JP4210837B2 - gasket - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封装置の一種であるガスケットに係り、更に詳しくは、基板にゴム状弾性体製のガスケットを一体成形した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、またはその他の分野で基板一体成形型ガスケットとして用いられる。
【0002】
【従来の技術】
例えば固体高分子形燃料電池では、水素、酸素(空気)および冷却水等の流体が使用されるため、これらの流体を隔離するためのシールが重要となる。しかしながら燃料電池用セパレータには、焼成カーボン、樹脂含有カーボンまたはアモルファスカーボン等の非常に強度の低いプレートが用いられるため、従来汎用機器に使用されているような反力の大きいOリングや平面ガスケットを使用するとその反力によりセパレータが破損してしまうことがある。
【0003】
その対策として、例えば特開2000−133288号公報に記載された発明では、ガスケットの断面形状を山形等としてガスケットにシールリップを設けることにより、ガスケットに発生する反力を低下させる手段が用いられている。
【0004】
また、このような山形等の断面積の小さいガスケットを予め単独で成形してから燃料電池スタック内に組み付けるのは作業上困難であるため、例えば特開2001−185174号公報では、基板であるセパレータにガスケットを一体成形する方法が提案され、更にこの一体成形において、ガスケットを成形するセパレータの溝内に貫通穴を設けて、この貫通穴のアンカー効果によりガスケットを固定する方法が提案されている。
【0005】
しかしながら、従来は、断面山形のガスケットのシールリップが溝幅中央部に配置される一方で貫通穴も溝幅中央部に配置されているために、以下の不都合を生じることがある。
【0006】
すなわち、貫通穴上下位置のガスケットはゴムのボリュームがその他の部分よりも多いためにゴム成形後にヒケを生じ易いところ、従来はシールリップと貫通穴との上記位置関係によりシールリップ先端にヒケが発生する。したがってこのヒケによりシールリップの面圧が低下し、シール性が損なわれる虞がある。
【0007】
図9ないし図12は、この状態の模式図を示している。
【0008】
すなわち図9および図10に示すように、基板であるセパレータ51にガスケット成形溝52が形成され、このガスケット成形溝52内にアンカー用の貫通穴53が所要数形成されている。図11に示すようにガスケット54はセパレータ51の一面側に一体成形されるが、図12に示すようにその一部54aは貫通穴53を介してセパレータ51の反対側へはみ出しており、この貫通穴53によるアンカー効果によりガスケット54がセパレータ51に対して抜け止めされている。
【0009】
しかしながら、この従来技術では、図示したように断面山形のガスケット54のシールリップ54bがガスケット成形溝52の幅方向中央部に配置される一方で貫通穴53も成形溝52の幅方向中央部に配置されているために、シールリップ54b先端およびその裏面にヒケ55が発生し、このヒケ55によりシールリップ54の面圧が低下し、シール性が損なわれる虞がある。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−133288号公報
【特許文献2】
特開2001−185174号公報(図5)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、アンカー用の貫通穴を有する基板にシールリップを有するゴム状弾性体製のガスケットを一体成形してなるガスケットにおいて、ガスケットのシールリップ先端にヒケが発生するのを抑えることができ、もってヒケによりシールリップの面圧が低下してシール性が損なわれるのを防止することが可能なガスケットを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
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、アンカー用の貫通穴を有する基板にシールリップを有するゴム状弾性体製のガスケットを一体成形し、前記ガスケットはその一部が前記貫通穴を介して前記基板の反対側へはみ出しているガスケットにおいて、前記貫通穴を前記ガスケットのシール性に寄与するリップ領域からオフセットした位置に配置し、前記貫通穴は、前記リップ領域から幅方向両方へ互い違いにまたは対称的にオフセットされていることを特徴とするものである。
【0013】
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のガスケットにおいて、基板が燃料電池用セパレータであることを特徴とするものである。
【0014】
上記図9ないし図12に示した従来のガスケットがシールリップ先端にヒケを生じる虞があったのは、断面山形のガスケットのシールリップが溝幅中央部に配置される一方で貫通穴も溝幅中央部に配置されることにより、ゴムのボリュームが大きくヒケを生じ易い部位とシールリップ先端部位とが位置的に重なっていたからである。これに対して、上記構成を備えた本発明の請求項1によるガスケットによれば、貫通穴をガスケットのシール性に寄与するリップ領域からオフセットした位置に配置するようにしたために、ゴムのボリュームが大きくヒケを生じ易い部位とシールリップ先端部位とが位置的にずれることになる。
【0015】
尚、ここで、「ガスケットのシール性に寄与するリップ領域E」とはおおむね図1に示すように、シールリップ4bの高さhの1/3〜1/2までの範囲がこれに該当し、これよりも裾側にヒケが形成されてもシール性への影響はごく小さい。したがってこのリップ領域Eは、リップ4bの全幅よりも若干小さいものである。
【0016】
また、ヒケの形成される領域は貫通穴3の径D1とその部分の肉厚およびガスケット4の材料(成形時の収縮度合い)とによって決まるため一概には規定できないが、図2に示すように通常の場合、シール性に影響を及ぼすようなヒケによるシール面の凹み5は貫通穴3の径D1とほぼ等しいかそれよりも内側に形成されるので(凹み5の径をD2として、D2≦D1)、貫通穴3を上記リップ領域Eからオフセットすることにより本発明の目的を達成することができ、すなわちシール性の低下を防ぐことができる。
【0017】
貫通穴は、セパレータ等基板の成形時に同時に成形しても良いし、成形後に追加工しても良い。
【0018】
貫通穴の形成位置については、貫通穴をガスケットの上記リップ領域Eから幅方向両方へ互い違いにオフセットさせるパターン、またはリップ領域Eから幅方向両方へ対称的にオフセットさせるパターンが考えられる。
【0019】
また、成形するガスケットの寸法形状にもよるが、通常の場合で、貫通穴の径寸法は0.5〜2mm、貫通穴のリップライン方向の間隔寸法は10〜30mmで設けられる。
【0020】
また、シールリップ(特にはその先端)は一般にこれをガスケット成形溝の幅方向中央部に設けるが、これには限定されず、該幅方向中央部より外れた位置に設けても良い。
【0021】
また、ガスケットの材質としては、セパレータに一体成形可能な通常のガスケット用弾性材料を使用できるが、耐熱、低反力および低溶出性が求められる燃料電池シールに使用する場合には、シリコーン系ゴム材料またはフッ素系ゴム材料が好適に用いられる。
【0022】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【0023】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一のガスケットは、ガスケットのシール性に寄与するリップラインから貫通穴の位置をオフセットすることにより、貫通穴上部に形成されるヒケによるシール性の低下を防ぐものであり、また、ガスケットのシール性に寄与するリップラインからガスケット成形溝に設ける貫通穴の位置をオフセットすることにより、貫通穴上部に形成されるヒケによるシール性の低下を防ぐものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【0025】
図3は、本発明の実施例に係るガスケットの構成部品である基板としての燃料電池用セパレータの一部平面図を示しており、そのA−A線拡大断面図が図4に示されている。また、図5は前記セパレータにゴム状弾性体製のガスケットを一体成形した当該ガスケットの断面図を示している。当該ガスケットは燃料電池用ガスケットとして用いられる。
【0026】
図3に示すように、基板であるセパレータ1にはガスケット成形溝2が所定の平面レイアウトをもって形成されており、このガスケット成形溝2内にアンカー用の貫通穴3が所要数形成されている。
【0027】
図4に示すように、ガスケット成形溝2はセパレータ1の一面1aおよび他面1bに一対が対応して形成されており、この一対の成形溝2,2の各溝底部に貫通穴3が開口している。
【0028】
図3に示すように、貫通穴3は複数が成形溝2の長手方向に沿って一定の間隔を介して並べられており、また、それぞれが成形溝2の幅方向中央部2aから幅方向一方へオフセットした位置に配置されている。オフセットのパターンは、成形溝2の幅方向両側へ一つずつ互い違いにオフセットされるパターンとされている(一つずつ順に幅方向中央部2aの左側、右側、左側、右側・・・へとオフセットされている)。
【0029】
上記構成のセパレータ1に対し、その一面1a側の成形溝2内にゴム状弾性体製のガスケット4が一体成形されており、図5に示すように、ガスケット4はその一部4aが貫通穴3を介してセパレータ1の他面1b側へはみ出して他面1b側の成形溝2に収容されている。したがってガスケット4は貫通穴3のアンカー効果によりセパレータ1から外れることがない。
【0030】
また、ガスケット4には、図5に示すように断面山形のシールリップ4bが形成されており、このシールリップ4bは成形溝2の幅方向中央部2aに配置されている。
【0031】
したがって当該実施例では、このようにガスケット4のシールリップ4bが成形溝2の幅方向中央部2aに配置される一方で上記したようにアンカー用の貫通穴3が成形溝2の幅方向中央部2aから幅方向一方へオフセットした位置に配置されているために、前者のシールリップ4bに対して後者の貫通穴3がオフセットした位置に配置されている。したがって図5に示すように、貫通穴3の上下位置にゴム成形後にヒケ5が発生しても、ヒケ5がシールリップ4bには形成されずにシールリップ4b以外のガスケット4の裾野部分に形成されるために、シールリップ4bにヒケ5による形状不具合が発生するのを抑えることができる。したがって、シールリップ4bにヒケ5による面圧の低下が発生してシール性が損なわれるのを未然に防止することができる。
【0032】
尚、シールリップ4bに対する貫通穴3のオフセット量は、上記0015欄および0016欄で説明したように「ガスケットのシール性に寄与するリップ領域E」を目安として、貫通穴3をこのリップ領域Eから外すのが好適であり、当該実施例では図3に示したように各貫通穴3がこのリップ領域Eから外れた位置に配置されている。
【0033】
また、オフセットのパターンとしては、当該実施例のように貫通穴3をリップ領域Eから成形溝2の幅方向両側へ互い違いにオフセットさせるパターンのほかに、リップ領域Eから幅方向両側へ対称的にオフセットさせるパターン等であっても良い。図6ないし図8は、後者のリップ領域Eから幅方向両側へ対称的にオフセットさせるパターンを示している。
【0034】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0035】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項1によるガスケットにおいては、貫通穴をガスケットのシール性に寄与するリップ領域からオフセットした位置に配置するようにしたために、貫通穴の上下位置にゴム成形後にヒケが発生してもこのヒケはシールリップの先端部には形成されずにそれ以外の部分に形成されることになる。したがって、シールリップの先端部にヒケによる形状不具合が発生するのを抑えることができ、シールリップにヒケによる面圧の低下が発生してシール性が損なわれるのを未然に防止することができる。
【0036】
また、本発明の請求項2によるガスケットにおいては、基板が燃料電池用セパレータとされているために、この燃料電池用セパレータの分野において上記請求項1による作用効果を得ることができる。したがって、シールリップにヒケによる面圧の低下が発生せず、よって優れたシール性能を発揮することができる燃料電池用構成部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスケットのシール性に寄与するリップ領域を示す説明図
【図2】貫通穴径とヒケ形成領域の大小関係を示す説明図
【図3】本発明の実施例に係るガスケットの構成部品であるセパレータの一部平面図
【図4】図3におけるA−A線拡大断面図
【図5】同ガスケットの要部断面図
【図6】本発明の他の実施例に係るガスケットの構成部品であるセパレータの一部平面図
【図7】図6におけるB−B線拡大断面図
【図8】同ガスケットの要部断面図
【図9】従来例に係るガスケットの構成部品であるセパレータの一部平面図
【図10】図9におけるC−C線拡大断面図
【図11】図9におけるD−D線拡大断面図であってかつ同ガスケットの要部断面図
【図12】同ガスケットの要部断面図
【符号の説明】
1 セパレータ(基板)
1a 一面
1b 他面
2 ガスケット成形溝
2a 幅方向中央部
3 貫通穴
4 ガスケット
4a 一部
4b シールリップ
5 ヒケ
E ガスケットのシール性に寄与するリップ領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gasket which is a kind of sealing device, and more particularly to a gasket in which a gasket made of a rubber-like elastic body is integrally formed on a substrate. The gasket of the present invention is used as, for example, a fuel cell gasket, or used as a substrate-integrated mold gasket in other fields.
[0002]
[Prior art]
For example, in a polymer electrolyte fuel cell, fluids such as hydrogen, oxygen (air), and cooling water are used. Therefore, a seal for isolating these fluids is important. However, since a very low-strength plate such as baked carbon, resin-containing carbon, or amorphous carbon is used for a fuel cell separator, an O-ring or a flat gasket having a large reaction force as used in conventional general-purpose equipment is used. When used, the separator may be damaged by the reaction force.
[0003]
As a countermeasure, for example, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-133288, means for reducing the reaction force generated in the gasket is used by providing the gasket with a seal lip with a cross-sectional shape of the gasket and the like. Yes.
[0004]
In addition, since it is difficult to work in such a manner that it is difficult to assemble a gasket having a small cross-sectional area such as a chevron in advance and then assemble it into a fuel cell stack, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-185174, A method for integrally molding a gasket is proposed, and in this integral molding, a method is also proposed in which a through hole is provided in a groove of a separator for molding the gasket and the gasket is fixed by an anchor effect of the through hole.
[0005]
However, conventionally, since the seal lip of the chevron-shaped gasket is disposed at the central portion of the groove width, the through hole is also disposed at the central portion of the groove width.
[0006]
That is, the gasket at the upper and lower positions of the through hole is more prone to sink after rubber molding because the volume of rubber is larger than other parts. Conventionally, there is a sink at the tip of the seal lip due to the above positional relationship between the seal lip and the through hole. To do. Therefore, there is a possibility that the surface pressure of the seal lip is lowered by this sink and the sealing performance is impaired.
[0007]
9 to 12 show schematic views of this state.
[0008]
That is, as shown in FIGS. 9 and 10, gasket forming
[0009]
However, in this prior art, as shown in the drawing, the
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-133288 A [Patent Document 2]
JP 2001-185174 A (FIG. 5)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, the present invention is a gasket formed by integrally molding a gasket made of a rubber-like elastic body having a seal lip on a substrate having a through hole for an anchor. An object of the present invention is to provide a gasket that can prevent the deterioration of the sealing performance due to the decrease in the surface pressure of the seal lip due to the sink.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a gasket according to claim 1 of the present invention is formed by integrally molding a gasket made of a rubber-like elastic body having a seal lip on a substrate having a through hole for an anchor, and a part of the gasket is a part of the gasket. In the gasket protruding to the opposite side of the substrate through the through hole, the through hole is disposed at a position offset from the lip region contributing to the sealing performance of the gasket, and the through hole is arranged in the width direction from the lip region. It is characterized by being offset alternately or symmetrically to both .
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the gasket according to the first aspect is characterized in that the substrate is a fuel cell separator.
[0014]
The conventional gasket shown in FIGS. 9 to 12 may have a sink mark at the tip of the seal lip because the seal lip of the gasket having a cross-sectional chevron shape is disposed at the center of the groove width, while the through-hole also has a groove width. This is because, by being arranged at the center, the portion where the volume of rubber is large and the sink lip easily occurs and the tip portion of the seal lip overlap each other. On the other hand, according to the gasket according to claim 1 of the present invention having the above-described configuration, since the through hole is arranged at a position offset from the lip region contributing to the sealing performance of the gasket, the rubber volume is reduced. The site where large sink marks are likely to occur and the tip end portion of the seal lip are misaligned.
[0015]
Here, “the lip region E contributing to the sealing performance of the gasket” generally corresponds to a range from 1/3 to 1/2 of the height h of the
[0016]
A region formed of sink marks can not be specified sweepingly because determined by the wall thickness and the gasket 4 material diameter D 1 and their parts of the through hole 3 (shrinkage degree at the time of molding), as shown in FIG. 2 In the normal case, the
[0017]
The through hole may be formed simultaneously with the formation of the substrate such as a separator, or may be additionally processed after the formation.
[0018]
As for the formation position of the through hole, a pattern in which the through hole is alternately offset in both the width direction from the lip region E of the gasket or a pattern in which the through hole is symmetrically offset in both the width direction from the lip region E can be considered.
[0019]
Further, although depending on the size and shape of the gasket to be molded, in a normal case, the through hole has a diameter of 0.5 to 2 mm, and the through hole has a gap dimension in the lip line direction of 10 to 30 mm.
[0020]
Further, the seal lip (particularly the tip thereof) is generally provided at the central portion in the width direction of the gasket forming groove, but is not limited thereto, and may be provided at a position deviating from the central portion in the width direction.
[0021]
In addition, as the material of the gasket, an ordinary gasket elastic material that can be integrally molded with the separator can be used. However, when used for fuel cell seals that require heat resistance, low reaction force, and low elution, silicone rubber A material or a fluorine-based rubber material is preferably used.
[0022]
The present application includes the following technical matters.
[0023]
That is, in order to achieve the above object, one gasket proposed in the present application has a seal property due to sink marks formed on the upper part of the through hole by offsetting the position of the through hole from the lip line contributing to the seal property of the gasket. In addition, the position of the through hole provided in the gasket molding groove is offset from the lip line that contributes to the sealing performance of the gasket, thereby preventing the deterioration of the sealing performance due to sink marks formed on the top of the through hole. Is.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 3 shows a partial plan view of a separator for a fuel cell as a substrate which is a component of a gasket according to an embodiment of the present invention, and an enlarged sectional view taken along line AA is shown in FIG. . FIG. 5 shows a cross-sectional view of the gasket in which a rubber-made elastic gasket is integrally formed with the separator. The gasket is used as a fuel cell gasket.
[0026]
As shown in FIG. 3, a gasket 1 is formed with a predetermined planar layout in a separator 1 as a substrate, and a required number of through
[0027]
As shown in FIG. 4, a pair of
[0028]
As shown in FIG. 3, a plurality of the through
[0029]
A rubber-made elastic gasket 4 is integrally formed in the
[0030]
Further, as shown in FIG. 5, the gasket 4 is formed with a
[0031]
Therefore, in this embodiment, the
[0032]
The offset amount of the through-
[0033]
Further, as the offset pattern, in addition to the pattern in which the through
[0034]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0035]
That is, in the gasket according to claim 1 of the present invention having the above-described configuration, since the through hole is arranged at a position offset from the lip region contributing to the sealing performance of the gasket, rubber molding is formed at the upper and lower positions of the through hole. Even if sink marks occur later, the sink marks are not formed at the tip end portion of the seal lip but are formed at other portions. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a shape defect due to sink marks at the tip of the seal lip, and it is possible to prevent the seal performance from being deteriorated due to a decrease in surface pressure due to sink marks on the seal lip.
[0036]
In the gasket according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a lip region that contributes to the sealing performance of a gasket. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a size relationship between a through hole diameter and a sink forming region. FIG. 3 is a structural component of a gasket according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. 3. FIG. 5 is a sectional view of the main part of the gasket. FIG. 6 is a component part of the gasket according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6. FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part of the gasket. FIG. FIG. 10 is an enlarged sectional view taken along line CC in FIG. 9. FIG. 11 is an enlarged sectional view taken along line DD in FIG. 9 and is a sectional view of essential parts of the gasket. Sectional view [Explanation of symbols]
1 Separator (substrate)
1a 1
Claims (2)
前記貫通穴(3)を前記ガスケット(4)のシール性に寄与するリップ領域(E)からオフセットした位置に配置し、
前記貫通穴(3)は、前記リップ領域(E)から幅方向両方へ互い違いにまたは対称的にオフセットされていることを特徴とするガスケット。A gasket (4) made of a rubber-like elastic body having a seal lip (4b) is integrally formed on a substrate (1) having a through hole (3) for anchor, and a part (4a) of the gasket (4) is formed. In the gasket protruding to the opposite side of the substrate (1) through the through hole (3),
Placing the through hole (3) at a position offset from the lip region (E) contributing to the sealing performance of the gasket (4) ;
The gasket, characterized in that the through holes (3) are offset alternately or symmetrically in both the width direction from the lip region (E) .
基板(1)が燃料電池用セパレータであることを特徴とするガスケット。The gasket of claim 1,
A gasket, wherein the substrate (1) is a fuel cell separator.
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