JP2006216400A - Seal structure of separator for fuel cell, seal structure between two or more members - Google Patents

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恒政 西田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability of a gasket by suppressing adhesion of an adhesive to a side face of the gasket. <P>SOLUTION: This is a seal structure of a separator for a fuel cell which is used for the fuel cell composed by laminating the separator and an MEA and which is provided with the gasket 2 in which the whole face of at least one laminating direction end face is fixed and adhered to the separator and compressed in the laminating direction, and an adhesive pool part 4 capable of housing a part of the adhesive to adhere the gasket 2 and the separator 3 is installed in the vicinity of the bottom face 2b of the gasket 2. This adhesive pool part 4 is formed by installing a recess part at the separator. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数部材間のシール構造、特に、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって電気を発生する燃料電池用のセパレータのシール構造に関する。   The present invention relates to a seal structure between a plurality of members, and more particularly to a seal structure for a separator for a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas.

一般に、固定高分子型の単電池は、電解質膜およびその両面に配した一対の電極からなる膜−電極アッセンブリ(以下、MEA;Membrane Electrode Assemblyと呼ぶ。)と、MEAを挟持する一対のセパレータとで構成され、全体として積層形態を有する。セパレータの一方には帯状またはOリング状のガスケットが接着剤を介して接着されており、積層方向に圧縮されたガスケットによって、積層部材(MEA、セパレータ)間のシール性が確保されている。
特開2004−55276号公報
In general, a fixed polymer type single cell includes an electrolyte membrane and a membrane-electrode assembly (hereinafter referred to as MEA; Membrane Electrode Assembly) comprising a pair of electrodes disposed on both sides thereof, and a pair of separators sandwiching the MEA. And has a laminated form as a whole. A strip-shaped or O-ring-shaped gasket is bonded to one side of the separator via an adhesive, and a sealing property between the stacked members (MEA, separator) is secured by the gasket compressed in the stacking direction.
JP 2004-55276 A

しかしながら、ガスケットをセパレータに強固に固着させるには、十分な量の接着剤を塗布する必要があり、ガスケットの底面全面を接着面とした場合には、図4に示したように、ガスケット圧着時に接着面の端部(内外周部)から接着剤1が溢れ、この溢れた接着剤1がガスケット2の側面2aに付着する場合がある。この場合、側面2aが接着剤により拘束されるため、積層方向に圧縮された状態で使用されるガスケット2に不要な応力が生じ、ガスケット2の耐久性が低下する可能性がある。   However, in order to firmly fix the gasket to the separator, it is necessary to apply a sufficient amount of adhesive. When the entire bottom surface of the gasket is used as an adhesive surface, as shown in FIG. In some cases, the adhesive 1 overflows from the end portion (inner and outer peripheral portions) of the bonding surface, and the overflowing adhesive 1 adheres to the side surface 2 a of the gasket 2. In this case, since the side surface 2a is constrained by the adhesive, unnecessary stress is generated in the gasket 2 used in a compressed state in the stacking direction, and the durability of the gasket 2 may be reduced.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ガスケットの側面に接着剤が付着することを抑制してガスケットの耐久性を向上させることを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at improving durability of a gasket by suppressing that an adhesive agent adheres to the side surface of a gasket.

本発明においては、上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。   In the present invention, the following means are employed in order to solve the above problems.

請求項1に記載の発明は、積層方向に圧縮されるガスケットの少なくとも一方の積層方向端面の全面が接着剤を介してセパレータに接着されてなるセパレータのシール構造であって、ガスケット接着面の縁部付近に接着剤溜り部を有する。   The invention according to claim 1 is a separator sealing structure in which at least one end surface in the stacking direction of the gasket compressed in the stacking direction is bonded to the separator via an adhesive, and the edge of the gasket bonding surface An adhesive reservoir portion is provided near the portion.

本発明によれば、ガスケットをセパレータに接着させる際に塗布された接着剤のうち、接着に必要な分量以上の接着剤が接着剤溜り部に収容される。   According to the present invention, out of the adhesive applied when the gasket is bonded to the separator, an amount of adhesive more than that required for adhesion is accommodated in the adhesive reservoir.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池用セパレータのシール構造において、前記接着剤溜り部は、前記ガスケットの外周側および内周側に設けられていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the seal structure for a fuel cell separator according to the first aspect, the adhesive reservoir is provided on an outer peripheral side and an inner peripheral side of the gasket. .

本発明によれば、ガスケットをセパレータに圧着する際にガスケットの両側方(外周側と内周側)へ溢れる接着剤が接着剤溜り部に収容される。なお、接着剤溜り部は、ガスケットの外周部および内周部の直下に限らず、これら外周部の直下よりも更に外側および内周部の直下よりも更に内側に設けてもよい。   According to the present invention, when the gasket is pressure-bonded to the separator, the adhesive overflowing to both sides (outer peripheral side and inner peripheral side) of the gasket is accommodated in the adhesive reservoir. Note that the adhesive reservoir portion is not limited to being directly below the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the gasket, but may be provided on the outer side further below the outer peripheral portion and further on the inner side than directly below the inner peripheral portion.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池用セパレータのシール構造において、前記接着剤溜り部は、前記セパレータのガスケット接着領域をその周辺領域に対して凸形状とすることにより形成されてなる。   According to a third aspect of the present invention, in the seal structure for a fuel cell separator according to the first aspect, the adhesive reservoir has a convex shape with respect to the peripheral region of the gasket adhesive region of the separator. Formed.

本発明によれば、セパレータのガスケット接着領域と、その周辺領域との間に段が形成される。したがって、必要以上の接着剤はこの段を重力に従って流下してガスケット接着領域の周辺領域へと退避させられる。   According to the present invention, a step is formed between the gasket adhesion region of the separator and its peripheral region. Therefore, an unnecessary amount of adhesive flows down the step according to gravity and is retreated to the peripheral region of the gasket bonding region.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池用セパレータのシール構造において、前記接着剤溜り部は、前記ガスケットの接着面形状を前記セパレータに対して凸形状とすることにより形成されてなる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the seal structure for a fuel cell separator according to the first aspect, the adhesive reservoir is formed by making the adhesive surface of the gasket convex with respect to the separator. Being done.

本発明によれば、ガスケットの接着面を凸形状としたことにより、平面であるセパレータのガスケット接着領域との間に隙間が生ずる。したがって、必要以上の接着剤はこの隙間に収容される。すなわち、本発明によれば接着剤溜り部に溜まった接着剤もガスケットの接着に寄与することとなる。   According to the present invention, since the gasket adhesive surface is convex, a gap is formed between the gasket and the gasket adhesive region. Therefore, more adhesive than necessary is accommodated in the gap. That is, according to the present invention, the adhesive accumulated in the adhesive reservoir also contributes to the gasket adhesion.

請求項5に記載の発明は、請求項1に記載のセパレータのシール構造において、前記接着剤溜り部は、前記セパレータに凹部を設けることで形成されてなる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the separator seal structure according to the first aspect, the adhesive reservoir portion is formed by providing a concave portion in the separator.

本発明によれば、ガスケットとセパレータとの間から溢れた接着剤は、接着剤溜り部としてセパレータに設けられた凹部に収容される。ガスケット接着面の直下に接着剤溜り部を位置させる必要がなくなるため、ガスケット接着面の適切な設計が可能となる。   According to the present invention, the adhesive overflowing from between the gasket and the separator is accommodated in a recess provided in the separator as an adhesive reservoir. Since it is not necessary to position the adhesive reservoir directly under the gasket bonding surface, it is possible to appropriately design the gasket bonding surface.

請求項6に記載の発明は、積層された複数の部材間をシールするガスケットを備え、該ガスケットの少なくとも一方の積層方向端面の全面が接着剤を介して前記部材に接着されてなる複数部材間のシール構造であって、ガスケット接着面の縁部付近に接着剤溜り部を有する。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a gasket for sealing between a plurality of stacked members, and the entire surface of at least one stacking direction end surface of the gasket is bonded to the member via an adhesive. And has an adhesive reservoir near the edge of the gasket bonding surface.

本発明によれば、積層される部材にガスケットを接着させる際に塗布された接着剤のうち、接着に必要な分量以上の接着剤が接着剤溜り部に収容される。   According to the present invention, out of the adhesive applied when the gasket is bonded to the member to be laminated, an amount of adhesive more than that required for adhesion is accommodated in the adhesive reservoir.

本発明においては以下の効果を得ることができる。   In the present invention, the following effects can be obtained.

必要量以上の接着剤を収容する接着剤溜り部を設けたことにより、ガスケットの側面に接着剤が付着することが抑制され、ガスケットの耐久性を向上させることができる。   By providing an adhesive reservoir that accommodates more adhesive than necessary, adhesion of the adhesive to the side surface of the gasket is suppressed, and the durability of the gasket can be improved.

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1に示したものは本発明の第1実施形態として示した燃料電池用セパレータのシール構造である。セパレータ3には、ガスケット2が接着される領域である接着領域3aに隣接した位置に接着剤溜り部4が設けられている。本実施形態の接着剤溜り部4は、ガスケット圧着時に接着面からはみ出した接着剤の余剰分を受容するためにセパレータ3に設けられた溝状の凹部であり、ガスケット2の外周側及び内周側の両側方(ガスケット接着面の縁部付近)に位置してガスケット2の延在方向に沿って延びている。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a fuel cell separator sealing structure shown as the first embodiment of the present invention. The separator 3 is provided with an adhesive reservoir 4 at a position adjacent to an adhesive region 3a to which the gasket 2 is bonded. The adhesive reservoir 4 of the present embodiment is a groove-shaped recess provided in the separator 3 to receive the excess adhesive protruding from the adhesive surface when the gasket is pressure-bonded. It is located on both sides of the side (near the edge of the gasket bonding surface) and extends along the extending direction of the gasket 2.

また、ガスケット2の底面(積層方向端面、ガスケット接着面)2bとセパレータ3の接着領域3aとは平面に形成されていて、ガスケット2の底面2は接着剤を介して全面に亘ってセパレータ3に接着されている。   Further, the bottom surface (end surface in the stacking direction, gasket adhesion surface) 2b of the gasket 2 and the adhesion region 3a of the separator 3 are formed in a plane, and the bottom surface 2 of the gasket 2 is formed on the separator 3 over the entire surface with an adhesive. It is glued.

本構成の燃料電池用セパレータのシール構造においては、十分な量の接着剤をセパレータ3の接着領域3aに塗布し、ガスケット2の底面2bを接着領域3aに合わせてガスケット2をセパレータ3に圧着させる。このとき、接着領域3aから溢れた余分な接着剤1は、図のように接着剤溜り部4に流入するため、ガスケット2の側面2aに接着剤1が付着することが抑制される。   In the fuel cell separator seal structure of this configuration, a sufficient amount of adhesive is applied to the adhesion region 3a of the separator 3, and the gasket 2 is pressure-bonded to the separator 3 with the bottom surface 2b of the gasket 2 aligned with the adhesion region 3a. . At this time, since the excess adhesive 1 overflowing from the adhesive region 3a flows into the adhesive reservoir 4 as shown in the figure, the adhesion of the adhesive 1 to the side surface 2a of the gasket 2 is suppressed.

したがって、積層方向に圧縮された状態で使用されるガスケット2への不要な応力を低減することができ、ガスケット2の耐久性を向上させることができる。また、接着剤溜り部4がガスケット2の底面2bの直下から外れているため、ガスケット接着面を適切に設計することが可能となる。例えば、ガスケット2の底面2bおよび接着領域3aを平面に形成することが可能となり、高い接着安定性を得ることができる。   Therefore, unnecessary stress on the gasket 2 used in a compressed state in the stacking direction can be reduced, and the durability of the gasket 2 can be improved. Further, since the adhesive reservoir 4 is removed from directly below the bottom surface 2b of the gasket 2, the gasket adhesive surface can be appropriately designed. For example, the bottom surface 2b of the gasket 2 and the adhesion region 3a can be formed on a flat surface, and high adhesion stability can be obtained.

<第2実施形態>
図2に示したものは本発明の第2実施形態として示した燃料電池用セパレータのシール構造である。セパレータ6には、ガスケット2が接着される接着領域6aがその周辺領域6bよりも盛り上がった凸形状となっている。その結果、接着領域6aとその周辺領域6bとの間(境界)には段が形成され、この段は本実施形態ではなだらかな傾斜面(接着剤溜り部)6cとなっている。つまり、本実施形態の接着剤溜り部は、ガスケット圧着時に接着面からはみ出した接着剤の余剰分を傾斜面6cに沿わせて重力方向下側へと逃がし、当該傾斜面6cに留めておくものである。
Second Embodiment
FIG. 2 shows a fuel cell separator seal structure shown as the second embodiment of the present invention. The separator 6 has a convex shape in which a bonding region 6a to which the gasket 2 is bonded is raised more than the peripheral region 6b. As a result, a step is formed (boundary) between the adhesion region 6a and the peripheral region 6b, and this step is a gentle inclined surface (adhesive reservoir) 6c in the present embodiment. In other words, the adhesive reservoir portion of the present embodiment allows the excess of the adhesive protruding from the adhesive surface when the gasket is crimped to escape along the inclined surface 6c to the lower side in the gravity direction and is retained on the inclined surface 6c. It is.

本構成の燃料電池用セパレータのシール構造においても、十分な量の接着剤をセパレータ6の接着領域6aに塗布し、ガスケット2の底面2bを接着領域6aに合わせてガスケット2をセパレータ6に圧着させた際に、接着領域6aから溢れた余分な接着剤1は、図のように傾斜面6cに沿って接着領域6aからその周辺領域6bへ流下するため、ガスケット2の側面2aに接着剤が付着することが抑制される。   Also in the fuel cell separator seal structure of this configuration, a sufficient amount of adhesive is applied to the adhesive region 6 a of the separator 6, and the gasket 2 is bonded to the separator 6 by aligning the bottom surface 2 b of the gasket 2 with the adhesive region 6 a. In this case, excess adhesive 1 overflowing from the adhesive region 6a flows down from the adhesive region 6a to the peripheral region 6b along the inclined surface 6c as shown in the figure, so that the adhesive adheres to the side surface 2a of the gasket 2. Is suppressed.

したがって、積層方向に圧縮された状態で使用されるガスケット2への不要な応力を低減することができ、ガスケット2の耐久性を向上させることができる。また、接着剤溜まり部6cがガスケット2の底面2bの直下から外れているため、ガスケット接着面を適切に設計することが可能となる。例えば、ガスケット2の底面2bおよび接着領域6aを平面に形成することが可能となり、高い接着安定性を得ることができる。さらに、セパレータ6の厚さを薄くする必要がないため、セパレータ6の耐久性低下を防止することができる。   Therefore, unnecessary stress on the gasket 2 used in a compressed state in the stacking direction can be reduced, and the durability of the gasket 2 can be improved. In addition, since the adhesive reservoir 6c is removed from directly below the bottom surface 2b of the gasket 2, the gasket bonding surface can be appropriately designed. For example, the bottom surface 2b of the gasket 2 and the adhesion region 6a can be formed in a flat surface, and high adhesion stability can be obtained. Furthermore, since it is not necessary to reduce the thickness of the separator 6, it is possible to prevent a decrease in the durability of the separator 6.

<第3実施形態>
図3に示したものは本発明の第3実施形態として示した燃料電池用セパレータのシール構造である。セパレータ10に接着されるガスケット8は、接着面である底面8bがセパレータ10に対して凸形状となっている。具体的には、底面8bは、その中央部からガスケット8の両側面8aに向かって、ガスケット8の底面8bとセパレータ10の接着領域10aとの隙間9が広がるような滑らかな凸曲面形状となっている。つまり、本実施形態の接着剤溜り部は、ガスケット8の底面8bとセパレータ10の接着領域10aとの間に形成される接着剤層の中で、相対的に層厚の厚くなる部分から構成されている。
<Third Embodiment>
FIG. 3 shows a seal structure for a fuel cell separator shown as the third embodiment of the present invention. The gasket 8 to be bonded to the separator 10 has a bottom surface 8 b that is an adhesive surface that is convex with respect to the separator 10. Specifically, the bottom surface 8b has a smooth convex curved surface shape in which a gap 9 between the bottom surface 8b of the gasket 8 and the adhesion region 10a of the separator 10 is widened from the central portion toward both side surfaces 8a of the gasket 8. ing. That is, the adhesive reservoir portion of the present embodiment is configured by a portion having a relatively thick layer thickness in the adhesive layer formed between the bottom surface 8b of the gasket 8 and the adhesive region 10a of the separator 10. ing.

本構成の燃料電池用セパレータのシール構造においても、十分な量の接着剤をセパレータ10の接着領域10aに塗布し、ガスケット8の底面8bを接着領域10aに合わせてガスケット8をセパレータ10に圧着させた際に、接着剤1はガスケット側面8aに向かって広がる隙間9内に収まるため、溢れた接着剤1がガスケット側面8aに付着することが抑制される。   Also in the fuel cell separator seal structure of this configuration, a sufficient amount of adhesive is applied to the adhesion region 10a of the separator 10, and the gasket 8 is pressure-bonded to the separator 10 with the bottom surface 8b of the gasket 8 aligned with the adhesion region 10a. In this case, since the adhesive 1 is contained in the gap 9 that spreads toward the gasket side surface 8a, the overflowing adhesive 1 is prevented from adhering to the gasket side surface 8a.

したがって、積層方向に圧縮された状態で使用されるガスケット8への不要な応力を低減することができ、ガスケット8の耐久性を向上させることができる。また、セパレータ10の厚さを薄くする必要がないため、セパレータ10の耐久性低下を防止することができる。   Therefore, unnecessary stress on the gasket 8 used in a state compressed in the stacking direction can be reduced, and the durability of the gasket 8 can be improved. In addition, since it is not necessary to reduce the thickness of the separator 10, it is possible to prevent a decrease in the durability of the separator 10.

<他の実施形態>
本発明は、上記実施形態以外にも種々に変更して適用することが可能である。例えば、上記各実施形態では、ガスケットの底面(一方の積層方向端面)の全面が接着剤にてセパレータに接着されていたが、更にガスケットの上面(他方の積層方向端面)の全面も接着剤にてセパレータに接着されていてもよい。
<Other embodiments>
The present invention can be applied with various modifications other than the above embodiment. For example, in each of the embodiments described above, the entire bottom surface (one end surface in the stacking direction) of the gasket is bonded to the separator with the adhesive, but the entire top surface (end surface in the other stacking direction) of the gasket is also used as the adhesive. May be adhered to the separator.

また、上記各実施形態では、燃料電池用セパレータのシール構造について説明したが、本発明はこのような形態に限らず、積層された複数の部材間をシールする種々のシール構造に適用することが可能である。   In each of the above embodiments, the seal structure of the fuel cell separator has been described. However, the present invention is not limited to such a form, and can be applied to various seal structures that seal a plurality of stacked members. Is possible.

本発明の第1実施形態として示した燃料電池用セパレータのシール構造の断面図である。It is sectional drawing of the seal structure of the separator for fuel cells shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態として示した燃料電池用セパレータのシール構造の断面図である。It is sectional drawing of the seal structure of the separator for fuel cells shown as 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態として示した燃料電池用セパレータのシール構造の断面図である。It is sectional drawing of the seal structure of the separator for fuel cells shown as 3rd Embodiment of this invention. 従来の燃料電池用セパレータのシール構造の断面図である。It is sectional drawing of the sealing structure of the conventional separator for fuel cells.

符号の説明Explanation of symbols

1…接着剤、3,6,10…セパレータ、2,8…ガスケット、4…接着剤溜り部(凹部)、6c…傾斜面(接着剤溜り部)、9…隙間(接着剤溜り部)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Adhesive, 3, 6, 10 ... Separator, 2, 8 ... Gasket, 4 ... Adhesive reservoir (recessed part), 6c ... Inclined surface (adhesive reservoir), 9 ... Gap (adhesive reservoir)

Claims (6)

積層方向に圧縮されるガスケットの少なくとも一方の積層方向端面の全面が接着剤を介してセパレータに接着されてなるセパレータのシール構造であって、
ガスケット接着面の縁部付近に接着剤溜り部を有するセパレータのシール構造。
A seal structure of a separator formed by adhering the entire surface of at least one of the gaskets in the stacking direction in the stacking direction to the separator via an adhesive,
A separator sealing structure having an adhesive reservoir near the edge of the gasket adhesive surface.
前記接着剤溜り部は、前記ガスケットの外周側および内周側に設けられている請求項1に記載のセパレータのシール構造。   The separator sealing structure according to claim 1, wherein the adhesive reservoir is provided on an outer peripheral side and an inner peripheral side of the gasket. 前記接着剤溜り部は、前記セパレータのガスケット接着領域をその周辺領域に対して凸形状とすることにより形成されてなる請求項1に記載のセパレータのシール構造。   2. The separator seal structure according to claim 1, wherein the adhesive reservoir portion is formed by projecting a gasket adhesion region of the separator with respect to a peripheral region thereof. 前記接着剤溜り部は、前記ガスケットの接着面形状を前記セパレータに対して凸形状とすることにより形成されてなる請求項1に記載のセパレータのシール構造。   2. The separator seal structure according to claim 1, wherein the adhesive reservoir portion is formed by making an adhesive surface shape of the gasket convex with respect to the separator. 前記接着剤溜り部は、前記セパレータに凹部を設けることで形成されてなる請求項1に記載のセパレータのシール構造。   The separator sealing structure according to claim 1, wherein the adhesive reservoir is formed by providing a recess in the separator. 積層された複数の部材間をシールするガスケットを備え、該ガスケットの少なくとも一方の積層方向端面の全面が接着剤を介して前記部材に接着されてなる複数部材間のシール構造であって、
ガスケット接着面の縁部付近に接着剤溜り部を有する複数部材間のシール構造。
A gasket structure for sealing between a plurality of laminated members, and a sealing structure between a plurality of members, wherein the entire surface of at least one lamination direction end face of the gasket is bonded to the member via an adhesive,
A seal structure between a plurality of members having an adhesive reservoir near the edge of the gasket bonding surface.
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