JP3953771B2

JP3953771B2 - Thin gasket

Info

Publication number: JP3953771B2
Application number: JP2001321275A
Authority: JP
Inventors: 慎三郎一幡
Original assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Current assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2003123800A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体高分子型燃料電池のガスシールを目的とするガスケットに関し、具体的にはガス区域を隔離するセパレーターのキャリアガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のキャリアガスケットとしては、燃料電池における固体高分子電解質膜のガスシールを目的として用いられており、その取付け構造は、集電極フレーム間のセパレーターにガスケットが配されるもので、セパレーターのガスケットを直接取り付けるタイプは細くて不定形のため取り扱いが難しく、またガスケットのセパレーターへの取付けをキャリアを介して行なうキャリアガスケットタイプの形成においては、その従来構造の一般的な造形方法を示すと、予め弾性シール材から形成したガスケットを前記キャリアの周面に接着固定して一体化させるとか、粘度の低いペースト状のシール材を前記キャリアの周面に塗布あるいは射出してガスケットを形成するなどの方法が講じられており、勿論従来から用いられている型を用いたモールド成形方法、またはスクリーン印刷技法を用いたプリント印刷成形方法などによって一体的に造形されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながらこのような成形方法ではシール材と成形加工方法とがマッチした理想的なガスケットになり得ない。
すなわち、ペースト状のシール材をキャリアの周面に塗布あるいは射出して形成したガスケットはその粘度が低い故どうしても肉厚に形成し得ないから締め付けたとき圧縮量が不足し、液状物に対してシール性が劣るものとなる。このために液状物をシールするには大きな変形量がとれるガスケットが必要となり、そのためには一定以上の厚み（ボリューム）が必要となる。
このようにシール性を重要視するならその弾性材料はゴム系材料を採用し、成形型を用いたコンプレッション成形やインジェクショウ成形に依らなければならない。当然ながら、この場合薄形で細いガスケットの成形は非常に困難である。
【０００４】
前記のように、キャリアガスケットに対して省スペース性、軽量化、良好な取り付け性が求められており、本発明はこのような要求に鑑み、取り扱い性を高め安全確実に固定し密封せしめることにより集電極フレームの性能と信頼性を高めることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明を図面に基づいて説明すると、燃料電池の仕切り材であるセパレーター上に配され、締め付けるとガスケットが上下面から圧縮されるように装着されるガスケットおよびキャリアからなる燃料電池用薄形ガスケットであって、図１に示すように前記セパレーターの取付け部材であるキャリア１を薄形の形状を維持できる充分な強度のプラスチックフィルムで形成し、前記薄形キャリアとガスケットとの間に隙間１ａを形成し、これを柔軟な連結部１ｂで部分的に繋いで、前記薄形キャリア１の内側へ弾性体からなるガスケット２を一体に配置したことを特徴としている。
【０００６】
また、図２、図３及び図５に示すように前記薄形キャリア１の厚みを０．０５〜０．７ｍｍに設定せしめたことも特徴としている。
さらに、図１に示すように前記薄形キャリア１とガスケット２との間の隙間１ａを０．３〜１．２ｍｍの隙間に形成せしめたことも特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明でなる燃料電池用薄形ガスケットは、上記したようにカーボン材などからなるセパレーターを用いて、前記セパレーターの取付け部材である薄形キャリア１を０．０５〜０．７ｍｍ程度の厚みの薄くて硬いプラスチックフィルムをもって打抜き形成せしめ、この薄形キャリア１へ弾性体からなるガスケット２を一体成形するのが考えられる効率的な造形方法となっている。
ここでは形状を維持できる充分な強度の薄形キャリア１へ薄くて細いガスケットを一体形成してその形状を定型化するとともに、打抜き形成せしめることで良好な生産性を確保している。
この構成によって材料と加工方法がマッチしたガスケット２を提供することに成功したものである。
【０００８】
【実施例】
このような本発明での、弾性体製のガスケット２が一体成形された薄形キャリア１をもつ燃料電池用キャリアガスケットの形成においては、その一例を示すと、巻き込まれたロール状態の薄厚プラスチックフィルム材料から順次帯状に送り出してその表面へガスケット２を形成せしめ、これを次工程で連続的に開口部とか隙間１ａの打抜き、さらには製品の抜き落とし等を経て形成せしめる成形方法が採用される。（図示していない。）
【０００９】
この薄形キャリア１とガスケット２との間に存在させる隙間１ａの形成では、図１に示すように前記薄形キャリア１へ０．３〜１．２ｍｍの隙間１ａを廻らせ、図２及び図３に示すようにこれを柔軟な連結部１ｂで部分的に繋ぐ形状に造形し、場合によっては図４に示すような紐状連結部１１ｂを形成してより自由状態を高めるなどして配置する。
【００１０】
また、前記薄形キャリア１では材料のプラスチックフィルム内に繊維であるフェルトを混入させて形成し、その強度を高めることもでき、ここではその取り扱い性とガスケット２の成形性において優位性を期待できる。
【００１１】
次に本発明の燃料電池用薄形ガスケットの装着においては、集電極フレーム間のセパレーターに薄形ガスケットを配して図５に示すようにこれを締め付けると、ガスケット２は上下両面から圧縮されて変形し横流れするが前記薄形キャリア１の連結部１ｂが柔軟に縮んでこれを受け流し、加えて前記隙間１ａの０．３〜１．２ｍｍが許容空間を形成してガスケット２に僅かの局部応力も与えずその変形歪を最小のものとしている。また、ここでは薄形キャリア１の０．０５〜０．７ｍｍの薄い厚みが締付け部材と圧縮緩衝することを避け、いささかも圧縮量に影響を及ぼすものとなるものでない。
【００１２】
ここで用いるガスケット２の材料としては、ゴム材や熱硬化性エラストマー・樹脂材等が挙げられ、例えばゴム材を挙げれば、ブチルゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム等が採用可能である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によると、燃料電池用キャリアガスケットに薄形キャリア１を用い、これへ弾性体製のガスケット２を一体成形せしめることによって、充分な形状維持性を得てその形状を定型化するとともに、打抜き形成によって良好な生産性を得さしめている。
また、圧縮ボリュームが確保され変形自由度が高いガスケット２は高い弾力性と良好ななじみ性を得ることができ、もってシール性能向上が図れて低コスト化を果たす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す部分平面図である。
【図５】本発明の装着された状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１薄形キャリア
１ａ隙間
１ｂ連結部
１１ｂ紐状連結部
２ガスケット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gasket intended for gas sealing of a polymer electrolyte fuel cell, and more particularly to a separator carrier gasket for isolating a gas zone.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of carrier gasket has been used for the purpose of gas sealing of a solid polymer electrolyte membrane in a fuel cell, and its mounting structure is such that a gasket is disposed between separator electrodes. The type that directly attaches the gasket is difficult to handle because it is thin and indeterminate, and in the formation of a carrier gasket type in which the gasket is attached to the separator via the carrier, a general modeling method of the conventional structure is shown. For example, a gasket formed from an elastic sealing material in advance is bonded and fixed to the peripheral surface of the carrier, and a gasket is formed by applying or injecting a low-viscosity paste-like sealing material to the peripheral surface of the carrier. Of course, of course, using a conventional mold It is integrally molded such as by molding methods or printing print forming method using the screen printing technique.
[Problems to be solved by the invention]
[0003]
However, such a molding method cannot be an ideal gasket in which the sealing material and the molding method are matched.
That is, the gasket formed by applying or injecting a paste-like sealing material to the peripheral surface of the carrier cannot be formed thick because it has a low viscosity. The sealing property is inferior. For this reason, in order to seal the liquid material, a gasket capable of taking a large amount of deformation is required, and for that purpose, a certain thickness (volume) is required.
Thus, if importance is attached to sealing performance, the elastic material must be a rubber-based material, and must depend on compression molding or injection molding using a mold. Of course, in this case, it is very difficult to form a thin and thin gasket.
[0004]
As described above, there is a need for space saving, light weight, and good mounting properties for the carrier gasket, and in view of such requirements, the present invention improves handling and secures and seals securely. The purpose is to improve the performance and reliability of the collector frame.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described with reference to the drawings. A fuel cell thin gasket comprising a carrier and a gasket that are arranged on a separator that is a partition material for a fuel cell and that is mounted so that the gasket is compressed from the upper and lower surfaces when tightened. As shown in FIG. 1, a carrier 1 as an attachment member of the separator is formed of a sufficiently strong plastic film capable of maintaining a thin shape, and a gap 1a is formed between the thin carrier and the gasket. In addition, this is characterized in that the gasket 2 made of an elastic body is integrally arranged inside the thin carrier 1 by partially connecting them with a flexible connecting portion 1b.
[0006]
Further, as shown in FIGS. 2, 3 and 5, the thin carrier 1 is characterized in that the thickness is set to 0.05 to 0.7 mm.
Further, as shown in FIG. 1, the gap 1a between the thin carrier 1 and the gasket 2 is formed in a gap of 0.3 to 1.2 mm.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The thin gasket for a fuel cell according to the present invention uses a separator made of a carbon material or the like as described above, and a thin carrier 1 as a mounting member for the separator is thinned to a thickness of about 0.05 to 0.7 mm. It is an efficient modeling method that can be formed by punching with a hard plastic film and integrally molding the gasket 2 made of an elastic body on the thin carrier 1.
Here, a thin and thin gasket is integrally formed on the thin carrier 1 having sufficient strength capable of maintaining the shape, and the shape is standardized, and by punching and forming, good productivity is ensured.
With this configuration, it has succeeded in providing the gasket 2 whose material and processing method match.
[0008]
【Example】
In the formation of a carrier gasket for a fuel cell having a thin carrier 1 in which an elastic gasket 2 is integrally formed in the present invention, an example thereof is shown as a thin plastic film in a rolled state. A molding method is adopted in which the material is successively fed out from the material in the form of a band to form the gasket 2 on the surface, and this is continuously formed by punching the opening or gap 1a in the next step, and further by dropping the product. (Not shown)
[0009]
In the formation of the gap 1a that exists between the thin carrier 1 and the gasket 2, as shown in FIG. 1, the gap 1a of 0.3 to 1.2 mm is turned around the thin carrier 1, and FIG. As shown in FIG. 3, this is formed into a shape that is partially connected by a flexible connecting portion 1b, and in some cases, a string-like connecting portion 11b as shown in FIG. .
[0010]
Further, the thin carrier 1 can be formed by mixing felt, which is a fiber, in the plastic film of the material, and the strength thereof can be increased. Here, superiority can be expected in the handling property and the moldability of the gasket 2. .
[0011]
Next, in the mounting of the thin gasket for the fuel cell of the present invention, when the thin gasket is disposed on the separator between the collector electrode frames and tightened as shown in FIG. 5, the gasket 2 is compressed from both the upper and lower surfaces. Although deformed and cross-flowed, the connecting portion 1b of the thin carrier 1 is flexibly contracted and received, and in addition, 0.3 to 1.2 mm of the gap 1a forms a permissible space and a slight local stress is applied to the gasket 2. The deformation distortion is minimized. Further, here, the thin thickness of 0.05 to 0.7 mm of the thin carrier 1 is prevented from being compressed and buffered with the tightening member, and it does not affect the compression amount.
[0012]
Examples of the material of the gasket 2 used here include a rubber material, a thermosetting elastomer / resin material, and the like. Examples of the rubber material include butyl rubber, styrene-butadiene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, and ethylene. -Methyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, butadiene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, acrylic rubber, silicone rubber, fluoro rubber, fluorosilicone rubber, ethylene propylene rubber, etc. can be used. .
[0013]
【The invention's effect】
According to the present invention, a thin carrier 1 is used as a carrier gasket for a fuel cell, and an elastic gasket 2 is integrally formed thereon, thereby obtaining sufficient shape maintainability and making its shape stylized, and punching Good productivity is achieved by forming.
Further, the gasket 2 having a high compression volume and a high degree of deformation freedom can obtain high elasticity and good conformability, thereby improving the sealing performance and reducing the cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 4 is a partial plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a mounted state of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin carrier 1a Crevice 1b Connection part 11b String-like connection part 2 Gasket

Claims

A thin fuel cell gasket comprising a gasket and a carrier, which is disposed on a separator that is a partition material for a fuel cell and is mounted so that the gasket is compressed from above and below when tightened. formed of a plastic film of sufficient strength to maintain the thin shape, the a gap is formed between the thin carrier and the gasket, which partially connected by a flexible connecting portion, said thin carrier A thin gasket characterized by integrally arranging a gasket made of an elastic material on the inside .

2. The thin gasket according to claim 1, wherein the thickness of the thin carrier is set to 0.05 to 0.7 mm.

3. The thin gasket according to claim 1, wherein a gap between the thin carrier and the gasket is formed to be 0.3 to 1.2 mm.

4. The thin gasket according to claim 1, wherein the thin carrier is formed of a plastic film containing felt.