JP2009272109A - Gasket for fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance rigidity and improve in handleability and workability of a gasket 1 for a fuel cell having a structure in which a gasket body 12 made of a rubber material or a synthetic resin material with rubber-like elasticity is integrally fitted to a film-like or a thin-plate frame body 11. <P>SOLUTION: A gasket body 12 made of a rubber material or a synthetic resin material with rubber-like elasticity is integrally fitted to a film-shaped or thin-plate frame body 11, at an outer periphery of which 11, overhung parts 11b are provided overhung from an outer periphery of the gasket body 12, and is bent at a gap 11c extended along an outer periphery edge of a fuel cell. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば燃料電池に用いられるガスケットであって、膜状又は薄板状の枠体にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるガスケット本体が一体的に設けられた構造を有するものに関する。   The present invention is a gasket used for, for example, a fuel cell, and has a structure in which a gasket body made of a rubber material or a synthetic resin material having rubber-like elasticity is integrally provided on a film-like or thin plate-like frame. About.

燃料電池は、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって電力を発生するものであるため、燃料電池を構成する各燃料電池セルには、燃料ガス（水素）や酸化ガス（酸素）、カソード面から排出される水や余剰空気をシールするためのガスケットが装着される。この種のガスケットは、ゴム材料単体からなるものの場合、断面積が小さいものであるほど剛性が不足して、ハンドリング性が悪化するため、装着の際に位置ずれを生じるおそれがある。とくに、シールリップを有するガスケットの場合、僅かな位置ずれでも所要のシール性が得られなくなり、漏洩の原因となる。   Since a fuel cell generates electric power by an electrochemical reaction that is the reverse reaction of water electrolysis, that is, a reaction that generates water from hydrogen and oxygen, each fuel cell that constitutes a fuel cell includes a fuel cell. Gaskets are installed to seal gas (hydrogen), oxidizing gas (oxygen), water discharged from the cathode surface, and excess air. In the case of this type of gasket made of a single rubber material, the smaller the cross-sectional area, the less the rigidity and the handling properties are deteriorated. In particular, in the case of a gasket having a seal lip, even if the position is slightly shifted, the required sealability cannot be obtained, causing leakage.

このようなハンドリング性の悪化を来たさないようにするには、図５に示されるように、ガスケット１００を、膜状又は薄板状の枠体（合成樹脂フィルム）１０１にゴム材料からなるガスケット本体１０２を一体に設けた構造とすることが知られている（例えば下記の特許文献１参照）。
特開２００３−５６７０４号公報 In order not to cause such deterioration in handling properties, as shown in FIG. 5, a gasket 100 is made of a film or thin plate frame (synthetic resin film) 101 and made of a rubber material. It is known to have a structure in which the main body 102 is integrally provided (see, for example, Patent Document 1 below).
JP 2003-56704 A

このような構造のガスケット１００は、枠体１０１によってある程度剛性を向上させることができるが、さらにしっかりとした剛性を得る場合は、枠体１０１の厚さｔを厚くする必要があるため、多数の燃料電池セルを積層することによって大型化を来たしてしまい、このため燃料電池のサイズが制限されているような場合は適用が困難である。また、ガスケット１００の幅ｗが狭い場合は、枠体１０１を厚くしても十分な剛性が得られないこともある。   The gasket 100 having such a structure can be improved in rigidity to some extent by the frame body 101. However, in order to obtain further firm rigidity, it is necessary to increase the thickness t of the frame body 101. When the fuel cells are stacked, the size of the fuel cells is increased, which makes it difficult to apply when the size of the fuel cell is limited. In addition, when the width w of the gasket 100 is narrow, sufficient rigidity may not be obtained even if the frame body 101 is thickened.

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、膜状又は薄板状の枠体にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるガスケット本体が一体的に設けられた構造を有する燃料電池用ガスケットの剛性を高め、ハンドリング性及び作業性を向上させることにある。   The present invention has been made in view of the above points, and the technical problem thereof is that a gasket body made of a rubber material or a synthetic resin material having rubber-like elasticity is formed on a film-like or thin plate-like frame. An object of the present invention is to increase the rigidity of a gasket for a fuel cell having a structure provided integrally and improve handling and workability.

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る燃料電池用ガスケットは、膜状又は薄板状の枠体に、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるガスケット本体が一体に設けられ、前記枠体の外周に、前記ガスケット本体の外周から張り出した張出部を有すると共に、この張出部が燃料電池セルの外周縁に沿って屈曲されるものである。   As means for effectively solving the above technical problem, a fuel cell gasket according to the invention of claim 1 is made of a rubber material or a synthetic resin material having rubber-like elasticity on a film-like or thin plate-like frame. The gasket body is integrally provided, and has a projecting portion that projects from the outer periphery of the gasket body on the outer periphery of the frame body, and the projecting portion is bent along the outer peripheral edge of the fuel cell. is there.

また、請求項２の発明に係る燃料電池用ガスケットは、請求項１に記載された構成において、張出部が、燃料電池セルの外周縁に沿って延びる切れ目又は溝において屈曲されるものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the fuel cell gasket according to the first aspect, wherein the overhanging portion is bent at a cut or groove extending along the outer peripheral edge of the fuel cell. .

また、請求項３の発明に係る燃料電池用ガスケットは、請求項１に記載された構成において、張出部に、粘着剤が塗布されたものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel cell gasket according to the first aspect, wherein an adhesive is applied to the overhanging portion.

本発明に係る燃料電池用ガスケットによれば、膜状又は薄板状の枠体の剛性が、この枠体に屈曲形成された張出部によって高くなるので、枠体の厚さを厚くすることなくガスケットの剛性を高めることができ、ハンドリング性を向上させることができる。しかもこのガスケットを燃料電池に組み込む際に、屈曲された張出部を燃料電池セルの外周縁に嵌合させることによって、燃料電池セルに対してガスケットが位置決めされるので、組み込み作業性を向上させることができる。   According to the gasket for a fuel cell according to the present invention, the rigidity of the film-like or thin plate-like frame is increased by the overhanging portion formed by bending the frame, so that the thickness of the frame is not increased. The rigidity of the gasket can be increased, and handling properties can be improved. Moreover, when this gasket is incorporated into the fuel cell, the bent overhanging portion is fitted to the outer peripheral edge of the fuel cell so that the gasket is positioned with respect to the fuel cell, thereby improving the assembling workability. be able to.

また、張出部に、燃料電池セルの外周縁に沿って延びる切れ目又は溝を形成しておくことによって、張出部を容易に屈曲することができる。   Further, by forming a cut or groove extending along the outer peripheral edge of the fuel cell in the overhanging portion, the overhanging portion can be easily bent.

また、張出部に粘着剤を塗布することによって、燃料電池セルに対してガスケットを容易に位置決め固定することができる。   Further, the gasket can be easily positioned and fixed with respect to the fuel cell by applying an adhesive to the overhanging portion.

以下、本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る燃料電池用ガスケットの一形態を示す斜視図、図２は、図１におけるＡ−Ａ位置で切断した断面図である。   Hereinafter, preferred embodiments of a gasket for a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a gasket for a fuel cell according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

図１に示されるガスケット１は、膜状又は薄板状の枠体１１と、この枠体１１に一体的に設けられて、外周縁が燃料電池セルのセパレータ（不図示）の外周縁と同形同大に形成されたガスケット本体１２とを備え、例えば不図示の燃料電池の発電領域やマニホールド穴などに対応する開口部１０を有する。   A gasket 1 shown in FIG. 1 is a film-like or thin-plate-like frame 11, and is provided integrally with the frame 11. The outer peripheral edge has the same shape as the outer peripheral edge of a separator (not shown) of a fuel cell. And an opening 10 corresponding to a power generation region or a manifold hole of a fuel cell (not shown).

枠体１１は、ガスケット本体１２と一体に接合された本体部１１ａと、その外周側に延在されて、ガスケット本体１２の外周から張り出した張出部１１ｂとからなる。この枠体１１としては、ポリイミド、ポリエステル、アラミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド等の電気絶縁性に優れた合成樹脂製で厚さが０．０５〜０．５ｍｍのフィルムからなるものが好適に用いられるが、特に材質が限定されるものではなく、例えば電気絶縁性に優れたゴム材料や合成樹脂材料で被覆された金属薄板なども使用可能である。   The frame 11 includes a main body portion 11 a that is integrally joined to the gasket main body 12, and an overhang portion 11 b that extends to the outer peripheral side and extends from the outer periphery of the gasket main body 12. The frame 11 is preferably made of a film having a thickness of 0.05 to 0.5 mm made of a synthetic resin excellent in electrical insulation, such as polyimide, polyester, aramid resin, polyphenylene sulfide, The material is not particularly limited. For example, a metal thin plate coated with a rubber material or a synthetic resin material excellent in electrical insulation can be used.

枠体１１の張出部１１ｂは、ガスケット本体１２の外周縁１２ａに沿って、言い換えれば燃料電池セルのセパレータの外周縁に沿って延びるハーフカットによる切れ目１１ｃで屈曲されており、このため燃料電池セルのセパレータの外周縁に嵌合可能となっている。したがって、燃料電池セルへのガスケット１の組み込み前においては、張出部１１ｂは本体部１１ａと同一平面をなすようにしておき、ガスケット１の組み込む時に、切れ目１１ｃで張出部１１ｂを折り曲げれば良い。   The overhanging portion 11b of the frame 11 is bent along the outer peripheral edge 12a of the gasket body 12, in other words, by a cut 11c formed by a half cut extending along the outer peripheral edge of the separator of the fuel cell. It can be fitted to the outer peripheral edge of the separator of the cell. Therefore, before the gasket 1 is assembled into the fuel cell, the overhanging portion 11b is made to be flush with the main body portion 11a, and when the gasket 1 is assembled, the overhanging portion 11b is bent at the cut 11c. good.

なお、ガスケット本体１２からの張出部１１ｂの張り出し幅は０．５ｍｍ以上であり、枠体１１の本体部１１ａに対する屈曲角度θは６０〜９０°であることが好ましい。   In addition, it is preferable that the overhang | projection width | variety of the overhang | projection part 11b from the gasket main body 12 is 0.5 mm or more, and the bending angle (theta) with respect to the main-body part 11a of the frame 11 is 60-90 degrees.

ガスケット本体１２はゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるものであって、枠体１１の本体部１１ａの片面に一体的に接合されている。図示の例では、ガスケット本体１２は平坦な形状となっているが、先に説明した図５のように山形あるいは蒲鉾形に突出したシールリップを有するものとすることもできる。   The gasket main body 12 is made of a rubber material or a synthetic resin material having rubber-like elasticity, and is integrally joined to one surface of the main body portion 11 a of the frame 11. In the illustrated example, the gasket main body 12 has a flat shape, but may have a seal lip protruding in a chevron shape or a bowl shape as shown in FIG. 5 described above.

ガスケット本体１２を枠体１１に一体的に接合する方法としては、例えば枠体１１に対して自己接着性のある成形用液状ゴム材料を用いて、枠体１１の本体部１１ａに一体成形する方法を採用すれば、ガスケット本体１２の成形に際してあらかじめ枠体１１の本体部１１ａに接着剤を塗布する工程を省略することができる。   As a method of integrally joining the gasket main body 12 to the frame body 11, for example, a method of integrally molding the main body portion 11 a of the frame body 11 using a molding liquid rubber material that is self-adhesive to the frame body 11. Is used, the step of applying an adhesive to the main body 11a of the frame 11 in advance when the gasket main body 12 is molded can be omitted.

枠体１１の張出部１１ｂの内側面（谷折り側の面）には、図２に破線で示されるように、粘着剤の塗布によって粘着剤層１３が形成されており、この粘着剤層１３には、不図示の剥離紙が貼着されている。   An adhesive layer 13 is formed by applying an adhesive on the inner side surface (surface on the valley fold side) of the overhanging portion 11b of the frame 11 as shown by a broken line in FIG. 2, and this adhesive layer 13 is affixed with a release paper (not shown).

以上の構成を備えるガスケット１は、例えば、燃料電池セルにおけるセパレータとＭＥＡ（膜・電極複合体）との間に介在されて、燃料ガス（水素）や酸化ガス（酸素）、カソード面から排出される水や余剰空気をシールするものである。   The gasket 1 having the above configuration is, for example, interposed between a separator and a MEA (membrane / electrode assembly) in a fuel cell, and discharged from a fuel gas (hydrogen), an oxidizing gas (oxygen), or a cathode surface. It seals water and surplus air.

そしてこのガスケット１は、枠体１１を一体に有するのに加えて、この枠体１１の外周に、ガスケット本体１２の外周から張り出すと共にガスケット本体１２の外周縁に沿って延びる切れ目１１ｃで屈曲された張出部１１ｂを有するため、ガスケット１の厚さ方向（図２における上下方向）への曲げ荷重に対する剛性が高くなる。したがって、燃料電池の組み立てにおいて、当該ガスケット１のハンドリング性及び組み込み作業性が向上する。また、剛性を高めるために枠体１１の肉厚を大きくする必要がないので、多数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタックの大型化を来たしてしまうのを防止することができる。   In addition to having the frame body 11 integrally, the gasket 1 is bent at the outer periphery of the frame body 11 by a cut 11c extending from the outer periphery of the gasket body 12 and extending along the outer peripheral edge of the gasket body 12. Since it has the overhang | projection part 11b, the rigidity with respect to the bending load to the thickness direction (up-down direction in FIG. 2) of the gasket 1 becomes high. Therefore, in the assembly of the fuel cell, the handling property and assembling workability of the gasket 1 are improved. Moreover, since it is not necessary to increase the thickness of the frame 11 in order to increase the rigidity, it is possible to prevent the fuel cell stack having a large number of fuel cells from being enlarged.

しかも、ガスケット１を組み込む作業では、枠体１１の張出部１１ｂの内側面（粘着剤層１３が形成され剥離紙が貼着された面）を、燃料電池セル（セパレータ）の外周縁に嵌合させるようにすることによって、ガスケット１が燃料電池セルに対して位置決めされることから、容易に組み込むことができる。   In addition, in the operation of incorporating the gasket 1, the inner side surface (the surface on which the pressure-sensitive adhesive layer 13 is formed and the release paper is pasted) of the overhang portion 11 b of the frame body 11 is fitted to the outer peripheral edge of the fuel cell (separator). By making it match, the gasket 1 is positioned with respect to the fuel cell, so that it can be easily assembled.

また、ガスケット１を組み込んだら、枠体１１の張出部１１ｂから剥離紙を剥がして粘着剤層１３を露出させてから、張出部１１ｂを外周側から押圧してセパレータの外周面などに押し付ければ、張出部１１ｂを、粘着剤層１３を介して前記セパレータの外周面などに粘着固定することができる。   When the gasket 1 is assembled, the release paper is peeled off from the overhanging portion 11b of the frame body 11 to expose the adhesive layer 13, and then the overhanging portion 11b is pressed from the outer peripheral side and pressed against the outer peripheral surface of the separator. Then, the overhang part 11b can be adhesively fixed to the outer peripheral surface of the separator or the like via the adhesive layer 13.

次に、図３及び図４は、それぞれ本発明に係る燃料電池用ガスケットの他の形態を図１におけるＡ−Ａと対応する位置で切断して示す断面図である。   Next, FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing other forms of the fuel cell gasket according to the present invention cut at positions corresponding to AA in FIG.

このうち図３に示される実施の形態は、枠体１１の本体部１１ａがガスケット本体１２の外周部に埋設された状態でこのガスケット本体１２と一体化されたものである。また、図４に示される実施の形態は、枠体１１の本体部１１ａがガスケット本体１２の幅方向全域に埋設された状態でこのガスケット本体１２と一体化されたものであり、言い換えれば枠体１１の本体部１１ａの両面にガスケット本体１２を一体成形したものである。その他の部分については、図２と同様に構成することができる。   Of these, the embodiment shown in FIG. 3 is integrated with the gasket main body 12 in a state in which the main body 11 a of the frame 11 is embedded in the outer peripheral portion of the gasket main body 12. In the embodiment shown in FIG. 4, the main body 11a of the frame 11 is integrated with the gasket main body 12 in a state where the main body 11a is embedded in the entire width direction of the gasket main body 12, in other words, the frame body. The gasket body 12 is integrally formed on both surfaces of the 11 body portion 11a. Other portions can be configured in the same manner as in FIG.

したがってこれらの形態についても、先に説明した図１及び図２に示される形態と同様の効果を実現することができる。   Therefore, also in these embodiments, the same effect as the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described above can be realized.

また、図３又は図４の形態によれば、山形あるいは蒲鉾形に突出したシールリップをガスケット本体１２の両面に形成することができる。   Moreover, according to the form of FIG. 3 or FIG. 4, the seal lip which protruded in the mountain shape or the hook shape can be formed in both surfaces of the gasket main body 12. FIG.

なお、上述の各形態においては、枠体１１の本体部１１ａに対して張出部１１ｂを容易に折り曲げるための切れ目１１ｃを形成したが、この切れ目１１ｃの代わりに、溝をプレスにより打ち出し形成する等の手段を講じても良い。   In each of the above-described embodiments, the cut 11c for easily bending the overhanging portion 11b with respect to the main body 11a of the frame 11 is formed. Instead of the cut 11c, a groove is formed by stamping. You may take measures such as.

本発明に係る燃料電池用ガスケットの一形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one form of the gasket for fuel cells which concerns on this invention. 図１におけるＡ−Ａ位置で切断して示す断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected and shown in the AA position in FIG. 本発明に係る燃料電池用ガスケットの他の形態を図１におけるＡ−Ａと対応する位置で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows the other form of the gasket for fuel cells which concerns on this invention in the position corresponding to AA in FIG. 本発明に係る燃料電池用ガスケットの他の形態を図１におけるＡ−Ａと対応する位置で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows the other form of the gasket for fuel cells which concerns on this invention in the position corresponding to AA in FIG. 従来技術に係る燃料電池用ガスケットをその延長方向と直交する平面で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows the fuel cell gasket which concerns on a prior art by the plane orthogonal to the extension direction.

符号の説明Explanation of symbols

１ ガスケット
１１ 枠体
１１ａ 本体部
１１ｂ 張出部
１１ｃ 切れ目
１２ ガスケット本体
１３ 粘着剤層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasket 11 Frame 11a Main body part 11b Overhang part 11c Cut line 12 Gasket main body 13 Adhesive layer

Claims (3)

膜状又は薄板状の枠体に、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるガスケット本体が一体に設けられ、前記枠体の外周に、前記ガスケット本体の外周から張り出した張出部を有すると共に、この張出部が燃料電池セルの外周縁に沿って屈曲されることを特徴とする燃料電池用ガスケット。   A gasket body made of a rubber material or a synthetic resin material having rubber-like elasticity is integrally provided on a film-like or thin plate-like frame body. A fuel cell gasket characterized in that the overhanging portion is bent along the outer peripheral edge of the fuel cell. 張出部が、燃料電池セルの外周縁に沿って延びる切れ目又は溝において屈曲されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用ガスケット。   2. The fuel cell gasket according to claim 1, wherein the overhang portion is bent at a slit or a groove extending along the outer peripheral edge of the fuel cell. 張出部に、粘着剤が塗布されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用ガスケット。   2. The fuel cell gasket according to claim 1, wherein an adhesive is applied to the overhanging portion.
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