(57)【要約】【課題】ガスケットの低反力化の要求に応えることができ、リップに倒れ現象が発生するのを防止することができ、しかも相手面に微小な凹凸や段差等があってもシール機能を維持することができるガスケットを提供する。【解決手段】互いに対向する二部材のうちの一方の部材２に取り付けられるとともに他方の部材に密接するガスケット１であって、一方の部材２に取り付けられる取付部４と他方の部材に密接するシール部５とを一体成形してなるガスケット１において、シール部５に、両方向シール性を備えるシールリップ６を設けることにした。また加えて、シールリップ６は、低反力化のために潰し容積が小さい形状を有し、取付部４は、シールリップ６の倒れ防止のために高さ寸法ｈ２が大きく、かつ二部材を組み付けたときに他方の部材がシールリップ６を押し潰して取付部４の直前で停止する形状を有することにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する二部材（２）（７）のうちの一方の部材（２）に取り付けられるとともに他方の部材（７）に密接するガスケット（１）であって、前記一方の部材（２）に取り付けられる取付部（４）と前記他方の部材（７）に密接するシール部（５）とを一体成形してなるガスケット（１）において、
前記シール部（５）に、両方向シール性を備えるシールリップ（６）を設け、
前記シールリップ（６）は、低反力化のために潰し容積が小さい形状を有し、
前記取付部（４）は、前記シールリップ（６）の倒れ防止のために高さ寸法（ｈ２）が大きく、かつ前記二部材（２）（７）を組み付けたときに前記他方の部材（７）が前記シールリップ（６）を押し潰して前記取付部（４）の直前で停止する形状を有することを特徴とするガスケット。
【請求項２】
請求項１のガスケットにおいて、
シールリップ（６）は、リップ先端Ｒが０．１〜０．４ｍｍ、リップ頂角（θ）が０〜６０°、リップ高さ寸法（ｈ１）が０．１〜１ｍｍの大きさに形成されていることを特徴とするガスケット。
【請求項３】
請求項１のガスケットにおいて、
取付部（４）は、その高さ寸法（ｈ２）が組立状態における二部材（２）（７）間の間隔寸法（Ｃ）の７０〜９０％の大きさに形成されていることを特徴とするガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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またはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるトップカバー用ガスケット等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。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池においては、その小型化・省スペース化が要求されるなか、その構成部品であるセパレータについても薄肉化が要求されており、特にセパレータがカーボンやカーボン含有樹脂等の脆性材料によって成形される場合には尚更、その破損を防止するために、ガスケットについて低反力化が要求される。
【０００３】
これに対して従来は、図５に示すように、ガスケットのリップ形状を薄肉化する（リップ５１の厚さを例えば、同図（Ａ）に示すｄ１から同図（Ｂ）に示すｄ２へと薄肉化する）ことにより低反力化を実現するのが一般的であるが、この場合にはセル組立時、上下のセパレータ５２，５３によってリップ５１を圧縮したときに、リップ５１に倒れ現象が発生する問題がある（リップ５１が密封流体側（矢印ｘ方向）へ倒れれば密封流体圧力によりセパレータ５３に押し付けられるために或る程度のシール機能を確保することができるが、反対の大気側（矢印ｙ方向）へ倒れるとシール機能を維持することができない。そして上記従来技術では、リップ５１が方向性を持たない断面山形のビード状に成形されているため、倒れる方向を予め特定することができない）。
【０００４】
また、リップ５１が密接する相手面であるセパレータ５３の表面には、以下の事情により、数μｍないし数十μｍの大きさの凹凸や段差等が形成されることがある。
（１）高充填カーボンセパレータでは、カーボン粒子の凝集粒界によって表面の平滑性が損なわれ易い。
（２）射出成形で得られるカーボン系セパレータでは、ウエルドの形成によって表面の平滑性が損なわれ易い。すなわち、導電性粒子を高充填した組成物の型成形において、特に導電性粒子に炭素繊維のような流動により配向し易い粒子が配合されている場合には、流れの先端部、流れ方向が変化している部分、流れが合流する部分において凹凸が形成され易い。
（３）成形型による成形では、パーティングラインによる段差が形成され易い。
（４）ペレット成形では、ペレット痕による凹凸が形成され易い。
（５）機械加工では、ツールマークによる段差が形成され易い。
（６）ハンドリングによって傷痕が形成されることがある。
（７）カーボン系セパレータでは、反りやうねりが生じ易い。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０４９９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みて、低反力化の要求に応えることができ、リップに倒れ現象が発生するのを防止することができ、しかも相手面に微小な凹凸や段差等があってもシール機能を維持することができるガスケット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】
【０００７】
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、互いに対向する二部材のうちの一方の部材に取り付けられるとともに他方の部材に密接するガスケットであって、前記一方の部材に取り付けられる取付部と前記他方の部材に密接するシール部とを一体成形してなるガスケットにおいて、前記シール部に、両方向シール性を備えるシールリップを設け、前記シールリップは、低反力化のために潰し容積が小さい形状を有し、前記取付部は、前記シールリップの倒れ防止のために高さ寸法が大きく、かつ前記二部材を組み付けたときに前記他方の部材が前記シールリップを押し潰して前記取付部の直前で停止する形状を有することを特徴とするものである。
【０００８】
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のガスケットにおいて、シールリップは、リップ先端Ｒが０．１〜０．４ｍｍ、リップ頂角が０〜６０°、リップ高さ寸法が０．１〜１ｍｍの大きさに形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
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のガスケットにおいて、取付部は、その高さ寸法が組立状態における二部材間の間隔寸法の７０〜９０％の大きさに形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
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、シールリップの潰し容積が小さく形成されることにより低反力化が実現され、取付部の高さ寸法が大きく、かつ二部材を組み付けたときに他方の部材がシールリップを押し潰して取付部の直前で停止するよう形成されることによりシールリップの倒れが防止される。前者は、潰し容積と反力とが相関関係にあることを利用して、潰し容積を小さく設定することにより低反力化を実現する。後者は、取付部を可及的に大きくするとともにシールリップを可及的に小さくして、シールリップが倒れることができない程度にシールリップの高さ寸法を短くする。
【００１１】
また、上記により、シールリップの低反力化が実現されるために、相手面に微小な凹凸や段差等があっても、シールリップがこれらに追随して相手面に密接することにより、これらの凹凸や段差等を原因とする密封流体の漏洩を抑えることが可能となる。
【００１２】
シールリップの潰し容積が小さい目安（値）としては、リップ先端Ｒ（円弧状断面の半径寸法）が０．１〜０．４ｍｍ、リップ頂角が０〜６０°、リップ高さ寸法が０．１〜１ｍｍの大きさであるのが好適であり（請求項２）、また取付部の高さ寸法が大きい目安（値）としては、この高さ寸法が組立状態における二部材間の間隔寸法の７０〜９０％の大きさであるのが好適である（請求項３）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１４】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１ないし３によるガスケットによれば、シールリップの潰し容積が小さい形状に形成されているために、低反力化を実現することができ、また、取付部の高さ寸法が大きく、かつ二部材を組み付けたときに他方の部材がシールリップを押し潰して取付部の直前で停止する形状に形成されているために、シールリップに倒れ現象が発生するのを防止することができる。
【００１５】
また、上記したようにシールリップの低反力化が実現されるために、相手面に微小な凹凸や段差等があっても、シールリップがこれらに追随して相手面に密接することにより、これらの凹凸や段差等を原因として密封流体が漏洩するのを抑えることができる。
【００１６】
したがって、これらのことから所期の目的どおり、低反力化の要求に応えることができ、リップに倒れ現象が発生するのを防止することができ、しかも相手面に微小な凹凸や段差等があってもシール機能を維持することができるガスケットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（Ａ）燃料電池用セルシールに用いるガスケットでセパレータや電解質膜等の取付部材と一体化するガスケットにおいて、リップ先端を小さく（リップ先端Ｒ：０．１〜０．４ｍｍ、一層好ましくは０．１〜０．３ｍｍ、取付部（土台）からのリップ高さ：０．１〜１ｍｍ、一層好ましくは０．２〜０．７ｍｍ）して、取付部を大きくした形状とし、リップのみ相手面と接触する形状とする。
【００１８】
（Ｂ）セパレータや電解質膜等の取付部材と一体化するガスケットにおいて、低反力化のためにリップ先端を小さくし、かつヘタリや倒れ防止のために取付部を大きくする。この際、セット時に取付部が相手面に接触しないようにすることで、反力が大きくなるのを防ぐようにしたことを特徴とする。
【００１９】
（Ｃ）通常のセルシールには概略６０〜９０度のリップ頂角が使用される。これはセットされた場合、逃げが小さく反力が高くなるが、差圧発生時にリップ倒れを発生させないための設計形状となる。反力を下げるためには、リップ部の体積を低下させながら、セパレータ段差を吸収するには、リップ先端を先鋭にし変形し易く設計する必要がある。また、燃料電池セルシールは、省スペース化のために充填率が例えば８０％と高充填率で設計される場合が多く、接触幅が大きくなることから、相手面に形成される凹凸や段差等は吸収しにくく、反力が高くなる。そこで、取付部に対してリップ頂角を小さく（リップ頂角：０〜６０°、一層好ましくは１５〜４５°）設計し、変形状態でもリップのみ接触することで低反力とし、凹凸や段差等への追随性を向上したことを特徴とする。そのため、リップが変形し易くなることから凹凸や段差等を吸収することが可能となり、倒れのない低反力を実現したセルシールとなる。
【００２０】
（Ｄ）リップ先端を小さくすることで、リップ体積が小さくなり変形し易くなることから、低反力が実現され、かつ凹凸や段差等にも追随し易くなることからリークが軽減できる。
【００２１】
（Ｅ）リップ先端が小さくても取付部が大きいことから、内圧やセット時でのリップの潰しによる倒れが防止され、かつヘタリに対しても潰し量を確保し易くなる。
【００２２】
（Ｆ）低反力のための先端頂角が小さくかつ潰し容積の小さいリップに、倒れ防止のために取付部を高くして、かつ取付部の肩が閉めこんだ時の相手材に当たらないようにすることで、反力が立つのを防ぐようにする。内圧で倒れが生じる可能性があるが、設計的に肩が当たらない程度でリップを最大限つぶすことで回避できる。
【００２３】
（Ｇ）リップ先端頂角を小さくしたリップの高さを、取付部高さの０．２〜３倍、好ましくは０．５〜２倍とする。
【００２４】
（Ｈ）取付部を高くする。閉めこんでセットした最小寸法における７０〜９０％程度になるように取付部の高さを設定する。
【００２５】
（Ｉ）本形状の効果としては、潰しに対して初期は低反力で作用し、リップが潰れて取付部にシール面が接すると急激に反力が立つ。このため、セパレータの組み込みを締め付け力を基準に行なうことができ、これにより全体のシール面圧のバラツキを小さくできる。
【００２６】
（Ｊ）ガスケットとセパレータは、溝への充填、接着または含浸等で一体化されるが、ゴム単体とプレートとを組み立てるようにしても良い。
【００２７】
（Ｋ）ガスケットを電解質膜またはこれに多孔質電極を担持したＭＥＡに一体成形する場合においては、接着性のゴム材料と樹脂フィルムとで一体化を図る、またはガス拡散層にゴムを含浸して一体化を図るなどの方法が考えられる。この場合、樹脂フィルムとしては、ＰＥＴ、ＰＥＮまたはＰＩ等が利用される。
【００２８】
（Ｌ）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。また、ガスケットの硬度はＨｓ８０以下、一層好ましくは４０〜６０が好適である。
【実施例】
【００２９】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施例に係るガスケット１の断面を示しており、また図２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。
【００３１】
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。
【００３２】
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取付部４と、この取付部４に一体成形されたシール部５とを一体に有しており、このシール部５に比較的幅狭のシールリップ６が設けられている。
【００３３】
シールリップ６は、ビード状を呈して両方向シール性を発揮するように形成されており、またその先端部６ａにおいて接触の相手方（請求項１における他方の部材）である他のセパレータ７の相手シール面７ａに押し付けられるように形成されている。
【００３４】
また、このシールリップ６は、低反力化を実現すべく、その潰し容積（体積）が比較的小さい形状に形成されており、具体的には、リップ先端Ｒが０．１〜０．４ｍｍ、一層好ましくは０．１〜０．３ｍｍ、リップ頂角θが０〜６０°、一層好ましくは１５〜４５°、取付部４からのリップ高さ寸法ｈ１が０．１〜１．０ｍｍ、一層好ましくは０．２〜０．７ｍｍの大きさの断面舌片状に形成されている。
【００３５】
また、上記取付部４は、シールリップ６の倒れを防止すべく、その高さ寸法ｈ２が比較的大きい形状に形成され、かつ図２に示すように、両セパレータ２，７を互いに組み付けたときに相手方のセパレータ７がシールリップ６を押し潰して取付部４の直前で停止する形状に形成されている。取付部４の高さ寸法ｈ２が比較的大きい目安（値）としては、この取付部４の高さ寸法ｈ２を組立状態における両セパレータ２，７間の間隔寸法Ｃの７０〜９０％の大きさとすることが挙げられる。また、シールリップ６の高さ寸法ｈ１は取付部４の高さ寸法（セパレータ一面２ａからの高さ寸法）ｈ２の０．２〜３．０倍、一層好ましくは０．５〜２．０倍の大きさに形成されている。
【００３６】
尚、この取付部４は、その幅寸法を特に限定されるものではない。また、取付部４は、図３に示すように２段構造であっても良く、この図３では、取付部４の上面においてシールリップ６の両側にそれぞれ段差部４ａが設けられ、この段差部４ａのシールリップ６側に、高さ位置の比較的高い平面部４ｂが形成されるとともに、取付部４の幅方向端部側に、高さ位置の比較的低い平面部４ｃが形成されている。
【００３７】
上記構成のガスケット１においては、上記したようにシールリップ６の潰し容積が比較的小さい形状に形成されているため、図４のグラフ図に示すように、従来例と比較して低反力化が実現されている。
【００３８】
また、取付部４の高さ寸法ｈ２が比較的大きく、かつ両セパレータ２，７を互いに組み付けたときに相手方のセパレータ７がシールリップ６を押し潰して取付部４の直前で停止する形状に形成されているために、シールリップ６に倒れ現象が発生するのを防止することができる。
【００３９】
また、上記したようにシールリップ６の低反力化が実現されるために、相手シール面７ａに微小な凹凸や段差等（図示せず）があっても、シールリップ６がこれらに追随して相手シール面７ａに密接することにより、これらの凹凸や段差等を原因として密封流体が漏洩するのを抑えることができる。
【００４０】
したがって、これらのことから所期の目的どおり、低反力化の要求に応えることができ、シールリップ６に倒れ現象が発生するのを防止することができ、しかも相手シール面７ａに微小な凹凸や段差等があってもシール機能を維持することができるガスケット１を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のガスケットは、上記実施例で説明したように燃料電池用ガスケットとして有効に利用されるが、そのほか冒述したようにＨＤＤトップカバー用ガスケット等としても有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例に係るガスケットの断面図
【図２】同ガスケットの組付後の状態を示す断面図
【図３】本発明の他の実施例に係るガスケットの断面図
【図４】潰し代と反力の関係を示すグラフ図
【図５】従来例に係るガスケットの断面図
【符号の説明】
【００４３】
１  ガスケット
２  セパレータ（一方の部材）
３  装着溝
４  取付部
４ａ  段差部
４ｂ，４ｃ  平面部
５  シール部
６  シールリップ
６ａ  先端部
７  セパレータ（他方の部材）
【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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