JP4706818B2

JP4706818B2 - 燃料電池用ガスケット

Info

Publication number: JP4706818B2
Application number: JP2003170393A
Authority: JP
Inventors: 慶宏蔵野; 哲也浦川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2023-06-16
Also published as: JP2005003181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封装置の一種であるガスケットに係り、更に詳しくは、燃料電池用ガスケットとして用いられるのに適したガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、燃料電池に使用されるガスケットには、様々なタイプのものが提供されているが、中でもセパレータに一体化されたガスケットは、スタックの組付作業を容易にし、コストを削減する点から有望視されている。
【０００３】
図９に示すように、セパレータ５１にガスケット５２を一体化するには、セパレータ５１に設けた装着溝５３にゴム状弾性体等よりなるガスケット５２を一体成形する方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら、単にセパレータ５１の装着溝５３にガスケット５２を一体成形しただけでは、成形直後の離型時やスタックの組付時にガスケット５２が装着溝５３から脱落する虞がある。
【０００５】
これに対して、ガスケット５２の脱落を防止するには、成形前のセパレータ５１の装着溝５３に予め接着剤を塗布してから固定化する方法がある。
【０００６】
しかしながら、接着剤を使用すると製造工数が増えるためにコスト負担が大きくなる不都合があり、また、接着剤を使用してガスケット５２を完全に固定しようとすると、接着剤の塗布量が増加するために、この増加した接着剤からの不純物の溶出が問題となることがある。
【０００７】
そこで、図１０に示すように、セパレータ５１の装着溝５３の溝底部にセパレータ５１の反対面５１ｂまで貫通する貫通穴５４を設けることにより、ガスケット５２の脱落を防止する方法が考えられている（例えば、特許文献１または２参照）。
【０００８】
しかしながら、このような貫通穴５４の形成によるガスケット５２の脱落防止は、同図（Ａ）に示すように、セパレータ５１の表裏両面５１ａ，５１ｂに同時にガスケット５２を成形する場合には有効であるが、同図（Ｂ）に示すように、特にセパレータ５１の片面５１ａのみにガスケット５２を設けるタイプでは、以下のような不都合も存在する。
【０００９】
（１）ガスケット５２成形後に、貫通穴５４内のガスケット５２にヒケが発生し、これを原因として、シール性の低下を招くことがある。
（２）万一、ガスケット５２とセパレータ５１の接着に不具合が発生すると、貫通穴５４を介してセパレータ表裏面５１ａ，５１ｂ間でガスリークが生じることがある。
（３）セパレータ５１の加工が煩雑化する。また、セパレータ５１溝部の肉厚が薄くなるために、この部分に破損が生じることがある。
（４）図１０（Ｂ）の片側ガスケットタイプでは、ガスケット５２の反対側に貫通穴５４の封止部分５５が存在する。このため、別体のガスケットによってこの面５１ｂをシールする場合、この貫通穴封止部分５５とセパレータ５１の異種材質面を同時にシールすることとなり、これがリーク発生の原因となることがある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１８５１７４号公報
【特許文献２】
特開２００２−０５０３６９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、接着剤を用いることなくガスケットをセパレータに比較的強固に取り付けることができ、しかも貫通穴の形成による不都合が発生することがないガスケットを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットは、互いに対向する二部材である一対の燃料電池用セパレータのうちの一方のセパレータに取り付けられるとともに他方のセパレータに密接する燃料電池用ガスケットであって、前記一方のセパレータに設けた装着溝に取り付けられる取付部と前記他方のセパレータに密接するシール部とを一体に有する燃料電池用ガスケットにおいて、当該燃料電池用ガスケットは接着剤の塗布なしで前記一方のセパレータに一体成形されるものであり、前記装着溝の溝底部に、前記ガスケットと前記一方のセパレータとの接触面積を増大させる非貫通形状の接触面積拡大部を設け、前記ガスケットに、前記接触面積拡大部に充填配置される被充填部を設け、前記接触面積拡大部は、前記装着溝に沿って多数が並べられた非貫通形状の穴により形成され、かつ前記接触面積拡大部は、前記シール部から平面上ずれた位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成を備えた本発明のガスケットのように、一方のセパレータにおける装着溝の溝底部に、ガスケットと一方のセパレータとの接触面積を増大させる接触面積拡大部を設けるとともに、ガスケットに、接触面積拡大部に充填配置される被充填部を設けると、一方のセパレータとガスケットとが新たに接触面積拡大部と被充填部とにおいて接触する。したがって、上記図９のように一方のセパレータに装着溝のみを形成した場合と比較してガスケットと一方のセパレータとの接触面積を増大させることが可能となり、よってこの分、ガスケットと一方のセパレータとの接合力を増大させることが可能となる。
【００１４】
また、一方のセパレータに新たに設ける接触面積拡大部は、一方のセパレータの反対面に貫通しない非貫通形状のものとして形成されるため、上記図１０のように貫通穴を形成した場合に発生する種々の不都合が発生するのを未然に防止することが可能となる。
【００１５】
上記接触面積拡大部は、穴状の凹部として形成され、かつシール部から平面上ずれた位置に配置される。
【００１６】
尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。
【００１７】
（Ａ）セパレータ溝にガスケット脱落防止用のための溝底面部より深く貫通することのない複数の穴を設けたことを特徴とするセパレータ一体シール。
【００１８】
（Ｂ）ガスケットを成形するセパレータ溝に、この溝底面よりも更に深く、反対面まで貫通しない穴を設け、セパレータとガスケットの接触面積の増大を図る。
【００１９】
（Ｃ）上記（Ｂ）で穴を設ける場合には、穴をセパレータ溝に沿って多数配置する。穴の形は、円形穴、長穴、楕円穴または多角形穴など、どのような形の穴であっても良い。
【００２０】
（Ｄ）本発明のガスケットは、射出成形などでセパレータにガスケットを一体成形する場合に、より有効な構造である。
【００２１】
（Ｅ）セパレータの溝面に、従来必要とされた接着剤の塗布は特に必要とされないが、よりガスケットの接着性を出すためには、従来手法よりは少量の接着剤を塗布することにしても良い。
【００２２】
（Ｆ）また、本発明の以下に示す実施例では、セパレータの片面へのガスケット形成を示しているが、セパレータの表裏両面にガスケットを設けるタイプであっても良い。
【００２３】
（Ｇ）ガスケット材料は特に限定されないが、シリコーンゴム、フッ素ゴムまたはＥＰＤＭ等が好適である。
【００２４】
（Ｈ）上記（Ａ）ないし（Ｇ）項によれば、セパレータとの間に接着剤を用いることなくガスケットを強固に固定することができ、よって著しく工期、工数、コスト等を削減することができる。また、ガスケットとセパレータとの接触面積が大きくなることにより、密着性、食い付き性を増大させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明するが、先ず参考例を説明する。
【００２６】
図１は、本発明の参考例に係るガスケット１の断面を示している。また、図２は同ガスケット１の一部切欠した斜視図、図３は同ガスケット１の組付後（スタック組立後）の状態の断面図をそれぞれ示している。当該ガスケット１は燃料電池用ガスケットとして用いられるものであって、以下のように構成されている。
【００２７】
すなわち先ず、当該ガスケット１を取り付ける取付部材（請求項１における一方のセパレータ）としての一のセパレータ２が設けられており、このセパレータ２の一面２ａに当該ガスケット１が一体成形により取り付けられている。この場合、一体成形は、ガスケット１を成形するゴム成形型にセパレータ２をインサートした状態でガスケット１を射出成形等により成形するものであって、ガスケット１はその成形と同時にセパレータ２に接着される。但し、セパレータ２側に予め接着剤は塗布しないことにする。
【００２８】
セパレータ２には、その一面２ａに、ガスケット１を取り付けるための装着溝３が設けられており、この装着溝３は、断面矩形状に形成されるとともにガスケット１の平面配置形状に沿って長く形成されている。また、この装着溝３の溝底部には、セパレータ２とガスケット１との接触面積を増大させるための非貫通形状の接触面積拡大部４が設けられており、この接触面積拡大部４は、図２に示すように、装着溝３に沿って多数が並べられた平面円形状の穴によって形成されている。この穴状の接触面積拡大部４は、セパレータ２の反対面２ｂに貫通しておらず、一面２ａ側から見て先止まりとされている。装着溝３の断面形状や接触面積拡大部４の平面形状は上記に限られるものではない。
【００２９】
また、接触面積拡大部４の幅寸法（穴の径寸法）ｗ_２は、装着溝３の幅寸法ｗ_１よりも小さく形成されており（ｗ_２＜ｗ_１）、例えば実寸で０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上の大きさに形成されている。また、接触面積拡大部４のセパレータ一面２ａからの深さ寸法ｄ_２は、装着溝３の深さ寸法ｄ_１よりも大きく形成されており（ｄ_２＞ｄ_１）、例えば実寸で１ｍｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上の大きさに形成されている。
【００３０】
ガスケット１は、所定のゴム状弾性体により成形されて、セパレータ２の装着溝３内に充填配置された取付部５と、この取付部５の上面側に一体成形されたリップ状のシール部６とを一体に有しており、更に取付部５の下面側に、接触面積拡大部４内に充填配置される被充填部（アンカー部とも称する）７が一体成形されている。
【００３１】
上記構成のガスケット１は、上記したようにセパレータ２に対して一体成形されるが、セパレータ２の一面２ａに装着溝３が設けられるとともに装着溝３の溝底部に多数の穴よりなる接触面積拡大部４が設けられているために、一体成形されると、取付部５が装着溝３の内面に接触し、更に成形圧力により装着溝３の内面に押し付けられるとともに、被充填部７が接触面積拡大部４の内面に接触し、更に成形圧力により接触面積拡大部４の内面に押し付けられる。したがって、セパレータ２に装着溝３のみを形成した場合と比較してガスケット１とセパレータ２との接触面積を増大させることが可能となるために、この分、ガスケット１とセパレータ２との接合力を増大させることが可能となる。したがって、接着剤を使用しなくてもガスケット１がセパレータ２の装着溝３から脱落しにくい構造のガスケット１を提供することができる。
【００３２】
また、上記接触面積拡大部４がセパレータ２の反対面２ｂに貫通しない非貫通のものとして形成されているために、貫通穴を形成した場合に発生する種々の不都合が発生するのを未然に防止することができる。
【００３３】
また、上記構成のガスケット１によると、図３に示したように、スタックが組み立てられてガスケット１がセパレータ２と相手側のセパレータ（請求項１における他方のセパレータ）８との間で弾性的に圧縮されたときに、図上矢印の向きの押付け力が発生する（接触面積拡大部４内でガスケット１が広がるように応力がかかる）ために、被充填部７が接触面積拡大部４の内面（側面）に強く押し付けられる。したがって、被充填部７に、抜け止めのための所謂アンカー効果が発揮されるために、これによってもガスケット１がセパレータ２の装着溝３から脱落するのを有効に防止することができる。
【００３４】
尚、上記参考例において、接触面積拡大部４はこれを円形穴としたが、そのほか例えば、以下のようなものとしても良い。
【００３５】
（Ａ）長穴、楕円穴または多角形穴とする。
【００３６】
（Ｂ）穴に代えて、図４に示すように、装着溝３に沿って延びる溝状とする。
【００３７】
（Ｃ）穴であるか溝であるかにかかわらず、図５に示すように、接触面積拡大部４の底面部に微細な凹凸９を設けて、これによりアンカー効果を拡大する。
【００３８】
（Ｄ）穴であるか溝であるかにかかわらず、図６に示すように、接触面積拡大部４の底面部の幅寸法（円形穴の場合はその径寸法）ｗ _３を開口部の幅寸法（円形穴の場合はその径寸法）ｗ _４よりも幅広に形成して、これによりアンカー効果を拡大する。
【００３９】
（Ｅ）穴であるか溝であるかにかかわらず、図７に示すように、接触面積拡大部４の底面部中央に凸部１０を設ける。このように凸部１０を設けると、図３で説明したガスケット１圧縮時の接触面積拡大部４内面（側面）への押付け力を増大させることができる。
【００４０】
上記各図に示した接触面積拡大部４は何れもシール部６の直下位置に設けられているが、本発明の実施例に係る図８では、上記参考例の構成に加えて、特に、接触面積拡大部４がシール部６からずらすように配置されている。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４２】
すなわち、上記構成を備えた本発明の燃料電池用ガスケットにおいては、一方のセパレータにおける装着溝の溝底部に、ガスケットと一方のセパレータとの接触面積を増大させる接触面積拡大部が設けられるとともに、ガスケットに、接触面積拡大部に充填配置される被充填部が設けられているために、一方のセパレータとガスケットとが新たに接触面積拡大部と被充填部とにおいて接触する。当該ガスケットは、接着剤の塗布なしで一方のセパレータに一体成形されるものである。接触面積拡大部は、装着溝に沿って多数が並べられた穴により形成されている。したがって、一方のセパレータに装着溝のみを形成した場合と比較してガスケットと一方のセパレータとの接触面積を増大させることが可能となるために、この分、ガスケットと一方のセパレータとの接合力を増大させることが可能となる。したがって、接着剤を使用しなくてもガスケットが一方のセパレータの装着溝から脱落しにくい構造のガスケットを提供することができる。
【００４３】
また、接触面積拡大部が一方のセパレータの反対面に貫通しない非貫通形状のものとして形成されているために、貫通穴を形成した場合に発生する種々の不都合が発生するのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係るガスケットの断面図
【図２】同ガスケットの一部切欠した斜視図
【図３】同ガスケットの組付後の状態を示す断面図
【図４】他の参考例に係るガスケットの一部切欠した斜視図
【図５】他の参考例に係るガスケットの断面図
【図６】他の参考例に係るガスケットの断面図
【図７】他の参考例に係るガスケットの断面図
【図８】本発明の実施例に係るガスケットの断面図
【図９】従来例に係るガスケットの断面図
【図１０】（Ａ）（Ｂ）ともそれぞれ他の従来例に係るガスケットの断面図
【符号の説明】
１ガスケット
２セパレータ（一方のセパレータ）
２ａ一面
２ｂ反対面
３装着溝
４接触面積拡大部
５取付部
６シール部
７被充填部
８セパレータ（他方のセパレータ）

Claims

互いに対向する二部材である一対の燃料電池用セパレータ（２）（８）のうちの一方のセパレータ（２）に取り付けられるとともに他方のセパレータ（８）に密接する燃料電池用ガスケット（１）であって、前記一方のセパレータ（２）に設けた装着溝（３）に取り付けられる取付部（５）と前記他方のセパレータ（８）に密接するシール部（６）とを一体に有する燃料電池用ガスケット（１）において、
当該燃料電池用ガスケット（１）は接着剤の塗布なしで前記一方のセパレータ（２）に一体成形されるものであり、
前記装着溝（３）の溝底部に、前記ガスケット（１）と前記一方のセパレータ（２）との接触面積を増大させる非貫通形状の接触面積拡大部（４）を設け、前記ガスケット（１）に、前記接触面積拡大部（４）に充填配置される被充填部（７）を設け、
前記接触面積拡大部（４）は、前記装着溝（３）に沿って多数が並べられた非貫通形状の穴により形成され、
かつ前記接触面積拡大部（４）は、前記シール部（６）から平面上ずれた位置に配置されていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。