(57)【要約】【課題】燃料電池セル構成部品２，３間に介装されるガスケット１において、安定したシール性を確保すると共に、燃料電池セル構成部品２，３の薄肉化を可能にする。【解決手段】一対の燃料電池セル構成部品２，３の間に介装されるガスケット１であって、燃料電池セル構成部品２，３と密接される厚さ方向両側に設けたシール突条１１ａ，１１ｂからなる内周シール部１１と、この内周シール部１１の外周側にあって燃料電池セル構成部品２，３と密接される厚さ方向両側に設けた支持突条１２ａ，１２ｂからなる外周支持部１２と、内周シール部１１と外周支持部１２の間を連結する中間連結部１３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の燃料電池セル構成部品の間に介装されるガスケットであって、前記燃料電池セル構成部品と密接される厚さ方向両側に設けたシール突条からなる内周シール部と、この内周シール部の外周側にあって前記燃料電池セル構成部品と密接される厚さ方向両側に設けた支持突条からなる外周支持部と、前記内周シール部と外周支持部の間を連結する中間連結部を備えることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルのシール手段として用いられ、燃料電池セル構成部品間に介装されるガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池用ガスケットとして下記の先行技術文献に開示されたようなものが知られている。
【０００３】
このうち、特許文献１には、セパレータ、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜−電極複合体）あるいはＧＤＬ(Gas Diffusion Layer：ガス拡散層基材)等、燃料電池セルの構成部品に弾性体からなるガスケットを一体に射出成形することが記載されており、特許文献２には、接着剤層に加硫成形したゴム製ガスケットを、前記接着剤層を介して燃料電池のセパレータのシール対象基材に固着することが記載されており、特許文献３及び特許文献４には、加硫成形したゴム製ガスケット単体を燃料電池セルの構成部品間に組み込むもの（ラバーオンリー品）が記載されている。図３は、特許文献３及び特許文献４のようにラバーオンリー品によるガスケット１０１を用いた例を示すもので、このガスケット１０１は、図３（Ａ）に示すように断面形状が円形であり、図３（Ｂ）に示すように一方のセパレータ１０２に形成された溝１０２ａと他方のセパレータ１０３との間に適宜圧縮状態で介在させるものである。
【０００４】
そして、燃料電池の普及には構成部品の低コスト化を図ることが重要であり、このような観点から、図３のように、セパレータ１０２，１０３など燃料電池セルの構成部品間に組み込むだけのラバーオンリー品のガスケット１０１は、製造工程も含め、低コスト化の観点から最も好ましい。しかも、シール対象流体の圧力Ｐによって溝１０２ａの側壁１０２ｂに押し付けられるので、セルフシール効果も期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０３３６３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８０９１９号公報
【特許文献３】特開２００５−１０８５６５号公報
【特許文献４】特開２００９−２３１１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこの種のガスケット１０１は、図４に示すようにセパレータ１０２，１０３が互いに接触しておらず、ガスケット１０１が一方のセパレータ１０２に形成された溝１０２ａと他方のセパレータ１０３との間に低圧縮状態で介在しているような場合、シール対象流体の圧力Ｐの上昇時には、この圧力Ｐによってセパレータ１０２の溝１０２ａの溝肩と他方のセパレータ１０３との間の隙間δへガスケット１０１の一部１０１ａがはみ出して損傷を受け、シール性を維持できなくなる懸念がある。
【０００７】
また、燃料電池セルの小型化を図るには、セパレータ１０２，１０３などの厚さも薄くする必要があるが、セパレータ１０２に溝１０２ａを設けているため、所要の溝深さを確保する観点から、薄肉化は困難であった。
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、燃料電池セル構成部品間に介装されるガスケットにおいて、安定したシール性を確保すると共に、燃料電池セル構成部品の薄肉化を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る燃料電池用ガスケットは、一対の燃料電池セル構成部品の間に介装されるガスケットであって、前記燃料電池セル構成部品と密接される厚さ方向両側に設けたシール突条からなる内周シール部と、この内周シール部の外周側にあって前記燃料電池セル構成部品と密接される厚さ方向両側に設けた支持突条からなる外周支持部と、前記内周シール部と外周支持部の間を連結する中間連結部を備えるものである。
【００１０】
上記構成のガスケットは、一対の燃料電池セル構成部品の間に介装された状態において、内周シール部がその内周側からシール対象流体の圧力を受けると、この圧力による外周側への内周シール部の変位力が中間連結部を介して外周支持部に伝達され、この外周支持部の支持突条と燃料電池セル構成部品との間の摩擦力によって変位が抑制される。このため内周シール部の変位が抑制されて、シール対象流体の圧力によって燃料電池セル構成部品に対する内周シール部のシール突条の面圧が増大するセルフシール作用が得られるので優れたシール性を奏する。また、外周支持部が、ガスケット装着溝の側壁と同様、内周シール部の変位を抑えてセルフシール作用を惹起する機能を有することで、燃料電池セル構成部品へのガスケット装着溝の形成を不要とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料電池用ガスケットによれば、シール対象流体の圧力による内周シール部の変位が中間連結部を介して外周支持部によって抑制されるので、内周シール部のセルフシール作用によって優れたシール性が得られ、またこのため、燃料電池セル構成部品へのガスケット装着溝の形成が不要となって、低コスト化を図ることができる。しかもガスケット装着溝の形成が不要となることで燃料電池セル構成部品の薄肉化を図ることができ、ひいては燃料電池の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい実施の形態を示す断面図で、（Ａ）はガスケットの未装着状態、（Ｂ）は装着状態を示すものである。
【図２】本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい実施の形態において、シール対象流体の圧力により変形を受けた状態を示す断面図である。
【図３】従来の燃料電池用ガスケットの一例を示す断面図で、（Ａ）はガスケットの未装着状態、（Ｂ）は装着状態を示すものである。
【図４】従来の燃料電池用ガスケットの一例において、シール対象流体の圧力により変形を受けた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい実施の形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、この実施の形態の燃料電池用ガスケット１は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）の単体からなる環状ラバーの加硫成形品（ラバーオンリー品）であって、内周シール部１１と、この内周シール部１１の外周側に設けられた外周支持部１２と、前記内周シール部１１と外周支持部１２の間を連結する中間連結部１３からなる。
【００１５】
図１（Ｂ）に示すように、このガスケット１は、燃料電池セル構成部品であるセパレータ２，３間に適当な圧縮状態で介装されるものであって、内周シール部１１は、その厚さ方向両側にセパレータ２，３と密接されるシール突条１１ａ，１１ｂを有し、外周支持部１２は、その厚さ方向両側に前記セパレータ２，３と密接される支持突条１２ａ，１２ｂを有し、中間連結部１３は、内周シール部１１と外周支持部１２の厚さ方向（高さ方向）の中間位置を互いに連結するように形成されており、したがってこのガスケット１は、幅方向中間部がくびれた略Ｈ字形の断面形状を有する。
【００１６】
また、図１（Ａ）に示す未装着状態において、内周シール部１１の内側面から外周支持部１２の外側面までの幅寸法ｗは、内周シール部１１及び外周支持部１２の厚さ寸法ｔよりも大きく、内周シール部１１のシール突条１１ａ，１１ｂ及び外周支持部１２の支持突条１２ａ，１２ｂのセパレータ２，３との密接面が平坦に形成されている。
【００１７】
上述の構成を備える燃料電池用ガスケット１は、セパレータ２，３間に比較的低い圧縮率で介装された状態において、図２に示すように、ガスケット１の内周側（図２における左側）に存在するシール対象流体（例えば燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒など）の圧力Ｐが上昇した場合は、この圧力Ｐを直接受ける内周シール部１１が、相対的に低圧である外周側（図中右側）へ向けて変位しようとするが、シール突条１１ａ，１１ｂがセパレータ２，３に押し付けられて摩擦力を発生するので、厚さ方向中間部が低圧側へ凹むように圧縮される。そしてその圧縮力は、中間連結部１３を介して外周支持部１２へ伝達されるが、外周支持部１２の幅方向の変位は、中間連結部１３の変形や、セパレータ２，３に対する支持突条１２ａ，１２ｂの摩擦力によって抑制される。
【００１８】
このため、圧力Ｐによる内周シール部１１の幅方向の変位は、中間連結部１３を介して外周支持部１２により抑制され、圧力Ｐによる内周シール部１１の圧縮力がセパレータ２，３へのシール突条１１ａ，１１ｂの面圧に変換されることによるセルフシール作用が得られ、シール効果が向上する。
【００１９】
しかも、外周支持部１２が、内周シール部１１の幅方向の変位を抑えてセルフシール作用を惹起する機能を有することで、セパレータ２又は３へのガスケット装着溝の形成を不要とすることができ、その結果、製造コストの低減を図ることができるばかりでなく、セパレータ２又は３の厚さを低減して燃料電池の小型化にも貢献することができる。
【００２０】
また、上記構成の燃料電池用ガスケット１は、セパレータ２，３間に比較的高い圧縮率で介装された場合、中間連結部１３によるくびれ形状となっていることによって、圧縮反力（面圧）の増大が抑制され、このためセパレータ２，３に作用する負荷も抑制される。
【００２１】
また、このガスケット１は、内周シール部１１の内側面から外周支持部１２の外側面までの幅寸法ｗを、内周シール部１１及び外周支持部１２の厚さ寸法ｔよりも大きなものとすると共に、内周シール部１１のシール突条１１ａ，１１ｂ及び外周支持部１２の支持突条１２ａ，１２ｂのセパレータ２，３との密接面を平坦に形成したため、セパレータ２，３間に組み込む際に倒れにくいものとなる。
【００２２】
なお、セパレータ２，３に対する外周支持部１２の支持突条１２ａ，１２ｂの摩擦力は、セパレータ２，３に対する内周シール部１１のシール突条１１ａ，１１ｂの摩擦力と同等であっても、圧力Ｐによる内周シール部１１の幅方向の変位を抑制する作用は得られるが、外周支持部１２の支持突条１２ａ，１２ｂの摩擦力を内周シール部１１のシール突条１１ａ，１１ｂの摩擦力より大きくすることが一層好ましい。
【００２３】
外周支持部１２の支持突条１２ａ，１２ｂの摩擦力を内周シール部１１のシール突条１１ａ，１１ｂの摩擦力より大きくするには、外周支持部１２の圧縮率が内周シール部１１より大きくなるように内周シール部１１と外周支持部１２の厚さｔ寸法に差をもたせることや、セパレータ２，３に対する支持突条１２ａ，１２ｂの接触面積がシール突条１１ａ，１１ｂの接触面積より大きくなるように内周シール部１１と外周支持部１２の幅寸法に差をもたせることや、支持突条１２ａ，１２ｂの表面に摩擦係数を増大させるための粗面を形成することなどが考えられる。
【符号の説明】
【００２４】
１  燃料電池用ガスケット
１１  内周シール部
１１ａ，１１ｂ  シール突条
１２  外周支持部
１２ａ，１２ｂ  支持突条
１３  中間連結部
２，３セパレータ（燃料電池セル構成部品）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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