JP2004245341A

JP2004245341A - ガスケット

Info

Publication number: JP2004245341A
Application number: JP2003036366A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Inoue; 智広井上
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP4210837B2

Abstract

【課題】アンカー用の貫通穴３を有する基板１にシールリップ４ｂを有するゴム状弾性体製のガスケット４を一体成形してなるガスケットにおいて、ガスケット４のシールリップ４ｂ先端にヒケ５が発生するのを抑えることができ、もってヒケ５によりシールリップ４ｂの面圧が低下してシール性が損なわれるのを防止することが可能なガスケットを提供する。
【解決手段】アンカー用の貫通穴３を有する基板１にシールリップ４ｂを有するゴム状弾性体製のガスケット４を一体成形し、ガスケット４はその一部４ａが貫通穴３を介して基板１の反対側へはみ出しているガスケットにおいて、貫通穴３をガスケット４のシール性に寄与するリップ領域からオフセットした位置に配置することにした。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、基板にゴム状弾性体製のガスケットを一体成形したガスケットに関するものである。本発明のガスケットは例えば燃料電池用ガスケットとして用いられ、またはその他の分野で基板一体成形型ガスケットとして用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば固体高分子形燃料電池では、水素、酸素（空気）および冷却水等の流体が使用されるため、これらの流体を隔離するためのシールが重要となる。しかしながら燃料電池用セパレータには、焼成カーボン、樹脂含有カーボンまたはアモルファスカーボン等の非常に強度の低いプレートが用いられるため、従来汎用機器に使用されているような反力の大きいＯリングや平面ガスケットを使用するとその反力によりセパレータが破損してしまうことがある。
【０００３】
その対策として、例えば特開２０００−１３３２８８号公報に記載された発明では、ガスケットの断面形状を山形等としてガスケットにシールリップを設けることにより、ガスケットに発生する反力を低下させる手段が用いられている。
【０００４】
また、このような山形等の断面積の小さいガスケットを予め単独で成形してから燃料電池スタック内に組み付けるのは作業上困難であるため、例えば特開２００１−１８５１７４号公報では、基板であるセパレータにガスケットを一体成形する方法が提案され、更にこの一体成形において、ガスケットを成形するセパレータの溝内に貫通穴を設けて、この貫通穴のアンカー効果によりガスケットを固定する方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、従来は、断面山形のガスケットのシールリップが溝幅中央部に配置される一方で貫通穴も溝幅中央部に配置されているために、以下の不都合を生じることがある。
【０００６】
すなわち、貫通穴上下位置のガスケットはゴムのボリュームがその他の部分よりも多いためにゴム成形後にヒケを生じ易いところ、従来はシールリップと貫通穴との上記位置関係によりシールリップ先端にヒケが発生する。したがってこのヒケによりシールリップの面圧が低下し、シール性が損なわれる虞がある。
【０００７】
図９ないし図１２は、この状態の模式図を示している。
【０００８】
すなわち図９および図１０に示すように、基板であるセパレータ５１にガスケット成形溝５２が形成され、このガスケット成形溝５２内にアンカー用の貫通穴５３が所要数形成されている。図１１に示すようにガスケット５４はセパレータ５１の一面側に一体成形されるが、図１２に示すようにその一部５４ａは貫通穴５３を介してセパレータ５１の反対側へはみ出しており、この貫通穴５３によるアンカー効果によりガスケット５４がセパレータ５１に対して抜け止めされている。
【０００９】
しかしながら、この従来技術では、図示したように断面山形のガスケット５４のシールリップ５４ｂがガスケット成形溝５２の幅方向中央部に配置される一方で貫通穴５３も成形溝５２の幅方向中央部に配置されているために、シールリップ５４ｂ先端およびその裏面にヒケ５５が発生し、このヒケ５５によりシールリップ５４の面圧が低下し、シール性が損なわれる虞がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１３３２８８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１８５１７４号公報（図５）
【００１１】
【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、アンカー用の貫通穴を有する基板にシールリップを有するゴム状弾性体製のガスケットを一体成形してなるガスケットにおいて、ガスケットのシールリップ先端にヒケが発生するのを抑えることができ、もってヒケによりシールリップの面圧が低下してシール性が損なわれるのを防止することが可能なガスケットを提供することを目的とする。
【００１２】
【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、アンカー用の貫通穴を有する基板にシールリップを有するゴム状弾性体製のガスケットを一体成形し、前記ガスケットはその一部が前記貫通穴を介して前記基板の反対側へはみ出しているガスケットにおいて、前記貫通穴を前記ガスケットのシール性に寄与するリップ領域からオフセットした位置に配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
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、基板が燃料電池用セパレータであることを特徴とするものである。
【００１４】
上記図９ないし図１２に示した従来のガスケットがシールリップ先端にヒケを生じる虞があったのは、断面山形のガスケットのシールリップが溝幅中央部に配置される一方で貫通穴も溝幅中央部に配置されることにより、ゴムのボリュームが大きくヒケを生じ易い部位とシールリップ先端部位とが位置的に重なっていたからである。これに対して、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よれば、貫通穴をガスケットのシール性に寄与するリップ領域からオフセットした位置に配置するようにしたために、ゴムのボリュームが大きくヒケを生じ易い部位とシールリップ先端部位とが位置的にずれることになる。
【００１５】
尚、ここで、「ガスケットのシール性に寄与するリップ領域Ｅ」とはおおむね図１に示すように、シールリップ４ｂの高さｈの１／３〜１／２までの範囲がこれに該当し、これよりも裾側にヒケが形成されてもシール性への影響はごく小さい。したがってこのリップ領域Ｅは、リップ４ｂの全幅よりも若干小さいものである。
【００１６】
また、ヒケの形成される領域は貫通穴３の径Ｄ_１とその部分の肉厚およびガスケット４の材料（成形時の収縮度合い）とによって決まるため一概には規定できないが、図２に示すように通常の場合、シール性に影響を及ぼすようなヒケによるシール面の凹み５は貫通穴３の径Ｄ_１とほぼ等しいかそれよりも内側に形成されるので（凹み５の径をＤ_２として、Ｄ_２≦Ｄ_１）、貫通穴３を上記リップ領域Ｅからオフセットすることにより本発明の目的を達成することができ、すなわちシール性の低下を防ぐことができる。
【００１７】
貫通穴は、セパレータ等基板の成形時に同時に成形しても良いし、成形後に追加工しても良い。
【００１８】
貫通穴の形成位置については、貫通穴をガスケットの上記リップ領域Ｅから幅方向一方へオフセットさせるパターン、リップ領域Ｅから幅方向両方へ互い違いにオフセットさせるパターン、またはリップ領域Ｅから幅方向両方へ対称的にオフセットさせるパターン等が考えられる。
【００１９】
また、成形するガスケットの寸法形状にもよるが、通常の場合で、貫通穴の径寸法は０．５〜２ｍｍ、貫通穴のリップライン方向の間隔寸法は１０〜３０ｍｍで設けられる。
【００２０】
また、シールリップ（特にはその先端）は一般にこれをガスケット成形溝の幅方向中央部に設けるが、これには限定されず、該幅方向中央部より外れた位置に設けても良い。
【００２１】
また、ガスケットの材質としては、セパレータに一体成形可能な通常のガスケット用弾性材料を使用できるが、耐熱、低反力および低溶出性が求められる燃料電池シールに使用する場合には、シリコーン系ゴム材料またはフッ素系ゴム材料が好適に用いられる。
【００２２】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００２３】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一のガスケットは、ガスケットのシール性に寄与するリップラインから貫通穴の位置をオフセットすることにより、貫通穴上部に形成されるヒケによるシール性の低下を防ぐものであり、また、ガスケットのシール性に寄与するリップラインからガスケット成形溝に設ける貫通穴の位置をオフセットすることにより、貫通穴上部に形成されるヒケによるシール性の低下を防ぐものである。
【００２４】
【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。
【００２５】
図３は、本発明の実施例に係るガスケットの構成部品である基板としての燃料電池用セパレータの一部平面図を示しており、そのＡ−Ａ線拡大断面図が図４に示されている。また、図５は前記セパレータにゴム状弾性体製のガスケットを一体成形した当該ガスケットの断面図を示している。当該ガスケットは燃料電池用ガスケットとして用いられる。
【００２６】
図３に示すように、基板であるセパレータ１にはガスケット成形溝２が所定の平面レイアウトをもって形成されており、このガスケット成形溝２内にアンカー用の貫通穴３が所要数形成されている。
【００２７】
図４に示すように、ガスケット成形溝２はセパレータ１の一面１ａおよび他面１ｂに一対が対応して形成されており、この一対の成形溝２，２の各溝底部に貫通穴３が開口している。
【００２８】
図３に示すように、貫通穴３は複数が成形溝２の長手方向に沿って一定の間隔を介して並べられており、また、それぞれが成形溝２の幅方向中央部２ａから幅方向一方へオフセットした位置に配置されている。オフセットのパターンは、成形溝２の幅方向両側へ一つずつ互い違いにオフセットされるパターンとされている（一つずつ順に幅方向中央部２ａの左側、右側、左側、右側・・・へとオフセットされている）。
【００２９】
上記構成のセパレータ１に対し、その一面１ａ側の成形溝２内にゴム状弾性体製のガスケット４が一体成形されており、図５に示すように、ガスケット４はその一部４ａが貫通穴３を介してセパレータ１の他面１ｂ側へはみ出して他面１ｂ側の成形溝２に収容されている。したがってガスケット４は貫通穴３のアンカー効果によりセパレータ１から外れることがない。
【００３０】
また、ガスケット４には、図５に示すように断面山形のシールリップ４ｂが形成されており、このシールリップ４ｂは成形溝２の幅方向中央部２ａに配置されている。
【００３１】
したがって当該実施例では、このようにガスケット４のシールリップ４ｂが成形溝２の幅方向中央部２ａに配置される一方で上記したようにアンカー用の貫通穴３が成形溝２の幅方向中央部２ａから幅方向一方へオフセットした位置に配置されているために、前者のシールリップ４ｂに対して後者の貫通穴３がオフセットした位置に配置されている。したがって図５に示すように、貫通穴３の上下位置にゴム成形後にヒケ５が発生しても、ヒケ５がシールリップ４ｂには形成されずにシールリップ４ｂ以外のガスケット４の裾野部分に形成されるために、シールリップ４ｂにヒケ５による形状不具合が発生するのを抑えることができる。したがって、シールリップ４ｂにヒケ５による面圧の低下が発生してシール性が損なわれるのを未然に防止することができる。
【００３２】
尚、シールリップ４ｂに対する貫通穴３のオフセット量は、上記００１５欄および００１６欄で説明したように「ガスケットのシール性に寄与するリップ領域Ｅ」を目安として、貫通穴３をこのリップ領域Ｅから外すのが好適であり、当該実施例では図３に示したように各貫通穴３がこのリップ領域Ｅから外れた位置に配置されている。
【００３３】
また、オフセットのパターンとしては、当該実施例のように貫通穴３をリップ領域Ｅから成形溝２の幅方向両側へ互い違いにオフセットさせるパターンのほかに、リップ領域Ｅから幅方向一方のみへオフセットさせるパターンや、リップ領域Ｅから幅方向両側へ対称的にオフセットさせるパターン等であっても良い。図６ないし図８は、後者のリップ領域Ｅから幅方向両側へ対称的にオフセットさせるパターンを示している。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３５】
すなわち、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、貫通穴をガスケットのシール性に寄与するリップ領域からオフセットした位置に配置するようにしたために、貫通穴の上下位置にゴム成形後にヒケが発生してもこのヒケはシールリップの先端部には形成されずにそれ以外の部分に形成されることになる。したがって、シールリップの先端部にヒケによる形状不具合が発生するのを抑えることができ、シールリップにヒケによる面圧の低下が発生してシール性が損なわれるのを未然に防止することができる。
【００３６】
また、本発明の請求項２によるガスケットにおいては、基板が燃料電池用セパレータとされているために、この燃料電池用セパレータの分野において上記請求項１による作用効果を得ることができる。したがって、シールリップにヒケによる面圧の低下が発生せず、よって優れたシール性能を発揮することができる燃料電池用構成部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスケットのシール性に寄与するリップ領域を示す説明図
【図２】貫通穴径とヒケ形成領域の大小関係を示す説明図
【図３】本発明の実施例に係るガスケットの構成部品であるセパレータの一部平面図
【図４】図３におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図５】同ガスケットの要部断面図
【図６】本発明の他の実施例に係るガスケットの構成部品であるセパレータの一部平面図
【図７】図６におけるＢ−Ｂ線拡大断面図
【図８】同ガスケットの要部断面図
【図９】従来例に係るガスケットの構成部品であるセパレータの一部平面図
【図１０】図９におけるＣ−Ｃ線拡大断面図
【図１１】図９におけるＤ−Ｄ線拡大断面図であってかつ同ガスケットの要部断面図
【図１２】同ガスケットの要部断面図
【符号の説明】
１セパレータ（基板）
１ａ一面
１ｂ他面
２ガスケット成形溝
２ａ幅方向中央部
３貫通穴
４ガスケット
４ａ一部
４ｂシールリップ
５ヒケ
Ｅガスケットのシール性に寄与するリップ領域

Claims

アンカー用の貫通穴（３）を有する基板（１）にシールリップ（４ｂ）を有するゴム状弾性体製のガスケット（４）を一体成形し、前記ガスケット（４）はその一部（４ａ）が前記貫通穴（３）を介して前記基板（１）の反対側へはみ出しているガスケットにおいて、
前記貫通穴（３）を前記ガスケット（４）のシール性に寄与するリップ領域（Ｅ）からオフセットした位置に配置したことを特徴とするガスケット。
請求項１のガスケットにおいて、
基板（１）が燃料電池用セパレータであることを特徴とするガスケット。