JP2014086365A - プレート一体ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータ等の金属プレートの表面上に設けるプレート保持部が成形品から脱離しにくい構造のプレート一体ガスケットを提供する。
【解決手段】金属プレート１１の表面をゴム状弾性体よりなる被覆材で被覆してなるプレート一体ガスケットであって、金属プレートおよび被覆材２１とともにプレート保持部を備える。プレート保持部は、金属プレートの一部表面に固定され、金属プレートを成形型キャビティに定置して被覆材を成形するときに金属プレートを位置決め保持し、被覆材の成形後被覆材に埋設された状態となる。さらにプレート保持部が脱離しないよう被覆材に対し係合する段差構造がプレート保持部に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレート一体ガスケットに係り、更に詳しくは、金属プレートの表面をゴム状弾性体よりなる被覆材で被覆したプレート一体ガスケットに関する。本発明のガスケットは例えば、燃料電池用ガスケットの分野で用いられ、または一般用ガスケットの分野で用いられる。

従来から、金属プレートの表面をゴム状弾性体よりなる被覆材で被覆したプレート一体ガスケットが知られている。図６に示すように金属プレートは例えば、燃料電池におけるセル構成部品として用いられるセパレータ１１であって、この導電性金属よりなるセパレータ１１がセルとして組み立てられたときに他の部品と接触して短絡することがないようにセパレータ１１の表面が必要な範囲に亙って非導電性ゴム状弾性体よりなる被覆材２１で被覆されている。尚、セパレータ１１には、その平面中央に流体流路域１２が設けられ、またマニホールド穴１３が厚み方向に貫通するように設けられている。被覆材２１には、リップ状のシール部２２が流体流路域１２やマニホールド穴１３を囲むように設けられている。

上記セパレータ１１を被覆材２１で被覆するに際しては、被覆材２１すなわちゴム状弾性体を成形するゴム成形型のキャビティ内にセパレータ１１を挿入した状態でゴム状弾性体を成形する所謂インサート成形を実施するのが適している。

ここで、ゴム状弾性体を成形するゴム成形型のキャビティ内面に、セパレータ１１を定位置に保持する突起状のプレート保持部を設け、このプレート保持部によってセパレータ１１を定位置に保持した状態でゴム状弾性体を成形することが行なわれている。

しかしながら、この従来技術では図７に示すように、成形後、プレート保持部が抜けた痕跡によって穴部３１が形成されるため、この穴部３１においてセパレータ１１が露出した状態となり、よって電気絶縁性を十分に確保することができないことがある。尚、図７（Ａ）は、図６におけるＡ部拡大図に相当し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

上記穴部３１を無くしてセパレータ１１の露出を防ぐには、比較例として図８に示すように、成形型のキャビティ内面ではなくセパレータ１１の表面上にゴムまたは樹脂などの絶縁性材料よりなる突起状のプレート保持部４１を設け、このプレート保持部４１によってセパレータ１１を定位置に保持した状態でゴム状弾性体の成形することが考えられ、この構造によれば、成形後もプレート保持部４１がセパレータ１１に付着したままとされるため、穴部３１が形成されず、よって電気絶縁性を十分に確保することができる。

しかしながら、プレート保持部４１の形状が単純な円柱形や半球形などであると、接着力が不足したり経時的に低下したりした場合、プレート保持部４１が成形品から容易に脱離してしまい、結果、穴部３１が形成されて電気絶縁性が確保されなくなる。

特許第４０６６１１７号公報（図１、図２）

本発明は以上の点に鑑みて、セパレータ等の金属プレートの表面上に設けるプレート保持部が成形品から脱離しにくい構造のプレート一体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、金属プレートの表面をゴム状弾性体よりなる被覆材で被覆してなるプレート一体ガスケットであって、前記金属プレートおよび前記被覆材とともにプレート保持部を備え、前記プレート保持部は、前記金属プレートの一部表面に固定され、前記金属プレートを成形型キャビティに定置して前記被覆材を成形するときに前記金属プレートを位置決め保持し、前記被覆材の成形後前記被覆材に埋設された状態となるものであって、さらに前記プレート保持部が脱離しないよう前記被覆材に対し係合する段差構造が前記プレート保持部に設けられていることを特徴とする。

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記載のプレート一体ガスケットにおいて、前記金属プレートは、燃料電池用セパレータであることを特徴とする。

上記構成を備える本発明のガスケットにおいては、プレート保持部が脱離しないよう被覆材に対し係合する段差構造がプレート保持部に設けられているため、プレート保持部が脱離しようとすると、段差構造が被覆材に対し係合することにより脱離が抑制される。段差構造は、その形状により被覆材に対するプレート保持部の接触面積が増大するため、脱離を抑制することができる。また段差構造は、プレート保持部の脱離方向に対し交差角度の大きな面を備えてこの面が被覆材に対し係合するため、脱離を抑制することができる。この面は、プレート保持部の脱離方向に対し直交する面であることが好ましく、また或る程度大きな平面積を備える面であることが好ましい。プレート保持部を固定する金属プレートは例えば、燃料電池用セパレータとして用いられる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては上記したように、プレート保持部が脱離しないよう被覆材に対し係合する段差構造がプレート保持部に設けられているため、プレート保持部が脱離しようとすると、段差構造が被覆材に対し係合することにより脱離が抑制される。したがってプレート保持部が金属プレートに付着したままとされ、穴部が形成されないため、電気絶縁性を十分に確保することができる。また本発明は、燃料電池の分野において有効に利用される。

本発明の実施例に係るプレート一体ガスケットの平面図 本発明の第１実施例を示す図で、図２（Ａ）は本発明の第１実施例に係るガスケットの要部平面図であって図１におけるＡ部拡大図、図２（Ｂ）は同ガスケットの要部断面図であって図２（Ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図 本発明の第１実施例に係るガスケットに備えられるプレート保持部を拡大して示す図で、図３（Ａ）は同プレート保持部の平面図、図３（Ｂ）は同プレート保持部の断面図であって図３（Ａ）におけるＥ−Ｅ線断面図 本発明の第２実施例を示す図で、図４（Ａ）は本発明の第２実施例に係るガスケットの要部平面図であって図１におけるＡ部拡大図、図４（Ｂ）は同ガスケットの要部断面図であって図４（Ａ）におけるＦ−Ｆ線断面図 本発明の第２実施例に係るガスケットに備えられるプレート保持部を拡大して示す図で、図５（Ａ）は同プレート保持部の平面図、図５（Ｂ）は同プレート保持部の断面図であって図５（Ａ）におけるＧ−Ｇ線断面図、図５（Ｃ）は同プレート保持部の断面図であって図５（Ａ）におけるＨ−Ｈ線断面図 プレート一体ガスケットの一例を示す平面図 従来例を示す図で、図７（Ａ）は従来例に係るガスケットの要部平面図、図７（Ｂ）は同ガスケットの要部断面図であって図７（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図 比較例を示す図で、図８（Ａ）は比較例に係るガスケットの要部平面図、図８（Ｂ）は同ガスケットの要部断面図であって図８（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）セパレータの絶縁性をゴムで確保する構造が多様されているが、セパレータをゴムで包む構造の場合、成形時でのセパレータ位置決め部にゴムが存在せず電気絶縁性の確保が困難であった。
（２）一方で、セパレータへ凸状ゴム、樹脂等を予め一体化することにより、成形時でのセパレータの位置決めが可能となる。
（３）但し、セパレータへ一体化された凸状ゴムや樹脂の接着力が低下するとセパレータから脱離し、電気絶縁性を低下させる。
（４）そこで、予めセパレータ表面に形成する電気絶縁可能な凸状ゴムまたは樹脂を段差構造とすることで、凸状ゴムまたは樹脂をシール用ゴムによりセパレータからの脱離抑制が可能となる。したがってセパレータ等プレート一体ガスケットの電気絶縁性が向上する。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

当該実施例では、金属プレートとして、導電性金属よりなる燃料電池用セパレータを用いる。すなわち当該実施例に係るガスケットは、図１に示すように導電性金属よりなる燃料電池用セパレータ１１の表面を必要な範囲に亙って非導電性ゴム状弾性体よりなる被覆材２１で被覆することにより電気絶縁性を備えるプレート一体ガスケットである。セパレータ１１には、その平面中央に流体流路域１２が設けられ、またマニホールド穴１３が厚み方向に貫通するように設けられている。被覆材２１には、断面山形をなすリップ状のシール部２２が流体流路域１２やマニホールド穴１３を囲むように設けられている。

また当該実施例に係るガスケットは、図２または図４に示すようにセパレータ１１および被覆材２１とともに突起状のプレート保持部（プレート保持突起）４１を所要数（複数）備える。このプレート保持部４１は、ゴムまたは樹脂などの絶縁性材料（非導電性ゴム状弾性体）よりなり、セパレータ１１の一部表面に固定され、セパレータ１１を成形型キャビティに定置して被覆材２１を成形するときにセパレータ１１を位置決め保持（位置決めするとともに保持）し、被覆材２１の成形後、被覆材２１に埋設された状態とされるものであって、さらにこのプレート保持部４１が成形品から脱離することがないように被覆材２１に対し係合する段差構造（段差形状）５１，５２，５３がプレート保持部４１に設けられている。尚、プレート保持部４１は、図１では図示していないものの、シール部２２ないし被覆部２１が存在するすべての箇所（平面上）に複数（多数）が点在して設けられている。

プレート保持部４１は、以下のように構成されている。

第１実施例・・・
図２および図３に示す第１実施例では、プレート保持部４１が全体として円盤形とされ、この円盤形のプレート保持部４１の外周肩部に全周に亙って段差構造５１が設けられている。すなわちプレート保持部４１は、比較的大きな径寸法および平面積を備える第１円盤部（第１段部）４２の平面上（平面中央）に比較的小さな径寸法および平面積を備える第２円盤部（第２段部）４３を一体成形した形状よりなり、縦断面として凸字形を呈し、第１円盤部４２の平面４２ｂおよび第２円盤部４３の外周面４３ａの組み合わせよりなる環状の段差構造５１が設けられている。

このような形状のプレート保持部４１が被覆材２１によって被覆されると、被覆材２１に対する接触面積が、第１円盤部４２の外周面４２ａおよび平面４２ｂならびに第２円盤部４３の外周面４３ａの各面積の和によって構成され、この接触面積は、プレート保持部４１の形状が単純な円柱形である場合（図８）より大きなものとされている。またこのプレート保持部４１においては、第１円盤部４２の平面４２ｂが、プレート保持部４１の脱離方向（図３（Ｂ）では上方向）に対し直交する係合面とされている。

したがって、このように被覆材２１に対する接触面積が大きく、かつ脱離方向に対し直交する係合面が設けられているために、プレート保持部４１は成形品から脱離しにくいものとされている。また、プレート保持部４１が成形品から脱離しにくいため、成形品に穴部が形成されることがなく、よって成形品の電気絶縁性を確保することができる。

第２実施例・・・
図４および図５に示す第２実施例では、突起状のプレート保持部４１が円筒部４４を備え、この円筒部４４のプレート側端部内周に環状の内向きフランジ部４５が一体成形されるとともに円筒部４４の円周上一箇所に切欠部４６が設けられ、内向きフランジ部４５の平面４５ｂおよび円筒部４４の内周面４４ｂの組み合わせよりなる環状の段差構造５２、ならびに切欠部４６の底面４６ａおよび切欠部４６の両側面（立ち上がり面）４６ｂの組み合わせよりなる径方向に延びる直線状の段差構造５３が設けられている。

このような形状のプレート保持部４１が被覆材２１によって被覆されると、被覆材２１に対する接触面積が、円筒部４４の外周面４４ａおよび内周面４４ｂ、内向きフランジ部４５の内周面４５ａおよび平面４５ｂならびに切欠部４６の底面４６ａおよび両側面４６ｂの各面積の和によって構成され、この接触面積は、プレート保持部４１の形状が単純な円柱形である場合（図８）より大きなものとされている。またこのプレート保持部４１においては、内向きフランジ部４５の平面４５ｂおよび切欠部４６の底面４６ａがそれぞれ、プレート保持部４１の脱離方向（図５（Ｂ）では上方向）に対し直交する係合面とされている。

したがって、このように被覆材２１に対する接触面積が大きく、かつ脱離方向に対し直交する係合面が設けられているために、プレート保持部４１は成形品から脱離しにくいものとされている。また、プレート保持部４１が成形品から脱離しにくいため、成形品に穴部が形成されることがなく、よって成形品の電気絶縁性を確保することができる。尚、切欠部４６は、被覆材２１の成形時、その成形材料をプレート保持部４１の内周側へ流入させる機能を併せ持つ。

上記実施例では、プレート保持部４１の形状として上記２例を示したが、プレート保持部４１の形状は上記２例に限定されるものではない。プレート保持部４１はこれが成形品から脱離することがないように被覆材２１に対し係合する段差構造を備えるものであれば良い。また上記実施例では、金属プレートを燃料電池用セパレータ１１としたが、金属プレートは燃料電池用セパレータ１１に限定されるものではない。金属プレートはその少なくとも一部の表面をゴム状弾性体よりなる被覆材２１で被覆されるものであれば良く、例えば平面状ゴムガスケットの補強用芯金などであっても良い。被覆の目的は、絶縁のほか、防錆などあっても良い。

また、本発明は、被覆材２１の成形後（成形品としての完成後）にプレート保持部４１の脱離を抑制する効果を発揮することから、物の発明であると考えられるが、方法（製造方法）の発明としては、以下の工程を順次実施することになる。
（１）金属プレートの一部表面上に、段差構造を備えるプレート保持部を設ける工程。プレート保持部は、金属プレートの一部表面上に一体成形しても良いし、別途成形して金属プレートの一部表面上に接着するようにしても良い。
（２）プレート保持部を設けた金属プレートを成形型キャビティに定置して被覆材を成形する工程。このときプレート保持部はキャビティ内で金属プレートを位置決め保持する。
（３）被覆材の成形後、プレート保持部は被覆材に埋設された状態となる。

１１ セパレータ（金属プレート）
１２ 流体流路域
１３ マニホールド穴
２１ 被覆材
２２ シール部
４１ プレート保持部
４２，４３ 円盤部
４４ 円筒部
４５ フランジ部
４６ 切欠部
５１，５２，５３ 段差構造

Claims (2)

1. 金属プレートの表面をゴム状弾性体よりなる被覆材で被覆してなるプレート一体ガスケットであって、
   前記金属プレートおよび前記被覆材とともにプレート保持部を備え、
   前記プレート保持部は、前記金属プレートの一部表面に固定され、前記金属プレートを成形型キャビティに定置して前記被覆材を成形するときに前記金属プレートを位置決め保持し、前記被覆材の成形後前記被覆材に埋設された状態となるものであって、
   さらに前記プレート保持部が脱離しないよう前記被覆材に対し係合する段差構造が前記プレート保持部に設けられていることを特徴とするプレート一体ガスケット。
2. 請求項１記載のプレート一体ガスケットにおいて、
   前記金属プレートは、燃料電池用セパレータであることを特徴とするプレート一体ガスケット。

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