CN110720003A - 膜一体化密封垫 - Google Patents

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Abstract

关于膜一体化密封垫(11),为了降低安装时的厚度方向的压缩率从而满足低反作用力要求,通过由树脂膜形成的密封垫支撑体(21)支撑密封垫主体(31),并将支撑密封垫主体(31)的位置的膜厚度(t2)设定为比其邻接位置的膜厚度(t1)薄。作为一例,膜一体化密封垫(11)在支撑密封垫主体(31)的位置设有在厚度方向被压缩的部分,通过该部分设定厚度差。作为另一例,膜一体化密封垫(11)在支撑密封垫主体(31)的位置的邻接位置设有多层树脂膜重叠而成的部分,通过该部分设定厚度差。

Description

膜一体化密封垫
技术领域
本发明涉及与密封技术相关的膜一体化密封垫。本发明的膜一体化密封垫例如用作燃料电池用密封垫,或者用作其他的一般密封垫。
背景技术
一直以来,作为燃料电池用密封垫,如图8(A)(B)所示,已知下述的膜一体化密封垫11,该膜一体化密封垫11具有:密封垫支撑体21,由树脂膜形成;密封垫主体31,设于该密封垫支撑体21的平面上并且被密封垫支撑体21支撑。
该膜一体化密封垫11通过密封垫支撑体21支撑并加强密封垫主体31,因此与图9(A)所示的以往的仅由密封垫主体形成的全橡胶型(Rubber only type)的密封垫51相比,从提高操作性的观点来看,具有组装工时减少等非常大的效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-56704号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,该膜一体化密封垫11在其结构上与全橡胶型密封垫51相比,在往实际设备安装时的厚度方向的橡胶压缩率大。因此,橡胶反作用力高,在要求低反作用力的安装部位难以使用。近年,燃料电池中的电池堆结构变得复杂,作为对密封垫的要求,是追求在确保操作性的同时满足低反作用力。
需要说明的是,压缩率如下所示。
对于全橡胶型密封垫51,如图9(A)所示,将由密封垫基部52及密封唇53的组合形成的密封垫51的整体厚度设为a,将安装部位的厚度(安装间隙的宽度)设为b(其中a>b),将两者的差、即压缩量设为c,压缩率用下述式子表示:
压缩率=c/a×100(%)……(1)式;
对于膜一体化密封垫11,如图9(B)所示,从密封垫11的整体厚度a中减去由即使安装也几乎不会被压缩的树脂膜形成的密封垫支撑体21的厚度d,因此压缩率用下述式子表示:
压缩率=c/(a-d)×100(%)……(2)式。
因此,与(1)式的全橡胶型密封垫51相比,(2)式的膜一体化密封垫11存在压缩率变大、反作用力变高的情况。
本发明的课题在于:即使是膜一体化密封垫,也能够减小安装时的厚度方向的压缩率。
用于解决技术问题的手段
本发明的膜一体化密封垫具有:
密封垫主体;和
密封垫支撑体,该密封垫支撑体由树脂膜形成,支撑上述密封垫主体,且支撑上述密封垫主体的位置的膜厚度比其邻接位置的膜厚度薄。
发明效果
根据本发明,即使是膜一体化密封垫,也能够减小安装时的厚度方向的压缩率。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的膜一体化密封垫的主要部分剖视图;
图2(A)(B)及(C)均为示出该膜一体化密封垫的制造工序的说明图;
图3(A)(B)及(C)均为示出该膜一体化密封垫的制造工序的说明图;
图4是示出比较试验结果的曲线图;
图5是示出本发明的第二实施方式的膜一体化密封垫的图,其中(A)是其俯视图,(B)是其主要部分剖视图、即图5(A)中C-C线放大剖视图;
图6是示出本发明的第三实施方式的膜一体化密封垫的图,其中(A)是其俯视图,(B)是其主要部分剖视图、即图6(A)中D-D线放大剖视图;
图7是示出本发明的第四实施方式的膜一体化密封垫的图,其中(A)是其俯视图,(B)是其主要部分剖视图、即图7(A)中E-E线放大剖视图;
图8是示出背景技术的膜一体化密封垫的图,其中(A)是其俯视图,(B)是其主要部分剖视图、即图8(A)中F-F线放大剖视图;
图9(A)是背景技术的全橡胶型密封垫的主要部分剖视图,(B)是背景技术的膜一体化密封垫的主要部分剖视图。
具体实施方式
第一实施方式
如图1所示,本实施方式的膜一体化密封垫11具有:由树脂膜形成的平板状的密封垫支撑体21;由橡胶状弹性体形成的密封垫主体31,设于该密封垫支撑体21的平面上并且被该密封垫支撑体21支撑。膜一体化密封垫11形成为:由树脂膜形成的密封垫支撑体21中的支撑密封垫主体31的位置(以下也称为密封垫支撑位置)22的膜厚度t2比其邻接位置23的膜厚度t1薄(t2<t1)。
在由树脂膜组成的密封垫支撑体21中,仅对密封垫支撑位置22在厚度方向进行压缩加工,邻接位置23不被压缩加工。即,在支撑密封垫主体31的位置具有在厚度方向被压缩的部分。由于该部分,密封垫支撑位置22的膜厚度t2被设定为比其邻接位置23的膜厚度t1薄(t2<t1)。
邻接位置23是指密封垫支撑位置22的外周侧的位置及内周侧的位置两者。
作为膜厚度基准,邻接位置23的膜厚度t1与现有技术中足以支撑密封垫主体31的值相同(例如0.2mm以上),密封垫支撑位置22的膜厚度t2比邻接位置的膜厚度薄(例如小于0.1mm)。
在厚度方向被压缩的部分的压缩是通过热压法实现的。
作为树脂膜的材料,可以使用聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺类、酯类、酰胺类、酰亚胺类等通用膜。
由于密封垫支撑位置22沿密封垫主体31配置,且密封垫主体31沿密封垫11的密封线配置,所以密封垫支撑位置22沿密封垫11的密封线配置。
另一方面,由橡胶状弹性体形成的密封垫主体31为在平板状的密封垫基部32组合截面为三角形的密封唇33而成的形状。
作为密封垫11的制造步骤,如图2(A)所示,准备平板状的密封垫支撑体21,该平板状的密封垫支撑体21由遍及整面具有恒定的初始厚度t1的树脂膜形成。接下来如图2(B)所示,使用压制夹具仅对密封垫支撑体21的密封体支撑位置22进行压缩,使密封垫支撑位置22的膜厚度从t1减少至t2。作为其结果,在密封垫支撑位置22形成槽状的凹部24。接下来如图2(C)所示,在密封垫支撑位置22、即槽状的凹部24的底面上,粘合另行制作的密封垫主体31,或者使用模具一体成型密封垫主体31。虽然在粘合时使用粘合剂,但是若密封垫主体31是自粘型橡胶材料则不需要粘合剂。
如图3(A)(B)(C)所示,压制夹具41具有在基座42上工作的压制模具43,该压制模具43设有压制用突起部44,通过该突起部44反转形成凹部24。
根据具有上述结构的膜一体化密封垫11,若密封垫支撑体21中的密封垫支撑位置22的膜厚度保持为t1,则其压缩率用下述式子表示:
压缩率=c/(a-t1)×100(%)……(3)式。
对此,密封垫支撑位置22的膜厚度从t1减少至t2,其压缩率用下述式子表示:
压缩率:c/(a-t2)×100(%)……(4)式,
因此伴随着t1>t2,压缩率变小。因此,即使是膜一体化密封垫11,本发明也能够提供一种能够尽量减小安装时的厚度方向的压缩率从而具有低反作用力特性的膜一体化密封垫11。
图4示出比较试验的结果。作为试料,制作了外形(平面形状)为400mm×200mm的长方形、厚度为1mm的膜一体化密封垫11。作为膜,使用初始厚度t1=0.25mm的聚丙烯(PP),在比较例中没有对膜进行压缩,在实施例中对膜进行部分地压缩从而使密封垫支撑位置22中的膜厚度减少了0.15mm,成为0.10mm。密封垫主体31的材料为L-VMQ。
根据比较试验的结果,能够确认:在实施例中,操作性仍然良好,而且如图4的曲线图所示,通过FEM解析进行比较时,反作用力大约为70%。图4的曲线图中,比较例用虚线表示,实施例用实线表示。
第二实施方式
如图5所示,本实施方式的膜一体化密封垫11具有:由树脂膜形成的平板状的密封垫支撑体21;由橡胶状弹性体形成的密封垫主体31,设于该密封垫支撑体21的平面上并且被该密封垫支撑体21支撑。膜一体化密封垫11形成为:由树脂膜形成的密封垫支撑体21中的支撑密封垫主体31的位置(以下也称为密封垫支撑位置)22的膜厚度t2比其邻接位置23的膜厚度t1薄(t2<t1)。
此处,关于由树脂膜形成的密封垫支撑体21,在密封垫支撑位置22形成为薄壁的树脂膜(第一树脂膜)的一层构造(单层构造),并且在邻接位置23形成多层构造(层叠构造),该多层构造(层叠构造)是在薄壁的树脂膜(第一树脂膜)上重叠由第二树脂膜形成的加强体25并粘合而成的。即,在支撑密封垫主体31的位置的邻接位置23具有多层树脂膜重叠而成的部分。由于该部分,密封垫支撑位置22的膜厚度t2被设定为比其邻接位置23的膜厚度t1薄(t2<t1)。
邻接位置23是指密封垫支撑位置22的外周侧的位置。
作为膜厚度基准,邻接位置23的膜厚度t1(第一树脂膜及第二树脂膜的层叠构造)与现有技术中足以支撑密封垫主体31的值相同(例如0.2mm以上),密封垫支撑位置22的膜厚度t2(第一树脂膜的单层构造)比邻接位置23的膜厚度薄(例如小于0.1mm)。
作为膜的材料,可以使用聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺类、酯类、酰胺类、酰亚胺类等通用膜,第一树脂膜与第二树脂膜不仅可以选择同种材料,也可以选择不同种类的材料。
由于密封垫支撑位置22沿密封垫主体31配置,且密封垫主体31沿密封垫11的密封线配置,所以密封垫支撑位置22沿密封垫11的密封线配置。
另一方面,由橡胶状弹性体形成的密封垫主体31为在平板状的密封垫基部32组合截面为三角形的密封唇33而成的形状。
根据具有上述结构的膜一体化密封垫11,若密封垫支撑体21的密封垫支撑位置22的膜厚度为t1,则其压缩率用下述式子表示:
压缩率=c/(a-t1)×100(%)……(3)式。
对此,密封垫支撑位置22的膜厚度从t1减少至t2,其压缩率用下述式子表示:
压缩率:c/(a-t2)×100(%)……(4)式,
因此伴随着t1>t2,压缩率变小。因此,即使是膜一体化密封垫11,本发明也能够提供一种能够尽量减小安装时的厚度方向的压缩率从而具有低反作用力特性的膜一体化密封垫11。
需要说明的是,在上述的第二实施方式中,邻接位置23、即相对于由第一树脂膜形成的密封垫支撑体31重叠由第二树脂膜形成的加强体25并进行粘合的位置(粘合位置)遍及密封垫支撑位置22的外周侧的四边全周长而配置,但是该邻接位置23的配置也能够适当改变。
在作为第三实施方式示出的图6中,该邻接位置23乃至接合位置遍及密封垫支撑位置22的外周侧的四边全周长而配置,除此之外,还配置于密封垫支撑位置22的内周侧中的长边的内周侧。
另外,在作为第四实施方式示出的图7中,该邻接位置23仅为密封垫支撑位置22的外周侧中的长边的外周侧。
附图标记说明
11 膜一体化密封垫
21 密封垫支撑体
22 密封垫支撑位置
23 邻接位置
24 凹部
25 加强体
31 密封垫主体
32 密封垫基部
33 密封唇
41 压制夹具
42 基座
43 压制模具
44 压制用突起部

Claims (3)

1.一种膜一体化密封垫,其特征在于,具有:
密封垫主体;和
密封垫支撑体,由树脂膜形成,支撑所述密封垫主体,且支撑所述密封垫主体的位置的膜厚度比其邻接位置的膜厚度薄。
2.根据权利要求1所述的膜一体化密封垫,其特征在于,
所述密封垫支撑体在支撑所述密封垫主体的位置具有在厚度方向被压缩的部分,由于所述部分,支撑所述密封垫主体的位置的膜厚度被设定为比其邻接位置的膜厚度薄。
3.根据权利要求1所述的膜一体化密封垫,其特征在于,
所述密封垫支撑体在支撑所述密封垫主体的位置的邻接位置具有多层树脂膜重叠而成的部分,由于所述部分,支撑所述密封垫主体的位置的膜厚度被设定为比其邻接位置的膜厚度薄。
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