JP2022070329A - ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】サイド突起の位置での応力の増大を抑えること。【解決手段】ガスケット１０１は、矩形の断面形状を含む弾性体であるガスケット本体１０２を備え、互いに対面する二部材、例えば燃料電池セルのセパレータ５１と膜電極接合体との間をシールする。二部材のうちの一方であるセパレータ５１には装着溝５２をあらかじめ用意しておき、装着溝５２にガスケット１０１を嵌め込む。ガスケット本体１０２は、二部材のうちの別の一方の部材である膜電極接合体に先端面を接触させる。ガスケット本体１０２には脱落防止用のサイド突起１０３を両側面に設け、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセント未満にする形態、例えば左右互い違いに配置する形態で装着溝５２の側壁５２ａに接触させる。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば燃料電池セルに用いられるガスケットに関する。

燃料電池は、電解質膜の両面に一対の電極層を設けた膜電極接合体（ＭＥＡ）を備え、その厚み方向両側にセパレータを積層して燃料電池セルとし、この燃料電池セルを複数個積層したスタック構造をなしている。そして膜電極接合体のカソード側には酸化ガス（空気）を供給し、アノード側には燃料ガス（水素）を供給することで、水の電気分解の逆反応である電気化学反応によって電力を発生する。

積層された燃料電池セル内には酸化ガス（空気）、燃料ガス（水素）、冷却水などの媒体のための流路が形成されており、各流路をシールするためのシール構造が設けられている。このようなシール構造のために用いられるのがガスケットである。ガスケットは、セパレータとセパレータとの間や、ＭＥＡ又は電解質膜とセパレータとの間に配置され、それらの二つの部材の間をシールする。

特許文献１は、セパレータとＭＥＡとの間にゴム材料のガスケットを設けたシール構造を開示している（文献１の段落［００１４］［００１７］［図１］参照）。このシール構造は、セパレータ（４）にガスケット溝（５）を形成しており、このガスケット溝にガスケット（６）を嵌め込んでいる。ガスケットの両側面にはリブ（６ｄ）を形成し、ガスケット溝からのガスケットの脱落防止を図っている（文献１の段落［００１６］参照）。

特開２００５－１７４８６２号公報 特開２００６－０２９３６４号公報

特許文献１に開示されているガスケットは、断面が矩形のいわゆるフラットガスケットと呼ばれる種類のもので（文献１の段落［００１４］参照）、ガスケットの両面に突起状の側面突起を設けた特許文献２に記載されているようなガスケットと比較して、製造コストが安価である。

ゴム材料のガスケットは、押し潰された際に生ずるゴムの反力によって面圧を生じ、二つの部材の間のシールを実現している。このときの面圧は、シール面に変形を生じさせないように調整される。ところがフラットガスケットの場合、脱落防止用のサイド突起（リブ）も矩形形状になるため、この位置で応力が大きくなり、シール面を変形させてしまう可能性が生ずる。改善が求められる。

本件の課題は、サイド突起の位置での応力の増大を抑えることである。

ガスケットは、互いに対面する二部材のうちの一方の部材に設けられた装着溝に嵌め込まれ、前記二部材のうちの別の一方の部材に先端面を接触させる矩形の断面形状を含む弾性体であるガスケット本体と、前記ガスケット本体の両側面から突出し、前記装着溝に直交する方向の充填率を１００パーセント未満にする形態で前記装着溝の側壁に接触するサイド突起と、を備える。

サイド突起の位置でのシール面の変形を防止することができる。

発電セルの側断面を示す模式図。 アノード側のセパレータを取り去った発電セルを平面視で示す模式図。 参考例として、装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図。 （Ａ）は図３中のＡ－Ａ線断面図、（Ｂ）は図３中のＢ－Ｂ線断面図。 （Ａ）は図４（Ａ）に示すガスケットの領域に発生する反力、（Ｂ）は図４（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力をそれぞれ示す模式図。 第１の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図６（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図６（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。 第２の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図７（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図７（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。 第３の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図８（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図８（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。 第４の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図９（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図９（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。 第５の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図１０（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図１０（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。 第６の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図１１（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図１１（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。 第７の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図１２（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図１２（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。 第８の実施の形態として、（Ａ）は装着溝に嵌め込まれたガスケットを平面視で示す模式図、（Ｂ）は図１３（Ａ）中のＡ－Ａ線断面図、（Ｃ）は図１３（Ｂ）に示すガスケットの領域に発生する反力を示す模式図。

実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、固体高分子形燃料電池の燃料電池スタックを構成する発電セル１１に用いられるガスケット１０１である。

（基本構造）
図１は、発電セル１１の側断面を模式的に示している。発電セル１１は、水素と酸素とから電気エネルギーを取り出す構造物である。そのための構造として発電セル１１は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と呼ばれる膜電極接合体３１を一対のセパレータ５１で挟み込み、膜電極接合体３１と個々のセパレータ５１との間をガスケット１０１でシールしている。

膜電極接合体３１は、固体高分子から構成された樹脂フィルムからなる電解質膜３２の両面に、アノード３３ａとカソード３３ｂとの一対の電極層を設け、この電極層を一対のガス拡散層３４で挟んでいる。

セパレータ５１は、一つの発電セル１１に対して一対用意されており、膜電極接合体３１を挟み込んでいる。一方のセパレータ５１とアノード３３ａとの間、及び別の一方のセパレータ５１とカソード３３ｂとの間には、パターン化されたチャネル（図示せず）が設けられている。これらのチャネルは、個々のセパレータ５１に形成された溝によって構築されている。

発電セル１１は、膜電極接合体３１のアノード３３ａ側に酸化ガス（空気）を供給し、カソード３３ｂ側に燃料ガス（水素）を供給することで、水の電気分解の逆反応である電気化学反応によって電力を発生する。そこで発電セル１１は、一対のセパレータ５１と膜電極接合体３１との間に設けたチャネルを流路（図示せず）として、アノード３３ａ側に酸化ガス（空気）を、カソード３３ｂ側に燃料ガス（水素）をそれぞれ導く。流路には、冷却水を流通させる経路も用意されている。

図２は、アノード３３ａ側のセパレータ５１を取り去った発電セル１１を平面視で模式的に示している。膜電極接合体３１の周囲を取り囲んでいるのは、カソード３３ｂ側のセパレータ５１に装着されたガスケット１０１である。ガスケット１０１は、複数個のマニフォールド３５の周辺をも取り囲んでいる。マニフォールド３５は、アノード３３ａ側の流路に酸化ガス（空気）を、カソード３３ｂ側の流路に燃料ガス（水素）を、そして冷却水用の流路に冷却水を導くための構造物である。

図２では、カソード３３ｂ側のセパレータ５１に装着されているガスケット１０１を示しているが、アノード３３ａ側のセパレータ５１にも同一パターンで別のガスケット１０１が装着されている（図１参照）。

図１に示すように、ガスケット１０１は、アノード３３ａ側のセパレータ５１（二部材のうちの一方の部材）とアノード３３ａ（別の一方の部材）との間をシールする。別のガスケット１０１は、カソード３３ｂ側のセパレータ５１（二部材のうちの一方の部材）とカソード３３ｂ（別の一方の部材）との間をシールする。

一対のセパレータ５１にはそれぞれ装着溝５２が設けられ、ガスケット１０１はそれぞれ装着溝５２に嵌め込まれている。ガスケット１０１は、装着溝５２に嵌め込まれてアノード３３ａ又はカソード３３ｂに先端面を接触させるガスケット本体１０２を主体とし、ガスケット本体１０２の両側面に複数個のサイド突起１０３を設けている。これらのサイド突起１０３は、装着溝５２の側壁５２ａに所定の面圧で接触し、装着溝５２からのガスケット１０１の脱落を防止する。

本実施の形態のガスケット１０１は、ゴムなどの弾性材料によって成形され、ガスケット本体１０２の断面を矩形にするいわゆるフラットガスケットである。圧縮前の初期状態のガスケット１０１は、セパレータ５１の表面よりも突出するように高さが定められている。ガスケット１０１の高さは、膜電極接合体３１に対してシールのために十分な面圧を発生させることを第一義として、サイド突起１０３の位置で応力を増大させすぎないという側面を加味して設定されている。

これから紹介するガスケット１０１の各種の実施の形態及び参考例は、サイド突起１０３についての各種のバリエーションである。参考例とその課題とを説明し、第１～第８の実施の形態について説明していく。

（参考例）
図３～図５（Ａ）（Ｂ）に基づいて、ガスケット１０１の参考例について説明する。

図３に示すように、参考例のガスケット１０１は、ガスケット本体１０２に対して、左右対称形にサイド突起１０３を設けている。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、サイド突起１０３が設けられていない位置（図３中のＡ－Ａ線断面の領域）は、サイド突起１０３の位置（図３中のＢ－Ｂ線断面の領域）よりも相対的に幅が狭い。サイド突起１０３の位置は、装着溝５２の溝幅よりも幅が広く、装着溝５２の側壁５２ａに面圧を発生する。

図５（Ａ）（Ｂ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。これらの図面からも明らかなように、図５（Ｂ）に示すサイド突起１０３の位置では、図５（Ａ）に示すサイド突起１０３が設けられていない位置に対して、シール対象であるセパレータ５１及び膜電極接合体３１に対する面圧が大きくなる。ガスケット１０１は、サイド突起１０３の両端を装着溝５２の側壁５２ａに接触させているため、圧縮された際に幅方向の逃げ場を失い、その分応力が高まるからである。

こうしてサイド突起１０３の位置で応力が大きくなる結果、セパレータ５１又は膜電極接合体３１のシール面を変形させてしまう可能性が生ずる。本実施の形態の発明者は、装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率を１００パーセント未満にするようにサイド突起１０３の形態を定めることで、サイド突起１０３の位置での応力の上昇を抑制するようにした。以下、第１～第８の実施の形態を紹介する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態を図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。図１～図５（Ａ）（Ｂ）に示した部分と同一部分は同一符合で示し、説明も省略する（以下の各実施の形態においても同様）。

第１の実施の形態、及び後述する第２～第４の実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に均等な間隔で左右互い違いに配置され、これによって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率を１００パーセント未満にしている。

図６（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、半円形の水平断面形状を有している。個々のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高をもち、それぞれが同一の形状を有しており、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向に突出している。このような形状のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に向けて、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行が生じない間隔で左右互い違いに配列されている。

図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、ガスケット本体１０２の右半分にのみサイド突起１０３が位置づけられる。これに隣接するサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の左半分にのみ位置づけられる（図示せず）。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図６（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図６（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図６（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率が１００パーセントである図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態では、サイド突起１０３を左右互い違いに配列しているため、ガスケット本体１０２に回転モーメントが作用する。この回転モーメントは、回転による倒れや蛇行をガスケット本体１０２に生じさせる原因になる。そこで本実施の形態では、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントを抑制する工夫を凝らしている。

回転モーメントを抑制するための工夫の一つは、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向、つまりシールラインに対して垂直に突出するというサイド突起１０３の形状である。これによってガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される。

回転モーメントを抑制する別の工夫は、互い違いに隣接するサイド突起１０３の間の間隔の設定である。例えばサイド突起１０３の間の間隔を極力狭めるなどの工夫で、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される。

回転モーメントを抑制するさらに別の工夫は、サイド突起１０３の幅の設定である。例えば装着溝５２の側壁５２ａに対して必要最小限の面圧を確保し得る範囲でサイド突起１０３の幅を細くすることで、ガスケット１０１に生ずる回転モーメントが抑制される。

以上のようにガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される結果、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、半円形の水平断面形状という単純な形状であり、ガスケット本体１０２と同じ全高で、それぞれが同一の形状を有しており、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向に突出している。このためサイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態を図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。

図７（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に対して傾斜する方向に突出するリップ形態の水平断面形状を有している。個々のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高で、それぞれが同一の形状及び傾斜角度を有している。このような形状のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に向けて、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行が生じない間隔で左右互い違いに配列されている。

図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、ガスケット本体１０２の左半分には左側のサイド突起１０３の先端部のみが、右半分には右側のサイド突起１０３の根元のみそれぞれ位置づけられる。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図７（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図７（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図７（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセントにしている図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態では、サイド突起１０３を左右互い違いに配列しているため、ガスケット本体１０２に回転モーメントが作用する。この回転モーメントは、回転による倒れや蛇行をガスケット本体１０２に生じさせる原因になる。そこで本実施の形態では、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントを抑制する工夫を凝らしている。

回転モーメントを抑制するための工夫の一つは、互い違いに隣接するサイド突起１０３の間の間隔の設定である。例えばサイド突起１０３の間の間隔を極力狭めるなどの工夫で、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される。

回転モーメントを抑制する別の工夫は、サイド突起１０３の幅の設定である。例えば装着溝５２の側壁５２ａに対して必要最小限の面圧を確保し得る範囲でサイド突起１０３の幅を細くすることで、ガスケット１０１に生ずる回転モーメントが抑制される。

以上のようにガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される結果、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に対して傾斜する方向に突出するリップ形態の水平断面形状という単純な形状であり、ガスケット本体１０２と同じ全高で、それぞれが同一の形状を有している。このためサイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に対して傾斜する方向に突出するリップ形態を有している。このためサイド突起１０３を撓ませやすく、装着溝５２へのガスケット１０１の装着性を良好にすることができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態を図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。

図８（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、二等辺三角形の水平断面形状を有している。個々のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高で、それぞれが同一の形状を有しており、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向に突出している。このような形状のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に向けて、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行が生じない間隔で左右互い違いに配列されている。

図８（Ｂ）に示すように、図８（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、ガスケット本体１０２の左半分にのみサイド突起１０３が位置づけられる。これに隣接するサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の右半分にのみ位置づけられる（図示せず）。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図８（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図８（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図８（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセントにしている図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態では、サイド突起１０３を左右互い違いに配列しているため、ガスケット本体１０２に回転モーメントが作用する。この回転モーメントは、回転による倒れや蛇行をガスケット本体１０２に生じさせる原因になる。そこで本実施の形態では、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントを抑制する工夫を凝らしている。

回転モーメントを抑制するための工夫の一つは、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向、つまりシールラインに対して垂直に突出するというサイド突起１０３の形状である。これによってガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される。

回転モーメントを抑制する別の工夫は、互い違いに隣接するサイド突起１０３の間の間隔の設定である。例えばサイド突起１０３の間の間隔を極力狭めるなどの工夫で、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される。

回転モーメントを抑制するさらに別の工夫は、サイド突起１０３の幅の設定である。例えば装着溝５２の側壁５２ａに対して必要最小限の面圧を確保し得る範囲でサイド突起１０３の幅を細くすることで、ガスケット１０１に生ずる回転モーメントが抑制される。

以上のようにガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される結果、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、二等辺三角形の水平断面形状という単純な形状であり、ガスケット本体１０２と同じ全高で、それぞれが同一の形状を有しており、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向に突出している。このためサイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態を図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。

図９（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、左側に矩形の水平断面形状を有し、右側に半円形の水平断面形状を有している。個々のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高を有しており、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向に突出している。このような形状のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に向けて、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行が生じない間隔で左右互い違いに配列されている。

図９（Ｂ）に示すように、図９（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、ガスケット本体１０２の右半分にのみサイド突起１０３が位置づけられる。これに隣接するサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の左半分にのみ位置づけられる（図示せず）。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図９（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図９（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図９（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセントにしている図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態では、サイド突起１０３を左右互い違いに配列しているため、ガスケット本体１０２に回転モーメントが作用する。この回転モーメントは、回転による倒れや蛇行をガスケット本体１０２に生じさせる原因になる。そこで本実施の形態では、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントを抑制する工夫を凝らしている。

回転モーメントを抑制するための工夫の一つは、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向、つまりシールラインに対して垂直に突出するというサイド突起１０３の形状である。これによってガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される。

回転モーメントを抑制する別の工夫は、互い違いに隣接するサイド突起１０３の間の間隔の設定である。例えばサイド突起１０３の間の間隔を極力狭めるなどの工夫で、ガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される。

回転モーメントを抑制するさらに別の工夫は、サイド突起１０３の幅の設定である。例えば装着溝５２の側壁５２ａに対して必要最小限の面圧を確保し得る範囲でサイド突起１０３の幅を細くすることで、ガスケット１０１に生ずる回転モーメントが抑制される。

以上のようにガスケット本体１０２に作用する回転モーメントが抑制される結果、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、図９（Ａ）中の左側が矩形の水平断面形状、右側が半円形の水平断面形状という単純な形状であり、ガスケット本体１０２と同じ全高で、それぞれが同一の形状を有しており、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する方向に突出している。このためサイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態を図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。

第５の実施の形態、及び後述する第６～第８の実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する線上に配置されており、ガスケット本体１０２の高さ方向に貫通する貫通孔１０４を有している。サイド突起１０３は、装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率を１００パーセント未満にしている。

図１０（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、楕円リング形の水平断面形状をもつ筒形形状を有している。このためサイド突起１０３の位置では、ガスケット本体１０２の連続性が断たれ、分断されたガスケット本体１０２がサイド突起１０３によって連結された形状を呈している。サイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高を有している。

図１０（Ｂ）に示すように、図１０（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、貫通孔１０４を挟んでサイド突起１０３の両端部分のみが位置づけられる。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図１０（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図１０（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図１０（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセントにしている図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する線上に対称形で配置されている。このため左右のバランスに優れ、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行に対して強い規制力を発揮する。その結果サイド突起１０３の幅を狭めてシールラインを細くすることができる。シールラインが細くなればシール面に対する反力をより一層低減することができ、シール面の変形防止効果をより一層向上させることができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高であり、その分サイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態を図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。

図１１（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、左右対称である半円形の水平断面形状を有しており、ガスケット本体１０２の両側に左右対称に貫通孔１０４を設けている。貫通孔１０４も、サイド突起１０３に沿う半円形の水平断面形状を有している。サイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高を有している。

図１１（Ｂ）に示すように、図１１（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、ガスケット本体１０２の両側に貫通孔１０４が位置づけられる。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図１１（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図１１（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図１１（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセントにしている図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する線上に対称形で配置されている。このため左右のバランスに優れ、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行に対して強い規制力を発揮する。その結果サイド突起１０３の幅を狭めてシールラインを細くすることができる。シールラインが細くなればシール面に対する反力をより一層低減することができ、シール面の変形防止効果をより一層向上させることができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高であり、その分サイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

（第７の実施の形態）
第７の実施の形態を図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。

図１２（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、左右対称である二等辺三角形の水平断面形状を有しており、ガスケット本体１０２の両側に左右対称に貫通孔１０４を設けている。貫通孔１０４も、サイド突起１０３に沿う二等辺三角形の水平断面形状を有している。サイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高を有している。

図１２（Ｂ）に示すように、図１２（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、ガスケット本体１０２の両側に貫通孔１０４が位置づけられる。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図１２（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図１２（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図１２（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセントにしている図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する線上に対称形で配置されている。このため左右のバランスに優れ、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行に対して強い規制力を発揮する。その結果サイド突起１０３の幅を狭めてシールラインを細くすることができる。シールラインが細くなればシール面に対する反力をより一層低減することができ、シール面の変形防止効果をより一層向上させることができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高であり、その分サイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

（第８の実施の形態）
第８の実施の形態を図１３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて説明する。

図１３（Ａ）に示すように、本実施の形態のサイド突起１０３は、左右対称である台形の水平断面形状を有しており、ガスケット本体１０２の両側に左右対称に貫通孔１０４を設けている。貫通孔１０４も、サイド突起１０３に沿う台形の水平断面形状を有している。サイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高を有している。

図１３（Ｂ）に示すように、図１３（Ａ）中のＡ－Ａ線の位置では、ガスケット本体１０２の両側に貫通孔１０４が位置づけられる。したがって装着溝５２に直交する方向のガスケット１０１の充填率は、１００パーセント未満になる。

図１３（Ｃ）は、発電セル１１を構成するように装着されて押し潰されたガスケット１０１の図１３（Ｂ）に示す領域の形状を面圧（白抜き矢印）とともに模式的に示している。図１３（Ｃ）より明らかなように、装着溝５２に直交する方向の充填率を１００パーセントにしている図５（Ｂ）に示すガスケット１０１と比較して、本実施の形態のガスケット１０１は、シール対象に対する面圧が小さい。その結果、サイド突起１０３の位置での面圧の増大に伴う変形からセパレータ５１及び膜電極接合体３１を守ることができ、そのシール面の変形を防止することができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２の長さ方向に直交する線上に対称形で配置されている。このため左右のバランスに優れ、ガスケット本体１０２の倒れや蛇行に対して強い規制力を発揮する。その結果サイド突起１０３の幅を狭めてシールラインを細くすることができる。シールラインが細くなればシール面に対する反力をより一層低減することができ、シール面の変形防止効果をより一層向上させることができる。

本実施の形態のサイド突起１０３は、ガスケット本体１０２と同じ全高であり、その分サイド突起１０３の製造の容易化を図ることができる。

（変形例）
実施に際しては、各種の変更や変形が許容される。

例えばガスケット本体１０２は、必ずしも矩形の断面形状を有するものに限る必要はなく、矩形の断面形状を含むものであってもよい。矩形の断面形状を含むガスケット本体１０２は、例えば先端面に山形のリップを有するものを含む。

ガスケット１０１のシール対象も、必ずしも燃料電池セルの膜電極接合体３１やセパレータ５１などの部品である必要はなく、他のいかなるシール対象にも適用が可能である。

上記実施の形態では、ガスケット本体１０２と同じ全高をもつサイド突起１０３を紹介したが、実施に際してはこれに限る必要はなく、ガスケット本体１０２よりも高さの低いサイド突起１０３にも適用可能である。

その他あらゆる変形や変更が許容される。

１１ 発電セル
３１ 膜電極接合体
３２ 電解質膜
３３ａ アノード
３３ｂ カソード
３４ ガス拡散層
３５ マニフォールド
５１ セパレータ
５２ 装着溝
５２ａ 側壁
１０１ ガスケット
１０２ ガスケット本体
１０３ サイド突起
１０４ 貫通孔

Claims (8)

1. 互いに対面する二部材のうちの一方の部材に設けられた装着溝に嵌め込まれ、前記二部材のうちの別の一方の部材に先端面を接触させる矩形の断面形状を含む弾性体であるガスケット本体と、
   前記ガスケット本体の両側面から突出し、前記装着溝に直交する方向の充填率を１００パーセント未満にする形態で前記装着溝の側壁に接触するサイド突起と、
   を備えるガスケット。
2. 前記サイド突起は、前記ガスケット本体と同じ全高を有している、
   請求項１に記載のガスケット。
3. 前記サイド突起は、前記ガスケット本体の長さ方向に均等な間隔で左右互い違いに配置されている、
   請求項１又は２に記載のガスケット。
4. 左右の前記サイド突起は、同一の形状である、
   請求項３に記載のガスケット。
5. 前記サイド突起は、前記ガスケット本体の長さ方向に直交する方向に突出している、
   請求項３に記載のガスケット。
6. 前記サイド突起は、前記ガスケット本体の長さ方向に対して傾斜する方向に突出している、
   請求項３に記載のガスケット。
7. 前記サイド突起は、前記ガスケット本体の高さ方向に貫通する貫通孔を有している、
   請求項１又は２に記載のガスケット。
8. 前記サイド突起は、前記ガスケット本体の長さ方向に直交する線上に配置されている、
   請求項７に記載のガスケット。

Images