基材一體型密封件及其制造用模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種例如用于對形成于燃料電池組的各燃料電池單元的流路進(jìn)行密封的燃料電池用密封件等，將襯墊一體地成形于在薄膜狀、片狀或者板狀的基材的基材一體型密封件，進(jìn)一步涉及在該基材一體型密封件的制造中所使用的模具。
【背景技術(shù)】
[0002]對于燃料電池，主要以隔板夾持包含有在電解質(zhì)膜的兩面設(shè)置一對電極層的MEA(Membrane Electrode Assembly:膜-電極復(fù)合體)的發(fā)電體而形成燃料電池單元，并且形成層疊該燃料電池單元的堆疊構(gòu)造mv夕構(gòu)造)，從而廣泛應(yīng)用于從數(shù)十瓦左右的小型電源至100千瓦級的汽車用電源。MEA的電解質(zhì)膜主要使用氟類固體高分子膜等，要求質(zhì)子傳導(dǎo)性。另一方面，隔板具備如下重要作用:形成用于向電解質(zhì)膜供給氣體燃料(氫氣)和氧化劑氣體(含有氧氣的空氣)的流路，同時，對通過電氣化學(xué)反應(yīng)在陽極側(cè)產(chǎn)生的電子進(jìn)行傳導(dǎo)。
[0003]另外，在該種燃料電池中，為了使氣體燃料和氧化氣體、通過其反應(yīng)而生成的水和剩余氣體、用于冷卻堆疊電池(只夕、y夕)的冷卻水等不向外部泄漏，或者彼此混合，需要對其進(jìn)行密封。
[0004]圖6同時示出作為燃料電池用密封件而應(yīng)用的現(xiàn)有的基材一體型密封件和燃料電池的一部分，該基材一體型密封件100，在由MEA或者以包圍該MEA的外周的方式配置的合成樹脂薄膜構(gòu)成的薄膜狀、片狀或者板狀的基材101的厚度方向兩面，一體地成形由橡膠狀彈性材料(橡膠材料或者具有橡膠狀彈性的合成樹脂材料)構(gòu)成的襯墊102、102。各襯墊102由接合于基材101的表面的扁平的基底102a與從該基底102a以山形隆起形成的密封唇102b構(gòu)成。并且，該基材一體型密封件100，插裝于燃料電池單元中的隔板200、200的外周部之間，襯墊102、102中的密封唇102b、102b在壓縮狀態(tài)下與形成于所述隔板200、200的密封槽201、201的底面緊密接觸，由此，實現(xiàn)了相對于氣體燃料、氧化氣體或者冷卻水等的密封功能。
[0005]襯墊102、102的基底102a、102a具有向其寬度方向伸出的伸出部102c、102c。該伸出部102c、102c經(jīng)由將開設(shè)于基材101的貫通孔1la填埋的填充層103彼此連續(xù)，換言之，襯墊102、102經(jīng)由填充層103彼此連續(xù)。此外，也存在伸出部102c、102c遍及基底102a的全長而形成的情況。
[0006]圖7以及圖8示出用于通過將襯墊102、102 —體成形于基材101而制造基材一體型密封件100的模具300，即，通過將基材101放置于由上模具301和下模具302構(gòu)成的模具300內(nèi)并進(jìn)行合模，從開設(shè)于上模具301的注入澆口 304，向由基材101和上模具301以及下模具302的內(nèi)面所形成的型腔303、303內(nèi)，填充成形用液狀橡膠并使其交聯(lián)固化，由此得到基材一體型密封件100。
[0007]在此，用于將從注入澆口 304注入的成形用液狀橡膠向基材101的兩側(cè)的型腔303、303賦形的貫通孔101a，考慮到由于交聯(lián)固化等而導(dǎo)致的“收縮”，需要開設(shè)于從密封唇102b、102b離開的位置。因此，作為成形空間的型腔303、303具有成為襯墊102的基底102a的伸出部102c的擴張部303a、303a，注入澆口 304以及基材101的貫通孔1la設(shè)置于與該擴張部303a、303a相對應(yīng)的位置(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-96545號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](發(fā)明要解決的問題)
[0012]但是，由于上述現(xiàn)有的基材一體型密封件100在襯墊102、102的基底102a、102a上具有向其寬度方向伸出的伸出部102c、102c，因此，為了收容襯墊102、102，不得不將形成于隔板200、200的密封槽201、201的寬度放大伸出部102c、102c的大小，因此，存在被密封槽201、201所包圍的發(fā)電區(qū)域相對地變小的問題。
[0013]本發(fā)明是鑒于以上問題點而完成的，其技術(shù)問題在于，在將襯墊一體地成形于薄膜狀、片狀或者板狀的基材的基材一體型密封件中，通過盡可能地減小襯墊的寬度來實現(xiàn)節(jié)省空間化。
[0014](解決技術(shù)問題的技術(shù)方案)
[0015]作為有效地解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案，本發(fā)明技術(shù)方案所涉及的基材一體型密封件，其具有:薄膜狀、片狀或者板狀的基材；襯墊，一體地設(shè)置于該基材，由橡膠狀彈性材料構(gòu)成；填充層，由填充至在所述基材上開設(shè)的貫通孔內(nèi)的橡膠狀彈性材料構(gòu)成；該填充層，一部分與所述襯墊連續(xù)，同時，其他部分以與所述基材呈大致同一水平面，從所述襯墊伸出。此外，此處的橡膠狀彈性材料是指橡膠材料或者具有橡膠狀彈性的合成樹脂材料。
[0016]根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的構(gòu)成，一體地設(shè)置于基材的由橡膠狀彈性材料構(gòu)成的襯墊，形成為與填充層連續(xù)的構(gòu)造，其中，所述填充層由填充至在所述基材上開設(shè)的貫通孔的橡膠狀彈性材料構(gòu)成。并且，所述填充層雖然從襯墊伸出，而在開設(shè)于基材的貫通孔內(nèi)，與基材呈大致同一水平面，即以與基材大致同等的厚度形成，因此，襯墊的寬度方向的尺寸實質(zhì)上較小，因此，在向機器的安裝狀態(tài)下，用于收容襯墊的密封槽無需形成為能夠收容填充層的寬度，因此，能夠減小密封槽的寬度。
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案所涉及的基材一體型密封件，在上述的本發(fā)明技術(shù)方案所記載的構(gòu)成中，襯墊設(shè)置于基材的厚度方向兩側(cè)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的構(gòu)成，基材的厚度方向兩側(cè)的由橡膠狀彈性材料構(gòu)成的襯墊，形成為經(jīng)由填充層彼此連續(xù)的構(gòu)造，其中，所述填充層由填充至在所述基材上開設(shè)的貫通孔的橡膠狀彈性材料構(gòu)成。
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案所涉及的基材一體型密封件制造用模具，其為用于在薄膜狀、片狀或者板狀的基材上一體成形由橡膠狀彈性材料構(gòu)成的襯墊而得到上述的本發(fā)明技術(shù)方案所記載的基材一體型密封件的模具，由多個分開模構(gòu)成，在將所述基材定位放置于該分開模之間并進(jìn)行合模的狀態(tài)下，將成形用液狀橡膠注入在所述基材與所述分開模的內(nèi)面之間形成的型腔的注入澆口，在與所述型腔分開的位置，在所述多個分開模之間開口，所述基材以開設(shè)于該基材的貫通孔連通于所述型腔以及注入澆口的雙方的方式進(jìn)行定位。
[0020]根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的構(gòu)成，如果將薄膜狀、片狀或者板狀的基材定位放置于多個分開模之間并進(jìn)行合模的話，則開設(shè)于所述基材的貫通孔，連通于通過合模而在所述基材和所述分開模的內(nèi)面之間形成的型腔和在從該型腔離開的位置在所述多個分開模之間開口的注入澆口的雙方，因此，如果從所述注入澆口注入成形用液狀橡膠的話，則該成形用液狀橡膠經(jīng)由所述貫通孔被填充至所述型腔內(nèi)并被賦形。并且，成形用液狀橡膠在所述型腔內(nèi)交聯(lián)固化的部分，成為與所述基材一體成形的由橡膠狀彈性材料構(gòu)成的襯墊，成形用液狀橡膠在所述貫通孔內(nèi)交聯(lián)固化的部分，成為一部分與所述襯墊連續(xù)的同時其他部分與所述基材呈大致同一水平面并且從所述襯墊伸出的填充層。
[0021](發(fā)明的效果)
[0022]根據(jù)本發(fā)明所涉及的基材一體型密封件，能夠?qū)嵸|(zhì)上減小襯墊的寬度，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)省空間化。
[0023]根據(jù)本發(fā)明所涉及的基材一體型密封件制造用模具，能夠得到實質(zhì)上減小襯墊的寬度從而實現(xiàn)節(jié)省空間化的基材一體型密封件。
【附圖說明】
[0024]圖1是示出作為本發(fā)明所涉及的基材一體型密封件的實施方式的燃料電池用密封件的主要部分截面立體圖。
[0025]圖2是將作為本發(fā)明所涉及的基材一體型密封件的實施方式的燃料電池用密封件與燃料電池的一部分一起在圖1的A部進(jìn)行切斷并示出的主要部分截面圖。
[0026]圖3是將作為本發(fā)明所涉及的基材一體型密封件的實施方式的燃料電池用密封件與燃料電池的一部分一起在圖1的B部進(jìn)行切斷并示出的主要部分截面圖。
[0027]圖4是將用于制造作為本發(fā)明所涉及的基材一體型密封件的實施方式的燃料電池用密封件的模具與所制造的燃料電池用密封件一起示出的主要部分截面立體圖。
[0028]圖5是將用于制造作為本發(fā)明所涉及的基材一體型密封件的實施方式的燃料電池用密封件的模具與被定位放置的基材一起示出的主要部分截面圖。
[0029]圖6是將現(xiàn)有的燃料電池用密封件與燃料電池的一部分一起示出的部分截面圖。
[0030]圖7是將用于制造現(xiàn)有的燃料電池用