CN107148693B - 燃料电池用衬垫 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池用衬垫，在电池单元接合时衬垫主体的接触部以彼此夹持中间部件的方式被压缩的结构中，可以抑制衬垫主体被过度压缩。为了实现该目的，该燃料电池用衬垫包含于一对隔板间安装有包含MEA的中间部件的燃料电池单元中，该燃料电池用衬垫的构造为：保持在一对隔板中的一个隔板上的衬垫主体以及保持在另一个隔板上的衬垫主体在平面上重叠的位置分别与中间部件接触，其特征在于，在两个衬垫主体的宽度方向两侧或者一侧一体地成形有基于衬垫厚度尺寸的标准尺寸固定用堤防部。另外，其特征在于，标准尺寸固定用堤防部通过设置在隔板的凸部来支撑。

Description

燃料电池用衬垫
技术领域
本发明涉及构成燃料电池单元中的密封部的燃料电池用衬垫。
背景技术
在燃料电池用衬垫中存在用于密封离子交换膜的膜面密封件以及用于密封冷却侧的冷却剂密封件。作为衬垫的组装方法，存在以下方式：在隔板、MEA、GDL这种电池单元部件上一体地成形衬垫；在带有粘合材料的树脂增强体上一体地成形衬垫并粘贴在隔板等电池单元部件上；以及独立成形衬垫并将其组装在电池单元部件上。作为电池堆的接合方法，存在以某种尺寸(厚度尺寸)进行接合的方法以及按照某种荷重进行接合的方法。其中，作为后者，在按照确定的荷重进行接合的方法中，需要在设计衬垫时考虑所使用的GDL的压缩状态以及荷重。
另外，当前作为一种燃料电池用衬垫已知有燃料电池用衬垫11，如图3所示，该衬垫11包含于一对隔板52、53间安装有包含MEA55的中间部件54的燃料电池单元51中，该衬垫11的构造为：保持在一对隔板52、53中的一个隔板52上的第一衬垫主体21以及保持在另一个隔板53上的第二衬垫主体31在平面上重叠的位置分别与中间部件54接触，为了使两个衬垫主体21、31在平面配置存在少量偏离的情况下也能够确保密封面压，两个衬垫主体21、31中的第一衬垫主体21具备截面呈山形的唇状的接触部23，第二衬垫主体31具备平面状的接触部33。
在使用上述图3的燃料电池用衬垫11的情况下，在电池单元接合时，形成第一衬垫主体21的唇状接触部23和第二衬垫主体31的平面状接触部33以夹持中间部件54的方式被压缩的结构，但是，作为中间部件54，在和MEA55一起配置的GDL56的接合荷重较小的情况下，衬垫主体21、31可能会被过度压缩。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-236671号公报
专利文献2：日本特开2005-166508号公报
专利文献3：日本特开2005-5191号公报(图9)
发明内容
本发明就是鉴于上述问题点而提出，其目的在于提供一种燃料电池用衬垫，在电池单元接合时衬垫主体的接触部以彼此夹持中间部件的方式被压缩的结构中，能够抑制衬垫主体被过度压缩。
为了实现上述目的，本发明的权利要求1所涉及的燃料电池用衬垫是包含于一对隔板间安装有包含MEA的中间部件的燃料电池单元中的衬垫，该燃料电池用衬垫的构造为：保持在所述一对隔板中的一个隔板上的衬垫主体以及保持在另一个隔板上的衬垫主体在平面上重叠的位置分别与所述中间部件接触，其特征在于，在所述两个衬垫主体的宽度方向两侧或者一侧一体地成形有基于衬垫厚度尺寸的标准尺寸固定用堤防部。
另外，根据上述权利要求1所述的燃料电池用衬垫，本发明的权利要求2所涉及的燃料电池用衬垫的特征在于，所述标准尺寸固定用堤防部通过设置在所述隔板的凸部来支撑。
另外，根据上述权利要求2所述的燃料电池用衬垫，本发明的权利要求3所涉及的燃料电池用衬垫的特征在于，所述凸部埋设在所述标准尺寸固定用堤防部中。
另外，根据上述权利要求1、2或3所述的燃料电池用衬垫，本发明的权利要求4所涉及的燃料电池用衬垫的特征在于，所述两个衬垫主体中的一个衬垫主体具备截面呈山形的唇状的接触部，并且另一个衬垫主体具备平面状的接触部，在所述一个衬垫主体的唇状接触部与所述标准尺寸固定用堤防部之间设置有凹部，并且在所述另一个衬垫主体的平面状接触部与所述标准尺寸固定用堤防部之间也设置有凹部。
在具备上述结构的本发明的燃料电池用衬垫中，在两个衬垫主体的宽度方向两侧或者一侧一体地成形有基于衬垫厚度尺寸的标准尺寸固定用堤防部，在电池单元接合时，该两个标准尺寸固定用堤防部在平面上重叠的位置分别与中间部件接触，因此该两个标准尺寸固定用堤防部可以作为垫片发挥作用，从而限制衬垫整体的压缩量。由此，能够抑制衬垫主体被过度压缩。
标准尺寸固定用堤防部可以相对于衬垫主体单独成形，但是，由于能够在铸模型腔中一体化，因此优选在成形工序中一体地成形衬垫主体。但是，如果相对于衬垫主体一体地成形标准尺寸固定用堤防部，则标准尺寸固定用堤防部与衬垫主体的材质相同，因此标准尺寸固定用堤防部自身被强力压缩时可能会倒塌，导致其高度尺寸大幅度减小。
因此，作为对策，优选在隔板上设置凸部，通过该凸部来支撑标准尺寸固定用堤防部，由此，通过较硬材质的凸部来支撑较软材质的标准尺寸固定用堤防部可以在实质上提高性能，因此，能够抑制标准尺寸固定用堤防部倒塌。
作为凸部所支撑的两个标准尺寸固定用堤防部的形状，可以在凸部的高度方向前端配置两个标准尺寸固定用堤防部，但是，也可以将凸部埋设在标准尺寸固定用堤防部中(或者说，通过堤防部覆盖凸部)，由此，可以进一步使得标准尺寸固定用堤防部难以倒塌。
另外，作为相对于衬垫主体一体成形标准尺寸固定用堤防部的形状，以两个衬垫主体中的一个衬垫主体具备截面呈山形的唇状的接触部并且另一个衬垫主体具备平面状的接触部为前提，优先在一个衬垫主体的唇状接触部与标准尺寸固定用堤防部之间设置凹部，并且在另一个衬垫主体的平面状接触部与标准尺寸固定用堤防部之间也设置凹部，由此，即使标准尺寸固定用堤防部被压缩，也难以影响到接触部，因此能够正确维持接触部的密封面压。
本发明具有下述效果。
即，如本发明的上述说明所述，在电池单元接合时衬垫主体的接触部以彼此夹持中间部件的方式被压缩的结构中，能够抑制衬垫主体被过度压缩。由此，能够长期维持衬垫的耐久性以及衬垫的密封性。
附图说明
图1是本发明的第一实施例所涉及的燃料电池用衬垫的主要部分截面图。
图2是本发明的第二实施例所涉及的燃料电池用衬垫的主要部分截面图。
图3是现有技术所涉及的燃料电池用衬垫的主要部分截面图。
具体实施方式
本发明包含以下实施方式。
(1)本发明涉及衬垫形状。本发明的衬垫例如用作燃料电池用衬垫。
(2)在现有技术的形状的情况下，在接合时，形成为一个衬垫的平面部和另一个衬垫的唇部以夹持MEA的方式被压缩的结构，但是，在GDL的接合荷重较小的情况下，衬垫可能会被过度压缩。
(3)作为上述对策，在衬垫的旁边设置堤防部，在接合时通过堤防部分来承受压缩，从而防止衬垫被过度压缩。
(4)另外，在堤防部分为纵长形状的情况下，接合时可能会倒塌，无法承受压缩。
(5)因此，作为上述对策，在衬垫成形部设置隔板的凸部，在其上部形成衬垫的堤防部。
(6-1)根据该结构，通过在隔板凸部上设置衬垫的堤防部，易于在接合时进一步提高堤防部的反作用力，使得密封部难以被过度压缩。并且，能够通过调整堤防部的高度来抑制GDL被过度压缩。
(6-2)通过在隔板凸部上形成衬垫的堤防部，由于堤防部的接合荷重较高，因此能够抑制密封件被过度压缩。
(6-3)通过在隔板凸部上形成衬垫的堤防部，由于堤防部的接合荷重较高，因此能够抑制GDL被过度压缩。
实施例
下面，基于附图说明本发明的实施例。
第一实施例
如图1所示，该实施例所涉及的燃料电池用衬垫11是包含于一对隔板52、53间安装有包含MEA(膜电极复合体)55以及GDL(气体扩散层)56的中间部件54的燃料电池单元51的衬垫，该衬垫具备下述构造：具备保持在一对隔板52、53中的一个隔板52上的衬垫主体(第一衬垫主体)21以及保持在另一个隔板53上的衬垫主体(第二衬垫主体)31，两个衬垫主体21、31在平面上重叠的位置分别与中间部件54的MEA55接触。衬垫主体21、31分别由规定的橡胶状弹性体等成形。
在图1的下侧的第一衬垫主体21具备平板状的衬垫基部22以及截面呈山形的唇状的接触部23，在平板状的衬垫基部22的宽度方向中央部一体地成形截面呈山形的唇状的接触部23。另外，在该第一衬垫主体21的宽度方向两侧分别一体地成形有基于衬垫厚度尺寸的标准尺寸固定用堤防部24，在唇状接触部23与标准尺寸固定用堤防部24之间分别形成有凹部25。衬垫基部22、唇状接触部23以及标准尺寸固定用堤防部24的各个厚度(高度)尺寸的大小关系为：在衬垫基部22的厚度尺寸为t1、唇状接触部23的厚度尺寸为t2、标准尺寸固定用堤防部24的厚度尺寸为t3的情况下，满足t1<t3<t2的关系。
另一方面，在图1的上侧的第二衬垫主体31具备平板状的衬垫基部32以及平面状的接触部33，在平板状的衬垫基部32的宽度方向中央部一体地成形平面状的接触部33。另外，在该第二衬垫主体31的宽度方向两侧分别一体地成形有基于衬垫厚度尺寸的标准尺寸固定用堤防部34，在平面状接触部33与标准尺寸固定用堤防部34之间分别形成有凹部35。衬垫基部32、平面状接触部33以及标准尺寸固定用堤防部34的各个厚度(高度)尺寸的大小关系为：在衬垫基部32的厚度尺寸为t4、平面状接触部33的厚度尺寸为t5、标准尺寸固定用堤防部34的厚度尺寸为t6的情况下，满足t4<t5<t6的关系。
在具备上述结构的燃料电池用衬垫11中，在第一以及第二衬垫主体21、31的宽度方向两侧分别一体地成形基于衬垫厚度尺寸的标准尺寸固定用堤防部24、34，在电池单元接合时，该两个标准尺寸固定用堤防部24、34在平面上重叠的位置分别与中间部件54的MEA55接触，因此，该两个标准尺寸固定用堤防部24、34可以作为垫片发挥作用，可以限制衬垫11整体的压缩量。由此，能够抑制衬垫主体21、31被过度压缩而损坏其耐久性、密封性。
另外，作为在衬垫主体21、31上一体成形标准尺寸固定用堤防部24、34的形状，两个衬垫主体21、31中的第一衬垫主体21具备截面呈山形的唇状的接触部23，并且第二衬垫主体31具备平面状的接触部33，在第一衬垫主体21的唇状接触部23与标准尺寸固定用堤防部24之间设置有凹部25，并且在第二衬垫主体31的平面状接触部33与标准尺寸固定用堤防部34之间设置有凹部35，因此，即使标准尺寸固定用堤防部24、34被压缩，也难以影响到接触部23、33。由此，能够正确维持接触部23、33的密封面压。
第二实施例
下面，该第二实施例所涉及的燃料电池用衬垫11中，构成为：在与上述第一实施例同样结构的基础上，在各个隔板52、53上设置凸部57、58，通过该凸部57、58来支撑各标准尺寸固定用堤防部24、34。例如，凸部57、58通过冲压加工金属制隔板52、53的一部分而形成为中空的立体形状，将其全部或者一部分(图中为全部)埋设在标准尺寸固定用堤防部24、34中。
由此，根据该结构，通过较硬材质的凸部57、58来支撑较软材质的标准尺寸固定用堤防部24、34，因此能够抑制标准尺寸固定用堤防部24、34倒塌。
对于凸部57的厚度(高度)尺寸t7，根据其功能，在衬垫基部22的厚度尺寸为t1、标准尺寸固定用堤防部24的厚度尺寸为t3的情况下，优选满足t1<t7<t3的关系，同样，对于凸部58的厚度(高度)尺寸t8，根据其功能，在衬垫基部32的厚度尺寸为t4、平面状接触部33的厚度尺寸为t5、标准尺寸固定用堤防部34的厚度尺寸为t6的情况下，优选满足t4<t8<t6，并且满足t8<t5的关系。
此外，在上述第一以及第二实施例中，在衬垫主体21、31的宽度方向两侧分别设置有标准尺寸固定用堤防部24、34，但是，也可以仅在衬垫主体21的宽度方向一侧设置标准尺寸固定用堤防部24、34。
符号说明
11 燃料电池用衬垫
21 第一衬垫主体
22、32 衬垫基部
23 唇状接触部
24、34 标准尺寸固定用堤防部
25、35 凹部
31 第二衬垫主体
33 平面状接触部
51 燃料电池单元
52、53 隔板
54 中间部件
55 MEA
56 GDL
57、58 凸部

Claims (2)

1.一种燃料电池用衬垫，包含于一对隔板间安装有包含MEA的中间部件的燃料电池单元中，所述燃料电池用衬垫的构造为：保持在所述一对隔板中的一个隔板上的衬垫主体以及保持在另一个隔板上的衬垫主体在平面上重叠的位置分别与所述中间部件接触，其特征在于，
在两个所述衬垫主体的宽度方向两侧或者一侧一体成形有基于衬垫厚度尺寸的标准尺寸固定用堤防部，
所述标准尺寸固定用堤防部通过设置在所述隔板的凸部来支撑，
所述凸部埋设在所述标准尺寸固定用堤防部中，
所述凸部被形成为：厚度尺寸比所述衬垫的基部的厚度尺寸大，且比所述标准尺寸固定用堤防部的厚度尺寸小。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用衬垫，其特征在于，
两个所述衬垫主体中的一个衬垫主体具备截面呈山形的唇状的接触部，并且另一个衬垫主体具备平面状的接触部，
在所述一个衬垫主体的唇状接触部与所述标准尺寸固定用堤防部之间设置有凹部，并且在所述另一个衬垫主体的平面状接触部与所述标准尺寸固定用堤防部之间也设置有凹部。
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