JP2015017656A - プレート一体型ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】プレート１の周縁部にガスケット本体２を一体に接着した製品において、プレート１からのガスケット本体２の剥がれや千切れを防止する。【解決手段】ガスケット本体２をプレート１の周縁に接着一体化したプレート一体型ガスケットにおいて、プレート１の周縁とガスケット本体２の互いの接着面が、プレート１の厚さ方向に対して傾斜した構成とすることによって、プレート１の周縁部とガスケット本体２との接着強度を向上させると共に、もし剥離が生じても、ガスケット本体２の応力の集中を起こりにくくする。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば燃料電池スタックの各燃料電池セルに形成される流路をシールするためのセパレータ一体型ガスケットのように、プレートの周縁部にガスケットを一体に接着したプレート一体型ガスケットに関するものである。

燃料電池には、燃料ガスや酸化ガス、電気化学反応により生成された水や、余剰空気等をシールするためのガスケットが用いられる。そしてこのようなガスケットの一種として、たとえば図７に示すように、プレート（セパレータ）１０１の表面にゴム状弾性材料（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１０２を一体的に設けたプレート一体型ガスケットがある。

すなわち図７に示すプレート一体型ガスケットは、ガスケット本体１０２をプレート１０１とは別部品として成形し、成形後に、このガスケット本体１０２をプレート１０１に接着一体化したもの（いわゆる後貼りガスケット）であって、ガスケット本体１０２を接着するための接着剤の塗布方法としては図８に示すように、ガスケット本体１０２の平面形状と対応するパターンで延びるスリット２０１が形成された薄い金属板からなるメタルマスク２００を用い、メタルマスク２００とプレート１０１の積層方向へ接着剤を噴霧することによって、プレート１０１の表面に、スリット２０１のパターンに沿った接着剤層３００を形成することが知られている（下記の特許文献１参照）。

特開２０００−１５６２３４号公報

ここで図示の例のように、ガスケット本体１０２をプレート１０１の周縁部に接着したプレート一体型ガスケットにおいて、絶縁等の目的で、プレート１０１の上面外周縁部１０１ａ及び外周端面１０１ｂを覆うように設ける場合は、前記上面外周縁部１０１ａは接着剤の噴霧方向と対向しているため、十分な厚さの接着剤層３００が形成されるが、前記外周端面１０１ｂはこの上面外周縁部１０１ａと直角であり、すなわち接着剤の噴霧方向と略平行であるため、外周端面１０１ｂには噴霧された接着剤が付着しにくく、接着剤層３００が十分に形成されない。

このため、図９に示すように、プレート１０１の外周端面１０１ｂにおいてガスケット本体１０２の剥離を生じやすく、しかもプレート１０１に対するガスケット本体１０２の接着面の断面形状は、プレート１０１の周縁部の断面形状と対応する直角の入角状となっているため、図９に示すような剥離を生じた場合、ガスケット本体１０２の直角の入角１０２ａに応力の集中が起こりやすく、このため入角１０２ａを起点とするクラックが発生して図１０に示すようにガスケット本体１０２が千切れてしまうおそれがある。

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、プレートの周縁部にガスケット本体を一体に接着したプレート一体型ガスケットにおいて、プレートからのガスケット本体の剥がれや千切れを防止することにある。

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の発明に係るプレート一体型ガスケットは、ガスケット本体をプレートの周縁に接着一体化したプレート一体型ガスケットにおいて、前記プレートの周縁と前記ガスケット本体の互いの接着面が、前記プレートの厚さ方向に対して傾斜していることを特徴とするものである。

すなわち、プレートの周縁部に、厚さ方向に対して傾斜した傾斜面を形成することで、プレートの周縁とガスケット本体の互いの接着面積が増大し、十分な接着剤層が形成されるので、ガスケット本体との接着強度を向上させることができる。しかもプレートの周縁部の厚さ方向一側面と傾斜面とのなす角は鈍角であるため、これに対応してガスケット本体の接着面に形成される入角も鈍角であり、応力の集中が起こりにくいものとなる。

本発明に係るプレート一体型ガスケットによれば、プレートの周縁部とガスケット本体との接着強度が向上するので、ガスケット本体の剥離が生じにくくなり、もし剥離が生じても、ガスケット本体に応力の集中が起こらないのでガスケット本体の千切れを有効に防止することができる。

本発明に係るプレート一体型ガスケットの第一の実施の形態を示す要部断面図である。 図１のプレート一体型ガスケットの製造過程におけるプレート周縁部への接着剤の塗布方法を示す説明図である。 本発明に係るプレート一体型ガスケットの第一の実施の形態において剥離を生じた状態を模式的に示す要部断面図である。 本発明に係るプレート一体型ガスケットの第二の実施の形態を示す要部断面図である。 図４のプレート一体型ガスケットの製造過程におけるプレート周縁部への接着剤の塗布方法の好ましい他の実施の形態を示す説明図である。 本発明に係るプレート一体型ガスケットの第三の実施の形態を示す要部断面図である。 従来技術に係るプレート一体型ガスケットを示す部分断面図である。 従来技術に係るプレート一体型ガスケットの製造過程におけるプレート周縁部への接着剤の塗布方法を示す説明図である。 従来技術に係るプレート一体型ガスケットにおいて剥離を生じた状態を模式的に示す部分断面図である。 従来技術に係るプレート一体型ガスケットにおいてガスケット本体の千切れを生じた状態を模式的に示す部分断面図である。

以下、本発明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。まず図１は、本発明に係るプレート一体型ガスケットの第一の実施の形態を示すものである。

図１に示すプレート一体型ガスケットは燃料電池に用いられるものであって、すなわち燃料電池セルの構成部品としてのプレート（セパレータ）１の周縁部に、ゴム状弾性材料からなるガスケット本体２を一体的に設けたものである。ここで、プレート１は、例えば燃料電池セルの構成部品としてのセパレータであり、その周縁部とは、例えばセパレータの外周縁部やマニホールド孔などの開口部の内周縁部をさす。

プレート１の周縁部（ガスケット本体２との接着部）には、プレート１の厚さ方向一側面（図１における上面）１ａに対して鈍角をなすように、言い換えれば厚さ方向他側面（図１における下面）１ｂに対して鋭角をなすように傾斜面１ｃが形成されている。

ガスケット本体２は、プレート１よりも厚い板状の基部２１と、その厚さ方向一側面２１ａから隆起したシールリップ２２及び厚さ方向他側面２１ｂから隆起したシールリップ２３からなる。基部２１の幅方向一側には、プレート１の厚さと同じ深さの溝状接着部２４が形成されており、この溝状接着部２４は、基部２１の厚さ方向他側面２１ｂと同方向を向きプレート１の厚さ方向一側面１ａと接着された平面部２４ａと、この平面部２４ａから基部２１の厚さ方向他側面２１ｂへ向けて延びてプレート１の傾斜面１ｃと接着された傾斜面２４ｂからなり、両者間の入角２４ｃは鈍角となっている。また上述のように、溝状接着部２４の深さはプレート１の厚さと同じであるため、ガスケット本体２の厚さ方向他側面２１ｂはプレート１の厚さ方向他側面１ｂと面一となっている。

上記構成のプレート一体型ガスケットは、ガスケット本体２におけるシールリップ２２，２３が、プレート１に積層される不図示の膜−電極複合体など、燃料電池セルにおける他の積層部品と密接されることによって、燃料電池セルに供給される燃料ガスや酸化ガス、電気化学反応により生成される水、あるいは余剰空気などに対するシール機能を奏するものである。

このプレート一体型ガスケットは、プレート１の周縁部に接着剤を塗布して、ゴム状弾性材料で成形されたガスケット本体２を接着することにより製造されたものである。

プレート１の周縁部への接着剤の塗布においては、あらかじめプレート１の周縁部に、その厚さ方向一側面１ａに対して鈍角をなす傾斜面１ｃを形成しておく。一方、プレート１とは別部材として不図示の金型で加硫成形されたガスケット本体２は、その基部２１の幅方向一側に、平面部２４ａと、プレート１の傾斜面１ｃと対応する傾斜面２４ｂとからなる溝状接着部２４を有するものとなっている。

そして図２に示すように、このプレート１にメタルマスク３を重ねる。メタルマスク３は請求項１に記載のマスキング部材に相当するものであって、薄い金属板からなり、プレート１に接着すべきガスケット本体２の平面形状と対応するパターン、言い換えれば傾斜面１ｃが形成されたプレート１の周縁部の平面形状と対応するパターンで延びるスリット３ａが形成されている。

次に、プレート１に、メタルマスク３を介して接着剤をプレート１の厚さ方向へ噴霧する。噴霧された接着剤は、メタルマスク３のスリット３ａから露出したプレート１の周縁部に付着し、すなわちプレート１の厚さ方向一側面１ａの周縁部及びそこから延びる傾斜面１ｃにかけて接着剤層４が塗布される。ここで、傾斜面１ｃは接着剤の噴霧方向に対して交差しているため、この傾斜面１ｃに付着する接着剤層４を十分な層厚とすると共に、その面積も十分に大きなものとすることができる。

次に、接着剤層４が塗布されたプレート１の周縁部に、ガスケット本体２の基部２１の幅方向一側に形成された溝状接着部２４を嵌合して押し付けて、このガスケット本体２をプレート１の周縁部と接着一体化することにより、図１に示すプレート一体型ガスケットが得られる。

したがって、上述のようにして製造された本発明の第一の実施の形態のプレート一体型ガスケットは、噴霧による接着剤の塗布工程において、プレート１の周縁部に形成された傾斜面１ｃに接着剤が傾斜面に付着しやすく、接着剤の塗布面積も増大するので、ガスケット本体２の基部２１に形成された溝状接着部２４との接着強度を向上させることができる。しかも図３に示すように、万一、傾斜面１ｃ，２４ｂの間に剥離を生じてしまったような場合でも、プレート１の厚さ方向一側面１ａの周縁部に接着された溝状接着部２４の平面部２４ａと剥離した傾斜面２４ｂの間の入角２４ｃは鈍角であり、この部分に応力の集中が起こりにくいため、入角２４ｃを起点とするクラックが発生してガスケット本体２が千切れてしまうのを有効に防止することができる。

なお、プレート１の周縁部の傾斜面１ｃは、その勾配が小さいほど、すなわち厚さ方向他側面１ｂとなす角度が小さいほど、噴霧された接着剤が付着しやすくかつ接着剤層４の付着面積も大きくなるが、接着するガスケット本体２の寸法などの条件を勘案して、適切に決められる。

図４は、本発明に係るプレート一体型ガスケットの第二の実施の形態を示すものである。

この第二の実施の形態において、図１に示す第一の実施の形態と異なるところは、絶縁等の目的で、ガスケット本体２の基部２１が、プレート１の厚さ方向一側面１ａの周縁部と、厚さ方向他側面１ｂの周縁部と、両者間の傾斜面１ｃを覆うように接着されている点にある。

このように構成されたプレート一体型ガスケットの製造において、ガスケット本体２を接着するためにプレート１の周縁部へ接着剤を塗布するに際しては、まず図２に示す方法と同様に、プレート１の厚さ方向一側面１ａにメタルマスク３を重ね、プレート１に、メタルマスク３を介して接着剤をプレート１の厚さ方向へ噴霧することによって、プレート１の厚さ方向一側面１ａの周縁部及びそこから延びる傾斜面１ｃにかけて接着剤層４ａを塗布する。

次に図５に示すように、プレート１を裏返すと共に、その厚さ方向他側面１ｂに、図２に示すメタルマスク３を裏返したスリットパターンを有するメタルマスク３’を重ね（裏返してもスリットパターンが同じとなる対称形状である場合は、図２に示すメタルマスク３をそのまま用いても良い）、メタルマスク３’を介して接着剤をプレート１の厚さ方向へ噴霧することによって、プレート１の厚さ方向他側面１ｂの周縁部に接着剤層４ｂを塗布する。

そして図４に示すように、あらかじめ加硫成形されたガスケット本体２の基部２１の幅方向一側にプレート１の周縁部の断面形状と対応する断面形状に形成された溝状接着部２４を、プレート１の周縁部に差し込むように嵌入して押し付けて、このガスケット本体２をプレート１の周縁部と接着一体化することにより、図４に示すプレート一体型ガスケットが得られる。

したがって、上述のようにして製造されたプレート一体型ガスケットは、図１に示す第一の例と同様の理由に加え、ガスケット本体２の基部２１がプレート１の厚さ方向一側面１ａと他側面１ｂの周縁部及び傾斜面１ｃの三面を覆うように接着されるため、接着強度が一層高いものとなり、剥離や千切れが一層生じにくいものとなる。

図６は、本発明に係るプレート一体型ガスケットの第三の実施の形態を示すものである。

この第三の実施の形態において、図１に示す第一の実施の形態と異なるところは、ガスケット本体２の基部２１の厚さがプレート１の厚さと同じであり、すなわちプレート１の周縁部に形成された傾斜面１ｃと、ガスケット本体２の基部２１の幅方向一側に形成された傾斜面２４ｂのみが互いに接着され、ガスケット本体２の基部２１の厚さ方向一側面２１ａ及び他側面２１ｂが、プレート１の厚さ方向一側面１ａ及び他側面１ｂと面一となっている点にある。

このように構成されたプレート一体型ガスケットの製造において、ガスケット本体２を接着するためのプレート１の周縁部への接着剤の塗布も、基本的には図２に示す方法と同様に行われるが、メタルマスク３はプレート１の傾斜面１ｃのみを露出させるスリットパターンを有するものが用いられる。

なお、上述した実施の形態はいずれも、ガスケット本体２をプレート１とは別部材として成形してから、これをプレート１に接着一体化する、いわゆる「後貼りガスケット」であるものとして説明したが、周縁部に加硫接着剤を塗布したプレート１をインサート成形用の金型にセットして、このプレート１の周縁部と金型の内面との間に画成されたキャビティ内に、成形用ゴム材料を充填して硬化させることによって、ガスケット本体２を加硫成形と同時にプレート１の周縁部に加硫接着したものにも、本発明を適用することが可能である。

１ プレート
１ｃ 傾斜面
２ ガスケット本体
２１ 基部
２４ 溝状接着部
２４ｂ 傾斜面
２４ｃ 入角
４ 接着剤層

Claims (1)

1. ガスケット本体をプレートの周縁に接着一体化したプレート一体型ガスケットにおいて、前記プレートの周縁と前記ガスケット本体の互いの接着面が、前記プレートの厚さ方向に対して傾斜していることを特徴とするプレート一体型ガスケット。

Images