(57)【要約】【課題】燃料電池用ガスケット１のつぶし率を比較的小さく設定することができ、もってガスケット１の高さ寸法を小さく形成することが可能であってガスケット１を薄肉化することができる燃料電池用ガスケット１を提供する。【解決手段】セパレータ６、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品に密接して密封流体をシールする燃料電池用ガスケット１において、密封流体側へ倒れ込んだ形状を備えるとともに密封流体の圧力を受けて相手シール面６ａに押し付けられるシールリップ５を有している。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータ、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品に密接して密封流体をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、
前記密封流体側へ倒れ込んだ形状を備えるとともに前記密封流体の圧力を受けて相手シール面に押し付けられるシールリップを有することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【請求項２】
請求項１の燃料電池用ガスケットにおいて、
シールリップがその成形時から予め倒れ込んだ形状に成形されていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【請求項３】
請求項１または２の燃料電池用ガスケットにおいて、
シールリップの内面に密封流体圧力を作用させるためのスリットが設けられてい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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、セルを多数積層（多いときは数百枚）したスタック構造であるので、その分、ガスケットも多数が積層される。したがってガスケット１つ１つの高さ寸法が少しでも大きいと、燃料電池全体の大きさにかなりの影響を及ぼすために、燃料電池用ガスケットには薄さ（薄肉化）が要求されている。
【０００３】
従来から、図９に示すようなビードタイプの倒れ込みのないガスケット５１が使用されているが、相手シール面５２であるセパレータ等の寸法精度や平面度が余り良くないので、これに追随させてシール性を維持するためにガスケット５１はそのつぶし率が比較的大きく設定されている。
【０００４】
しかしながら、このようにガスケット５１のつぶし率が大きく設定されると、必然的にガスケット５１の高さ寸法ｈが大きく形成されるため、これがガスケット５１の薄肉化を妨げている。
【０００５】
また、ガスケット５１のつぶし率が大きく設定されると、ガスケット５１の反力が大きくなるため、スタック組立時に大きな組付力が必要とされる（多数のガスケット５１を圧縮しなければならないため）。したがって従来は、ガスケット５１の反力を小さく抑えるようガスケット５１のゴム材質を低反力を満足する低硬度材（ＨＳ２０〜５０°）に限って使用しており、よって材質選定の自由度が小さいと云う不都合がある。また、低硬度材のゴムには一般にヘタリが生じ易いと云う不都合もある。
【０００６】
更に、ガスケット５１の反力を小さく抑えるようガスケット５１のビード５３の幅寸法ｗを小さく形成すると、燃料である水素がビード５３を透過し易くなるために、系の発電効率が低下したり、滞留した水素への引火の危険率が高まったりする不都合がある。
【０００７】
【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、燃料電池用ガスケットのつぶし率を比較的小さく設定することができ、もってガスケットの高さ寸法を小さく形成することが可能であってガスケットを薄肉化することができる燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
【０００８】
また、燃料電池用ガスケットのつぶし率を比較的小さく設定することができ、もってガスケットに発生する反力を小さく抑えることが可能であって組付力を小さくし、ゴム材質選定の自由度を拡大することができる燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
【０００９】
また、燃料水素がガスケットを透過しにくく、もって系の発電効率が低下したり、滞留した水素への引火の危険率が高まったりすることがない燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
【００１０】
【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によるガスケットは、セパレータ、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品に密接して密封流体をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記密封流体側へ倒れ込んだ形状を備えるとともに前記密封流体の圧力を受けて相手シール面に押し付けられるシールリップを有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２によるガスケットは、上記した請求項１の燃料電池用ガスケットにおいて、シールリップがその成形時から予め倒れ込んだ形状に成形されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３によるガスケットは、上記した請求項１または２の燃料電池用ガスケットにおいて、シールリップの内面に密封流体圧力を作用させるためのスリットが設けら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請求項１によるガスケットにおいては、上記従来技術におけるシールビードに代えて、燃料水素等の密封流体側へ倒れ込んだ形状を備えるとともに密封流体の圧力を受けて相手シール面に押し付けられるシールリップが設けられている。燃料電池には通常０．２〜０．３ＭＰａ、最大１ＭＰａ近くの内圧が発生するため、上記構成にすることにより、内圧がシールリップを相手シール面に押し付け、シールリップにセルフシール作用を発揮させる。
【００１４】
したがって、このシール法により、相手シール面の寸法精度や平面度が余り良くなくてもシールリップが追随可能となるため、上記従来技術のようにガスケットのつぶし率を大きく設定する必要がない。したがってガスケットの高さ寸法を大きく形成する必要がなく、よってガスケットの薄肉化を実現することが可能となる。
【００１５】
また、リップが倒れ込んだ形状を備えていて、発生する反力が小さく抑えられために、スタック組立時に必要とされる組付力を小さく抑えることが可能となり、ガスケットに使用するゴム材も低硬度材に限らず、例えばＨｓ７０°程度の高硬度ゴム材を用いることが可能となり、ヘタリの問題もこれを解消することが可能となる。また、ガス透過性に優れたゴム材料や耐酸性に優れたゴム材料等を用いる等、ゴム材質選定の自由度を拡大することが可能となる。
【００１６】
また、シールリップが内圧により相手シール面に押し付けられるために、このリップの長さを調整することにより相手シール面への接触幅を確保することが可能となり、よって従来技術のように反力を増大させることなく水素の透過を少なく抑えることが可能となる。
【００１７】
上記構成を備えた本発明の請求項１によるシールリップは、請求項２に記載したように、その成形時から予め倒れ込んだ形状に成形されるのが好ましく、このようにシールリップがその成形時から予め倒れ込んだ形状に成形されると、つぶし率を一層低減させることが可能となる。
【００１８】
また、倒れ込んだシールリップの内面に密封流体圧力を作用させにくい場合には、請求項３に記載したように、シールリップの内面に密封流体圧力を作用させるためのスリットを設けるのが好ましく、このようにスリットを設けると、密封流体圧力がこのスリットに進入してシールリップの内面に作用する。
【００１９】
ガスケットの材質としては、耐薬品性および耐熱性を備えたシリコーンゴム、フッ素ゴムまたはＥＰＤＭなどが好適である。
【００２０】
【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。
【００２１】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケット１の断面を示している。また、図２は同ガスケット１の一部切欠した要部斜視図、図３は同ガスケット１の組付後（スタック組立後）の状態の断面をそれぞれ示している。当該ガスケット１は以下のように構成されている。
【００２２】
すなわち先ず、当該ガスケット１を取り付ける取付部材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、接着剤による接着、加硫接着または嵌着等の取付手段によって取り付けられている。
【００２３】
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の一面２ａに設けた取付溝３内に配置された比較的幅広の基部（取付部とも称する）４と、この基部４に一体成形されたシールリップ５とを一体に有しており、このシールリップ５が、密封流体側（図上右側）へ倒れ込んだ図上左右非対称の形状を備えるとともに、その内面５ａにおいて密封流体の圧力を受けて、その外面５ｂにおいて接触の相手方である他のセパレータ６の相手シール面６ａに押し付けられるように形成されている。ガスケット１の密封流体側はガスケット１の内圧側であってすなわちガスケット１の内側である。また、このシールリップ５は、図１および図２に示したように、その成形時から予めガスケット１の密封流体側へ倒れ込んだ形状に成形されている。
【００２４】
また、図３に示したように、スタック組立後、このシールリップ５は更に密封流体側へ倒れ込んでその内面５ａを基部４に接触させるが、この状態においてもなお、シールリップ５の内面５ａに密封流体圧力Ｐを作用させてシールリップ５を相手シール面６ａに押し付けることができるように、スリット７が基部４の表面部に所要数設けられている。スリット７はそれぞれ、基部４の上面４ａと密封流体側端面４ｂに開口している。
【００２５】
第二実施例・・・
図４は、本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケット１の断面を示している。また、図５は同ガスケット１の一部切欠した要部斜視図、図６は同ガスケット１の組付後（スタック組立後）の状態の断面をそれぞれ示している。当該ガスケット１は以下のように構成されている。
【００２６】
すなわち先ず、当該ガスケット１を取り付ける取付部材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、接着剤による接着、加硫接着または嵌着等の取付手段によって取り付けられている。
【００２７】
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の一面２ａに設けた取付溝３内に配置された比較的幅狭の基部（取付部とも称する）４と、この基部４に一体成形されたシールリップ５とを一体に有しており、このシールリップ５が、密封流体側（図上右側）へ倒れ込んだ図上左右非対称の形状を備えるとともに、その内面５ａにおいて密封流体の圧力を受けて、その外面５ｂにおいて接触の相手方である他のセパレータ６の相手シール面６ａに押し付けられるように形成されている。ガスケット１の密封流体側はガスケット１の内圧側であってすなわちガスケット１の内側である。また、このシールリップ５は、図４および図５に示したように、その成形時から予めガスケット１の密封流体側へ倒れ込んだ形状に成形されている。
【００２８】
また、図６に示したように、スタック組立後、このシールリップ５は更に密封流体側へ倒れ込んでその先端部５ｃをセパレータ２に接触させるが、この状態においてもなお、シールリップ５の内側空間８に密封流体圧力Ｐを導入し、シールリップ５の内面５ａに密封流体圧力Ｐを作用させてシールリップ５を相手シール面６ａに押し付けることができるように、スリット７が先端部５ｃに所要数設けられている。スリット７はそれぞれ、先端部５ｃにおいて内面５ａ側と外面５ｂ側に開口している。
【００２９】
第三実施例・・・
図７は、本発明の第三実施例に係る燃料電池用ガスケット１の断面を示している。また、図８は同ガスケット１の組付後（スタック組立後）の状態の断面を示している。当該ガスケット１は以下のように構成されている。
【００３０】
すなわち先ず、当該ガスケット１を取り付ける取付部材としての高分子電解質膜電極複合体９が設けられており、この複合体９の端部９ａにガスケット１が一体成形、接着剤による接着、加硫接着または嵌着等の取付手段によって取り付けられている。
【００３１】
ガスケット１は、所定のゴム状弾性体により成形されて、複合体９の端部９ａに固定された基部（取付部とも称する）４と、この基部４に一体成形された図上上下一対のシールリップ５とを一体に有しており、このシールリップ５がそれぞれ、密封流体側（図上右側）へ倒れ込んだ図上左右非対称の形状を備えるとともに、その内面５ａにおいて密封流体の圧力を受けて、その外面５ｂにおいて接触の相手方であるセパレータ１０の相手シール面１０ａに押し付けられるように形成されている。ガスケット１の密封流体側はガスケット１の内圧側であってすなわちガスケット１の内側である。また、このシールリップ５は、図７に示したように、その成形時から予めガスケット１の密封流体側へ倒れ込んだ形状に成形されている。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３３】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットにおいては、シールリップが密封流体側へ倒れ込んだ形状を備えて自己シール作用を発揮するように形成されているために、ガスケットのつぶし率を比較的小さく設定することが可能とされている。したがって、ガスケットの高さ寸法を比較的小さく形成することが可能であって、ガスケットの薄肉化を実現し、燃料電池スタックを小型化することができる。
【００３４】
また、シールリップが倒れ込んだ形状を備えていて、発生する反力が小さく抑えられるために、スタック組立時に必要とされる組付力を小さく抑え、ゴム材質選定の自由度を拡大し、ヘタリの問題を解消することができる。
【００３５】
また、相手シール面に押し付けられるシールリップの長さを調整することにより相手シール面への接触幅を広く確保することが可能であるために、燃料水素が透過するのを抑え、系の発電効率が低下したり、滞留した水素への引火の危険率が高まったりするのを防止することができる。
【００３６】
加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットによれば、シールリップがその成形時から予め倒れ込んだ形状に成形されているために、つぶし率を一層低減させることができ、上記諸効果を一層拡大することができる。
【００３７】
また、上記構成を備えた本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットによれば、シールリップの内面に密封流体圧力を作用させるためのスリットが設けられているために、シールリップの内面に密封流体圧力を作用させにくい状況であっても、これを作用させることができ、上記自己シール作用を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図
【図２】同ガスケットの一部切欠した要部斜視図
【図３】同ガスケットの組付後（スタック組立後）の状態を示す断面図
【図４】本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図
【図５】同ガスケットの一部切欠した要部斜視図
【図６】同ガスケットの組付後（スタック組立後）の状態を示す断面図
【図７】本発明の第三実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図
【図８】同ガスケットの組付後（スタック組立後）の状態を示す断面図
【図９】従来例に係る燃料電池用ガスケットの断面図
【符号の説明】
１　燃料電池用ガスケット
２　セパレータ（取付部材）
２ａ　一面
３　取付溝
４　基部
５　シールリップ
５ａ　内面
５ｂ　外面
５ｃ　先端部
６，１０　セパレータ（接触相手部材）
６ａ，１０ａ　相手シール面
７　スリット
８　内側空間
９　高分子電解質膜電極複合体
９ａ　端部
【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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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月29日(2002.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図８】
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【図９】
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