(57)【要約】【課題】接着性が劣化しにくく、ガスケットと接着剤の結合に負荷が生じにくい燃料電池用構成部品を提供する。【解決手段】装着部材５とガスケット１を接着剤３により一体化した燃料電池用構成部品において、前記装着部材５のガスケット形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤３が介在する接着剤塗布領域Ｗ１を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤３が介在しない接着剤非塗布領域Ｗ２を有し、接着性を確保する。スタック内部側Ａの接着剤３ａについてはシール対象物の影響を受ける可能性があるが、スタック外部側Ｂの接着剤３ｂについては、ガスケット１底面のシール面圧によりシールされており、シール対象物の影響を受けることが無い。すなわち、接着性が劣化しにくく、ガスケット１と接着剤３の結合に負荷が生じにくい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着部材とガスケットを接着剤により一体化した燃料電池用構成部品において、
前記装着部材のガスケット形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤が介在する接着剤塗布領域を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤が介在しない接着剤非塗布領域を有することを特徴とする燃料電池用構成部品。
【請求項２】
装着部材とガスケットを接着剤により一体化した燃料電池用構成部品において、
前記装着部材のガスケット形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤が介在する接着剤塗布領域を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤が介在しない接着剤非塗布領域を有し、
前記接着剤非塗布領域では前記装着部材に突起部が設けられていることを特徴とする燃料電池用構成部品。
【請求項３】
装着部材とガスケットを接着剤により一体化した燃料電池用構成部品において、
前記装着部材のガスケット形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤が介在する接着剤塗布領域を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤が介在しない接着剤非塗布領域を有し、
前記接着剤塗布領域では前記装着部材に溝部が設けられて、ここに前記接着剤が充填されていることを特徴とする燃料電池用構成部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の構成部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素、酸素(空気)を反応させて水を得る過程で電気を取り出す原理を用いて発電する電池である。この燃料電池は、水素イオンを透過する電解質膜と、該電解質膜を挟み込んだ２枚のセパレータとにより形成されるセルが、複数段重ね合わされた燃料電池スタックにより構成されている。なお、セルを形成するセパレータには、水素、酸素を遮断するシール性、電気を取り出すことのできる導電性が要求される。
【０００３】
前記スタック内では、水素、酸素、強酸、フッ酸、冷却水などを使用するため、これらをシールするためのガスケットが組み込まれているが、ガスケットはシール対象物が、水素、酸素、強酸、フッ酸、冷却水など様々であり、接着剤についてもこれらのシール対象物に耐性があることが求められる。
【０００４】
前記ガスケットの耐久時間は非常に長く、接着剤についても同様に長期にわたり接着性を維持することが求められ、すなわち、耐久強度についても求められる。接着性が低下してしまうと、セル内の圧力によってガスケットのズレが発生してしまう等の問題がある。
【０００５】
ところで、図４に示すように、ガスケット１底面の全面に接着剤３を塗布し、装着部材５を化学的に接着させ含浸一体成形カーボンプレートや金属プレート、樹脂フィルム等の装着部材５にガスケット１を一体化した燃料電池用構成部品が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、図５に示すように、全面に接着剤３が塗布されていると、ガスケット１と装着部材５の界面からスタック内部側Ａにあるシール対象物Ｓが進入し、ゴムと接着剤の化学結合を切断させてしまうことが考えられ、この劣化は拡散的に広がっていき、連続した接着剤塗布層を次々に攻撃していくことが考えられ、接着性が劣化しやすいという問題点がある。
【０００７】
また、図６に示すように、ガスケット１圧縮時、ガスケット１底面に発生する応力により、接着界面も同様の力を受けており、ガスケット１と接着剤３の結合に負荷が生じているという問題点もある。これは、接着性の劣化だけでなく、図７に示すように、ガスケット１自身の破断Ｈを起こす原因にも成りかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２１６４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みて、接着性が劣化しにくく、ガスケットと接着剤の結合に負荷が生じにくい燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る燃料電池用構成部品は、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明の請求項１による燃料電池用構成部品は、装着部材とガスケットを接着剤により一体化した燃料電池用構成部品において、前記装着部材のガスケット形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤が介在する接着剤塗布領域を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤が介在しない接着剤非塗布領域を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品は、装着部材とガスケットを接着剤により一体化した燃料電池用構成部品において、前記装着部材のガスケット形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤が介在する接着剤塗布領域を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤が介在しない接着剤非塗布領域を有し、前記接着剤非塗布領域では前記装着部材に突起部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品は、装着部材とガスケットを接着剤により一体化した燃料電池用構成部品において、前記装着部材のガスケット形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤が介在する接着剤塗布領域を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤が介在しない接着剤非塗布領域を有し、前記接着剤塗布領域では前記装着部材に溝部が設けられて、ここに前記接着剤が充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る燃料電池用構成部品によれば、圧縮時にガスケット底面にシール面圧が発生するガスケット幅方向中央部位は、接着剤が介在しない接着剤非塗布領域を有している。このとき、スタック内部側の接着剤についてはシール対象物の影響を受ける可能性があるが、スタック外部側の接着剤については、ガスケット底面のシール面圧によりシールされており、シール対象物の影響を受けることが無い。すなわち、接着性が劣化しにくく、ガスケットと接着剤の結合に負荷が生じにくい。
また、接着剤塗布領域が不連続であることで、拡散的な劣化を防ぐことが可能となり、接着剤の長期耐久強度が期待できる。
さらに、ガスケット底面中央部は接着による拘束がないため、圧縮時のせん弾力が緩和されて底面からのガスケット破断を防ぐことが可能となる。
【００１４】
請求項２の発明に係る燃料電池用構成部品によれば、請求項１による効果に加え、ガスケット形成面中央部に突起部を設け、その両側に接着剤を塗布するため、接着剤が中央部に流動せず、ガスケット裏面（接着面）のシールの信頼性向上という効果が得られる。
【００１５】
請求項３の発明に係る燃料電池用構成部品によれば、請求項１による効果に加え、ガスケット形成面の両側に溝部を設け、溝内に接着剤を塗布するため、安定した接着塗布状態となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図、（Ｂ）は接着剤非塗布領域の幅を広くした同断面図
【図２】（Ａ）は本発明の第二実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図、（Ｂ）は接着剤非塗布領域の幅を広くした同断面図
【図３】（Ａ）は本発明の第三実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図、（Ｂ）接着剤非塗布領域の幅を広くした同断面図
【図４】従来例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図
【図５】同燃料電池用構成部品における不具合発生状態を示す説明図
【図６】同燃料電池用構成部品における不具合発生状態を示す説明図
【図７】同燃料電池用構成部品における不具合発生状態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、発明を実施するための形態を図面にしたがって説明する。
【００１８】
第一実施形態・・・図１（Ａ）に示すように、本実施形態の燃料電池用構成部品は、ガスケット１と装着部材５を接着剤３を用い一体化したものである。
【００１９】
前記装着部材５のガスケット１形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤３が介在する接着剤塗布領域Ｗ１を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤３が介在しない接着剤非塗布領域Ｗ２を有する。
【００２０】
上記実施形態における装着部材５とは、例えばセパレータのことであり、ガスや空気を遮断する役割を果たす板状の部材形状である。その材質は、カーボン、金属、樹脂等でできている。
【００２１】
また、ガスケット１は、例えば、装着部材５の平面上周縁部に沿ってエンドレスに設けられており、その断面は平板状の取付部１ａに山形のシールリップ１ｂが一体成形されており、材質は例えば、ゴム状弾性体である。燃料電池用ガスケット１は、シール対象物が、水素、酸素、強酸、フッ酸、冷却水（エチレングリコール）など様々である。
【００２２】
ガスケット１のシール対象物が上記のように様々であることから、接着剤３についても、これらのシール対象物に耐性があることが求められる。また、耐久時間も非常に長く、接着剤３についても同様に長期耐久強度が求められる。
【００２３】
上記燃料用構成部品の製造方法としては、例えば、装着部材５のガスケット１形成部分に接着剤３をスプレー塗布、或いは、ディスペンサにより塗布して、接着剤３上にガスケット１を加硫成形する方法がある。
【００２４】
なお、上記構成は、例示であり、これに限られるものではない。
【００２５】
上記構成を備えた燃料電池用構成部品は、以下の作用効果を奏する。
【００２６】
ガスケット１底面中央部には接着剤非塗布領域Ｗ２が設けられ、接着による拘束がないため、圧縮時のせん断力が緩和されて、底面からのガスケット１の破断を防ぐことが可能となる。
【００２７】
この時、スタック内部側Ａの接着剤３ａについてはシール対象物の影響を受ける可能性があるが、スタック外部側Ｂの接着剤３ｂについては、ガスケット１底面のシール面圧によりシールされており、シール対象物の影響を受けることが無い。
【００２８】
また、接着剤塗布領域Ｗ１が不連続であることで、拡散的な劣化を防ぐことが可能となる。
【００２９】
図１（Ｂ）のように、接着剤非塗布領域Ｗ２の幅を圧縮時にガスケット１底面にシール面圧が発生する幅Ｗ３以上とする構成にすると、より、接着性の低下を防止することができる。
【００３０】
すなわち、接着剤非塗布領域Ｗ２の幅を圧縮時にガスケット１底面にシール面圧が発生する幅Ｗ３以上とすることで、接着界面がガスケット１の弾性変形によりせん弾力を受けるイメージ図である図６のような現象で、接着性が低下することをより防止できる。
【００３１】
以上により、接着剤３の長期耐久強度が期待できる。
【００３２】
第二実施形態・・・図２（Ａ）に示すように、本実施形態の燃料電池用構成部品は、ガスケット１と装着部材５を、接着剤３を用い一体化したものである。
【００３３】
前記装着部材５のガスケット１形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤３が介在する接着剤塗布領域Ｗ１を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤３が介在しない接着剤非塗布領域Ｗ２を有する。
【００３４】
そして、前記接着剤非塗布領域Ｗ２では前記装着部材に突起部７が設けられている。
【００３５】
上記実施形態における装着部材５とは、例えばセパレータのことであり、ガスや空気を遮断する役割を果たす板状の部材形状である。その材質は、カーボン、金属、樹脂等でできている。
【００３６】
また、ガスケット１は、例えば、装着部材５の平面上周縁部に沿ってエンドレスに設けられており、その断面は平板状の取付部１ａに山形のシールリップ１ｂが一体成形されており、材質は例えば、ゴム状弾性体である。燃料電池用ガスケット１は、シール対象物が、水素、酸素、強酸、フッ酸、冷却水（エチレングリコール）など様々である。
【００３７】
ガスケット１のシール対象物が上記のように様々であることから、接着剤３についても、これらのシール対象物に耐性があることが求められる。また、耐久時間も非常に長く、接着剤３についても同様に長期耐久強度が求められる。
【００３８】
上記燃料用構成部品の製造方法としては、例えば、装着部材５のガスケット１形成部分に接着剤をスプレー塗布、或いは、ディスペンサにより塗布して、接着剤３上にガスケット１を加硫成形する方法がある。
【００３９】
なお、上記構成は、例示であり、これに限られるものではない。
【００４０】
上記構成を備えた燃料電池用構成部品は、以下の作用効果を奏する。
【００４１】
図２（Ａ）のように、装着部材５の接着剤非塗布領域Ｗ２に、ガスケット１のシールラインに沿った突起部７を設け、突起部７を除き接着剤３を塗布し、そこに射出成形でゴムを一体成形する。
【００４２】
この時、スタック内部側Ａの接着剤３ａについては、シール対象物の影響を受ける可能性があるが、スタック外部側Ｂの接着剤３ｂについては、突起部７とガスケット１底面により発生するシール面圧によりシールされており、シール対象物の影響を受けることが無い。
【００４３】
また、ガスケット形成面中央部に突起部７を設け、その両側に接着剤３を塗布するため、接着剤３が中央部に流動せず、ガスケット１裏面（接着面）のシールの信頼性向上という効果が得られる。
【００４４】
さらに、図２（Ｂ）のように、接着剤非塗布領域Ｗ２の幅を圧縮時にガスケット１底面にシール面圧が発生する幅Ｗ３以上とする構成にすると、より、接着性の低下を防止することができる。
【００４５】
すなわち、接着剤非塗布領域Ｗ２の幅を圧縮時にガスケット１底面にシール面圧が発生する幅Ｗ３以上とすることで、接着界面がガスケット１の弾性変形によりせん弾力を受けるイメージ図である図６のような現象で、接着性が低下することをより防止できる。
【００４６】
以上により、接着剤３の長期耐久強度が期待できる。
【００４７】
第三実施形態・・・図３（Ａ）に示すように、本実施形態の燃料電池用構成部品は、ガスケット１と装着部材５を、接着剤３を用い一体化したものである。
【００４８】
前記装着部材５のガスケット１形成面におけるガスケット幅方向両側部位に、前記接着剤３が介在する接着剤塗布領域Ｗ１を有し、ガスケット幅方向中央部位には、前記接着剤３が介在しない接着剤非塗布領域Ｗ２を有する。
【００４９】
そして、前記接着剤塗布領域Ｗ１では前記装着部材５に溝部９が設けられて、ここに前記接着剤３が充填されている。
【００５０】
上記実施形態における装着部材５とは、例えばセパレータのことであり、ガスや空気を遮断する役割を果たす板状の部材形状である。その材質は、カーボン、金属、樹脂等でできている。
【００５１】
また、ガスケット１は、例えば、プレートの平面上周縁部に沿ってエンドレスに設けられており、その断面は平板状の取付部１ａに山形のシールリップ１ｂが一体成形されており、材質は例えば、ゴム状弾性体である。燃料電池用ガスケット１は、シール対象物が、水素、酸素、強酸、フッ酸、冷却水（エチレングリコール）など様々である。
【００５２】
ガスケット１のシール対象物が上記のように様々であることから、接着剤３についても、これらのシール対象物に耐性があることが求められる。また、耐久時間も非常に長く、接着剤３についても同様に長期耐久強度が求められる。
【００５３】
上記燃料用構成部品の製造方法としては、例えば、装着部材５のガスケット１形成部分に接着剤３をスプレー塗布、或いは、ディスペンサにより塗布して、接着剤３上にガスケット１を加硫成形する方法がある。
【００５４】
なお、上記構成は、例示であり、これに限られるものではない。
【００５５】
上記構成を備えた燃料電池用構成部品は、以下の作用効果を奏する。
【００５６】
ガスケット１底面中央部は接着剤非塗布領域Ｗ２が設けられ、接着による拘束がないため、圧縮時のせん断力が緩和されて、底面からのガスケット１破断を防ぐことが可能となる。
【００５７】
この時、スタック内部側Ａの接着剤３ａについてはシール対象物の影響を受ける可能性があるが、スタック外部側Ｂの接着剤３ｂについては、ガスケット底面のシール面圧によりシールされており、シール対象物の影響を受けることが無い。
【００５８】
また、ガスケット形成面の両側に、接着剤３溜まり部分、すなわち、溝部９を設け、溝内に接着剤３を塗布することにより、安定した接着剤塗布状態となり、接着剤塗布領域Ｗ１が不連続であることで、拡散的な劣化を防ぐことが可能となる。
【００５９】
さらに、図３（Ｂ）のように、接着剤非塗布領域Ｗ２の幅を圧縮時にガスケット底面にシール面圧が発生する幅Ｗ３以上とする構成にすると、より、接着性の低下を防止することができる。
【００６０】
すなわち、接着剤非塗布領域Ｗ２の幅を圧縮時にガスケット１底面にシール面圧が発生する幅Ｗ３以上とすることで、接着界面がガスケットの弾性変形によりせん弾力を受けるイメージ図である図６のような現象で、接着性が低下することをより防止できる。
【００６１】
以上により、接着剤の長期耐久強度が期待できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  ガスケット
１ａ取付部
１ｂシールリップ
３  接着剤
３ａスタック内部側の接着剤
３ｂスタック外部側の接着剤
５  装着部材
７  突起部
９  溝部
Ａ  スタック内部側
Ｂ  スタック外部側
Ｗ１  接着剤塗布領域
Ｗ２  接着剤非塗布領域
Ｗ３  シール面圧が発生する幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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