることを特徴とする。   (1) The manufacturing method of the laminated body of this invention is a manufacturing method of the laminated body which has a thin plate and the 1st elastic member and 2nd elastic member made from an elastomer arrange | positioned at the thickness direction both surfaces of this thin plate. The direction in which the first elastic member, the thin plate, and the second elastic member are laminated is a lamination direction, and a direction orthogonal to the lamination direction is a plane direction, and both sides of the thin plate in the lamination direction A first elastic member disposing step of disposing the first elastic member on the first surface of the thin plate, using one of the first surface, the other as the second surface, and an uncrosslinked product of the elastomer as an elastomer material; A mold clamping step in which the thin plate in which the first elastic member is disposed on the first surface is disposed in the mold, and the elastomer material is disposed on the second surface side of the thin plate to perform the mold clamping. By heating the mold after clamping, the elastomer material is cross-linked and the second A second elastic member forming step for forming a second elastic member on the surface, and the mold has a first recess for receiving the first elastic member, and in the clamping step, The elastic member is characterized in that it is stretched in the surface direction while being compressed in the laminating direction and is accommodated in the first recess.

型締め工程および第二弾性部材形成工程において使用する金型は、第一弾性部材を収容するための第一凹部を有する。第一凹部の形状および大きさは、薄板の第一面に配置された第一弾性部材の形状および大きさと同一ではない。このため、型締め工程において、第一弾性部材は、積層方向に圧縮されながら面方向に伸張して第一凹部に収容される。第一弾性部材が積層方向に圧縮されることにより、薄板は第一弾性部材により押圧される。これにより、架橋時のエラストマー材料の膨張による第二面側からの押圧力に、抗することができる。したがって、第二弾性部材形成工程における薄板の第一弾性部材側への湾曲を、抑制することができる。   The metal mold | die used in a mold clamping process and a 2nd elastic member formation process has a 1st recessed part for accommodating a 1st elastic member. The shape and size of the first recess are not the same as the shape and size of the first elastic member disposed on the first surface of the thin plate. For this reason, in the mold clamping step, the first elastic member extends in the surface direction while being compressed in the stacking direction and is accommodated in the first recess. By compressing the first elastic member in the stacking direction, the thin plate is pressed by the first elastic member. Thereby, the pressing force from the second surface side due to the expansion of the elastomer material at the time of crosslinking can be resisted. Therefore, the curve to the 1st elastic member side of the thin plate in a 2nd elastic member formation process can be suppressed.

このように、本発明の積層体の製造方法によると、薄板を変形させることなく、薄板の厚さ方向両面にエラストマー製の第一弾性部材および第二弾性部材が形成された積層体を、製造することができる。   Thus, according to the method for manufacturing a laminate of the present invention, a laminate in which the first elastic member and the second elastic member made of elastomer are formed on both surfaces in the thickness direction of the thin plate without deforming the thin plate is manufactured. can do.

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記第一凹部の前記面方向の開口幅は、前記型締め工程前における前記第一弾性部材の該面方向の幅よりも大きい構成とするとよい。   (2) Preferably, in the configuration of (1), the opening width in the surface direction of the first recess is larger than the width in the surface direction of the first elastic member before the mold clamping step. Good.

本構成においては、第一凹部の積層方向断面と、それに対応する第一弾性部材の積層方向断面と、を比較した場合に、第一凹部の開口幅が、第一弾性部材の最大長さよりも大きければよい。本構成によると、型締め工程において金型をセットする際に位置ずれが生じても、第一凹部の開口端と第一弾性部材とが当接しにくい。したがって、型締め時における第一弾性部材の破損を、回避することができる。   In this configuration, when the cross-section in the stacking direction of the first recess is compared with the corresponding cross-section in the stacking direction of the first elastic member, the opening width of the first recess is larger than the maximum length of the first elastic member. It only needs to be large. According to this configuration, even if a positional shift occurs when the mold is set in the mold clamping process, the opening end of the first recess and the first elastic member are unlikely to contact each other. Therefore, damage to the first elastic member during mold clamping can be avoided.

（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記積層体は、燃料電池の構成部材である構成とするとよい。   (3) Preferably, in the configuration of the above (1) or (2), the laminate may be a component of a fuel cell.

上述したように、燃料電池セルアセンブリは、厚さ方向両面にエラストマー製の第一シール部材および第二シール部材が配置されたセパレータを備える。したがって、本発明の積層体の製造方法は、燃料電池の構成部材の製造方法として好適である。   As described above, the fuel cell assembly includes the separator in which the first seal member and the second seal member made of elastomer are arranged on both surfaces in the thickness direction. Therefore, the manufacturing method of the laminated body of this invention is suitable as a manufacturing method of the structural member of a fuel cell.

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記薄板はセパレータであり、前記第一弾性部材および前記第二弾性部材はシール部材である構成とするとよい。   (4) Preferably, in the configuration of (3), the thin plate is a separator, and the first elastic member and the second elastic member are seal members.

本構成によると、厚さ方向両面にシール部材を有するセパレータを、セパレータを湾曲させることなく製造することができる。また、型締め工程において、セパレータの第一面に形成されたシール部材が破損しにくい。   According to this structure, the separator which has a sealing member on thickness direction both sides can be manufactured, without curving a separator. Further, in the mold clamping process, the seal member formed on the first surface of the separator is not easily damaged.

（５）好ましくは、上記（４）の構成において、前記第一弾性部材は、前記薄板に接着される台座部と、該台座部から突出し曲面を有する第一山部と、を有し、前記型締め工程において、少なくとも該第一山部が前記積層方向に圧縮される構成とするとよい。   (5) Preferably, in the configuration of (4), the first elastic member includes a pedestal portion bonded to the thin plate, and a first peak portion protruding from the pedestal portion and having a curved surface, In the mold clamping step, at least the first peak portion may be compressed in the stacking direction.

本構成によると、第一弾性部材の頂部を圧縮することにより、金型からの押圧力を、第一弾性部材を介して薄板に伝達させやすい。   According to this configuration, by compressing the top of the first elastic member, the pressing force from the mold can be easily transmitted to the thin plate via the first elastic member.

また、燃料電池セルアセンブリを積層して燃料電池を構成した場合、隣接するセルアセンブリのセパレータ間には、シール部材が圧縮された状態で配置される。セルアセンブリを積層した状態において、シール部材の圧縮率が小さいと、シール部材の反力が小さくなり、セパレータ間のシール性が低下するおそれがある。この点、本構成の第一弾性部材は、台座部と第一山部とを有する。第一山部は、圧縮時に潰れやすい。したがって、本構成の第一弾性部材を備えた燃料電池セルアセンブリによると、第一弾性部材が比較的小さい圧縮率でセパレータ間に配置されても、セパレータ間のシール性を確保することができる。   When a fuel cell is configured by stacking fuel cell assemblies, a seal member is disposed in a compressed state between separators of adjacent cell assemblies. In a state where the cell assemblies are stacked, if the compression rate of the seal member is small, the reaction force of the seal member is small, and the sealing performance between the separators may be reduced. In this regard, the first elastic member of this configuration has a pedestal portion and a first peak portion. The first mountain portion is easily crushed during compression. Therefore, according to the fuel cell assembly provided with the first elastic member of this configuration, even if the first elastic member is disposed between the separators with a relatively small compression rate, the sealing performance between the separators can be ensured.

（６）好ましくは、上記（５）の構成において、前記型締め工程において、前記台座部および前記第一山部の両方が前記積層方向に圧縮される構成とするとよい。   (6) Preferably, in the configuration of (5) above, in the mold clamping step, both the pedestal portion and the first peak portion may be compressed in the stacking direction.

本構成によると、型締めの際に、第一弾性部材を全体的に圧縮することができる。このため、型締め時における第一弾性部材の圧縮率が比較的大きくても、第一弾性部材の内部に応力が集中しにくく、第一弾性部材の破損が抑制される。   According to this configuration, the first elastic member can be compressed as a whole during mold clamping. For this reason, even if the compression rate of the 1st elastic member at the time of mold clamping is comparatively large, it is hard to concentrate stress inside the 1st elastic member, and the failure | damage of a 1st elastic member is suppressed.

（７）好ましくは、上記（４）の構成において、前記第一弾性部材は、前記薄板に接着される台座部と、該台座部から突出し曲面を有する第一山部と、該第一山部から突出し該第一山部の曲率半径よりも小さな曲率半径の曲面を有する第二山部と、を有し、前記型締め工程において、少なくとも該第二山部が前記積層方向に圧縮される構成とするとよい。   (7) Preferably, in the configuration of (4), the first elastic member includes a pedestal portion bonded to the thin plate, a first peak portion protruding from the pedestal portion and having a curved surface, and the first peak portion. And a second ridge that has a curved surface with a smaller radius of curvature than the radius of curvature of the first ridge, and at least the second ridge is compressed in the stacking direction in the mold clamping step. It is good to do.

本構成によると、第一弾性部材の頂部を圧縮することにより、金型からの押圧力を、第一弾性部材を介して薄板に伝達させやすい。   According to this configuration, by compressing the top of the first elastic member, the pressing force from the mold can be easily transmitted to the thin plate via the first elastic member.

上述したように、燃料電池セルアセンブリを積層して燃料電池を構成した場合、隣接するセルアセンブリのセパレータ間に配置されるシール部材の圧縮率が小さいと、セパレータ間のシール性が低下するおそれがある。反対に、シール部材の圧縮率が大きいと、シール部材の内部応力が増加して、シール部材が破損するおそれがある。この点、本構成の第一弾性部材によると、低圧縮時においては最上部の第二山部が潰れ、圧縮率の増加に伴い第一山部が潰れる。これにより、圧縮による内部応力の増加を抑制しつつ、隣接するセパレータ間のシール性を確保することができる。   As described above, when a fuel cell is configured by stacking fuel cell assemblies, if the compression rate of the seal member disposed between the separators of adjacent cell assemblies is small, the sealing performance between the separators may be reduced. is there. On the other hand, if the compression ratio of the seal member is large, the internal stress of the seal member increases and the seal member may be damaged. In this regard, according to the first elastic member of the present configuration, the uppermost second peak portion is crushed at the time of low compression, and the first peak portion is crushed as the compression rate increases. Thereby, the sealing performance between adjacent separators can be ensured while suppressing an increase in internal stress due to compression.

（８）好ましくは、上記（７）の構成において、前記台座部、前記第一山部、前記第二山部の全てが前記積層方向に圧縮される構成とするとよい。   (8) Preferably, in the configuration of (7), all of the pedestal portion, the first peak portion, and the second peak portion may be compressed in the stacking direction.

本構成によると、型締めの際に、第一弾性部材を全体的に圧縮することができる。このため、型締め時における第一弾性部材の圧縮率が比較的大きくても、第一弾性部材の内部に応力が集中しにくく、第一弾性部材の破損が抑制される。   According to this configuration, the first elastic member can be compressed as a whole during mold clamping. For this reason, even if the compression rate of the 1st elastic member at the time of mold clamping is comparatively large, it is hard to concentrate stress inside the 1st elastic member, and the failure | damage of a 1st elastic member is suppressed.

第一実施形態の燃料電池セルアセンブリを備える燃料電池の斜視図である。It is a perspective view of a fuel cell provided with the fuel cell assembly of a first embodiment. 同セルアセンブリの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the cell assembly. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。It is III-III sectional drawing of FIG. 同セルアセンブリの製造方法の第一弾性部材配置工程に用いられる第一金型の型締め状態の上下方向断面図である。It is an up-down direction sectional view of the clamping state of the 1st metallic mold used for the 1st elastic member arrangement process of the manufacturing method of the cell assembly. 同セルアセンブリの製造方法の仮組付体準備工程に用いられる第二金型の型締め状態の上下方向断面図である。It is an up-down direction sectional view of the second mold used for the temporary assembly assembly preparation process of the manufacturing method of the same cell assembly. 反転後の同第二金型の上下方向断面図である。It is an up-down direction sectional view of the 2nd metallic mold after inversion. 同セルアセンブリの製造方法の型締め工程および第二弾性部材形成工程に用いられる第三金型の型締め状態の上下方向断面図である。It is an up-down direction sectional view of the mold clamping state of the 3rd metallic mold used for the mold clamping process and the 2nd elastic member formation process of the manufacturing method of the cell assembly. 図７の円ＶＩＩＩ内の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view in a circle VIII in FIG. 7. 第一凹部の上下方向の断面と、第一シール部材の上下方向の断面と、を重ね合わせた図である。It is the figure which piled up the section of the up-and-down direction of the 1st crevice, and the section of the up-and-down direction of the 1st seal member. 第二実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法において用いられる上型の第一凹部の上下方向の断面と、第一シール部材の上下方向の断面と、を重ね合わせた図である。It is the figure which piled up the cross section of the up-down direction of the upper 1st recessed part used in the manufacturing method of the fuel cell assembly of a second embodiment, and the cross section of the up-down direction of the 1st seal member. 第三実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法において用いられる上型の第一凹部の上下方向の断面と、第一シール部材の上下方向の断面と、を重ね合わせた図である。It is the figure which piled up the up-down direction cross section of the upper mold | type 1st recessed part used in the manufacturing method of the fuel cell assembly of 3rd embodiment, and the up-down direction cross section of the 1st seal member. 従来の方法により製造された燃料電池セルアセンブリの周縁部近傍の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the peripheral part vicinity of the fuel cell assembly manufactured by the conventional method.

以下、本発明の積層体の製造方法の実施の形態について説明する。実施の形態において、本発明の積層体の製造方法は、燃料電池セルアセンブリの製造方法として具現化されている。   Hereinafter, an embodiment of a manufacturing method of a layered product of the present invention is described. In the embodiment, the method for manufacturing a laminate according to the present invention is embodied as a method for manufacturing a fuel cell assembly.

＜第一実施形態＞
［燃料電池の構成］
まず、本実施形態の燃料電池セルアセンブリ（以下、適宜「セルアセンブリ」と略称する。）を備える燃料電池の構成について説明する。なお、以下に示す実施形態においては、上下方向が本発明の「積層方向」に、水平方向（前後左右方向）が本発明の「面方向」に、それぞれ対応している。 <First embodiment>
[Configuration of fuel cell]
First, a configuration of a fuel cell including the fuel cell assembly of the present embodiment (hereinafter, appropriately abbreviated as “cell assembly”) will be described. In the following embodiments, the vertical direction corresponds to the “stacking direction” of the present invention, and the horizontal direction (front / rear / left / right direction) corresponds to the “plane direction” of the present invention.

図１に、本実施形態の燃料電池セルアセンブリを備える燃料電池の斜視図を示す。図１に示すように、燃料電池１は、セルアセンブリ２が多数積層されて構成されている。燃料電池１は、固体高分子型燃料電池である。多数のセルアセンブリ２の上下方向両端には、一対のエンドプレート１３、１４が配置されている。一対のエンドプレート１３、１４は、各々、ステンレス鋼製であって矩形板状を呈している。   In FIG. 1, the perspective view of a fuel cell provided with the fuel cell assembly of this embodiment is shown. As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 is configured by stacking a large number of cell assemblies 2. The fuel cell 1 is a polymer electrolyte fuel cell. A pair of end plates 13 and 14 are disposed at both ends of the large number of cell assemblies 2 in the vertical direction. Each of the pair of end plates 13 and 14 is made of stainless steel and has a rectangular plate shape.

燃料電池１の左縁には、後方から前方に向かって、空気（酸化剤ガス）を供給する空気供給部材１０ａ、冷却水を供給する冷却水供給部材１２ａ、水素（燃料ガス）を供給する水素供給部材１１ａが接続されている。燃料電池１の右縁には、前方から後方に向かって、空気を排出する空気排出部材１０ｂ、冷却水を排出する冷却水排出部材１２ｂ、水素を排出する水素排出部材１１ｂが接続されている。後述するように、多数のセルアセンブリ２には、各々、複数の連通孔が形成されている。各連通孔が積層方向に連なることにより、燃料電池１には、セルアセンブリ２の積層方向に空気、水素、冷却水の流路が形成されている。   On the left edge of the fuel cell 1, from the rear to the front, an air supply member 10a that supplies air (oxidant gas), a cooling water supply member 12a that supplies cooling water, and hydrogen that supplies hydrogen (fuel gas) The supply member 11a is connected. Connected to the right edge of the fuel cell 1 are an air discharge member 10b for discharging air, a cooling water discharge member 12b for discharging cooling water, and a hydrogen discharge member 11b for discharging hydrogen from the front to the rear. As will be described later, the plurality of cell assemblies 2 are each formed with a plurality of communication holes. By connecting the communication holes in the stacking direction, air, hydrogen, and cooling water flow paths are formed in the fuel cell 1 in the stacking direction of the cell assembly 2.

［燃料電池セルアセンブリの構成］
次に、本実施形態の燃料電池セルアセンブリの構成について説明する。図２に、本実施形態の燃料電池セルアセンブリの分解斜視図を示す。図３に、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図を示す。図２、図３に示すように、セルアセンブリ２は、電極部材３と、第一セパレータ４Ｕと、第二セパレータ４Ｄと、第一シール部材５Ｕと、第二シール部材５Ｄと、を備えている。 [Configuration of fuel cell assembly]
Next, the configuration of the fuel cell assembly of this embodiment will be described. FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell assembly according to this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the cell assembly 2 includes an electrode member 3, a first separator 4 </ b> U, a second separator 4 </ b> D, a first seal member 5 </ b> U, and a second seal member 5 </ b> D. .

（電極部材３）
図２、図３に示すように、電極部材３は、ＭＥＡ３０と、アノード多孔質層３１と、カソード多孔質層３２と、を備えている。ＭＥＡ３０は、電解質膜と、アノード触媒層と、カソード触媒層と、を備えている。電解質膜は、全フッ素系スルホン酸膜であって、矩形薄板状を呈している。アノード触媒層およびカソード触媒層は、各々、白金を担持したカーボン粒子を含んで形成されている。アノード触媒層およびカソード触媒層は、各々、矩形薄板状を呈している。アノード触媒層は電解質膜の下面に積層されている。カソード触媒層は電解質膜の上面に積層されている。 (Electrode member 3)
As shown in FIGS. 2 and 3, the electrode member 3 includes an MEA 30, an anode porous layer 31, and a cathode porous layer 32. The MEA 30 includes an electrolyte membrane, an anode catalyst layer, and a cathode catalyst layer. The electrolyte membrane is a perfluorinated sulfonic acid membrane and has a rectangular thin plate shape. Each of the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer is formed including carbon particles supporting platinum. Each of the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer has a rectangular thin plate shape. The anode catalyst layer is laminated on the lower surface of the electrolyte membrane. The cathode catalyst layer is laminated on the upper surface of the electrolyte membrane.

アノード多孔質層３１は、ガス拡散層である。アノード多孔質層３１は、焼結発泡金属製であって、矩形薄板状を呈している。アノード多孔質層３１は、ＭＥＡ３０の下面に積層されている。カソード多孔質層３２は、ガス拡散層である。カソード多孔質層３２は、焼結発泡金属製であって、矩形薄板状を呈している。カソード多孔質層３２は、ＭＥＡ３０の上面に積層されている。   The anode porous layer 31 is a gas diffusion layer. The anode porous layer 31 is made of sintered foam metal and has a rectangular thin plate shape. The anode porous layer 31 is laminated on the lower surface of the MEA 30. The cathode porous layer 32 is a gas diffusion layer. The cathode porous layer 32 is made of sintered foam metal and has a rectangular thin plate shape. The cathode porous layer 32 is laminated on the upper surface of the MEA 30.

（第一セパレータ４Ｕ）
図２、図３に示すように、第一セパレータ４Ｕは、ステンレス鋼製であって、矩形薄板状を呈している。第一セパレータ４Ｕは、電極部材３の上面に積層されている。第一セパレータ４Ｕの左縁および右縁には、各々三つずつ連通孔４０Ｕが開設されている。第一セパレータ４Ｕは、凹凸部４１Ｕを備えている。凹凸部４１Ｕは、六つのリブ部４１ＵＨと、五つの平地部４１ＵＬと、を備えている。リブ部４１ＵＨは、左右方向に延在している。六つのリブ部４１ＵＨは、前後方向に並んでいる。平地部４１ＵＬは、隣接する一対のリブ部４１ＵＨの間に配置されている。第一セパレータ４Ｕは、本発明の「薄板」の概念に含まれる。第一セパレータ４Ｕの上面が本発明の「第一面」、下面が本発明の「第二面」に、それぞれ対応している。 (First separator 4U)
As shown in FIGS. 2 and 3, the first separator 4U is made of stainless steel and has a rectangular thin plate shape. The first separator 4U is stacked on the upper surface of the electrode member 3. Three communication holes 40U are provided in each of the left edge and the right edge of the first separator 4U. The first separator 4U includes an uneven portion 41U. The uneven portion 41U includes six rib portions 41UH and five flat portions 41UL. The rib portion 41UH extends in the left-right direction. The six rib portions 41UH are arranged in the front-rear direction. The flat ground portion 41UL is disposed between a pair of adjacent rib portions 41UH. The first separator 4U is included in the concept of the “thin plate” of the present invention. The upper surface of the first separator 4U corresponds to the “first surface” of the present invention, and the lower surface corresponds to the “second surface” of the present invention.

（第二セパレータ４Ｄ）
図２、図３に示すように、第二セパレータ４Ｄは、ステンレス鋼製であって、矩形薄板状を呈している。第二セパレータ４Ｄは、電極部材３の下面に積層されている。第二セパレータ４Ｄの左縁および右縁には、各々三つずつ連通孔４０Ｄが開設されている。第二セパレータ４Ｄは、凹凸部４１Ｄを備えている。凹凸部４１Ｄは、六つのリブ部４１ＤＨと、五つの平地部４１ＤＬと、を備えている。リブ部４１ＤＨは、左右方向に延在している。六つのリブ部４１ＤＨは、前後方向に並んでいる。平地部４１ＤＬは、隣接する一対のリブ部４１ＵＨの間に配置されている。 (Second separator 4D)
As shown in FIGS. 2 and 3, the second separator 4D is made of stainless steel and has a rectangular thin plate shape. The second separator 4D is stacked on the lower surface of the electrode member 3. Three communication holes 40D are provided in each of the left and right edges of the second separator 4D. The second separator 4D includes an uneven portion 41D. The uneven portion 41D includes six rib portions 41DH and five flat portions 41DL. The rib portion 41DH extends in the left-right direction. The six rib portions 41DH are arranged in the front-rear direction. The flat ground portion 41DL is disposed between a pair of adjacent rib portions 41UH.

（第一シール部材５Ｕ）
第一シール部材５Ｕは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）をゴム成分とするソリッドゴムの架橋物製である。当該ソリッドゴムの架橋物は、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。図２に示すように、第一シール部材５Ｕは、矩形枠状を呈している。第一シール部材５Ｕには、第一セパレータ４Ｕの連通孔４０Ｕに連通する連通孔５０Ｕが、開設されている。 (First seal member 5U)
The first seal member 5U is made of a solid rubber cross-linked product containing ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) as a rubber component. The cross-linked product of the solid rubber is included in the concept of “elastomer” of the present invention. As shown in FIG. 2, the first seal member 5U has a rectangular frame shape. The first seal member 5U is provided with a communication hole 50U that communicates with the communication hole 40U of the first separator 4U.

図２、図３に示すように、第一シール部材５Ｕは、台座部５１Ｕと、第一山部５２Ｕと、を有している。台座部５１Ｕは、第一セパレータ４Ｕの上面の周縁部を覆うように配置されている。台座部５１Ｕは、第一セパレータ４Ｕの上面に接着されている。第一山部５２Ｕは、台座部５１Ｕの上面に突設されている。第一山部５２Ｕは、上下方向断面において略半円状の曲面を有している。図１および図２においてハッチングを施して示すように、第一山部５２Ｕは、第一シール部材５Ｕの周縁部、および六つの連通孔５０Ｕの周囲を囲むように配置されている。これにより、環状のシールラインが形成される。第一シール部材５Ｕは、本発明の「第一弾性部材」の概念に含まれる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the first seal member 5U includes a pedestal portion 51U and a first peak portion 52U. The pedestal 51U is disposed so as to cover the peripheral edge of the upper surface of the first separator 4U. The pedestal 51U is bonded to the upper surface of the first separator 4U. The first mountain portion 52U protrudes from the upper surface of the pedestal portion 51U. The first peak portion 52U has a substantially semicircular curved surface in the vertical cross section. As shown in FIG. 1 and FIG. 2 by hatching, the first peak portion 52U is arranged so as to surround the peripheral edge portion of the first seal member 5U and the six communication holes 50U. Thereby, an annular seal line is formed. The first seal member 5U is included in the concept of the “first elastic member” of the present invention.

（第二シール部材５Ｄ）
第二シール部材５Ｄは、ＥＰＤＭをゴム成分とするソリッドゴムの架橋物製である。図２に示すように、第二シール部材５Ｄは、矩形枠状を呈している。第二シール部材５Ｄは、第一セパレータ４Ｕの下面の周縁部を覆うように配置されている。第二シール部材５Ｄは、第一セパレータ４Ｕの下面の周縁部、および第二セパレータ４Ｄの上面の周縁部に、接着されている。 (Second seal member 5D)
The second seal member 5D is made of a solid rubber cross-linked product containing EPDM as a rubber component. As shown in FIG. 2, the second seal member 5D has a rectangular frame shape. The second seal member 5D is disposed so as to cover the peripheral edge portion of the lower surface of the first separator 4U. The second seal member 5D is bonded to the peripheral portion of the lower surface of the first separator 4U and the peripheral portion of the upper surface of the second separator 4D.

第二シール部材５Ｄの枠内には、電極部材３が収容されている。第二シール部材５Ｄの枠内縁部は、電極部材３の周縁部に接着されている。このため、第二シール部材５Ｄは、電極部材３を外部から封止している。また、電極部材３と第一セパレータ４Ｕと第二セパレータ４Ｄとは、第二シール部材５Ｄを介して、接着されている。第二シール部材５Ｄには、第一セパレータ４Ｕの連通孔４０Ｕに連通する連通孔５０Ｄが、開設されている。第二シール部材５Ｄは、本発明の「第二弾性部材」の概念に含まれる。   The electrode member 3 is accommodated in the frame of the second seal member 5D. The inner edge of the frame of the second seal member 5 </ b> D is bonded to the peripheral edge of the electrode member 3. For this reason, the second seal member 5D seals the electrode member 3 from the outside. The electrode member 3, the first separator 4U, and the second separator 4D are bonded via a second seal member 5D. The second seal member 5D is provided with a communication hole 50D that communicates with the communication hole 40U of the first separator 4U. The second seal member 5D is included in the concept of the “second elastic member” of the present invention.

［燃料電池セルアセンブリの製造方法］
次に、本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法について説明する。本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法は、第一弾性部材配置工程と、仮組付体準備工程と、型締め工程と、第二弾性部材形成工程と、を有している。 [Method of manufacturing fuel cell assembly]
Next, a method for manufacturing the fuel cell assembly according to this embodiment will be described. The manufacturing method of the fuel cell assembly of the present embodiment includes a first elastic member arranging step, a temporary assembly assembly preparing step, a mold clamping step, and a second elastic member forming step.

（第一弾性部材配置工程）
図４に、本工程に用いられる第一金型の型締め状態の上下方向断面図を示す。図４に示すように、第一金型６０は、上型６０１と下型６０２とを備えている。上型６０１の下面には、凹部６０３が凹設されている。下型６０２の上面には、凹部６０４が凹設されている。 (First elastic member placement step)
FIG. 4 shows a cross-sectional view in the up-down direction of the first mold used in this process in a clamped state. As shown in FIG. 4, the first mold 60 includes an upper mold 601 and a lower mold 602. A recess 603 is provided in the lower surface of the upper mold 601. A recess 604 is provided on the upper surface of the lower mold 602.

本工程においては、第一金型６０を用いて、第一セパレータ４Ｕの上面に第一シール部材５Ｕを配置する。まず、下型６０２の凹部６０４に、第一シール部材前駆体５ＵＦを配置する。第一シール部材前駆体５ＵＦは、ＥＰＤＭをゴム成分とするソリッドゴムの未架橋物を射出成形して成形されている。第一シール部材前駆体５ＵＦは、第一シール部材５Ｕと同じ形状を呈している。次に、下型６０２の上面に、第一セパレータ４Ｕの上面が下側になるように、第一セパレータ４Ｕを載置する。第一セパレータ４Ｕの上面（図４においては下面）において、第一シール部材前駆体５ＵＦと接触する領域には、プライマーが塗布されている。そして、上型６０１を配置して、第一金型６０の型締めをする。この際、第一セパレータ４Ｕは、凹部６０３に収容される。それから、第一金型６０を加熱して、第一シール部材前駆体５ＵＦを架橋させる。架橋により、第一シール部材前駆体５ＵＦは、第一シール部材５Ｕになる。このようにして、第一セパレータ４Ｕの上面に第一シール部材５Ｕを形成する。   In this step, the first seal member 5U is disposed on the upper surface of the first separator 4U using the first mold 60. First, the first seal member precursor 5UF is disposed in the recess 604 of the lower mold 602. The first seal member precursor 5UF is formed by injection molding an uncrosslinked product of solid rubber containing EPDM as a rubber component. The first seal member precursor 5UF has the same shape as the first seal member 5U. Next, the first separator 4U is placed on the upper surface of the lower mold 602 so that the upper surface of the first separator 4U is on the lower side. On the upper surface (lower surface in FIG. 4) of the first separator 4U, a primer is applied to a region in contact with the first seal member precursor 5UF. And the upper mold | type 601 is arrange | positioned and the 1st metal mold | die 60 is clamped. At this time, the first separator 4U is accommodated in the recess 603. Then, the first mold 60 is heated to crosslink the first seal member precursor 5UF. By the crosslinking, the first seal member precursor 5UF becomes the first seal member 5U. In this way, the first seal member 5U is formed on the upper surface of the first separator 4U.

（仮組付体準備工程）
本工程においては、第二シール部材前駆体５ＤＦと、電極部材３と、第二セパレータ４Ｄと、からなる仮組付体７０を金型内に配置する。図５に、本工程に用いられる第二金型の型締め状態の上下方向断面図を示す。図５に示すように、第二金型６１は、上型６１１と、中型６１２と、下型６１３と、を備えている。 (Temporary assembly preparation process)
In this step, a temporary assembly 70 composed of the second seal member precursor 5DF, the electrode member 3, and the second separator 4D is placed in the mold. FIG. 5 shows a vertical sectional view of the second mold used in this process in a clamped state. As shown in FIG. 5, the second mold 61 includes an upper mold 611, a middle mold 612, and a lower mold 613.

まず、下型６１３および中型６１２に囲まれた凹部６１４に、第二シール部材前駆体５ＤＦを配置する。第二シール部材前駆体５ＤＦは、ＥＰＤＭをゴム成分とするソリッドゴムの未架橋物を射出成形して成形されている。第二シール部材前駆体５ＤＦは、第二シール部材５Ｄと同じ形状を呈している。次に、第二シール部材前駆体５ＤＦの枠内に、電極部材３を配置する。さらに、第二シール部材前駆体５ＤＦ、電極部材３の上面に、第二セパレータ４Ｄを積層する。第二セパレータ４Ｄの下面において、第二シール部材前駆体５ＤＦと接触する領域には、プライマーが塗布されている。そして、上型６１１を配置して、第二金型６１の型締めをする。それから、第二金型６１を上下反転させて、上側に配置される下型６１３を取り外す。   First, the second seal member precursor 5DF is disposed in the recess 614 surrounded by the lower mold 613 and the middle mold 612. The second seal member precursor 5DF is formed by injection molding an uncrosslinked product of solid rubber containing EPDM as a rubber component. The second seal member precursor 5DF has the same shape as the second seal member 5D. Next, the electrode member 3 is disposed in the frame of the second seal member precursor 5DF. Further, a second separator 4D is laminated on the second seal member precursor 5DF and the upper surface of the electrode member 3. On the lower surface of the second separator 4D, a primer is applied to a region in contact with the second seal member precursor 5DF. Then, the upper mold 611 is arranged and the second mold 61 is clamped. Then, the second mold 61 is turned upside down and the lower mold 613 disposed on the upper side is removed.

図６に、反転後の第二金型の上下方向断面図を示す。図６に示すように、反転後の第二金型６１においては、上型６１１が下側に配置され、下型６１３が取り外されている。上型６１１および中型６１２に囲まれた凹部６１５には、第二シール部材前駆体５ＤＦと、電極部材３と、第二セパレータ４Ｄと、からなる仮組付体７０が配置されている。   FIG. 6 shows a vertical sectional view of the second mold after inversion. As shown in FIG. 6, in the second mold 61 after inversion, the upper mold 611 is disposed on the lower side, and the lower mold 613 is removed. In the recess 615 surrounded by the upper mold 611 and the middle mold 612, a temporary assembly 70 including the second seal member precursor 5DF, the electrode member 3, and the second separator 4D is disposed.

（型締め工程）
本工程においては、金型内に、上面に第一シール部材５Ｕが配置された第一セパレータ４Ｕを配置すると共に、第一セパレータ４Ｕの下面側に、第二シール部材前駆体５ＤＦを配置して型締めする。第二シール部材前駆体５ＤＦは、本発明の「エラストマー材料」の概念に含まれる。 (Clamping process)
In this step, the first separator 4U having the first seal member 5U disposed on the upper surface is disposed in the mold, and the second seal member precursor 5DF is disposed on the lower surface side of the first separator 4U. Clamp the mold. The second seal member precursor 5DF is included in the concept of “elastomer material” of the present invention.

本実施形態においては、仮組付体準備工程後の上型６１１、中型６１２、および仮組付体７０を利用して、本工程を行う。図７に、本工程および次の第二弾性部材形成工程に用いられる第三金型の型締め状態の上下方向断面図を示す。図７に示すように、第三金型６２は、上型６２１と、中型６２２と、下型６２３と、を備えている。ここで、中型６２２、下型６２３は、各々、第二金型６１の中型６１２、上型６１１である。すなわち、下型６２３および中型６２２に囲まれた凹部６２４には、第二シール部材前駆体５ＤＦと、電極部材３と、第二セパレータ４Ｄと、からなる仮組付体７０が配置されている。   In this embodiment, this process is performed using the upper mold 611, the middle mold 612, and the temporary assembly 70 after the temporary assembly assembly preparation process. FIG. 7 shows a vertical cross-sectional view of the third mold used in this step and the next second elastic member forming step in a clamped state. As shown in FIG. 7, the third mold 62 includes an upper mold 621, a middle mold 622, and a lower mold 623. Here, the middle mold 622 and the lower mold 623 are the middle mold 612 and the upper mold 611 of the second mold 61, respectively. That is, a temporary assembly 70 including the second seal member precursor 5DF, the electrode member 3, and the second separator 4D is disposed in the recess 624 surrounded by the lower mold 623 and the middle mold 622.

まず、上面に第一シール部材５Ｕが形成された第一セパレータ４Ｕを、第二シール部材前駆体５ＤＦおよび電極部材３の上面に載置する。第一セパレータ４Ｕの下面において、第二シール部材前駆体５ＤＦと接触する領域には、プライマーが塗布されている。次に、上型６２１を配置して、第三金型６２の型締めをする。   First, the first separator 4U having the first seal member 5U formed on the upper surface is placed on the upper surfaces of the second seal member precursor 5DF and the electrode member 3. On the lower surface of the first separator 4U, a primer is applied to a region in contact with the second seal member precursor 5DF. Next, the upper mold 621 is disposed and the third mold 62 is clamped.

上型６２１には、第一シール部材５Ｕを収容する第一凹部６２５が凹設されている。第一凹部６２５は、下方に開口している。図８に、図７の円ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図９に、第一凹部の上下方向の断面と、第一シール部材の上下方向の断面と、を重ね合わせた図を示す。図８においては、第一凹部に収容される前の第一シール部材を細線で示す。   The upper mold 621 is provided with a first recess 625 that accommodates the first seal member 5U. The first recess 625 opens downward. FIG. 8 shows an enlarged view in a circle VIII in FIG. FIG. 9 shows a diagram in which the vertical section of the first recess and the vertical section of the first seal member are overlapped. In FIG. 8, the first seal member before being accommodated in the first recess is indicated by a thin line.

図８、図９に示すように、第一凹部６２５の上下方向断面は、段差状を呈している。第一凹部６２５は、積層方向の高さ（上下方向長さ）が異なる外側部６２５ａと、内側部６２５ｂと、を有している。内側部６２５ｂの高さは、外側部６２５ａの高さよりも大きい。第一凹部６２５の上下方向の断面形状は、第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの上下方向の断面形状とは異なる。すなわち、外側部６２５ａの高さ（Ｌａ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの高さ（Ｌａ１）よりも小さい。内側部６２５ｂの高さ（Ｌｂ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの最大高さ、すなわち、台座部５１Ｕと第一山部５２Ｕとの合計高さ（Ｌｂ１）よりも小さい。また、第一凹部６２５の開口幅（前後方向長さ：Ｌｃ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの幅（前後方向長さ：Ｌｃ１）よりも大きい。   As shown in FIGS. 8 and 9, the vertical section of the first recess 625 has a step shape. The first recess 625 includes an outer portion 625a and an inner portion 625b having different heights in the stacking direction (length in the vertical direction). The height of the inner part 625b is larger than the height of the outer part 625a. The cross-sectional shape in the vertical direction of the first recess 625 is different from the cross-sectional shape in the vertical direction of the first seal member 5U before being accommodated in the first recess 625. That is, the height (La2) of the outer portion 625a is smaller than the height (La1) of the base portion 51U of the first seal member 5U before housing. The height (Lb2) of the inner side part 625b is smaller than the maximum height of the first seal member 5U before housing, that is, the total height (Lb1) of the pedestal part 51U and the first peak part 52U. Moreover, the opening width (front-rear direction length: Lc2) of the first recess 625 is larger than the width (front-rear direction length: Lc1) of the first seal member 5U before housing.

型締め時に、第一シール部材５Ｕが第一凹部６２５に収容されると、内側部６２５ｂにより第一山部５２Ｕが下方向に圧縮され、外側部６２５ａにより台座部５１Ｕが下方向に圧縮される。そして、圧縮された分は、第一シール部材５Ｕと第一凹部６２５との間の隙間６２６に逃げるように、水平方向に伸張する。第一凹部６２５の容積は、第一シール部材５Ｕの体積と、略同じである。したがって、第一シール部材５Ｕは、第一凹部６２５の略全体に充填される。   When the first seal member 5U is accommodated in the first recess 625 during mold clamping, the first peak portion 52U is compressed downward by the inner portion 625b, and the pedestal portion 51U is compressed downward by the outer portion 625a. . Then, the compressed portion expands in the horizontal direction so as to escape into the gap 626 between the first seal member 5U and the first recess 625. The volume of the first recess 625 is substantially the same as the volume of the first seal member 5U. Therefore, the first seal member 5U is filled in substantially the entire first recess 625.

本実施形態においては、型締め時の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの圧縮率は、１０％である。第一シール部材５Ｕの第一山部５２Ｕの圧縮率は、２１％である。各々の圧縮率は、次式（１）、（２）により算出した。
第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの圧縮率＝（Ｌａ１−Ｌａ２）／Ｌａ１×１００（％）・・・（１）
［Ｌａ１：第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの高さ、Ｌａ２：第一凹部６２５の外側部６２５ａの高さ］
第一シール部材５Ｕの第一山部５２Ｕの圧縮率＝（Ｌｂ１−Ｌｂ２）／Ｌｂ１×１００（％）・・・（２）
［Ｌｂ１：第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕと第一山部５２Ｕとの合計高さ、Ｌｂ２：第一凹部６２５の内側部６２５ｂの高さ］
（第二弾性部材形成工程）
本工程においては、型締め後の第三金型６２を加熱することにより、第二シール部材前駆体５ＤＦを架橋させて、第一セパレータ４Ｕの下面に第二シール部材５Ｄを形成する（前出図７参照）。架橋により、第二シール部材前駆体５ＤＦは、第二シール部材５Ｄになる。第二シール部材５Ｄは、電極部材３の周縁部、第一セパレータ４Ｕの下面、第二セパレータ４Ｄの上面に接着される。また、型開きを行い、セルアセンブリ２を取り出すと、第一シール部材５Ｕは、第一凹部６２５に収容される前の形状に復元する。このようにして、本実施形態のセルアセンブリ２は作製される。 In the present embodiment, the compression rate of the pedestal 51U of the first seal member 5U during mold clamping is 10%. The compression rate of the first peak portion 52U of the first seal member 5U is 21%. Each compression rate was calculated by the following equations (1) and (2).
Compression rate of pedestal 51U of first seal member 5U = (La1-La2) / La1 × 100 (%) (1)
[La1: Height of the base portion 51U of the first seal member 5U before being housed in the first recess 625, La2: Height of the outer portion 625a of the first recess 625]
Compression rate of first peak portion 52U of first seal member 5U = (Lb1-Lb2) / Lb1 × 100 (%) (2)
[Lb1: Total height of the base portion 51U and the first peak portion 52U of the first seal member 5U before being housed in the first recess 625, Lb2: the height of the inner portion 625b of the first recess 625]
(Second elastic member forming step)
In this step, by heating the third mold 62 after clamping, the second seal member precursor 5DF is crosslinked to form the second seal member 5D on the lower surface of the first separator 4U (see above). (See FIG. 7). By the crosslinking, the second seal member precursor 5DF becomes the second seal member 5D. The second seal member 5D is bonded to the peripheral edge of the electrode member 3, the lower surface of the first separator 4U, and the upper surface of the second separator 4D. Further, when the mold is opened and the cell assembly 2 is taken out, the first seal member 5U is restored to the shape before being accommodated in the first recess 625. In this way, the cell assembly 2 of the present embodiment is manufactured.

［作用効果］
次に、本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法の作用効果について説明する。本実施形態のセルアセンブリ２の製造方法によると、型締め工程および第二弾性部材形成工程において、第一凹部６２５が凹設された上型６２１を使用する。第一凹部６２５は、外側部６２５ａと、内側部６２５ｂと、を有している。型締め時に、第一シール部材５Ｕが第一凹部６２５に収容されると、内側部６２５ｂにより第一山部５２Ｕが下方向に圧縮され、外側部６２５ａにより台座部５１Ｕが下方向に圧縮される。また、圧縮された分は、第一シール部材５Ｕと第一凹部６２５との間の隙間６２６に逃げるように、水平方向に伸張する。型締め時に、第一シール部材５Ｕが積層方向に圧縮されることにより、第一セパレータ４Ｕは、第一シール部材５Ｕにより押圧される。これにより、第二弾性部材形成工程において、第二シール部材前駆体５ＤＦが膨張しても、第一セパレータ４Ｕの下面側からの押圧力に、抗することができる。したがって、第一セパレータ４Ｕの第一シール部材５Ｕ側への湾曲を、抑制することができる。 [Function and effect]
Next, the effect of the manufacturing method of the fuel cell assembly of this embodiment will be described. According to the manufacturing method of the cell assembly 2 of the present embodiment, the upper mold 621 in which the first concave portion 625 is provided is used in the mold clamping process and the second elastic member forming process. The first recess 625 has an outer part 625a and an inner part 625b. When the first seal member 5U is accommodated in the first recess 625 during mold clamping, the first peak portion 52U is compressed downward by the inner portion 625b, and the pedestal portion 51U is compressed downward by the outer portion 625a. . Further, the compressed portion extends in the horizontal direction so as to escape into the gap 626 between the first seal member 5U and the first recess 625. When the mold is clamped, the first seal member 5U is compressed in the stacking direction, whereby the first separator 4U is pressed by the first seal member 5U. Thereby, in the 2nd elastic member formation process, even if the 2nd seal member precursor 5DF expand | swells, it can resist the pressing force from the lower surface side of the 1st separator 4U. Therefore, the curve of the first separator 4U toward the first seal member 5U can be suppressed.

また、上下方向断面において、第一凹部６２５の開口幅（前後方向長さ：Ｌｃ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの幅（前後方向の最大長さ：Ｌｃ１）よりも、大きい。したがって、型締め工程において上型６２１をセットする際に位置ずれが生じても、第一凹部６２５の開口端と第一シール部材５Ｕとが当接しにくい。したがって、型締め時における第一シール部材５Ｕの破損を、回避することができる。   In the vertical cross section, the opening width (front-rear direction length: Lc2) of the first recess 625 is larger than the width of the first seal member 5U (maximum length in the front-rear direction: Lc1) before housing. Therefore, even if a positional shift occurs when the upper mold 621 is set in the mold clamping process, the opening end of the first recess 625 and the first seal member 5U are unlikely to contact each other. Therefore, damage to the first seal member 5U during mold clamping can be avoided.

このように、本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法によると、第一シール部材５Ｕを破損させずに、かつ、第一セパレータ４Ｕを湾曲させることなく、セルアセンブリ２を製造することができる。   Thus, according to the manufacturing method of the fuel cell assembly of this embodiment, the cell assembly 2 can be manufactured without damaging the first seal member 5U and without bending the first separator 4U. .

本実施形態において、第一シール部材５Ｕは、台座部５１Ｕと、第一山部５２Ｕと、を有している。型締め工程において、第一シール部材５Ｕが第一凹部６２５に収容されると、台座部５１Ｕおよび第一山部５２Ｕの両方が、下方向に圧縮される。第一シール部材５Ｕの頂部の第一山部５２Ｕを圧縮することにより、上型６２１からの押圧力を、第一シール部材５Ｕを介して第一セパレータ４Ｕに伝達させやすい。また、第一シール部材５Ｕの第一山部５２Ｕだけでなく台座部５１Ｕも圧縮されるため、型締め時における第一シール部材５Ｕの圧縮率が比較的大きくても、第一シール部材５Ｕの内部に応力が集中しにくく、第一シール部材５Ｕの破損が抑制される。   In the present embodiment, the first seal member 5U has a pedestal portion 51U and a first peak portion 52U. In the mold clamping process, when the first seal member 5U is accommodated in the first recess 625, both the pedestal portion 51U and the first peak portion 52U are compressed downward. By compressing the first peak portion 52U at the top of the first seal member 5U, the pressing force from the upper mold 621 can be easily transmitted to the first separator 4U via the first seal member 5U. Further, since not only the first peak portion 52U of the first seal member 5U but also the pedestal portion 51U is compressed, even if the compression rate of the first seal member 5U at the time of mold clamping is relatively large, the first seal member 5U Stress is less likely to concentrate inside, and damage to the first seal member 5U is suppressed.

本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法により製造されたセルアセンブリ２を積層して燃料電池を構成した場合、隣接するセルアセンブリ２の第一セパレータ４Ｕ、第二セパレータ４Ｄ間には、第一シール部材５Ｕが圧縮された状態で配置される。セルアセンブリ２を積層した状態において、第一シール部材５Ｕの圧縮率が小さいと、第一シール部材５Ｕの反力が小さくなり、第一セパレータ４Ｕ、第二セパレータ４Ｄ間のシール性が低下するおそれがある。この点、本実施形態の第一シール部材５Ｕは、圧縮時に第一山部５２Ｕが潰れやすい。したがって、第一シール部材５Ｕが比較的小さい圧縮率で第一セパレータ４Ｕ、第二セパレータ４Ｄ間に配置されても、シール性を確保することができる。   When the fuel cell is configured by stacking the cell assemblies 2 manufactured by the manufacturing method of the fuel cell assembly of the present embodiment, the first separator 4U and the second separator 4D of the adjacent cell assemblies 2 are not connected to each other. The seal member 5U is arranged in a compressed state. In the state where the cell assemblies 2 are stacked, if the compression rate of the first seal member 5U is small, the reaction force of the first seal member 5U becomes small, and the sealing performance between the first separator 4U and the second separator 4D may be reduced. There is. In this regard, in the first seal member 5U of the present embodiment, the first peak portion 52U is easily crushed during compression. Therefore, even if the first seal member 5U is disposed between the first separator 4U and the second separator 4D with a relatively small compression rate, the sealing performance can be ensured.

＜第二実施形態＞
本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法と、第一実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法と、の相違点は、第一シール部材および第一凹部の形状である。ここでは、相違点についてのみ説明する。 <Second embodiment>
The difference between the method for manufacturing the fuel cell assembly of the present embodiment and the method for manufacturing the fuel cell assembly of the first embodiment is the shapes of the first seal member and the first recess. Here, only differences will be described.

図１０に、第一凹部の上下方向の断面と第一シール部材の上下方向の断面とを重ね合わせた図を示す。図１０中、図９と対応する部位については同じ符号で示す。図１０に示すように、第一シール部材５Ｕは、台座部５１Ｕと、第一山部５２Ｕと、第二山部５３Ｕと、を有している。台座部５１Ｕは、第一セパレータ４Ｕの上面に接着されている（前出図３参照）。第一山部５２Ｕは、台座部５１Ｕの上面に突設されている。第一山部５２Ｕは、上下方向断面において略半円状の曲面を有している。第二山部５３Ｕは、第一山部５２Ｕから突出するように配置されている。第二山部５３Ｕは、上下方向断面において略半円状の曲面を有している。第二山部５３Ｕの曲率半径Ｒ２は、第一山部の曲率半径Ｒ１よりも小さい。   FIG. 10 shows a view in which the vertical section of the first recess and the vertical section of the first seal member are overlapped. 10, parts corresponding to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 10, the first seal member 5U includes a pedestal portion 51U, a first peak portion 52U, and a second peak portion 53U. The pedestal 51U is bonded to the upper surface of the first separator 4U (see FIG. 3 above). The first mountain portion 52U protrudes from the upper surface of the pedestal portion 51U. The first peak portion 52U has a substantially semicircular curved surface in the vertical cross section. The second mountain portion 53U is arranged so as to protrude from the first mountain portion 52U. The second mountain portion 53U has a substantially semicircular curved surface in the vertical cross section. The curvature radius R2 of the second peak portion 53U is smaller than the curvature radius R1 of the first peak portion.

一方、第一凹部６２５の上下方向断面は、略すり鉢状を呈している。第一凹部６２５は、積層方向の高さ（上下方向長さ）が異なる外側部６２５ａと、内側部６２５ｂと、を有している。内側部６２５ｂの高さは、外側部６２５ａから徐々に大きくなっている。   On the other hand, the vertical cross section of the first recess 625 has a substantially mortar shape. The first recess 625 includes an outer portion 625a and an inner portion 625b having different heights in the stacking direction (length in the vertical direction). The height of the inner part 625b gradually increases from the outer part 625a.

第一凹部６２５の上下方向の断面形状は、第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの上下方向の断面形状とは異なる。すなわち、外側部６２５ａの高さ（Ｌａ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの高さ（Ｌａ１）よりも小さい。内側部６２５ｂの最大高さ（Ｌｂ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの最大高さ、すなわち、台座部５１Ｕと第一山部５２Ｕと第二山部５３Ｕの合計高さ（Ｌｂ１）よりも小さい。また、第一凹部６２５の開口幅（前後方向長さ：Ｌｃ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの幅（前後方向の最大長さ：Ｌｃ１）よりも大きい。   The cross-sectional shape in the vertical direction of the first recess 625 is different from the cross-sectional shape in the vertical direction of the first seal member 5U before being accommodated in the first recess 625. That is, the height (La2) of the outer portion 625a is smaller than the height (La1) of the base portion 51U of the first seal member 5U before housing. The maximum height (Lb2) of the inner portion 625b is based on the maximum height of the first seal member 5U before housing, that is, the total height (Lb1) of the pedestal portion 51U, the first peak portion 52U, and the second peak portion 53U. Is also small. Moreover, the opening width (front-rear direction length: Lc2) of the first recess 625 is larger than the width of the first seal member 5U (maximum length in the front-rear direction: Lc1) before accommodation.

型締め時に、第一シール部材５Ｕが第一凹部６２５に収容されると、内側部６２５ｂにより第一山部５２Ｕおよび第二山部５３Ｕが下方向に圧縮され、外側部６２５ａにより台座部５１Ｕが下方向に圧縮される。そして、圧縮された分は、第一シール部材５Ｕと第一凹部６２５との間の隙間６２６に逃げるように、水平方向に伸張する。第一凹部６２５の容積は、第一シール部材５Ｕの体積と、略同じである。したがって、第一シール部材５Ｕは、第一凹部６２５の略全体に充填される。   When the first seal member 5U is accommodated in the first recess 625 during mold clamping, the first peak portion 52U and the second peak portion 53U are compressed downward by the inner portion 625b, and the pedestal portion 51U is compressed by the outer portion 625a. Compressed downward. Then, the compressed portion expands in the horizontal direction so as to escape into the gap 626 between the first seal member 5U and the first recess 625. The volume of the first recess 625 is substantially the same as the volume of the first seal member 5U. Therefore, the first seal member 5U is filled in substantially the entire first recess 625.

本実施形態においては、型締め時の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの圧縮率は、１０％である。第一シール部材５Ｕの第一山部５２Ｕおよび第二山部５３Ｕの圧縮率は、２１％である。各々の圧縮率は、次式（３）、（４）により算出した。
第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの圧縮率＝（Ｌａ１−Ｌａ２）／Ｌａ１×１００（％）・・・（３）
［Ｌａ１：第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕの高さ、Ｌａ２：第一凹部６２５の外側部６２５ａの高さ］
第一シール部材５Ｕの第一山部５２Ｕおよび第二山部５３Ｕの圧縮率＝（Ｌｂ１−Ｌｂ２）／Ｌｂ１×１００（％）・・・（４）
［Ｌｂ１：第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの台座部５１Ｕと第一山部５２Ｕと第二山部５３Ｕとの合計高さ、Ｌｂ２：第一凹部６２５の内側部６２５ｂの最大高さ］
本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法と、同様の作用効果を有する。本実施形態において、第一シール部材５Ｕは、台座部５１Ｕと、第一山部５２Ｕと、第二山部５３Ｕと、を有している。型締め工程において、第一シール部材５Ｕが第一凹部６２５に収容されると、台座部５１Ｕ、第一山部５２Ｕ、第二山部５３Ｕの全てが、下方向に圧縮される。第一シール部材５Ｕの頂部の第二山部５３Ｕを圧縮することにより、上型６２１からの押圧力を、第一シール部材５Ｕを介して第一セパレータ４Ｕに伝達させやすい。また、第一シール部材５Ｕの第一山部５２Ｕおよび第二山部５３Ｕだけでなく台座部５１Ｕも圧縮されるため、型締め時における第一シール部材５Ｕの圧縮率が比較的大きくても、第一シール部材５Ｕの内部に応力が集中しにくく、第一シール部材５Ｕの破損が抑制される。 In the present embodiment, the compression rate of the pedestal 51U of the first seal member 5U during mold clamping is 10%. The compression rate of the first peak portion 52U and the second peak portion 53U of the first seal member 5U is 21%. Each compression rate was calculated by the following equations (3) and (4).
Compression rate of pedestal 51U of first seal member 5U = (La1-La2) / La1 × 100 (%) (3)
[La1: Height of the base portion 51U of the first seal member 5U before being housed in the first recess 625, La2: Height of the outer portion 625a of the first recess 625]
Compression rate of first peak portion 52U and second peak portion 53U of first seal member 5U = (Lb1-Lb2) / Lb1 × 100 (%) (4)
[Lb1: Total height of the base portion 51U, the first peak portion 52U, and the second peak portion 53U of the first seal member 5U before being housed in the first recess 625, Lb2: the inner portion 625b of the first recess 625 Maximum height of]
The method for manufacturing the fuel cell assembly according to the present embodiment has the same operational effects as the method for manufacturing the fuel cell assembly according to the first embodiment with respect to parts having the same configuration. In the present embodiment, the first seal member 5U includes a pedestal portion 51U, a first peak portion 52U, and a second peak portion 53U. In the mold clamping step, when the first seal member 5U is accommodated in the first recess 625, all of the pedestal 51U, the first peak 52U, and the second peak 53U are compressed downward. By compressing the second peak portion 53U at the top of the first seal member 5U, the pressing force from the upper mold 621 can be easily transmitted to the first separator 4U via the first seal member 5U. Further, since not only the first peak portion 52U and the second peak portion 53U of the first seal member 5U but also the pedestal portion 51U is compressed, even if the compression rate of the first seal member 5U during mold clamping is relatively large, Stress is less likely to concentrate inside the first seal member 5U, and damage to the first seal member 5U is suppressed.

また、本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法により製造されたセルアセンブリを積層した状態において、第一シール部材５Ｕの圧縮率が小さいと、第一シール部材５Ｕの反力が小さくなり、第一シール部材５Ｕを挟んで配置されるセパレータ間のシール性が低下するおそれがある。反対に、第一シール部材５Ｕの圧縮率が大きいと、第一シール部材５Ｕの内部応力が増加して、第一シール部材５Ｕが破損するおそれがある。この点、本実施形態の第一シール部材５Ｕによると、低圧縮時においては最上部の第二山部５３Ｕが潰れ、圧縮率の増加に伴い第一山部５２Ｕが潰れる。これにより、圧縮による内部応力の増加を抑制しつつ、隣接するセパレータ間のシール性を確保することができる。   Further, in the state where the cell assemblies manufactured by the manufacturing method of the fuel cell assembly of the present embodiment are stacked, if the compression rate of the first seal member 5U is small, the reaction force of the first seal member 5U is reduced, and the first There is a possibility that the sealing performance between the separators arranged with the one sealing member 5U interposed therebetween may deteriorate. On the other hand, if the compression rate of the first seal member 5U is large, the internal stress of the first seal member 5U increases and the first seal member 5U may be damaged. In this regard, according to the first seal member 5U of the present embodiment, at the time of low compression, the uppermost second peak portion 53U is crushed, and the first peak portion 52U is crushed as the compression rate increases. Thereby, the sealing performance between adjacent separators can be ensured while suppressing an increase in internal stress due to compression.

＜第三実施形態＞
本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法と、第一実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法と、の相違点は、第一シール部材および第一凹部の形状である。ここでは、相違点についてのみ説明する。 <Third embodiment>
The difference between the method for manufacturing the fuel cell assembly of the present embodiment and the method for manufacturing the fuel cell assembly of the first embodiment is the shapes of the first seal member and the first recess. Here, only differences will be described.

図１１に、第一凹部の上下方向の断面と第一シール部材の上下方向の断面とを重ね合わせた図を示す。図１１中、図９と対応する部位については同じ符号で示す。図１１に示すように、第一シール部材５Ｕは、本体部５４Ｕと第三山部５５Ｕと、を有している。本体部５４Ｕは、第一セパレータ４Ｕの上面に接着されている（前出図３参照）。第三山部５５Ｕは、本体部５４Ｕの上面に配置されている。第三山部５５Ｕの幅（前後方向長さ）と、本体部５４Ｕの幅（前後方向長さ）と、は同じである。第三山部５５Ｕは、上下方向断面において略半円状の曲面を有している。   FIG. 11 shows a view in which the vertical section of the first recess and the vertical section of the first seal member are overlapped. 11, parts corresponding to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 11, the first seal member 5U has a main body portion 54U and a third mountain portion 55U. The main body 54U is bonded to the upper surface of the first separator 4U (see FIG. 3 above). The third mountain portion 55U is disposed on the upper surface of the main body portion 54U. The width (length in the front-rear direction) of the third mountain portion 55U and the width (length in the front-rear direction) of the main body portion 54U are the same. The third mountain portion 55U has a substantially semicircular curved surface in the vertical cross section.

一方、第一凹部６２５の上下方向断面は、台形状を呈している。第一凹部６２５の上下方向の断面形状は、第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの上下方向の断面形状とは異なる。すなわち、第一凹部６２５の積層方向の高さ（上下方向長さ：Ｌｂ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの最大高さ、すなわち、本体部５４Ｕと第三山部５５Ｕとの合計高さ（Ｌｂ１）よりも小さい。また、第一凹部６２５の開口幅（前後方向長さ：Ｌｃ２）は、収容前の第一シール部材５Ｕの幅（Ｌｃ１）よりも大きい。   On the other hand, the vertical cross section of the first recess 625 has a trapezoidal shape. The cross-sectional shape in the vertical direction of the first recess 625 is different from the cross-sectional shape in the vertical direction of the first seal member 5U before being accommodated in the first recess 625. That is, the height (vertical length: Lb2) of the first recess 625 in the stacking direction is the maximum height of the first seal member 5U before housing, that is, the total height of the main body portion 54U and the third mountain portion 55U. Smaller than (Lb1). Moreover, the opening width (front-rear direction length: Lc2) of the first recess 625 is larger than the width (Lc1) of the first seal member 5U before housing.

型締め時に、第一シール部材５Ｕが第一凹部６２５に収容されると、第一凹部６２５の底部６２５ｃにより第三山部５５Ｕが下方向に圧縮される。そして、圧縮された分は、第一シール部材５Ｕと第一凹部６２５との間の隙間６２６に逃げるように、水平方向に伸張する。第一凹部６２５の容積は、第一シール部材５Ｕの体積と、略同じである。したがって、第一シール部材５Ｕは、第一凹部６２５の略全体に充填される。   When the first seal member 5U is accommodated in the first recess 625 at the time of mold clamping, the third peak portion 55U is compressed downward by the bottom 625c of the first recess 625. Then, the compressed portion expands in the horizontal direction so as to escape into the gap 626 between the first seal member 5U and the first recess 625. The volume of the first recess 625 is substantially the same as the volume of the first seal member 5U. Therefore, the first seal member 5U is filled in substantially the entire first recess 625.

本実施形態においては、型締め時の第一シール部材５Ｕの第三山部５５Ｕの圧縮率は、２１％である。第三山部５５Ｕの圧縮率は、次式（５）により算出した。
第一シール部材５Ｕの第三山部５５Ｕの圧縮率＝（Ｌｂ１−Ｌｂ２）／Ｌｂ１×１００（％）・・・（５）
［Ｌｂ１：第一凹部６２５に収容される前の第一シール部材５Ｕの本体部５４Ｕと第三山部５５Ｕとの合計高さ、Ｌｂ２：第一凹部６２５の高さ］
本実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の燃料電池セルアセンブリの製造方法と、同様の作用効果を有する。本実施形態においては、型締め工程において、第一シール部材５Ｕが第一凹部６２５に収容されると、第三山部５５Ｕが下方向に圧縮される。第一シール部材５Ｕの頂部を圧縮することにより、上型６２１からの押圧力を、第一シール部材５Ｕを介して第一セパレータ４Ｕに伝達させやすい。 In the present embodiment, the compression rate of the third peak portion 55U of the first seal member 5U at the time of mold clamping is 21%. The compression rate of the third mountain portion 55U was calculated by the following equation (5).
Compression rate of the third crest 55U of the first seal member 5U = (Lb1-Lb2) / Lb1 × 100 (%) (5)
[Lb1: Total height of the main body portion 54U and the third peak portion 55U of the first seal member 5U before being accommodated in the first recess portion 625, Lb2: height of the first recess portion 625]
The method for manufacturing the fuel cell assembly according to the present embodiment has the same operational effects as the method for manufacturing the fuel cell assembly according to the first embodiment with respect to parts having the same configuration. In the present embodiment, when the first seal member 5U is accommodated in the first recess 625 in the mold clamping step, the third mountain portion 55U is compressed downward. By compressing the top of the first seal member 5U, the pressing force from the upper mold 621 can be easily transmitted to the first separator 4U via the first seal member 5U.

＜その他＞
以上、本発明の積層体の製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。 <Others>
The embodiment of the method for manufacturing a laminate according to the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.

上記実施形態においては、上下方向を本発明の「積層方向」に、水平方向（前後左右方向）を本発明の「面方向」に、それぞれ対応させた。しかしながら、これらの方向の対応は、特に限定されない。   In the above embodiment, the vertical direction corresponds to the “lamination direction” of the present invention, and the horizontal direction (front / rear / left / right direction) corresponds to the “plane direction” of the present invention. However, the correspondence between these directions is not particularly limited.

上記実施形態においては、本発明の積層体の製造方法を、燃料電池セルアセンブリの製造方法として具現化した。しかしながら、積層体は、燃料電池の構成部材に限定されるものではない。本発明の積層体の製造方法は、リチウムイオンバッテリーやキャパシタの構成部材など種々の用途に用いられる積層体の製造方法として、具現化することができる。   In the said embodiment, the manufacturing method of the laminated body of this invention was embodied as a manufacturing method of a fuel cell assembly. However, the laminate is not limited to the constituent members of the fuel cell. The manufacturing method of the laminated body of this invention can be embodied as a manufacturing method of the laminated body used for various uses, such as a component member of a lithium ion battery and a capacitor.

なお、本発明の積層体の製造方法を、燃料電池セルアセンブリの製造方法として具現化する場合、燃料電池セルアセンブリを構成する各部材の材質、形状などは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、電極部材を構成するアノード多孔質層、カソード多孔質層の構造は、特に限定されない。上記実施形態のように、ガス拡散層のみの単層構造としてもよく、ガス拡散層およびガス流路層の二層構造としてもよい。   In addition, when the manufacturing method of the laminated body of the present invention is embodied as a manufacturing method of a fuel cell assembly, the material and shape of each member constituting the fuel cell assembly are not limited to the above embodiment. Absent. For example, the structure of the anode porous layer and the cathode porous layer constituting the electrode member is not particularly limited. As in the above-described embodiment, a single-layer structure including only the gas diffusion layer may be used, or a two-layer structure including the gas diffusion layer and the gas flow path layer may be used.

積層体を構成する部材の材質、形状などは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、薄板の材質は、金属でも樹脂でもよい。また、薄板の形状は、凹凸部を有しない平板状でもよい。上記実施形態においては、第一弾性部材、第二弾性部材を、いずれもＥＰＤＭをゴム成分とするソリッドゴムの架橋物製とした。しかし、第一弾性部材、第二弾性部材は、エラストマー製であればよく、エラストマーの種類は特に限定されない。また、第一弾性部材、第二弾性部材の材質は、異なってもよい。エラストマーは、ゴム成分の他、架橋剤、架橋助剤、接着成分などを含んでいてもよい。燃料電池のシール部材として好適なゴム成分としては、ＥＰＤＭの他、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）などが挙げられる。   The material, shape, and the like of the members constituting the laminate are not limited to the above embodiment. For example, the material of the thin plate may be metal or resin. Further, the shape of the thin plate may be a flat plate shape having no uneven portion. In the above embodiment, both the first elastic member and the second elastic member are made of a solid rubber cross-linked product containing EPDM as a rubber component. However, the first elastic member and the second elastic member may be made of an elastomer, and the type of elastomer is not particularly limited. The materials of the first elastic member and the second elastic member may be different. In addition to the rubber component, the elastomer may contain a crosslinking agent, a crosslinking aid, an adhesive component, and the like. Rubber components suitable as a sealing member for fuel cells include EPDM, ethylene-propylene rubber (EPM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR), styrene-butadiene rubber ( SBR) and butadiene rubber (BR).

第一弾性部材、第二弾性部材の形状は、特に限定されない。金型に形成される、第一弾性部材を収容する第一凹部の形状および大きさは、型締め時に第一弾性部材を積層方向に圧縮することができ、かつ、圧縮された第一弾性部材が面方向に伸張することができるように、適宜決定すればよい。例えば、第一弾性部材の頂部を積層方向に圧縮できるよう、第一凹部の積層方向の高さを、第一弾性部材の積層方向の高さよりも小さく設計するとよい。この場合、型締め工程における第一弾性部材の頂部の圧縮率は、１０％以上５０％以下であることが望ましい。２０％以上４０％以下であるとより好適である。   The shapes of the first elastic member and the second elastic member are not particularly limited. The shape and size of the first recess formed in the mold that accommodates the first elastic member is such that the first elastic member can be compressed in the stacking direction when the mold is clamped, and the compressed first elastic member What is necessary is just to determine suitably so that can extend | expand in a surface direction. For example, the height of the first recess in the stacking direction may be designed to be smaller than the height of the first elastic member in the stacking direction so that the top of the first elastic member can be compressed in the stacking direction. In this case, it is desirable that the compression ratio of the top portion of the first elastic member in the mold clamping process is 10% or more and 50% or less. It is more preferable that it is 20% or more and 40% or less.

上記第一、第二実施形態のように、第一弾性部材を台座部およびその上面に突設される第一山部などから構成する場合、型締め工程において、台座部については積層方向に圧縮されなくても構わない。台座部を積層方向に圧縮する場合には、圧縮率を５％以上３０％以下にするとよい。２０％以下にするとより好適である。第一弾性部材の圧縮率は、圧縮される部位の積層方向の高さ（Ｌ１）と、それに対応する第一凹部の積層方向の高さ（Ｌ２）と、に基づいて、次式（６）により算出すればよい。
第一弾性部材の圧縮率＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００（％）・・・（６）
上記実施形態においては、第一弾性部材配置工程において、薄板の第一面に、予めエラストマーの未架橋物を予備成形した前駆体を架橋接着して、第一弾性部材を形成した。この場合、薄板の第一面には、必ずしもプライマーを塗布する必要はない。一方、第一弾性部材配置工程においては、予め作製されたエラストマー製の第一弾性部材を、薄板の第一面に接着剤などを用いて接着してもよい。 As in the first and second embodiments, when the first elastic member is composed of the pedestal portion and the first peak portion protruding from the upper surface, the pedestal portion is compressed in the stacking direction in the mold clamping process. You don't have to be. In the case where the pedestal is compressed in the stacking direction, the compression rate is preferably 5% or more and 30% or less. It is more preferable to make it 20% or less. The compression rate of the first elastic member is expressed by the following equation (6) based on the height (L1) of the portion to be compressed in the stacking direction and the corresponding height (L2) of the first recess in the stacking direction. It may be calculated by the following.
Compression rate of first elastic member = (L1−L2) / L1 × 100 (%) (6)
In the said embodiment, the 1st elastic member was formed in the 1st elastic member arrangement | positioning process by carrying out the cross-linking adhesion | attachment of the precursor which preformed the uncrosslinked material of the elastomer previously on the 1st surface of a thin plate. In this case, it is not always necessary to apply a primer to the first surface of the thin plate. On the other hand, in the first elastic member arranging step, a first elastic member made of elastomer may be bonded to the first surface of the thin plate using an adhesive or the like.

上記実施形態においては、型締め工程において、薄板の第二面側に、予めエラストマーの未架橋物を予備成形した前駆体を配置した。しかし、薄板の第二面側に配置されるエラストマー材料は、予備成形体ではなく、流動性を有する組成物でもよい。なお、薄板の第二面には、必ずしもプライマーを塗布する必要はない。また、エラストマーの未架橋物の予備成形は、射出成形の他、プレス成形などの他の成形方法により行ってもよい。   In the above embodiment, in the mold clamping step, a precursor obtained by preforming an uncrosslinked elastomer in advance is disposed on the second surface side of the thin plate. However, the elastomer material disposed on the second surface side of the thin plate may be a fluid composition instead of a preform. It is not always necessary to apply a primer to the second surface of the thin plate. The preforming of the elastomer uncrosslinked product may be performed by other molding methods such as press molding in addition to injection molding.

本発明の積層体の製造方法は、燃料電池の構成部材、リチウムイオンバッテリーやキャパシタの構成部材など、ガスや液体をシールするための積層体の製造方法として有用である。   The method for producing a laminate of the present invention is useful as a method for producing a laminate for sealing a gas or liquid, such as a constituent member of a fuel cell, a constituent member of a lithium ion battery or a capacitor.

１：燃料電池、２：セルアセンブリ（積層体）、３：電極部材、４Ｕ：第一セパレータ（薄板）、４Ｄ：第二セパレータ、５Ｕ：第一シール部材（第一弾性部材）、５Ｄ：第二シール部材（第二弾性部材）、５ＵＦ：第一シール部材前駆体、５ＤＦ：第二シール部材前駆体（エラストマー材料）、１０ａ：空気供給部材、１０ｂ：空気排出部材、１１ａ：水素供給部材、１１ｂ：水素排出部材、１２ａ：冷却水供給部材、１２ｂ：冷却水排出部材、１３、１４：エンドプレート、３１：アノード多孔質層、３２：カソード多孔質層、４０Ｕ、４０Ｄ：連通孔、４１Ｕ、４１Ｄ：凹凸部、４１ＵＨ、４１ＤＨ：リブ部、４１ＵＬ、４１ＤＬ：平地部、５０Ｕ、５０Ｄ：連通孔、５１Ｕ：台座部、５２Ｕ：第一山部、５３Ｕ：第二山部、５４Ｕ：本体部、５５Ｕ：第三山部、６０：第一金型、６１：第二金型、６２：第三金型、７０：仮組付体、６０１：上型、６０２：下型、６０３、６０４：凹部、６１１：上型、６１２：中型、６１３：下型、６１４、６１５：凹部、６２１：上型、６２２：中型、６２３：下型、６２４：凹部、６２５：第一凹部、６２５ａ：外側部、６２５ｂ：内側部、６２５ｃ：底部、６２６：隙間。 1: fuel cell, 2: cell assembly (laminated body), 3: electrode member, 4U: first separator (thin plate), 4D: second separator, 5U: first seal member (first elastic member), 5D: first Two seal members (second elastic member), 5UF: first seal member precursor, 5DF: second seal member precursor (elastomer material), 10a: air supply member, 10b: air discharge member, 11a: hydrogen supply member, 11b: hydrogen discharge member, 12a: cooling water supply member, 12b: cooling water discharge member, 13, 14: end plate, 31: anode porous layer, 32: cathode porous layer, 40U, 40D: communication hole, 41U, 41D: uneven part, 41UH, 41DH: rib part, 41UL, 41DL: flat part, 50U, 50D: communication hole, 51U: pedestal part, 52U: first mountain part, 53U: second mountain part, 54U: Body part, 55U: Third mountain part, 60: First mold, 61: Second mold, 62: Third mold, 70: Temporary assembly, 601: Upper mold, 602: Lower mold, 603, 604: recessed part, 611: upper mold, 612: middle mold, 613: lower mold, 614, 615: recessed part, 621: upper mold, 622: middle mold, 623: lower mold, 624: recessed part, 625: first recessed part, 625a: Outer part, 625b: inner part, 625c: bottom part, 626: gap.

Claims (6)

セパレータである薄板と、該薄板の厚さ方向両面に配置されエラストマー製のシール部材である第一弾性部材および第二弾性部材と、を有する燃料電池セルアセンブリの製造方法であって、
該第一弾性部材と、該薄板と、該第二弾性部材と、が積層される方向を積層方向、該積層方向に対して直交する方向を面方向とし、
該薄板の該積層方向両面のうち一方を第一面、他方を第二面とし、
該エラストマーの未架橋物をエラストマー材料として、
該薄板の該第一面に該第一弾性部材を配置する第一弾性部材配置工程と、
金型内に、該第一面に該第一弾性部材が配置された該薄板を配置すると共に、該薄板の該第二面側に該エラストマー材料を配置して型締めする型締め工程と、
型締め後の該金型を加熱することにより、該エラストマー材料を架橋させて該第二面に第二弾性部材を形成する第二弾性部材形成工程と、
を有し、
該金型は、該第一弾性部材を収容する第一凹部を有し、
該型締め工程において、該第一弾性部材は、該積層方向に圧縮されながら該面方向に伸張して該第一凹部に収容されることを特徴とする燃料電池セルアセンブリの製造方法。 And the thin a separator, a manufacturing method of a fuel cell assembly having a first elastic member and the second elastic member is a sealing member made disposed et elastomer in the thickness direction both sides of the thin plate, and
A direction in which the first elastic member, the thin plate, and the second elastic member are stacked is a stacking direction, and a direction orthogonal to the stacking direction is a plane direction,
Of the both sides of the thin plate in the laminating direction, one is a first surface, the other is a second surface,
The elastomer uncrosslinked product as an elastomer material,
A first elastic member disposing step of disposing the first elastic member on the first surface of the thin plate;
A mold clamping step in which the thin plate in which the first elastic member is disposed on the first surface is disposed in the mold, and the elastomer material is disposed on the second surface side of the thin plate to perform the mold clamping.
A second elastic member forming step of forming a second elastic member on the second surface by crosslinking the elastomer material by heating the mold after clamping;
Have
The mold has a first recess for accommodating the first elastic member,
In mold clamping step, wherein the first elastic member, the manufacturing method of the fuel cell assembly, characterized in that while being compressed in the laminated direction and extending in said surface direction is accommodated in said first recess. 前記第一凹部の前記面方向の開口幅は、前記型締め工程前における前記第一弾性部材の該面方向の幅よりも大きい請求項１に記載の燃料電池セルアセンブリの製造方法。 2. The method of manufacturing a fuel cell assembly according to claim 1, wherein an opening width of the first recess in the surface direction is larger than a width of the first elastic member in the surface direction before the mold clamping step. 前記第一弾性部材は、前記薄板に接着される台座部と、該台座部から突出し曲面を有する第一山部と、を有し、
前記型締め工程において、少なくとも該第一山部が前記積層方向に圧縮される請求項１または請求項２に記載の燃料電池セルアセンブリの製造方法。 The first elastic member has a pedestal portion bonded to the thin plate, and a first peak portion protruding from the pedestal portion and having a curved surface,
The method of manufacturing a fuel cell assembly according to claim 1 or 2 , wherein at least the first peak portion is compressed in the stacking direction in the mold clamping step. 前記型締め工程において、前記台座部および前記第一山部の両方が前記積層方向に圧縮される請求項３に記載の燃料電池セルアセンブリの製造方法。 The method of manufacturing a fuel cell assembly according to claim 3 , wherein in the mold clamping step, both the pedestal portion and the first peak portion are compressed in the stacking direction. 前記第一弾性部材は、前記薄板に接着される台座部と、該台座部から突出し曲面を有する第一山部と、該第一山部から突出し該第一山部の曲率半径よりも小さな曲率半径の曲面を有する第二山部と、を有し、
前記型締め工程において、少なくとも該第二山部が前記積層方向に圧縮される請求項１または請求項２に記載の燃料電池セルアセンブリの製造方法。 The first elastic member includes a pedestal portion bonded to the thin plate, a first peak portion protruding from the pedestal portion and having a curved surface, and a curvature smaller than the curvature radius of the first peak portion protruding from the first peak portion. A second peak having a curved surface with a radius,
3. The method of manufacturing a fuel cell assembly according to claim 1, wherein at least the second peak portion is compressed in the stacking direction in the mold clamping step. 前記型締め工程において、前記台座部、前記第一山部、前記第二山部の全てが前記積層方向に圧縮される請求項５に記載の燃料電池セルアセンブリの製造方法。 The method of manufacturing a fuel cell assembly according to claim 5 , wherein in the mold clamping step, all of the pedestal portion, the first peak portion, and the second peak portion are compressed in the stacking direction.
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