JP2000249229A - 大面積薄型部品用密封機構 - Google Patents
大面積薄型部品用密封機構Info
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池を簡単に迅速に組み立て、更に、個
別のコンポーネントの中で均一な力および圧力分布が保
証される密封機構を作成する。 【解決手段】 個々のガスケットが溝に嵌り込み、それ
ぞれの付属のプレートと共に一体のユニットを形成す
る、ポリマー材料製のガスケットを用いて隣接したプレ
ート、特に、燃料電池内のＭＥＡを備えたプレートを相
互に密封するために、互いに結合しようとする大面積薄
型部品用密封機構において、ガスケット１０の側面と、
この側面に対向するプレート３の壁との間に、ガスケッ
ト１０が圧縮変形せしめられたときにガスケット１０の
弾性材料を受け入れるための自由空間または間隙が設け
られ、ガスケット１０が圧縮変形せしめられる前の自由
状態においてはガスケット１０が溝４３または間隙を部
分的にのみ埋めるとともに、ガスケット１０の高さＨが
溝４３または間隙の深さＴよりも大きく形成されてい
る。
別のコンポーネントの中で均一な力および圧力分布が保
証される密封機構を作成する。 【解決手段】 個々のガスケットが溝に嵌り込み、それ
ぞれの付属のプレートと共に一体のユニットを形成す
る、ポリマー材料製のガスケットを用いて隣接したプレ
ート、特に、燃料電池内のＭＥＡを備えたプレートを相
互に密封するために、互いに結合しようとする大面積薄
型部品用密封機構において、ガスケット１０の側面と、
この側面に対向するプレート３の壁との間に、ガスケッ
ト１０が圧縮変形せしめられたときにガスケット１０の
弾性材料を受け入れるための自由空間または間隙が設け
られ、ガスケット１０が圧縮変形せしめられる前の自由
状態においてはガスケット１０が溝４３または間隙を部
分的にのみ埋めるとともに、ガスケット１０の高さＨが
溝４３または間隙の深さＴよりも大きく形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー材料製の
ガスケットを用いて、隣接したプレート、特に、燃料電
池内の中間イオン交換膜ユニット（ＭＥＡ）を備えたプ
レートを相互に密封するために、互いに結合しようとす
る大面積薄型部品用密封機構に関するものであり、その
際、個々のガスケットが溝に嵌り込み、それぞれの付属
のプレートと共に一体のユニットを形成するものであ
る。
ガスケットを用いて、隣接したプレート、特に、燃料電
池内の中間イオン交換膜ユニット（ＭＥＡ）を備えたプ
レートを相互に密封するために、互いに結合しようとす
る大面積薄型部品用密封機構に関するものであり、その
際、個々のガスケットが溝に嵌り込み、それぞれの付属
のプレートと共に一体のユニットを形成するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】最近では、電気化学的燃料電池が重要に
なってきており、使用する構造材料または燃料材料に従
って、様々な設計形態が存在している。したがって、例
えばＰＣＴ出願Ｗ０９３／０６６２７では、このような
燃料電池に関する技術が詳細に扱われている。燃料電池
では、その構成にかかわりなく、個々のガスまたは液体
を導入する流路が特に重要である。ここでは、上記ＰＣ
Ｔ出願について詳細は述べないが、個々のプレートの周
縁にパッキング材が設けられることについては認識が必
要である。
なってきており、使用する構造材料または燃料材料に従
って、様々な設計形態が存在している。したがって、例
えばＰＣＴ出願Ｗ０９３／０６６２７では、このような
燃料電池に関する技術が詳細に扱われている。燃料電池
では、その構成にかかわりなく、個々のガスまたは液体
を導入する流路が特に重要である。ここでは、上記ＰＣ
Ｔ出願について詳細は述べないが、個々のプレートの周
縁にパッキング材が設けられることについては認識が必
要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】密封の問題について
は、ＥＰ ＰＡ ０ ６０４ ６８３に詳細が記載され
ており、シリコーン、ゴムまたは押し出し成型可能なエ
ラストマー材料製の密封材が提案されており、この提案
では、プレートを結合する前に、プレートの溝に密封材
が注入される。しかしながら、この密封機構には、密封
材が使用されるのに伴って非常に急速に密封材の弾力性
が失われ、よって場合によっては、密封性が失われると
云う欠点がある。
は、ＥＰ ＰＡ ０ ６０４ ６８３に詳細が記載され
ており、シリコーン、ゴムまたは押し出し成型可能なエ
ラストマー材料製の密封材が提案されており、この提案
では、プレートを結合する前に、プレートの溝に密封材
が注入される。しかしながら、この密封機構には、密封
材が使用されるのに伴って非常に急速に密封材の弾力性
が失われ、よって場合によっては、密封性が失われると
云う欠点がある。
【０００４】一般的に、別個に製造されたパッキンをプ
レートの溝に個別に接着すると云うことも知られてい
る。しかしながら、このプロセスには、時間がかかり、
制御が困難であり、製造に失敗する危険があると云う不
都合がある。また、組み立て中の機械的負荷によって屡
々、変形や伸びが発生し、パッキンを使用することがで
きなくなることもある。したがって、その結果として、
不良品の発生率が高くなり、作業量が多くなってしま
う。
レートの溝に個別に接着すると云うことも知られてい
る。しかしながら、このプロセスには、時間がかかり、
制御が困難であり、製造に失敗する危険があると云う不
都合がある。また、組み立て中の機械的負荷によって屡
々、変形や伸びが発生し、パッキンを使用することがで
きなくなることもある。したがって、その結果として、
不良品の発生率が高くなり、作業量が多くなってしま
う。
【０００５】燃料電池の極プレートは、いわゆるＭＥＡ
（（イオン交換膜）電極−アセンブリ）によって互いに
分離されている。例えば、ＭＥＡによって互いに隔離さ
れた極プレートまたはプレートのパッキンは、組み立て
た後で横方向に対向してずらされ、プレートおよびパッ
キンの中では、不均一な力および圧力分布が発生し、燃
料電池の個別のコンポーネントに強い応力が作用する。
製造許容差を理由として、このようなパッキンの横方向
のずれを避けることは殆ど不可能である。プレートと
は、極プレート（一極と二極）、冷却用プレート、単電
池を積層した電池モジュール用支持プレート等を指す。
（（イオン交換膜）電極−アセンブリ）によって互いに
分離されている。例えば、ＭＥＡによって互いに隔離さ
れた極プレートまたはプレートのパッキンは、組み立て
た後で横方向に対向してずらされ、プレートおよびパッ
キンの中では、不均一な力および圧力分布が発生し、燃
料電池の個別のコンポーネントに強い応力が作用する。
製造許容差を理由として、このようなパッキンの横方向
のずれを避けることは殆ど不可能である。プレートと
は、極プレート（一極と二極）、冷却用プレート、単電
池を積層した電池モジュール用支持プレート等を指す。
【０００６】上記問題を解消するように、ＥＰ ＰＡ
０７７４ ７９４では、プレートの成形と同時にパッキ
ンを形成する隆起部を備えるように、プレートを設計す
ることを提案している。しかしながら、この提案では、
プレートが弾性的塑性変形可能な材料で成り立っている
と云うことを前提条件としなければならない。
０７７４ ７９４では、プレートの成形と同時にパッキ
ンを形成する隆起部を備えるように、プレートを設計す
ることを提案している。しかしながら、この提案では、
プレートが弾性的塑性変形可能な材料で成り立っている
と云うことを前提条件としなければならない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の点に鑑
み、燃料電池を簡単に迅速に組み立て、更に、個別のコ
ンポーネントの中で均一な力および圧力分布が保証され
る密封機構を作成すると云う課題に基づいてなされたも
のである。初めに述べた種類の密封機構に関して本発明
に従って、ガスケットの側面と、この側面に対向するプ
レートの壁との間に、ガスケットが圧縮変形せしめられ
たときにガスケットの弾性材料を受け入れるための自由
空間または間隙が設けられており、ガスケットが圧縮変
形せしめられる前の自由状態においてはガスケットが溝
または間隙を部分的にのみ埋めるとともに、ガスケット
の高さが溝または間隙の深さよりも大きく形成されてい
ると云う構成によって、上記課題を解決することが可能
となる。したがって、本発明は、密封材料の弾性が押し
付ける際に妨げられた横方向の伸びによって相殺される
ことがない機構を作成する。プレートを押し付ける際
に、密封材料が横に逃れることができ、確実な密封が達
成される。また、このような密封機構によって、その伸
びに関して燃料電池の動作中に発生するコンポーネント
の変更も問題なく行なうことが可能となる。
み、燃料電池を簡単に迅速に組み立て、更に、個別のコ
ンポーネントの中で均一な力および圧力分布が保証され
る密封機構を作成すると云う課題に基づいてなされたも
のである。初めに述べた種類の密封機構に関して本発明
に従って、ガスケットの側面と、この側面に対向するプ
レートの壁との間に、ガスケットが圧縮変形せしめられ
たときにガスケットの弾性材料を受け入れるための自由
空間または間隙が設けられており、ガスケットが圧縮変
形せしめられる前の自由状態においてはガスケットが溝
または間隙を部分的にのみ埋めるとともに、ガスケット
の高さが溝または間隙の深さよりも大きく形成されてい
ると云う構成によって、上記課題を解決することが可能
となる。したがって、本発明は、密封材料の弾性が押し
付ける際に妨げられた横方向の伸びによって相殺される
ことがない機構を作成する。プレートを押し付ける際
に、密封材料が横に逃れることができ、確実な密封が達
成される。また、このような密封機構によって、その伸
びに関して燃料電池の動作中に発生するコンポーネント
の変更も問題なく行なうことが可能となる。
【０００８】プレートの成形では、ガスケットを取り付
ける溝に特徴がある。溝は、船形の穴の形にするか、ま
たは四角の溝として形成することができる。しかしなが
ら、溝を越えて延びるガスケットの体積は、ガスケット
を押し付けていない場合の自由空間または溝の間隙の体
積よりも小さいと云うことを守らなければならない。押
し付ける際にガスケットが横に逃れることができる自由
空間を備えていることで十分である。その際、少なくと
もガスケットの片側にそのための自由空間または間隙が
なければならない。尚、ここに云う自由空間ないし間隙
とは、プレートの装着溝に弾性材製のガスケットを設け
る際、ガスケットが負荷を受けずに自由状態にあるとき
に、このガスケットの側面と溝の内部側壁との間に設定
される空間ないし間隙のことである。
ける溝に特徴がある。溝は、船形の穴の形にするか、ま
たは四角の溝として形成することができる。しかしなが
ら、溝を越えて延びるガスケットの体積は、ガスケット
を押し付けていない場合の自由空間または溝の間隙の体
積よりも小さいと云うことを守らなければならない。押
し付ける際にガスケットが横に逃れることができる自由
空間を備えていることで十分である。その際、少なくと
もガスケットの片側にそのための自由空間または間隙が
なければならない。尚、ここに云う自由空間ないし間隙
とは、プレートの装着溝に弾性材製のガスケットを設け
る際、ガスケットが負荷を受けずに自由状態にあるとき
に、このガスケットの側面と溝の内部側壁との間に設定
される空間ないし間隙のことである。
【０００９】プレートは、主に、グラファイト、金属板
または導電性ポリマー等によって成形されるが、特に、
グラファイト製のプレートの場合に、グラファイトへの
ガスケットの固定が問題である。ここで、最大の確実性
を得るために、片側に溝があるプレートの場合には、後
部切断の形の溝を設計するか、または袋状の穴を備えた
溝底を設けることによって、プレートへガスケットを固
定する。その際、プレート面に対して斜めに溝底を整列
させるか、または、その底に延長部を設ければ好都合で
ある。このようにすることによって、注入したガスケッ
ト材料をプレートに固定することが可能となる。
または導電性ポリマー等によって成形されるが、特に、
グラファイト製のプレートの場合に、グラファイトへの
ガスケットの固定が問題である。ここで、最大の確実性
を得るために、片側に溝があるプレートの場合には、後
部切断の形の溝を設計するか、または袋状の穴を備えた
溝底を設けることによって、プレートへガスケットを固
定する。その際、プレート面に対して斜めに溝底を整列
させるか、または、その底に延長部を設ければ好都合で
ある。このようにすることによって、注入したガスケッ
ト材料をプレートに固定することが可能となる。
【００１０】別の実施例に従っては、片側に溝を有する
プレートには、溝底から出て、プレートの別の側から開
けた直径の大きい穴に繋がる連通孔を設けることが可能
である。このようにすることによって、ガスケットの成
形の間に ガスケット材料の一部が、プレートを貫通し
て穴に達し、そこで広がることになる。したがって、ガ
スケットがプレートに確実に固定され、特に、両側に密
封機構が必要ではない燃料電池のプレートの場合にも応
用することができる。
プレートには、溝底から出て、プレートの別の側から開
けた直径の大きい穴に繋がる連通孔を設けることが可能
である。このようにすることによって、ガスケットの成
形の間に ガスケット材料の一部が、プレートを貫通し
て穴に達し、そこで広がることになる。したがって、ガ
スケットがプレートに確実に固定され、特に、両側に密
封機構が必要ではない燃料電池のプレートの場合にも応
用することができる。
【００１１】両側にガスケットを備えなければならない
プレートの場合には、延長部が対向しているならば、そ
の溝底に貫通する孔を設ければ有利である。この場合、
成形の間に、対向するガスケットが互いに確実に結合さ
れる。
プレートの場合には、延長部が対向しているならば、そ
の溝底に貫通する孔を設ければ有利である。この場合、
成形の間に、対向するガスケットが互いに確実に結合さ
れる。
【００１２】多くのプレートの場合、ガスケットをプレ
ートの外部縁またはプレートの貫通孔の縁に取り付ける
と云う課題が生じる。ここで、本発明の意図に従った別
の形態では、プレートの密封しようとする縁に片側また
は両側で段階を付けることができ、それぞれ、ガスケッ
トによって取り囲むことができる。対応する縁には、ガ
スケットによって回りに張力を加えられ、両方のプレー
ト側で密封が成立する。
ートの外部縁またはプレートの貫通孔の縁に取り付ける
と云う課題が生じる。ここで、本発明の意図に従った別
の形態では、プレートの密封しようとする縁に片側また
は両側で段階を付けることができ、それぞれ、ガスケッ
トによって取り囲むことができる。対応する縁には、ガ
スケットによって回りに張力を加えられ、両方のプレー
ト側で密封が成立する。
【００１３】
【発明の効果】上述のように、ガスケットを形成するこ
とによって、プレートにガスケットを確実に固定するこ
とが可能となる。更に、組み立てる際に個別のプレート
のガスケットの脇に自由空間または間隙遊隙が形成され
るために、ガスケットに非常に均一で良好な力および圧
力分布が生じる。また、ガスケットのシール面にシール
用リブを形成し、このリブが、隣接したシール用リブの
平坦に形成されたシール面またはシール面の領域のＭＥ
Ａに接触すると云うことによって、均一な力および圧力
分布を更に補助することが可能となる。比較的柔らか
く、薄いイオン交換膜をシール面の間に張るならば、そ
れが特に好都合である。
とによって、プレートにガスケットを確実に固定するこ
とが可能となる。更に、組み立てる際に個別のプレート
のガスケットの脇に自由空間または間隙遊隙が形成され
るために、ガスケットに非常に均一で良好な力および圧
力分布が生じる。また、ガスケットのシール面にシール
用リブを形成し、このリブが、隣接したシール用リブの
平坦に形成されたシール面またはシール面の領域のＭＥ
Ａに接触すると云うことによって、均一な力および圧力
分布を更に補助することが可能となる。比較的柔らか
く、薄いイオン交換膜をシール面の間に張るならば、そ
れが特に好都合である。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に示すように、電池１の組み
立て完了時にＭＥＡ（（イオン交換膜）電極アセンブ
リ）４が中間に配置されることになる上下一対の極プレ
ート２，３にそれぞれ、ガスおよび液体用の流路８が設
けられるとともに、ガスケット装着用の溝９が設けられ
ており、この溝９にガスケット１０が装着されている。
当該実施例においては、極プレート２，３がグラファイ
ト製であり、プレート２，３をグラファイトによって成
形するときにプレート２，３に溝９が形成され、その
後、溝９にガスケット１０が注入成形される。ガスケッ
ト１０の側面１１と溝９の側壁１２の間には所定の大き
さの間隙１３が設定されるように、形状的に対応した成
形型によって成形が行なわれる。間隙１３は、電池１の
組み立て中にガスケット１０が圧縮されたときに、ガス
ケット１０が溝９内で横方向に弾性変形するのを妨げな
いように設定されるものであるために、図２に示すよう
に、ガスケット１０を何度弾性変形させても溝９が完全
に埋まることはない。エラストマー材料によって成形さ
れたガスケット１０は、このような対策によってバネ効
果を維持し、これにより均一な力および圧力分布による
確実な密封が達成される。
立て完了時にＭＥＡ（（イオン交換膜）電極アセンブ
リ）４が中間に配置されることになる上下一対の極プレ
ート２，３にそれぞれ、ガスおよび液体用の流路８が設
けられるとともに、ガスケット装着用の溝９が設けられ
ており、この溝９にガスケット１０が装着されている。
当該実施例においては、極プレート２，３がグラファイ
ト製であり、プレート２，３をグラファイトによって成
形するときにプレート２，３に溝９が形成され、その
後、溝９にガスケット１０が注入成形される。ガスケッ
ト１０の側面１１と溝９の側壁１２の間には所定の大き
さの間隙１３が設定されるように、形状的に対応した成
形型によって成形が行なわれる。間隙１３は、電池１の
組み立て中にガスケット１０が圧縮されたときに、ガス
ケット１０が溝９内で横方向に弾性変形するのを妨げな
いように設定されるものであるために、図２に示すよう
に、ガスケット１０を何度弾性変形させても溝９が完全
に埋まることはない。エラストマー材料によって成形さ
れたガスケット１０は、このような対策によってバネ効
果を維持し、これにより均一な力および圧力分布による
確実な密封が達成される。
【００１５】図２では、一組の電池１が別の一組の電池
１と互いに結合されている。電池１は、組毎の繰り返し
ユニットであり、必要に応じて任意の組数が結合され
る。また、電池１は原則的に同じ構造である。電池１の
組み立てにより圧縮されたガスケット１０は、その両側
にアーチ部１４を有しており、溝９の側壁１２には接触
していない。それ以外に、図２の部品の構造は、図１の
部品の構造に対応しているので、その内容に関しては図
１に拠ることができる。
１と互いに結合されている。電池１は、組毎の繰り返し
ユニットであり、必要に応じて任意の組数が結合され
る。また、電池１は原則的に同じ構造である。電池１の
組み立てにより圧縮されたガスケット１０は、その両側
にアーチ部１４を有しており、溝９の側壁１２には接触
していない。それ以外に、図２の部品の構造は、図１の
部品の構造に対応しているので、その内容に関しては図
１に拠ることができる。
【００１６】図３（Ａ）は、循環する溝９を備えたプレ
ート２の平面を示しており、図３（Ｂ）にそのＡ−Ａ線
断面図が示されている。ガスケット１０と溝９の側壁１
２の間には間隙１３が設定されており、ガスケット１０
は、溝９の底壁に設けられた袋状穴１６の中の突起１５
によって保持されている。突起１５はガスケット１０の
成形時に一体成形されるものである。成形の間にそのた
めに必要な材料が溝９の全周縁に分布され、溝底１７ま
たは溝底１７に設けられた袋状穴１６の中に侵入し、こ
のようにしてガスケット１０がプレート２に固定され
る。このような固定を補強するために、個別または全て
の袋状穴１６をプレート２の平面に対して斜めに形成し
ても良く、符号１８で示す袋状穴のように、斜めに形成
する袋状穴１８を溝９の隅中央に配置しても良い。この
ように溝９の隅中央ないしガスケット１０の角部に対応
する位置に斜めの袋状穴１８を配置することは特に有利
である。けだし、例えば、互いの溝壁に対してほぼ同じ
角度で、袋状穴１８が角の中央に配置されていれば、２
つの方向に収縮張力を受け入れることができるからであ
る。
ート２の平面を示しており、図３（Ｂ）にそのＡ−Ａ線
断面図が示されている。ガスケット１０と溝９の側壁１
２の間には間隙１３が設定されており、ガスケット１０
は、溝９の底壁に設けられた袋状穴１６の中の突起１５
によって保持されている。突起１５はガスケット１０の
成形時に一体成形されるものである。成形の間にそのた
めに必要な材料が溝９の全周縁に分布され、溝底１７ま
たは溝底１７に設けられた袋状穴１６の中に侵入し、こ
のようにしてガスケット１０がプレート２に固定され
る。このような固定を補強するために、個別または全て
の袋状穴１６をプレート２の平面に対して斜めに形成し
ても良く、符号１８で示す袋状穴のように、斜めに形成
する袋状穴１８を溝９の隅中央に配置しても良い。この
ように溝９の隅中央ないしガスケット１０の角部に対応
する位置に斜めの袋状穴１８を配置することは特に有利
である。けだし、例えば、互いの溝壁に対してほぼ同じ
角度で、袋状穴１８が角の中央に配置されていれば、２
つの方向に収縮張力を受け入れることができるからであ
る。
【００１７】ガスケット１０をプレート２に固定する別
の構造が、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示されてい
る。この図では、既に述べたように、ガスケット１０が
プレート２の片側（一面）だけで溝９に嵌合している。
プレート２の別の側（他面）には、溝９に正確に対応す
る穴２０が設けられ、この穴２０が連通孔１９を介して
溝９と連通している。穴２０は連通孔１９よりも大きな
直径に設定されており、よってガスケット１０が溝９の
中に注入される製造プロセスにおいて栓２１が穴２０の
中に形成され、この栓２１がガスケット１０を確実にプ
レート２の中に保持させる。栓２１は、プレート２の平
面２２以上よりも突出しないように形成されるために、
障害を発生させるアーチ部を生じることはない。
の構造が、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示されてい
る。この図では、既に述べたように、ガスケット１０が
プレート２の片側（一面）だけで溝９に嵌合している。
プレート２の別の側（他面）には、溝９に正確に対応す
る穴２０が設けられ、この穴２０が連通孔１９を介して
溝９と連通している。穴２０は連通孔１９よりも大きな
直径に設定されており、よってガスケット１０が溝９の
中に注入される製造プロセスにおいて栓２１が穴２０の
中に形成され、この栓２１がガスケット１０を確実にプ
レート２の中に保持させる。栓２１は、プレート２の平
面２２以上よりも突出しないように形成されるために、
障害を発生させるアーチ部を生じることはない。
【００１８】図５（Ａ）および図５（Ｂ）には、プレー
ト３の両側（両面）にガスケット１０を備えた密封機構
の例が示されている。プレート３はその両側に溝９を有
しており、この両溝９を連通させる連通孔１９を有して
いる。両側のガスケット１０は、成形の間に連通孔１９
を介して互いに結合され、よってプレート３から外れる
ことがないようにプレート３に対して固定されている。
ト３の両側（両面）にガスケット１０を備えた密封機構
の例が示されている。プレート３はその両側に溝９を有
しており、この両溝９を連通させる連通孔１９を有して
いる。両側のガスケット１０は、成形の間に連通孔１９
を介して互いに結合され、よってプレート３から外れる
ことがないようにプレート３に対して固定されている。
【００１９】上記実施例では、ガスケット１０が溝９の
中に配置されているが、図６に示すように、ガスケット
をプレート２４の外部縁２３の上、またはプレート２４
の貫通孔２６の内部縁２５の上に配置するようにしても
良く、この場合、ガスケット２７，２８はプレート２４
の外部縁２３の上、またはプレート２４の貫通孔２６の
内部縁２５の上に嵌合される。上記実施例と同様に、こ
こでも、ガスケット２７，２８の側面２９，３０と側壁
３１，３２の間に所定の大きさの間隙３３が設定され、
これにより、弾性ガスケット２７，２８が十分に逃れる
ことができるようにされている。ここでは、溝は、外側
にあるガスケット２７の内側２９、または内側にあるガ
スケット２８の外側３０に関して、だいたいは片側だけ
に設定されており、間隙３３はガスケット２７，２８と
プレート２４の間に形成され、ガスケット２７，２８
は、段を付けた縁２３，２５の上に注入される。ガスケ
ット２７，２８の片側では、間隙３３がガスケット２
７，２８が弾性変形するのに十分な自由空間を生じさせ
るが、縁または貫通孔２６に十分な自由空間があること
によって、ガスケット２７，２８は反対側３４，３５で
も十分に弾性変形することができる。
中に配置されているが、図６に示すように、ガスケット
をプレート２４の外部縁２３の上、またはプレート２４
の貫通孔２６の内部縁２５の上に配置するようにしても
良く、この場合、ガスケット２７，２８はプレート２４
の外部縁２３の上、またはプレート２４の貫通孔２６の
内部縁２５の上に嵌合される。上記実施例と同様に、こ
こでも、ガスケット２７，２８の側面２９，３０と側壁
３１，３２の間に所定の大きさの間隙３３が設定され、
これにより、弾性ガスケット２７，２８が十分に逃れる
ことができるようにされている。ここでは、溝は、外側
にあるガスケット２７の内側２９、または内側にあるガ
スケット２８の外側３０に関して、だいたいは片側だけ
に設定されており、間隙３３はガスケット２７，２８と
プレート２４の間に形成され、ガスケット２７，２８
は、段を付けた縁２３，２５の上に注入される。ガスケ
ット２７，２８の片側では、間隙３３がガスケット２
７，２８が弾性変形するのに十分な自由空間を生じさせ
るが、縁または貫通孔２６に十分な自由空間があること
によって、ガスケット２７，２８は反対側３４，３５で
も十分に弾性変形することができる。
【００２０】図７には、特に好適なガスケット３６が示
されており、このガスケット３６には、片側（一面）に
主として平坦に形成されたシール面３７が形成されると
ともに、別の側（他面）に、突出したシール用リブ３９
を有するシール面３８が形成されている。上記図６の説
明で述べたように、プレート３の縁２３には段が付けら
れており、この段によってガスケット３６，４０が保持
されている。両ガスケット３６，４０の間にはＭＥＡ４
が配置されることになる。図上下側のガスケット４０
は、図に実線で示したように図上上側のガスケット３６
に対して左方向に変位して配置されることがあり、反対
に、点線で示したように図上上側のガスケット３６に対
して右方向に変位して配置されることもがあり、このよ
うな変位は組み立ての際または動作中に屡々発生する。
しかしながら、上記構成の密封機構によれば、両ガスケ
ット３６，４０がどのような相対位置にあっても、ガス
ケット３６，４０にシール用リブ３９が突出形成されて
いるために、このリブ３９が相手材に密接することによ
って、確実に均一な力および圧力分布を得ることができ
る。図上下側のガスケット４０のシール用リブ３９は、
図上上側のガスケット３６のガスケット４０の平坦なシ
ール面３７の領域内でＭＥＡ４に接している。尚、この
ようにガスケットにシール用リブを設けることによって
シール効果を一層増大させることは、これを上記図１な
いし図６の各ガスケットに適用することも可能である。
されており、このガスケット３６には、片側（一面）に
主として平坦に形成されたシール面３７が形成されると
ともに、別の側（他面）に、突出したシール用リブ３９
を有するシール面３８が形成されている。上記図６の説
明で述べたように、プレート３の縁２３には段が付けら
れており、この段によってガスケット３６，４０が保持
されている。両ガスケット３６，４０の間にはＭＥＡ４
が配置されることになる。図上下側のガスケット４０
は、図に実線で示したように図上上側のガスケット３６
に対して左方向に変位して配置されることがあり、反対
に、点線で示したように図上上側のガスケット３６に対
して右方向に変位して配置されることもがあり、このよ
うな変位は組み立ての際または動作中に屡々発生する。
しかしながら、上記構成の密封機構によれば、両ガスケ
ット３６，４０がどのような相対位置にあっても、ガス
ケット３６，４０にシール用リブ３９が突出形成されて
いるために、このリブ３９が相手材に密接することによ
って、確実に均一な力および圧力分布を得ることができ
る。図上下側のガスケット４０のシール用リブ３９は、
図上上側のガスケット３６のガスケット４０の平坦なシ
ール面３７の領域内でＭＥＡ４に接している。尚、この
ようにガスケットにシール用リブを設けることによって
シール効果を一層増大させることは、これを上記図１な
いし図６の各ガスケットに適用することも可能である。
【００２１】図８に示す実施例においては、プレート３
の両面にそれぞれ断面舟底状の溝４３が互いに対応して
設けられており、両溝４３は、溝底部に設けられた連通
孔１９を介して互いに連通せしめられている。両溝４３
にはそれぞれガスケット１０が配置されており、両ガス
ケット１０は連通孔１９を介して互いに一体に結合され
ている。圧縮されていない自由状態におけるガスケット
１０の高さ（溝底部からの最大高さ）Ｈは、溝４３の深
さ（溝底部からの最大深さ）Ｔよりも大きく設定されて
いる。図の上部には、圧縮されていない自由状態のガス
ケット１０が示されており、図示したように、ガスケッ
ト１０はプレート３の表面４４を越えて、表面４４より
も外側に突出している。図の下側では、ガスケット１０
は、隣接したプレートまたはＭＥＡの表面４５によって
押し付けられて圧縮されているが、このように圧縮され
た状態でも、ガスケット１０は溝４３の中でまだ十分に
逃れることができ、このようにすることによって、ガス
ケット１０の弾性を維持することができる。
の両面にそれぞれ断面舟底状の溝４３が互いに対応して
設けられており、両溝４３は、溝底部に設けられた連通
孔１９を介して互いに連通せしめられている。両溝４３
にはそれぞれガスケット１０が配置されており、両ガス
ケット１０は連通孔１９を介して互いに一体に結合され
ている。圧縮されていない自由状態におけるガスケット
１０の高さ（溝底部からの最大高さ）Ｈは、溝４３の深
さ（溝底部からの最大深さ）Ｔよりも大きく設定されて
いる。図の上部には、圧縮されていない自由状態のガス
ケット１０が示されており、図示したように、ガスケッ
ト１０はプレート３の表面４４を越えて、表面４４より
も外側に突出している。図の下側では、ガスケット１０
は、隣接したプレートまたはＭＥＡの表面４５によって
押し付けられて圧縮されているが、このように圧縮され
た状態でも、ガスケット１０は溝４３の中でまだ十分に
逃れることができ、このようにすることによって、ガス
ケット１０の弾性を維持することができる。
【図１】本発明の第一実施例に係る密封機構の組み立て
前の状態を示す断面図
前の状態を示す断面図
【図２】同密封機構の組み立て後の状態を示す断面図
【図３】（Ａ）は本発明の第二実施例に係る密封機構の
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図４】（Ａ）は本発明の第三実施例に係る密封機構の
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図５】（Ａ）は本発明の第四実施例に係る密封機構の
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図６】（Ａ）は本発明の第五実施例に係る密封機構の
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図７】本発明の第六実施例に係る密封機構の断面図
【図８】本発明の第七実施例に係る密封機構の断面図
１ 電池 ２，３，２４ プレート ４ ＭＥＡ ８ 流路 ９，４３ 溝 １０，２７，２８ ガスケット １１，２９，３０，３６，４０ 側面 １２，３１，３２ 側壁 １３，３３ 間隙 １４ アーチ部 １５ 突起 １６，１８ 袋状穴 １７ 溝底 １９ 連通孔 ２０ 穴 ２１ 栓 ２２ 平面 ２３ 外部縁 ２５ 内部縁 ２６ 貫通孔 ２９ 内側 ３０ 外側 ３４，３５ 反対側 ３７，３８ シール面 ３９ シール用リブ ４４，４５ 表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター ホフマン シュタールビーリング161ａ、68526ラーデ ンブルグ、フェデラル リパブリック オ ブ ジャーマニイ
Claims (12)
- 【請求項１】 個々のガスケットが溝に嵌り込み、それ
ぞれの付属のプレートと共に一体のユニットを形成す
る、ポリマー材料製のガスケットを用いて隣接したプレ
ート、特に、燃料電池内の中間イオン交換膜ユニット
（ＭＥＡ）を備えたプレートを相互に密封するために、
互いに結合しようとする大面積薄型部品用密封機構にお
いて、 ガスケットの側面と、この側面に対向するプレートの壁
との間に、ガスケットが圧縮変形せしめられたときにガ
スケットの弾性材料を受け入れるための自由空間または
間隙が設けられており、ガスケットが圧縮変形せしめら
れる前の自由状態においてはガスケットが溝または間隙
を部分的にのみ埋めるとともに、ガスケットの高さが溝
または間隙の深さよりも大きく形成されていることを特
徴とする大面積薄型部品用密封機構。 - 【請求項２】 溝の断面が船形の穴状であることを特徴
とする請求項１記載の大面積薄型部品用密封機構。 - 【請求項３】 ガスケットの側面と、この側面に対向す
る溝の側壁との間に自由空間または間隙が設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の大面積薄型部品用密
封機構。 - 【請求項４】 溝の上に突き出ているガスケットの体積
が、ガスケットを押し付けていない場合に存在する溝の
自由空間または間隙の体積よりも小さく設定されている
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の大
面積薄型部品用密封機構。 - 【請求項５】 ガスケットの少なくとも片側に自由空間
または間隙が設けられていることを特徴とする請求項１
ないし４の何れかに記載の大面積薄型部品用密封機構。 - 【請求項６】 片側に溝を設けたプレートの場合に、溝
底部に袋状穴が設けられていることを特徴とする請求項
１ないし５の何れかに記載の大面積薄型部品用密封機
構。 - 【請求項７】 袋状穴がプレートの面に対して斜めに配
列されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れ
かに記載の大面積薄型部品用密封機構。 - 【請求項８】 袋状穴が、その底に向かって拡張されて
いることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載
の大面積薄型部品用密封機構。 - 【請求項９】 片側に溝を設けたプレートに、溝底部に
開口する連通孔を設け、この連通孔がプレートの別の側
から穿たれた直径が大きい穴に繋がっていることを特徴
とする請求項１ないし５の何れかに記載の大面積薄型部
品用密封機構。 - 【請求項１０】 両側に対応して溝を設けたプレートの
場合に、両溝が連通孔を介して連通せしめられているこ
とを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の大面
積薄型部品用密封機構。 - 【請求項１１】 プレートの密封しようとする縁がその
片側または両側に段を付けた角を備えており、この角が
それぞれガスケットによって取り囲まれていることを特
徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の大面積薄型
部品用密封機構。 - 【請求項１２】 ガスケットのシール面にシール用リブ
が設けられており、このリブが、隣接したガスケットの
平坦に形成されたシール面の領域でＭＥＡに接している
ことを特徴とする請求項１ないし１１の何れかに記載の
大面積薄型部品用密封機構。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19908555A DE19908555A1 (de) | 1999-02-27 | 1999-02-27 | Dichtungsanordnung für großflächige dünne Teile |
| DE19908555.2 | 1999-02-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249229A true JP2000249229A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=7899091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043888A Pending JP2000249229A (ja) | 1999-02-27 | 2000-02-22 | 大面積薄型部品用密封機構 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6338492B1 (ja) |
| EP (1) | EP1032065B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000249229A (ja) |
| DE (2) | DE19908555A1 (ja) |
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