燃料電池の製造方法
【課題】生産性が向上すると共に、完成品の品質が向上する燃料電池の製造方法を提供する。
【解決手段】燃料電池１００の製造方法は、樹脂フィルム２２が巻回された供給装置５１から樹脂フィルム２２を巻き出す巻出工程と、巻き出された樹脂フィルム２２の表面２２ａと第２金型５６及び第３金型５７との間で第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１を形成して、第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１内に樹脂材料Ｘを射出してシール部材２３を成形する射出成形工程と、シール部材２３が成形された樹脂フィルム２２を、セパレータ２０を構成する金属プレートＰに固定する固定工程と、樹脂フィルム２２のうち、シール部材２３が成形され、かつ金属プレートＰに固定された部分を切断する切断工程と、樹脂フィルム２２のうち、切断後の余剰部分Ｚを巻取装置５２に巻き取る巻取工程と、を備える。
【解決手段】燃料電池１００の製造方法は、樹脂フィルム２２が巻回された供給装置５１から樹脂フィルム２２を巻き出す巻出工程と、巻き出された樹脂フィルム２２の表面２２ａと第２金型５６及び第３金型５７との間で第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１を形成して、第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１内に樹脂材料Ｘを射出してシール部材２３を成形する射出成形工程と、シール部材２３が成形された樹脂フィルム２２を、セパレータ２０を構成する金属プレートＰに固定する固定工程と、樹脂フィルム２２のうち、シール部材２３が成形され、かつ金属プレートＰに固定された部分を切断する切断工程と、樹脂フィルム２２のうち、切断後の余剰部分Ｚを巻取装置５２に巻き取る巻取工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子膜型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell:ＰＥＦＣ）は、高分子イオン交換膜から成る電解質膜の両側に、アノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体を、一対のセパレータによって挟持した発電セルを備えている。そして、固体高分子膜型燃料電池は、複数の発電セルが積層され、例えば、車載用の燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池スタックでは、セパレータのアノード電極に対向する面には、燃料ガス（例えば、水素）を通流させるための流路が形成される一方、セパレータのカソード電極に対向する面には、酸化剤ガス（例えば、空気等の酸素を含有するガス）を通流させるための流路が形成されている。また、隣り合う発電セルのセパレータ間には、冷却媒体を通流させるための流路が形成されている。
【０００４】
ところで、燃料電池スタックの発電時には、前記した各流路を通じて燃料電池スタック内部へ燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体が通流される。そこで、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体が燃料電池スタック外部へ漏出したり、混合したりするのを防止するため、セパレータの両面外縁部及び流路の周囲にシール部材を設けることが行われている。
そして、従来、セパレータにシール部材を形成する方法が多数開発され実用化に至っている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、セパレータを構成する金属プレートにシール部材を射出成形する方法が開示されている。すなわち、特許文献１では、金属プレートが一方の金型に配置された状態で、他方の金型を一方の金型に接近させて型締めを行い、他方の金型と金属プレートとの間でキャビティを形成する。続いて、例えば、溶融状態のシリコーンゴム等の樹脂材料をキャビティ内に射出して、金属プレートの表面にシール部材を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２３８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記特許文献１の技術では、金属プレートに樹脂材料を射出する度に、金属プレートを金型内に一枚ずつ配置する必要があるため、生産性が低かった。
【０００８】
また、前記特許文献１の技術では、寸法誤差等に起因して、金型同士の合わせ面（型割面）に不可避的に隙間が生じてしまい、射出成形時に当該隙間に樹脂材料が流入すると、隙間で硬化した樹脂材料がバリとなるため、完成品の品質が低下する虞があった。
【０００９】
本発明は、このような観点から創案されたものであり、生産性が向上すると共に、完成品の品質が向上する燃料電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため本発明は、アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を介設した電解質・電極構造体を一対のセパレータで挟持して構成される燃料電池の製造方法であって、樹脂フィルムが巻回された供給装置から前記樹脂フィルムを巻き出す巻出工程と、巻き出された前記樹脂フィルムの表面と金型との間でキャビティを形成して、前記キャビティ内に樹脂材料を射出してシール部材を成形する射出成形工程と、前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記セパレータを構成する金属プレートに固定する固定工程と、前記樹脂フィルムのうち、前記シール部材が成形され、かつ前記金属プレートに固定された部分を切断する切断工程と、前記樹脂フィルムのうち、切断後の余剰部分を巻取装置に巻き取る巻取工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、供給装置から巻取装置へ樹脂フィルムを送出する過程で、樹脂フィルムの表面へのシール部材の成形、樹脂フィルムの金属プレートへの固定、シール部材が成形されかつ金属プレートに固定された樹脂フィルムの切断を行うことにより、シール部材を有するセパレータを連続的に製造できるため、セパレータの生産性が向上する。
【００１２】
また、本発明によれば、樹脂フィルムの表面と金型との間でキャビティを形成して、キャビティ内に樹脂材料を射出することにより、型締め時に樹脂フィルムが金型から押圧力を受けると、金型形状に追従して変形するため、金型同士の密着性に比較して、樹脂フィルムと金型との密着性が高まる。その結果、樹脂フィルムと金型との合わせ面に隙間が発生し難くなり、ひいてはバリが発生し難くなるため、完成品の品質が向上する。
【００１３】
また、前記金属プレートを挟んで両側に一対の前記供給装置及び一対の前記巻取装置を夫々配置して、前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記金属プレートの表裏両面に固定するように構成するのが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、一対の供給装置から一対の巻取装置へ樹脂フィルムを送出する過程で、シール部材が成形された樹脂フィルムを、金属プレートの表裏両面に同時に固定できるため、セパレータの生産性がより一層向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生産性が向上すると共に、完成品の品質が向上する燃料電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の分解斜視図である。
【図２】燃料電池の部分拡大横断面図である。
【図３】射出成形工程及び固定工程を示す説明図である。
【図４】セパレータの製造工程を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
本発明の実施形態に係る燃料電池１００の製造方法の説明に先立って、図１−図２を適宜参照して、燃料電池１００の構造について説明する。
図１に示すように、燃料電池１００は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１０と、電解質膜・電極構造体１０を両側から挟持する一対のセパレータ２０，２０と、を有する。
【００１９】
＜電解質膜・電極構造体＞
電解質膜・電極構造体１０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された板状の固体高分子電解質膜（電解質膜）１１と、固体高分子電解質膜１１の両側（両面）に設けられたカソード電極１２及びアノード電極１３と、を有する。
【００２０】
カソード電極１２及びアノード電極１３は、固体高分子電解質膜１１よりも一回り小さな幅寸法及び長さ寸法を有する矩形状の電極部材である。カソード電極１２及びアノード電極１３は、固体高分子電解質膜１１の中央部に配設されており、外周部が固体高分子電解質膜１１の外周部よりも内方に位置している。カソード電極１２及びアノード電極１３は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子がガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層と、から構成される。電極触媒層は、固体高分子電解質膜１１の両面に形成される。
【００２１】
＜セパレータ＞
セパレータ２０は、セパレータ本体２１と、樹脂フィルム２２と、シール部材２３と、を有する。
【００２２】
＜セパレータ本体＞
セパレータ本体２１は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、その金属表面に防食用の表面処理を施した金属板等により構成されている。セパレータ本体２１は、図１及び図２に示すように、矩形状を呈する一枚の金属板を波形状にプレス加工することにより、横断面視凹凸形状に形成されている。
【００２３】
＜樹脂フィルム＞
樹脂フィルム２２は、図２に示すように、セパレータ本体２１の両面２１ａ，２１ｂに固定（固着）され、セパレータ２０の絶縁性能を高める樹脂製部材である。樹脂フィルム２２は、図１に示すように、セパレータ本体２１の外縁部、後記する酸化剤ガス供給口３０ａ等の供給口、酸化剤ガス排出口３０ｂ等の排出口及び酸化剤ガス流路４０等の流路の周囲に設けられている。樹脂フィルム２２は、後記するようにセパレータ２０の製造時に供給装置５１及び巻取装置５２に巻回され、その表面２２ａには樹脂材料Ｘが射出される（図３及び図４参照）。樹脂フィルム２２は、弾性を有し、かつ金型温度で金型５３に融着（溶着）しないものを使用することが好ましい。すなわち、樹脂フィルム２２は、融点が金型温度よりも高いものを使用することが好ましい。本実施形態の樹脂フィルム２２は、熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレートで構成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリアミド、ポリカボネート、ポリブチレンテレフタレート等のエンジニアリングプラスチック、ポリアミドイミド、ポリフィニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等のスーパーエンジニアリングプラスチック、ポリエチレン、ポリプロピレン等で構成されてもよい。
【００２４】
＜シール部材＞
シール部材２３は、図２に示すように、樹脂フィルム２２の表面２２ａに固定（固着）される樹脂製部材である。シール部材２３は、図１に示すように、セパレータ本体２１の外縁部、後記する供給口、排出口及び流路の周囲に設けられている。本実施形態のシール部材２３は、熱硬化性樹脂であるシリコーンゴムで構成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴム、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、アクリルゴム等で構成されてもよい。
【００２５】
＜酸化剤ガス供給口、冷却媒体供給口、燃料ガス供給口＞
固体高分子電解質膜１１及びセパレータ本体２１の上縁部（一端部）には、矢印Ａ方向（積層方向）に貫通して形成された矩形状の酸化剤ガス供給口３０ａ、冷却媒体供給口３１ａ及び燃料ガス供給口３２ａが矢印Ｂ方向に沿って配列して設けられている。酸化剤ガス供給口３０ａは、酸化剤ガス（例えば、酸素を含有するエア）が供給される部分であり、冷却媒体供給口３１ａは、冷却媒体が供給される部分であり、ガス供給口たる燃料ガス供給口３２ａは、燃料ガス（例えば、水素を含有するガス）が供給される部分である。冷却媒体としては、例えば、純水、エチレングリコール、オイル等が使用される。
【００２６】
＜酸化剤ガス排出口、冷却媒体排出口、燃料ガス排出口＞
固体高分子電解質膜１１及びセパレータ本体２１の下縁部（他端部）には、矢印Ａ方向に貫通して形成された矩形状の酸化剤ガス排出口３０ｂ、冷却媒体排出口３１ｂ及び燃料ガス排出口３２ｂが矢印Ｂ方向に沿って配列して設けられている。酸化剤ガス排出口３０ｂは、酸化剤ガスが排出される部分であり、冷却媒体排出口３１ｂは、冷却媒体が排出される部分であり、燃料ガス排出口３２ｂは、燃料ガスが排出される部分である。
【００２７】
＜酸化剤ガス流路＞
図１及び図２に示すように、一方のセパレータ２０のうち、電解質膜・電極構造体１０に対向する面２０ａには、酸化剤ガス供給口３０ａと酸化剤ガス排出口３０ｂを連通して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路４０が設けられている。
【００２８】
＜燃料ガス流路＞
図１及び図２に示すように、他方のセパレータ２０のうち、電解質膜・電極構造体１０に対向する面２０ａには、燃料ガス供給口３２ａと燃料ガス排出口３２ｂを連通して燃料ガスを流すための燃料ガス流路４２が設けられている。
【００２９】
＜冷却媒体流路＞
図１及び図２に示すように、他方のセパレータ２０の面２０ｂには、冷却媒体供給口３１ａと冷却媒体排出口３１ｂとを連通して冷却媒体を流すための冷却媒体流路４１が設けられている。
【００３０】
本発明の実施形態に係る燃料電池１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、図３及び図４を適宜参照して、燃料電池１００の製造時に使用する製造装置５０について説明する。なお、図３は、射出成形工程及び固定工程を示す説明図であり、図４は、セパレータの製造工程を示す概略斜視図である。
【００３１】
＜製造装置＞
製造装置５０は、図３に示すように、一対の供給装置５１，５１と、一対の巻取装置５２，５２と、金型５３と、プレス装置５４と、を主に備える。
【００３２】
＜供給装置＞
供給装置５１は、樹脂フィルム２２が巻回され、巻取装置５２へ樹脂フィルム２２を供給する円柱状のロール装置である。供給装置５１は、図示しない駆動手段（例えばモータ）により所定回転数で回転され、樹脂フィルム２２を所定速度で巻取装置５２に向けて送出するように構成されている。供給装置５１，５１は、上下に所定間隔離間して設けられており、水平軸周りに互いに逆向きに回転している。
【００３３】
＜巻取装置＞
巻取装置５２は、供給装置５１に対し水平方向に所定間隔離間して配置され、供給装置５１から供給される樹脂フィルム２２を巻き取る円柱状のロール装置である。巻取装置５２は、図示しない駆動手段（例えばモータ）により所定回転数で回転され、樹脂フィルム２２を所定速度で巻き取るように構成されている。巻取装置５２，５２は、上下に所定間隔離間して設けられており、水平軸周りに互いに逆向きに回転している。
【００３４】
＜金型＞
金型５３は、供給装置５１及び巻取装置５２の間であって、供給装置５１寄りに配置される金属製部材である。金型５３は、供給装置５１，５１から送出される樹脂フィルム２２，２２の間に配置される第１金型５５と、樹脂フィルム２２を挟んで第１金型５５の上側に配置される第２金型５６と、樹脂フィルム２２を挟んで第１金型５５の下側に配置される第３金型５７と、を有する。
【００３５】
第２金型５６及び第３金型５７は、図示しない射出成形機の駆動装置により、上下方向（軸方向）に沿って第１金型５５に接近・離間するように移動させられる。第２金型５６の底面には、シール部材２３の形状に対応して凹設された第１キャビティ面５６ａが形成されている。第１キャビティ面５６ａ及び樹脂フィルム２２の間には、第１金型５５及び第２金型５６の型締め時に、第１キャビティ６０が形成される。また、第２金型５６には、図示しない射出成形機から第１キャビティ６０へ樹脂材料（溶融樹脂）Ｘを供給する通路として第１ゲート５６ｂが形成されている。第１ゲート５６ｂの出口は、第１キャビティ面５６ａに開口しており、入口は第２金型５６の頂面に開口している。
【００３６】
第３金型５７の頂面には、シール部材２３の形状に対応して凹設された第２キャビティ面５７ａが形成されている。第２キャビティ面５７ａ及び樹脂フィルム２２の間には、第１金型５５及び第３金型５７の型締め時に、第２キャビティ６１が形成される。また、第３金型５７には、図示しない射出成形機から第２キャビティ６１へ樹脂材料Ｘを供給する通路として第２ゲート５７ｂが形成されている。第２ゲート５７ｂの出口は、第２キャビティ面５７ａに開口しており、入口は第３金型５７の底面に開口している。
【００３７】
＜プレス装置＞
プレス装置５４は、従来公知のプレス装置の中から適宜選択して用いられ、セパレータ本体２１を構成する金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に樹脂フィルム２２，２２を圧着する装置である。プレス装置５４は、供給装置５１及び巻取装置５２の間であって、巻取装置５２寄りに配置されている。プレス装置５４は、樹脂フィルム２２，２２を挟んで上下に所定間隔離間して設けられた第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂを有する。第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂは、図示しない駆動装置により、上下方向に沿って樹脂フィルム２２に接近・離間するように移動させられる。
【００３８】
次に、図３及び図４を参照して、燃料電池１００の製造方法について説明する。
本実施形態の燃料電池１００の製造方法は、巻出工程と、射出成形工程と、第１切断工程と、固定工程と、第２切断工程と、巻取工程と、を備える。
なお、図４では、説明の便宜上、下側の供給装置、巻取装置、樹脂フィルム等を省略して描いている。
【００３９】
＜巻出工程＞
はじめに、図３及び図４に示すように、図示しない駆動手段又は手動により、供給装置５１から樹脂フィルム２２を巻き出し、樹脂フィルム２２を巻取装置５２の外周面に所定回数巻き付けておく。
【００４０】
＜射出成形工程＞
続いて、図３に示すように、第１金型５５に対し第２金型５６及び第３金型５７を接近させ、第１金型５５及び第２金型５６を型締めして上側の樹脂フィルム２２を挟み、かつ第１金型５５及び第３金型５７を型締めして下側の樹脂フィルム２２を挟む。
このとき、上側の樹脂フィルム２２の表面２２ａと第２金型５６の第１キャビティ面５６ａとの間に第１キャビティ６０が形成される。また、下側の樹脂フィルム２２の表面２２ａと第３金型５７の第２キャビティ面５７ａとの間に第２キャビティ６１が形成される。
【００４１】
そして、第１ゲート５６ｂを通じて第１キャビティ６０内に樹脂材料Ｘを射出し、かつ第２ゲート５７ｂを通じて第２キャビティ６１内に樹脂材料Ｘを射出してシール部材２３を成形する。
すなわち、本実施形態では、シール部材２３として熱硬化性樹脂であるシリコーンゴムを使用しているため、金型５３の熱が樹脂材料Ｘに伝熱され、樹脂材料Ｘが硬化される。これにより、樹脂フィルム２２の表面２２ａにシール部材２３が成形される。
一方、本実施形態では、樹脂フィルム２２として熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレートを使用しており、樹脂フィルム２２の融点は金型温度よりも高いため、樹脂フィルム２２が金型５３に融着するのを抑制できる。
【００４２】
樹脂材料Ｘの硬化後（シール部材２３の成形後）、第１金型５５に対し第２金型５６及び第３金型５７を離間させ、第１金型５５及び第２金型５６を型開きし、かつ第１金型５５及び第３金型５７を型開きする。
その後、図示しない駆動手段により、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、樹脂フィルム２２，２２を巻取装置５２，５２側へ所定距離だけ移動させる。
【００４３】
＜第１切断工程＞
続いて、図４に示すように、樹脂フィルム２２のうち、酸化剤ガス供給口３０ａ等の供給口、酸化剤ガス排出口３０ｂ等の排出口、及び酸化剤ガス流路４０等の流路に対応する部分を、図示しない切断手段により切断（トリミング）して切り離す。
その後、図示しない駆動手段により、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、樹脂フィルム２２，２２を巻取装置５２，５２側へ所定距離だけ移動させる。
【００４４】
＜固定工程＞
続いて、図３に示すように、プレス装置５４により、セパレータ本体２１を構成する金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に対し、シール部材２３が成形された樹脂フィルム２２，２２を固定する。
具体的には、樹脂フィルム２２，２２間に金属プレートＰを配置し、かつ樹脂フィルム２２，２２に対し第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂを接近させる。
このとき、図４に示すように、樹脂フィルム２２の切断部分Ｙと金属プレートＰの酸化剤ガス供給口３０ａ等が上下で対応する位置に金属プレートＰを配置する。
また、金属プレートＰの配置前に、樹脂フィルム２２の融点以上の温度に金属プレートＰを予め加熱する。これにより、プレス時に金属プレートＰの熱が樹脂フィルム２２に伝熱され、樹脂フィルム２２が溶融する。その結果、樹脂フィルム２２が金属プレートＰに融着するため、金属プレートＰに樹脂フィルム２２を好適に保持できる。
【００４５】
そして、第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂにより、金属プレートＰに対し樹脂フィルム２２，２２を上下両側から押圧（プレス）する。これにより、樹脂フィルム２２，２２は、金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に対し圧着（熱溶着）される。樹脂フィルム２２，２２の圧着後、樹脂フィルム２２，２２に対し第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂを離間させる。
その後、図示しない駆動手段により、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、金属プレートＰに圧着された樹脂フィルム２２，２２を、金属プレートＰごと巻取装置５２，５２側へ所定距離だけ移動させる。
【００４６】
＜第２切断工程＞
続いて、図４に示すように、樹脂フィルム２２のうち、シール部材２３が成形され、かつ金属プレートＰに固定された部分を、図示しない切断手段により切断して切り離す。以上の工程を経て、セパレータ２０が完成する。
【００４７】
＜巻取工程＞
続いて、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、樹脂フィルム２２，２２を巻取装置５２，５２側へ送出し、樹脂フィルム２２，２２のうち、切断後の余剰部分Ｚを巻取装置５２，５２に巻き取る（図３、図４参照）。
【００４８】
以上説明した本実施形態によれば、供給装置５１から巻取装置５２へ樹脂フィルム２２を送出する過程で、射出成形工程→第１切断工程→固定工程→第２切断工程の順に製造作業を行うことにより、シール部材２３を有するセパレータ２０を連続的に製造できるため、セパレータ２０の生産性が向上する。
特に、樹脂フィルム２２，２２を挟んで両側に一対の供給装置５１，５１及び一対の巻取装置５２，５２を夫々配置して、シール部材２３，２３が成形された樹脂フィルム２２，２２を、金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に同時に固定できるため、セパレータ２０の生産性がより一層向上する。
【００４９】
また、第２金型５６及び第３金型５７と樹脂フィルム２２の表面２２ａとの間で、第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１を形成して、第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１内に樹脂材料Ｘを射出することにより、型締め時に樹脂フィルム２２が金型５３から押圧力を受けると、金型形状に追従して変形するため、金型同士の密着性に比較して、第２金型５６及び第３金型５７と樹脂フィルム２２との密着性が高まる。その結果、第２金型５６及び第３金型５７と樹脂フィルム２２との合わせ面に隙間が発生し難くなり、ひいてはバリが発生し難くなるため、完成品の品質が向上する。
【００５０】
また、型締め時に、金型５３と樹脂フィルム２２とが接触するため、金型同士が接触する構造に比較して、金型５３の磨耗を軽減することが可能となり、金型５３の耐用性（耐用年数）が向上する。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５２】
本実施形態では、製造装置５０は、一対の供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を備え、一対の樹脂フィルム２２，２２に樹脂材料Ｘを同時に射出し、かつ金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に樹脂フィルム２２，２２を同時に固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の樹脂フィルム２２に樹脂材料Ｘを射出し、かつ金属プレートＰの片面ずつ交互に樹脂フィルム２２を固定してもよい。例えば、製造装置５０は、単一の供給装置５１及び巻取装置５２を備え、単一の樹脂フィルム２２に樹脂材料Ｘを射出し、かつ金属プレートＰの表面Ｐ１（裏面Ｐ２）に樹脂フィルム２２を固定した後、単一の樹脂フィルム２２に樹脂材料Ｘを射出し、かつ金属プレートＰの裏面Ｐ２（表面Ｐ１）に樹脂フィルム２２を固定してもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、熱溶着により樹脂フィルム２２を金属プレートＰに固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ホットメルト接着剤等の接着剤を樹脂フィルム２２に塗布し、接着剤により樹脂フィルム２２を金属プレートＰに固定してもよい。この場合、金型温度よりも軟化点が高い接着剤を使用することにより、接着剤が金型５３に接着するのを抑制できる。また、金属プレートＰの配置前に、接着剤の軟化点以上の温度に金属プレートＰを予め加熱することにより、接着剤を軟化させ、金属プレートＰに樹脂フィルム２２を好適に保持できる。
【００５４】
また、本実施形態では、樹脂フィルム２２の供給方向を水平方向に一致させ、セパレータ２０を製造したが、本発明はこれに限定されるものではなく、樹脂フィルム２２の供給方向を鉛直方向に一致させ、セパレータ２０を製造してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 燃料電池
１０ 電解質膜・電極構造体
１１ 固体高分子電解質膜（電解質膜）
１２ カソード電極
１３ アノード電極
２０ セパレータ
２１ セパレータ本体
２２ 樹脂フィルム
２２ａ 表面
２３ シール部材
５０ 製造装置
５１ 供給装置
５２ 巻取装置
５３ 金型
５５ 第１金型
５６ 第２金型
５６ａ 第１キャビティ面
５６ｂ 第１ゲート
５７ 第３金型
５７ａ 第２キャビティ面
５７ｂ 第２ゲート
６０ 第１キャビティ
６１ 第２キャビティ
５４ プレス装置
Ｐ 金属プレート
Ｐ１ 表面
Ｐ２ 裏面
Ｘ 樹脂材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子膜型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell:ＰＥＦＣ）は、高分子イオン交換膜から成る電解質膜の両側に、アノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体を、一対のセパレータによって挟持した発電セルを備えている。そして、固体高分子膜型燃料電池は、複数の発電セルが積層され、例えば、車載用の燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池スタックでは、セパレータのアノード電極に対向する面には、燃料ガス（例えば、水素）を通流させるための流路が形成される一方、セパレータのカソード電極に対向する面には、酸化剤ガス（例えば、空気等の酸素を含有するガス）を通流させるための流路が形成されている。また、隣り合う発電セルのセパレータ間には、冷却媒体を通流させるための流路が形成されている。
【０００４】
ところで、燃料電池スタックの発電時には、前記した各流路を通じて燃料電池スタック内部へ燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体が通流される。そこで、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体が燃料電池スタック外部へ漏出したり、混合したりするのを防止するため、セパレータの両面外縁部及び流路の周囲にシール部材を設けることが行われている。
そして、従来、セパレータにシール部材を形成する方法が多数開発され実用化に至っている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、セパレータを構成する金属プレートにシール部材を射出成形する方法が開示されている。すなわち、特許文献１では、金属プレートが一方の金型に配置された状態で、他方の金型を一方の金型に接近させて型締めを行い、他方の金型と金属プレートとの間でキャビティを形成する。続いて、例えば、溶融状態のシリコーンゴム等の樹脂材料をキャビティ内に射出して、金属プレートの表面にシール部材を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２３８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記特許文献１の技術では、金属プレートに樹脂材料を射出する度に、金属プレートを金型内に一枚ずつ配置する必要があるため、生産性が低かった。
【０００８】
また、前記特許文献１の技術では、寸法誤差等に起因して、金型同士の合わせ面（型割面）に不可避的に隙間が生じてしまい、射出成形時に当該隙間に樹脂材料が流入すると、隙間で硬化した樹脂材料がバリとなるため、完成品の品質が低下する虞があった。
【０００９】
本発明は、このような観点から創案されたものであり、生産性が向上すると共に、完成品の品質が向上する燃料電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため本発明は、アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を介設した電解質・電極構造体を一対のセパレータで挟持して構成される燃料電池の製造方法であって、樹脂フィルムが巻回された供給装置から前記樹脂フィルムを巻き出す巻出工程と、巻き出された前記樹脂フィルムの表面と金型との間でキャビティを形成して、前記キャビティ内に樹脂材料を射出してシール部材を成形する射出成形工程と、前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記セパレータを構成する金属プレートに固定する固定工程と、前記樹脂フィルムのうち、前記シール部材が成形され、かつ前記金属プレートに固定された部分を切断する切断工程と、前記樹脂フィルムのうち、切断後の余剰部分を巻取装置に巻き取る巻取工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、供給装置から巻取装置へ樹脂フィルムを送出する過程で、樹脂フィルムの表面へのシール部材の成形、樹脂フィルムの金属プレートへの固定、シール部材が成形されかつ金属プレートに固定された樹脂フィルムの切断を行うことにより、シール部材を有するセパレータを連続的に製造できるため、セパレータの生産性が向上する。
【００１２】
また、本発明によれば、樹脂フィルムの表面と金型との間でキャビティを形成して、キャビティ内に樹脂材料を射出することにより、型締め時に樹脂フィルムが金型から押圧力を受けると、金型形状に追従して変形するため、金型同士の密着性に比較して、樹脂フィルムと金型との密着性が高まる。その結果、樹脂フィルムと金型との合わせ面に隙間が発生し難くなり、ひいてはバリが発生し難くなるため、完成品の品質が向上する。
【００１３】
また、前記金属プレートを挟んで両側に一対の前記供給装置及び一対の前記巻取装置を夫々配置して、前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記金属プレートの表裏両面に固定するように構成するのが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、一対の供給装置から一対の巻取装置へ樹脂フィルムを送出する過程で、シール部材が成形された樹脂フィルムを、金属プレートの表裏両面に同時に固定できるため、セパレータの生産性がより一層向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生産性が向上すると共に、完成品の品質が向上する燃料電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の分解斜視図である。
【図２】燃料電池の部分拡大横断面図である。
【図３】射出成形工程及び固定工程を示す説明図である。
【図４】セパレータの製造工程を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
本発明の実施形態に係る燃料電池１００の製造方法の説明に先立って、図１−図２を適宜参照して、燃料電池１００の構造について説明する。
図１に示すように、燃料電池１００は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１０と、電解質膜・電極構造体１０を両側から挟持する一対のセパレータ２０，２０と、を有する。
【００１９】
＜電解質膜・電極構造体＞
電解質膜・電極構造体１０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された板状の固体高分子電解質膜（電解質膜）１１と、固体高分子電解質膜１１の両側（両面）に設けられたカソード電極１２及びアノード電極１３と、を有する。
【００２０】
カソード電極１２及びアノード電極１３は、固体高分子電解質膜１１よりも一回り小さな幅寸法及び長さ寸法を有する矩形状の電極部材である。カソード電極１２及びアノード電極１３は、固体高分子電解質膜１１の中央部に配設されており、外周部が固体高分子電解質膜１１の外周部よりも内方に位置している。カソード電極１２及びアノード電極１３は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子がガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層と、から構成される。電極触媒層は、固体高分子電解質膜１１の両面に形成される。
【００２１】
＜セパレータ＞
セパレータ２０は、セパレータ本体２１と、樹脂フィルム２２と、シール部材２３と、を有する。
【００２２】
＜セパレータ本体＞
セパレータ本体２１は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、その金属表面に防食用の表面処理を施した金属板等により構成されている。セパレータ本体２１は、図１及び図２に示すように、矩形状を呈する一枚の金属板を波形状にプレス加工することにより、横断面視凹凸形状に形成されている。
【００２３】
＜樹脂フィルム＞
樹脂フィルム２２は、図２に示すように、セパレータ本体２１の両面２１ａ，２１ｂに固定（固着）され、セパレータ２０の絶縁性能を高める樹脂製部材である。樹脂フィルム２２は、図１に示すように、セパレータ本体２１の外縁部、後記する酸化剤ガス供給口３０ａ等の供給口、酸化剤ガス排出口３０ｂ等の排出口及び酸化剤ガス流路４０等の流路の周囲に設けられている。樹脂フィルム２２は、後記するようにセパレータ２０の製造時に供給装置５１及び巻取装置５２に巻回され、その表面２２ａには樹脂材料Ｘが射出される（図３及び図４参照）。樹脂フィルム２２は、弾性を有し、かつ金型温度で金型５３に融着（溶着）しないものを使用することが好ましい。すなわち、樹脂フィルム２２は、融点が金型温度よりも高いものを使用することが好ましい。本実施形態の樹脂フィルム２２は、熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレートで構成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリアミド、ポリカボネート、ポリブチレンテレフタレート等のエンジニアリングプラスチック、ポリアミドイミド、ポリフィニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等のスーパーエンジニアリングプラスチック、ポリエチレン、ポリプロピレン等で構成されてもよい。
【００２４】
＜シール部材＞
シール部材２３は、図２に示すように、樹脂フィルム２２の表面２２ａに固定（固着）される樹脂製部材である。シール部材２３は、図１に示すように、セパレータ本体２１の外縁部、後記する供給口、排出口及び流路の周囲に設けられている。本実施形態のシール部材２３は、熱硬化性樹脂であるシリコーンゴムで構成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴム、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、アクリルゴム等で構成されてもよい。
【００２５】
＜酸化剤ガス供給口、冷却媒体供給口、燃料ガス供給口＞
固体高分子電解質膜１１及びセパレータ本体２１の上縁部（一端部）には、矢印Ａ方向（積層方向）に貫通して形成された矩形状の酸化剤ガス供給口３０ａ、冷却媒体供給口３１ａ及び燃料ガス供給口３２ａが矢印Ｂ方向に沿って配列して設けられている。酸化剤ガス供給口３０ａは、酸化剤ガス（例えば、酸素を含有するエア）が供給される部分であり、冷却媒体供給口３１ａは、冷却媒体が供給される部分であり、ガス供給口たる燃料ガス供給口３２ａは、燃料ガス（例えば、水素を含有するガス）が供給される部分である。冷却媒体としては、例えば、純水、エチレングリコール、オイル等が使用される。
【００２６】
＜酸化剤ガス排出口、冷却媒体排出口、燃料ガス排出口＞
固体高分子電解質膜１１及びセパレータ本体２１の下縁部（他端部）には、矢印Ａ方向に貫通して形成された矩形状の酸化剤ガス排出口３０ｂ、冷却媒体排出口３１ｂ及び燃料ガス排出口３２ｂが矢印Ｂ方向に沿って配列して設けられている。酸化剤ガス排出口３０ｂは、酸化剤ガスが排出される部分であり、冷却媒体排出口３１ｂは、冷却媒体が排出される部分であり、燃料ガス排出口３２ｂは、燃料ガスが排出される部分である。
【００２７】
＜酸化剤ガス流路＞
図１及び図２に示すように、一方のセパレータ２０のうち、電解質膜・電極構造体１０に対向する面２０ａには、酸化剤ガス供給口３０ａと酸化剤ガス排出口３０ｂを連通して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路４０が設けられている。
【００２８】
＜燃料ガス流路＞
図１及び図２に示すように、他方のセパレータ２０のうち、電解質膜・電極構造体１０に対向する面２０ａには、燃料ガス供給口３２ａと燃料ガス排出口３２ｂを連通して燃料ガスを流すための燃料ガス流路４２が設けられている。
【００２９】
＜冷却媒体流路＞
図１及び図２に示すように、他方のセパレータ２０の面２０ｂには、冷却媒体供給口３１ａと冷却媒体排出口３１ｂとを連通して冷却媒体を流すための冷却媒体流路４１が設けられている。
【００３０】
本発明の実施形態に係る燃料電池１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、図３及び図４を適宜参照して、燃料電池１００の製造時に使用する製造装置５０について説明する。なお、図３は、射出成形工程及び固定工程を示す説明図であり、図４は、セパレータの製造工程を示す概略斜視図である。
【００３１】
＜製造装置＞
製造装置５０は、図３に示すように、一対の供給装置５１，５１と、一対の巻取装置５２，５２と、金型５３と、プレス装置５４と、を主に備える。
【００３２】
＜供給装置＞
供給装置５１は、樹脂フィルム２２が巻回され、巻取装置５２へ樹脂フィルム２２を供給する円柱状のロール装置である。供給装置５１は、図示しない駆動手段（例えばモータ）により所定回転数で回転され、樹脂フィルム２２を所定速度で巻取装置５２に向けて送出するように構成されている。供給装置５１，５１は、上下に所定間隔離間して設けられており、水平軸周りに互いに逆向きに回転している。
【００３３】
＜巻取装置＞
巻取装置５２は、供給装置５１に対し水平方向に所定間隔離間して配置され、供給装置５１から供給される樹脂フィルム２２を巻き取る円柱状のロール装置である。巻取装置５２は、図示しない駆動手段（例えばモータ）により所定回転数で回転され、樹脂フィルム２２を所定速度で巻き取るように構成されている。巻取装置５２，５２は、上下に所定間隔離間して設けられており、水平軸周りに互いに逆向きに回転している。
【００３４】
＜金型＞
金型５３は、供給装置５１及び巻取装置５２の間であって、供給装置５１寄りに配置される金属製部材である。金型５３は、供給装置５１，５１から送出される樹脂フィルム２２，２２の間に配置される第１金型５５と、樹脂フィルム２２を挟んで第１金型５５の上側に配置される第２金型５６と、樹脂フィルム２２を挟んで第１金型５５の下側に配置される第３金型５７と、を有する。
【００３５】
第２金型５６及び第３金型５７は、図示しない射出成形機の駆動装置により、上下方向（軸方向）に沿って第１金型５５に接近・離間するように移動させられる。第２金型５６の底面には、シール部材２３の形状に対応して凹設された第１キャビティ面５６ａが形成されている。第１キャビティ面５６ａ及び樹脂フィルム２２の間には、第１金型５５及び第２金型５６の型締め時に、第１キャビティ６０が形成される。また、第２金型５６には、図示しない射出成形機から第１キャビティ６０へ樹脂材料（溶融樹脂）Ｘを供給する通路として第１ゲート５６ｂが形成されている。第１ゲート５６ｂの出口は、第１キャビティ面５６ａに開口しており、入口は第２金型５６の頂面に開口している。
【００３６】
第３金型５７の頂面には、シール部材２３の形状に対応して凹設された第２キャビティ面５７ａが形成されている。第２キャビティ面５７ａ及び樹脂フィルム２２の間には、第１金型５５及び第３金型５７の型締め時に、第２キャビティ６１が形成される。また、第３金型５７には、図示しない射出成形機から第２キャビティ６１へ樹脂材料Ｘを供給する通路として第２ゲート５７ｂが形成されている。第２ゲート５７ｂの出口は、第２キャビティ面５７ａに開口しており、入口は第３金型５７の底面に開口している。
【００３７】
＜プレス装置＞
プレス装置５４は、従来公知のプレス装置の中から適宜選択して用いられ、セパレータ本体２１を構成する金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に樹脂フィルム２２，２２を圧着する装置である。プレス装置５４は、供給装置５１及び巻取装置５２の間であって、巻取装置５２寄りに配置されている。プレス装置５４は、樹脂フィルム２２，２２を挟んで上下に所定間隔離間して設けられた第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂを有する。第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂは、図示しない駆動装置により、上下方向に沿って樹脂フィルム２２に接近・離間するように移動させられる。
【００３８】
次に、図３及び図４を参照して、燃料電池１００の製造方法について説明する。
本実施形態の燃料電池１００の製造方法は、巻出工程と、射出成形工程と、第１切断工程と、固定工程と、第２切断工程と、巻取工程と、を備える。
なお、図４では、説明の便宜上、下側の供給装置、巻取装置、樹脂フィルム等を省略して描いている。
【００３９】
＜巻出工程＞
はじめに、図３及び図４に示すように、図示しない駆動手段又は手動により、供給装置５１から樹脂フィルム２２を巻き出し、樹脂フィルム２２を巻取装置５２の外周面に所定回数巻き付けておく。
【００４０】
＜射出成形工程＞
続いて、図３に示すように、第１金型５５に対し第２金型５６及び第３金型５７を接近させ、第１金型５５及び第２金型５６を型締めして上側の樹脂フィルム２２を挟み、かつ第１金型５５及び第３金型５７を型締めして下側の樹脂フィルム２２を挟む。
このとき、上側の樹脂フィルム２２の表面２２ａと第２金型５６の第１キャビティ面５６ａとの間に第１キャビティ６０が形成される。また、下側の樹脂フィルム２２の表面２２ａと第３金型５７の第２キャビティ面５７ａとの間に第２キャビティ６１が形成される。
【００４１】
そして、第１ゲート５６ｂを通じて第１キャビティ６０内に樹脂材料Ｘを射出し、かつ第２ゲート５７ｂを通じて第２キャビティ６１内に樹脂材料Ｘを射出してシール部材２３を成形する。
すなわち、本実施形態では、シール部材２３として熱硬化性樹脂であるシリコーンゴムを使用しているため、金型５３の熱が樹脂材料Ｘに伝熱され、樹脂材料Ｘが硬化される。これにより、樹脂フィルム２２の表面２２ａにシール部材２３が成形される。
一方、本実施形態では、樹脂フィルム２２として熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレートを使用しており、樹脂フィルム２２の融点は金型温度よりも高いため、樹脂フィルム２２が金型５３に融着するのを抑制できる。
【００４２】
樹脂材料Ｘの硬化後（シール部材２３の成形後）、第１金型５５に対し第２金型５６及び第３金型５７を離間させ、第１金型５５及び第２金型５６を型開きし、かつ第１金型５５及び第３金型５７を型開きする。
その後、図示しない駆動手段により、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、樹脂フィルム２２，２２を巻取装置５２，５２側へ所定距離だけ移動させる。
【００４３】
＜第１切断工程＞
続いて、図４に示すように、樹脂フィルム２２のうち、酸化剤ガス供給口３０ａ等の供給口、酸化剤ガス排出口３０ｂ等の排出口、及び酸化剤ガス流路４０等の流路に対応する部分を、図示しない切断手段により切断（トリミング）して切り離す。
その後、図示しない駆動手段により、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、樹脂フィルム２２，２２を巻取装置５２，５２側へ所定距離だけ移動させる。
【００４４】
＜固定工程＞
続いて、図３に示すように、プレス装置５４により、セパレータ本体２１を構成する金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に対し、シール部材２３が成形された樹脂フィルム２２，２２を固定する。
具体的には、樹脂フィルム２２，２２間に金属プレートＰを配置し、かつ樹脂フィルム２２，２２に対し第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂを接近させる。
このとき、図４に示すように、樹脂フィルム２２の切断部分Ｙと金属プレートＰの酸化剤ガス供給口３０ａ等が上下で対応する位置に金属プレートＰを配置する。
また、金属プレートＰの配置前に、樹脂フィルム２２の融点以上の温度に金属プレートＰを予め加熱する。これにより、プレス時に金属プレートＰの熱が樹脂フィルム２２に伝熱され、樹脂フィルム２２が溶融する。その結果、樹脂フィルム２２が金属プレートＰに融着するため、金属プレートＰに樹脂フィルム２２を好適に保持できる。
【００４５】
そして、第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂにより、金属プレートＰに対し樹脂フィルム２２，２２を上下両側から押圧（プレス）する。これにより、樹脂フィルム２２，２２は、金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に対し圧着（熱溶着）される。樹脂フィルム２２，２２の圧着後、樹脂フィルム２２，２２に対し第１プレス部５４ａ及び第２プレス部５４ｂを離間させる。
その後、図示しない駆動手段により、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、金属プレートＰに圧着された樹脂フィルム２２，２２を、金属プレートＰごと巻取装置５２，５２側へ所定距離だけ移動させる。
【００４６】
＜第２切断工程＞
続いて、図４に示すように、樹脂フィルム２２のうち、シール部材２３が成形され、かつ金属プレートＰに固定された部分を、図示しない切断手段により切断して切り離す。以上の工程を経て、セパレータ２０が完成する。
【００４７】
＜巻取工程＞
続いて、供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を回転させ、樹脂フィルム２２，２２を巻取装置５２，５２側へ送出し、樹脂フィルム２２，２２のうち、切断後の余剰部分Ｚを巻取装置５２，５２に巻き取る（図３、図４参照）。
【００４８】
以上説明した本実施形態によれば、供給装置５１から巻取装置５２へ樹脂フィルム２２を送出する過程で、射出成形工程→第１切断工程→固定工程→第２切断工程の順に製造作業を行うことにより、シール部材２３を有するセパレータ２０を連続的に製造できるため、セパレータ２０の生産性が向上する。
特に、樹脂フィルム２２，２２を挟んで両側に一対の供給装置５１，５１及び一対の巻取装置５２，５２を夫々配置して、シール部材２３，２３が成形された樹脂フィルム２２，２２を、金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に同時に固定できるため、セパレータ２０の生産性がより一層向上する。
【００４９】
また、第２金型５６及び第３金型５７と樹脂フィルム２２の表面２２ａとの間で、第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１を形成して、第１キャビティ６０及び第２キャビティ６１内に樹脂材料Ｘを射出することにより、型締め時に樹脂フィルム２２が金型５３から押圧力を受けると、金型形状に追従して変形するため、金型同士の密着性に比較して、第２金型５６及び第３金型５７と樹脂フィルム２２との密着性が高まる。その結果、第２金型５６及び第３金型５７と樹脂フィルム２２との合わせ面に隙間が発生し難くなり、ひいてはバリが発生し難くなるため、完成品の品質が向上する。
【００５０】
また、型締め時に、金型５３と樹脂フィルム２２とが接触するため、金型同士が接触する構造に比較して、金型５３の磨耗を軽減することが可能となり、金型５３の耐用性（耐用年数）が向上する。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５２】
本実施形態では、製造装置５０は、一対の供給装置５１，５１及び巻取装置５２，５２を備え、一対の樹脂フィルム２２，２２に樹脂材料Ｘを同時に射出し、かつ金属プレートＰの表裏両面Ｐ１，Ｐ２に樹脂フィルム２２，２２を同時に固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の樹脂フィルム２２に樹脂材料Ｘを射出し、かつ金属プレートＰの片面ずつ交互に樹脂フィルム２２を固定してもよい。例えば、製造装置５０は、単一の供給装置５１及び巻取装置５２を備え、単一の樹脂フィルム２２に樹脂材料Ｘを射出し、かつ金属プレートＰの表面Ｐ１（裏面Ｐ２）に樹脂フィルム２２を固定した後、単一の樹脂フィルム２２に樹脂材料Ｘを射出し、かつ金属プレートＰの裏面Ｐ２（表面Ｐ１）に樹脂フィルム２２を固定してもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、熱溶着により樹脂フィルム２２を金属プレートＰに固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ホットメルト接着剤等の接着剤を樹脂フィルム２２に塗布し、接着剤により樹脂フィルム２２を金属プレートＰに固定してもよい。この場合、金型温度よりも軟化点が高い接着剤を使用することにより、接着剤が金型５３に接着するのを抑制できる。また、金属プレートＰの配置前に、接着剤の軟化点以上の温度に金属プレートＰを予め加熱することにより、接着剤を軟化させ、金属プレートＰに樹脂フィルム２２を好適に保持できる。
【００５４】
また、本実施形態では、樹脂フィルム２２の供給方向を水平方向に一致させ、セパレータ２０を製造したが、本発明はこれに限定されるものではなく、樹脂フィルム２２の供給方向を鉛直方向に一致させ、セパレータ２０を製造してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 燃料電池
１０ 電解質膜・電極構造体
１１ 固体高分子電解質膜（電解質膜）
１２ カソード電極
１３ アノード電極
２０ セパレータ
２１ セパレータ本体
２２ 樹脂フィルム
２２ａ 表面
２３ シール部材
５０ 製造装置
５１ 供給装置
５２ 巻取装置
５３ 金型
５５ 第１金型
５６ 第２金型
５６ａ 第１キャビティ面
５６ｂ 第１ゲート
５７ 第３金型
５７ａ 第２キャビティ面
５７ｂ 第２ゲート
６０ 第１キャビティ
６１ 第２キャビティ
５４ プレス装置
Ｐ 金属プレート
Ｐ１ 表面
Ｐ２ 裏面
Ｘ 樹脂材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を介設した電解質・電極構造体を一対のセパレータで挟持して構成される燃料電池の製造方法であって、
樹脂フィルムが巻回された供給装置から前記樹脂フィルムを巻き出す巻出工程と、
巻き出された前記樹脂フィルムの表面と金型との間でキャビティを形成して、前記キャビティ内に樹脂材料を射出してシール部材を成形する射出成形工程と、
前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記セパレータを構成する金属プレートに固定する固定工程と、
前記樹脂フィルムのうち、前記シール部材が成形され、かつ前記金属プレートに固定された部分を切断する切断工程と、
前記樹脂フィルムのうち、切断後の余剰部分を巻取装置に巻き取る巻取工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記金属プレートを挟んで両側に一対の前記供給装置及び一対の前記巻取装置を夫々配置して、前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記金属プレートの表裏両面に固定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１】
アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を介設した電解質・電極構造体を一対のセパレータで挟持して構成される燃料電池の製造方法であって、
樹脂フィルムが巻回された供給装置から前記樹脂フィルムを巻き出す巻出工程と、
巻き出された前記樹脂フィルムの表面と金型との間でキャビティを形成して、前記キャビティ内に樹脂材料を射出してシール部材を成形する射出成形工程と、
前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記セパレータを構成する金属プレートに固定する固定工程と、
前記樹脂フィルムのうち、前記シール部材が成形され、かつ前記金属プレートに固定された部分を切断する切断工程と、
前記樹脂フィルムのうち、切断後の余剰部分を巻取装置に巻き取る巻取工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記金属プレートを挟んで両側に一対の前記供給装置及び一対の前記巻取装置を夫々配置して、前記シール部材が成形された前記樹脂フィルムを、前記金属プレートの表裏両面に固定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６２０３１（Ｐ２０１３−６２０３１Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７８６７（Ｐ２０１１−１９７８６７）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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