JP2010133512A - ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】ガスケット本体を保形すべくガスケット本体を保形フィルムに一体成形したキャリアガスケットにおいて、保形フィルムにつき材料の歩留まりを向上させることができ、環境的にも産業廃棄物を削減することができるガスケットを提供する。
【解決手段】平面エンドレス状に成形されて中央に空間部を設定したガスケット本体１１と、ガスケット本体１１を保形すべくガスケット本体１１を一体成形した保形フィルム２１とを有するガスケット１であって、保形フィルム２１は平面上複数の部品に分割され、分割部品はそれぞれガスケット本体１１の周上一部を一体成形する平面形状とされ、分割部品を製品形状に組み合わせてこれにガスケット本体１１を一体成形してなる。ガスケット本体１１は、保形フィルム２１の分割部品の内側縁辺に一体成形されるとともに分割部品よりも大きな厚みを備えることにより両面ガスケットとして成形されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係る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、あるいは他の分野における固定ガスケットとして用いられる。

例えば固体高分子型燃料電池におけるスタック中のシールについては、セパレータやＭＥＡ（膜・電極複合体）などの主たる構成部品にガスケットを直接一体成形したものが多数提案されている。

一方、分解可能なこと等を前提として、一体成形せずにガスケット単体で用いる場合もある。この場合、数十セル、数百セルといったスタックの組み立てに際してガスケットの取り扱い性が非常に悪いため、図４および図５に示すように、ガスケット本体５１を保形フィルム５２に一体成形した所謂キャリアガスケットが多数提案されている（特許文献１参照）。このキャリアガスケットでは、ゴム弾性体などで成形されたガスケット本体５１が所定の位置寸法に固定されるため、取り扱い性が良い。

一般に、燃料電池用ガスケットは、両極に供するガスまたは冷媒を外部または他の流体から遮断するために設けられており、このためガスケット本体５１は、反応面を設定するための空間部５３の外側（外周）に平面エンドレス状に配置され、これに伴ってガスケット本体５１を保形する保形フィルム５２もガスケット本体５１と同様に、反応面を設定するための空間部５３の外側（外周）に平面エンドレス状に配置されている。

この点につき、保形フィルム５２は製造工程の当初、平面矩形の平板状（反応面を設定するための空間部５３なし）に裁断され、その後最終的に、反応面を設定するための空間部５３が打ち抜かれた枠体状となる。したがってこの構造・製法では、保形フィルム５２につき材料の歩留まりが悪いばかりか、環境的にも産業廃棄物の排出という問題を抱えている。

特開２００３−２７８９１７号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ガスケット本体を保形すべくガスケット本体を保形フィルムに一体成形したキャリアガスケットにおいて、保形フィルムについて材料の歩留まりを向上させることができ、環境的にも産業廃棄物を削減することができるガスケットを提供することを目的とする。

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、平面エンドレス状に成形されて中央に空間部を設定したガスケット本体と、前記ガスケット本体を保形すべく前記ガスケット本体を一体成形した保形フィルムとを有するガスケットであって、前記保形フィルムは平面上複数の部品に分割され、前記分割部品はそれぞれ前記ガスケット本体の周上一部を一体成形する平面形状とされ、前記分割部品を製品形状に組み合わせてこれに前記ガスケット本体を一体成形したことを特徴とするものである。

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記載のガスケットにおいて、ガスケット本体は、保形フィルムの分割部品の内側縁辺に一体成形されるとともに分割部品よりも大きな厚みを備えることにより両面ガスケットとして成形されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３によるガスケットは、上記した請求項１記載のガスケットにおいて、ガスケット本体は、各直線状の上辺部、一方の側辺部、下辺部および他方の側辺部を一体に備えて平面矩形状に成形され、保形フィルムは、前記ガスケット本体の上辺部および一方の側辺部を一体成形した平面Ｌ字形の第一分割部品と、前記ガスケット本体の下辺部および他方の側辺部を一体成形した平面Ｌ字形の第二分割部品とを有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４によるガスケットは、上記した請求項３記載のガスケットにおいて、ガスケット本体は、その上辺部および一方の側辺部が保形フィルムの第一分割部品の内側縁辺に一体成形されるとともに下辺部および他方の側辺部が第二分割部品の内側縁辺に一体成形されかつ各分割部品よりも大きな厚みを備えることにより両面ガスケットとして成形されていることを特徴とするものである。

更にまた、本発明の請求項５によるガスケットは、上記した請求項４記載のガスケットにおいて、保形フィルムの第一分割部品と第二分割部品が近接する部位に、該部位を補強する第三および第四分割部品が配置されていることを特徴とするものである。

上記従来技術において保形フィルムにつき材料の歩留まりが良くなかったのは、保形フィルムを当初、平面矩形の平板状に裁断し、その後、反応面を設定するための空間部を打ち抜いて枠体状としていたため、打ち抜き分の材料ロスを生じていたからである。これに対して本発明では、保形フィルムを平面上複数の部品に分割し、分割部品はそれぞれガスケット本体の周上一部を一体成形する平面形状とし、分割部品を製品形状に組み合わせてこれにガスケット本体を一体成形することにしたため、保形フィルムには、打ち抜いて除去する部分が初めから設定されないことになる。したがってこの分、保形フィルムについて材料の歩留まりを向上させることが可能となる。

ガスケット本体は、保形フィルムの分割部品の平面上（表裏両面の何れか一方）に一体成形され、両面ガスケットの場合には分割部品の表裏両面にそれぞれ一体成形される（以下、この態様を「Ａ態様」とも称する）が、これに代えて、ガスケット本体を保形フィルムの分割部品の内側縁辺に一体成形するとともに分割部品よりも大きな厚みを備えるように成形する（以下、この態様を「Ｂ態様」とも称する）と、これにより両面ガスケットとして成形することができる。そしてこのＢ態様の場合には、Ａ態様対比で分割部品の幅寸法が短縮されることから、これによっても保形フィルムについて材料の歩留まりを向上させることが可能となる。

ガスケット本体は例えば、それぞれ直線状を呈する上辺部、一方の側辺部、下辺部および他方の側辺部を一体に備えて平面矩形状に成形されるものとし、保形フィルムは、ガスケット本体の上辺部および一方の側辺部を一体成形した平面Ｌ字形の第一分割部品と、ガスケット本体の下辺部および他方の側辺部を一体成形した平面Ｌ字形の第二分割部品とを有するものとする。この場合、保形フィルムとしては当初から平面Ｌ字形であるものを２つ裁断すれば良く、その後打ち抜いて除去する部分を設定する必要がないため、この分、保形フィルムについて材料の歩留まりを向上させることが可能となる。

尚、この場合に上記Ｂ態様を当て嵌めると、ガスケット本体は、その上辺部および一方の側辺部が保形フィルムの第一分割部品の内側縁辺に一体成形されるとともに下辺部および他方の側辺部が第二分割部品の内側縁辺に一体成形され、かつ各分割部品よりも大きな厚みを備えることにより、両面ガスケットとして成形されることになる。

また、上記のように平面Ｌ字形の分割部品を２つ組み合わせて矩形状（枠体状）とすると、両分割部品が互いに近接する部位において、保形のための強度が不足することが懸念される。そこで、これに対処する場合には、該部位を補強する第三および第四分割部品を配置し、これらによって強度を増大するのが好適である。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち上記構成を有する本発明によれば、保形フィルムに打ち抜いて除去する部分が初めから設定されないため、また保形フィルムの分割部品の幅寸法が短縮されるため、保形フィルムについて材料の歩留まりを向上させることができ、環境的にも産業廃棄物を削減することができる。保形フィルムの第一分割部品と第二分割部品が近接する部位に、該部位を補強する第三および第四分割部品を配置する場合には、ガスケット本体を補強するために必要とされる強度を十分に確保することができる。

尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）上記課題を解決するため、完全な枠体ではなく、Ｌ字状のフィルムに一体的にガスケットが成形された燃料電池用ガスケットを提案する。
（２）スタック外周部のシールは２つのＬ字形のフィルムへ一体的に成形された燃料電池用ガスケットを提供する。一体成形に供するフィルムをあらかじめＬ字形に裁断するのであれば、無垢のフィルムから、間隙なくＬ字フィルムを裁断することができ、製品歩留まりが向上できる。
（３）一方、上記２つのＬ状のフィルム間は、ゴム単体だけとなり、剛性が落ちる場合がある。この場合、ガスケットのシールリップを挟み反対側にもう１組のＬ字フィルムを一体化することにより、枠体と同等の剛性と取り扱い性の向上が付与される。
（４）２つ以上の所望の形状に予め形成（打ち抜き）された樹脂フィルムを製品形状に組み合わせ、インサート成形によりフィルム端部を覆う断面Ｃ形状（あるいは類似形状）となるガスケットを成形、かつ各フィルム間を断面が同形状のガスケットで連結したフィルム一体ガスケット。
（５）ゴム材料が樹脂フィルムに対して選択接着性である上記（４）記載のフィルム一体ガスケット。
（６）燃料電池用ガスケットである上記（４）または（５）記載のフィルム一体ガスケット。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係るガスケット（フィルム一体ガスケット）１の平面を示している。図２（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図、図２（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線拡大断面図である。当該実施例に係るガスケット１は燃料電池用ガスケットであって、以下のように構成されている。

すなわち、当該燃料電池用ガスケット１は、平面エンドレス状に成形されて平面中央に空間部（スタック組み立て時、ここに反応面が設定される）１２を設定したゴム状弾性体製のガスケット本体１１と、このガスケット本体１１を保形すべくガスケット本体１１を一体成形（接合）した樹脂製の保形フィルム２１とを有しており、保形フィルム２１は、平面上複数の部品２２，２５に分割され、分割部品２２，２５はそれぞれガスケット本体１１の周上一部を一体成形する平面形状（１つの分割部品が空間部１２の周りを全て形成しない形状）とされ、この分割部品２２，２５を製品形状に組み合わせてこれにガスケット本体１１が纏めて一体成形されている。一体成形はインサート成形などによる。

また、ガスケット本体１１は、保形フィルム２１における分割部品２２，２５の内側縁辺２２ａ，２５ａに一体成形されるとともに分割部品２２，２５よりも大きな厚みを備え、これにより上下両端でそれぞれ相手部材に密接する両面ガスケットとして成形されている。両面ガスケットの断面形状としては、平板状の基部１３の上下両面にそれぞれ断面三角形のシールリップ１４を一体成形した形状とされるが、これに代えて、図３に示すように断面円形などであっても良い。図３（Ａ）は図２（Ａ）に対応する図面、図３（Ｂ）は図２（Ｂ）に対応する図面である。

また、ガスケット本体１１は、それぞれ直線状を呈する上辺部（第一辺部）１５、一方の側辺部（第二辺部）１６、下辺部（第三辺部）１７および他方の側辺部（第四辺部）１８を一体に備えて平面矩形状に成形され、一方、保形フィルム２１は、ガスケット本体１１の上辺部１５および一方の側辺部１６を一体成形して保形する平面Ｌ字形の第一分割部品２２と、ガスケット本体１１の下辺部１７および他方の側辺部１８を一体成形して保形する平面Ｌ字形の第二分割部品２５とを有している。

第一分割部品２２は、ガスケット本体１１の上辺部１５を一体成形して保形する直線状の上辺保形部分２３と、ガスケット本体１１の一方の側辺部１６を一体成形して保形する直線状の側辺保形部分２４とを有し、両部分２３，２４が端部で一体につながり直角をなし、これにより平面Ｌ字形とされている。第二分割部品２５は、ガスケット本体１１の下辺部１７を一体成形して保形する直線状の下辺保形部分２６と、ガスケット本体１１の他方の側辺部１８を一体成形して保形する直線状の側辺保形部分２７とを有し、両部分２６，２７が端部で一体につながり直角をなし、これにより平面Ｌ字形とされている。両分割部品２２，２５は、図示する製品形状において互いに離れているが、互いに接触する平面形状であっても良い。

また、ガスケット本体１１は、その上辺部１５および一方の側辺部１６が保形フィルム２１の第一分割部品２２の内側縁辺２２ａに一体成形されるとともに下辺部１７および他方の側辺部１８が第二分割部品２５の内側縁辺２５ａに一体成形され、かつ各分割部品２２，２５よりも大きな厚みを備え、これにより上下両端でそれぞれ相手部材に密接する両面ガスケットとして成形されている。

また、保形フィルム２１における第一分割部品２２と第二分割部品２５とが近接する部位２８，２９にはそれぞれ、該部位２８，２９を補強するための第三分割部品（補強部品）３０および第四分割部品（補強部品）３３が配置されている。この第三および第四分割部品３０，３３はそれぞれ、小型の平面Ｌ字形に成形され、ガスケット本体１１の外側でなく内側に配置され、その外側縁辺にガスケット本体１１が一体成形されている。第三分割部品３０は、その長手部分３１が第一分割部品２２の上辺保形部分２３の先端部とガスケット本体１１の上辺部１５を挟んで向き合うように配置され、長手部分３１の外側縁辺に上辺部１５が一体成形され、短手部分３２の外側縁辺に他方の側辺部１８が一体成形されている。第四分割部品３３は、その長手部分３４が第二分割部品２５の下辺保形部分２６の先端部とガスケット本体１１の下辺部１７を挟んで向き合うように配置され、長手部分３４の外側縁辺に下辺部１７が一体成形され、短手部分３５の外側縁辺に一方の側辺部１６が一体成形されている。

また、ガスケット本体１１には、上記した上辺部１５、一方の側辺部１６、下辺部１７および他方の側辺部１８よりなるエンドレス部のほかに、マニホールド部１９の周りをシールためのマニホールドシール部２０が一体成形されているが、このマニホールドシール部２０は保形フィルム２１に一体成形されておらずゴム状弾性体のみよりなる単体部とされている。

上記構成の燃料電池用ガスケット１は、セパレータやＭＥＡ（膜・電極複合体）などと組み合わされて燃料電池スタックを構成し、両極に供給する燃料ガスや冷媒などをシールするものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち、上記構成の燃料電池用ガスケット１においては、保形フィルム２１が平面上複数の部品２２，２５に分割され、分割部品２２，２５がそれぞれガスケット本体１１の周上一部を一体成形する平面形状とされ、分割部品２２，２５が製品形状に組み合わされてこれにガスケット本体１１が一体成形されているため、保形フィルム２１にはその加工時に、打ち抜いて除去する部分が初めから設定されていない。平面Ｌ字形の分割部品２２，２５は多数の部品を隙間なく原材から裁断することが可能である。したがって保形フィルム２１についての材料の歩留まりを向上させることができ、環境的にも産業廃棄物を削減することができる。

また、上記構成の燃料電池用ガスケット１においては、ガスケット本体１１が保形フィルム２１の分割部品２２，２５の表裏両面にそれぞれ一体成形される（以下、この態様を「Ａ’態様」とも称する）のではなく、分割部品２２，２５の内側縁辺２２ａ，２５ａに一体成形される（以下、この態様を「Ｂ’態様」とも称する）ことにより両面ガスケットとされているため、Ｂ’態様の場合にはＡ’態様対比で分割部品２２，２５の幅寸法が短縮されている（Ａ’態様の場合には、分割部品２２，２５の幅寸法として図上Ｃ寸法が必要なところ、Ｂ’態様の場合には、分割部品２２，２５の幅寸法として図上Ｄ寸法で済む。Ｃ＞Ｄであるので、この分、分割部品２２，２５の幅寸法が短縮されることになる）。したがってこれによっても保形フィルム２１についての材料の歩留まりを向上させることができる。

また、上記構成の燃料電池用ガスケット１においては、保形フィルム２１における第一分割部品２２と第二分割部品２５とが近接する部位２８，２９にそれぞれ、該部位２８，２９を補強するための第三または第四分割部品３０，３１が配置されているため、該部位２８，２９が補強されている。したがって保形フィルム２１を平面上分割する構造としても、必要とされる強度を十分に確保することができる。

本発明の実施例に係るガスケットの平面図 （Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線拡大断面図 （Ａ）および（Ｂ）ともガスケット本体の断面形状の他の例を示す断面図 従来例に係るガスケットの平面図 図４におけるＥ−Ｅ線拡大断面図

符号の説明

１ ガスケット（燃料電池用ガスケット）
１１ ガスケット本体
１２ 空間部
１３ 基部
１４ シールリップ
１５ 上辺部
１６，１８ 側辺部
１７ 下辺部
１９ マニホールド部
２０ マニホールドシール部
２１ 保形フィルム
２２ 第一分割部品
２２ａ，２５ａ 内側縁辺
２３，２４，２６，２７ 保形部分
２５ 第二分割部品
２８，２９ 近接部位
３０ 第三分割部品
３１，３４ 長手部分
３２，３５ 短手部分
３３ 第四分割部品

Claims (5)

1. 平面エンドレス状に成形されて中央に空間部を設定したガスケット本体と、前記ガスケット本体を保形すべく前記ガスケット本体を一体成形した保形フィルムとを有するガスケットであって、
   前記保形フィルムは平面上複数の部品に分割され、前記分割部品はそれぞれ前記ガスケット本体の周上一部を一体成形する平面形状とされ、前記分割部品を製品形状に組み合わせてこれに前記ガスケット本体を一体成形したことを特徴とするガスケット。
2. 請求項１記載のガスケットにおいて、
   ガスケット本体は、保形フィルムの分割部品の内側縁辺に一体成形されるとともに分割部品よりも大きな厚みを備えることにより両面ガスケットとして成形されていることを特徴とするガスケット。
3. 請求項１記載のガスケットにおいて、
   ガスケット本体は、各直線状の上辺部、一方の側辺部、下辺部および他方の側辺部を一体に備えて平面矩形状に成形され、
   保形フィルムは、前記ガスケット本体の上辺部および一方の側辺部を一体成形した平面Ｌ字形の第一分割部品と、前記ガスケット本体の下辺部および他方の側辺部を一体成形した平面Ｌ字形の第二分割部品とを有することを特徴とするガスケット。
4. 請求項３記載のガスケットにおいて、
   ガスケット本体は、その上辺部および一方の側辺部が保形フィルムの第一分割部品の内側縁辺に一体成形されるとともに下辺部および他方の側辺部が第二分割部品の内側縁辺に一体成形されかつ各分割部品よりも大きな厚みを備えることにより両面ガスケットとして成形されていることを特徴とするガスケット。
5. 請求項４記載のガスケットにおいて、
   保形フィルムの第一分割部品と第二分割部品が近接する部位に、該部位を補強する第三および第四分割部品が配置されていることを特徴とするガスケット。

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