JP4396802B2

JP4396802B2 - 燃料電池用ガスケット

Info

Publication number: JP4396802B2
Application number: JP2001134817A
Authority: JP
Inventors: 智広井上
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: JP2002329512A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用の構成部品に関するものであり、更に詳しくは、燃料電池用のガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体や気体を外部空間からシールする場合や、隣接する空間からシールする場合には、ガスケット等のシール部品が使用されるが、燃料電池に使用されるガスケットは、その断面積が比較的小さい割りにそのシール面積が比較的大きいために、ハンドリング性（取扱い性）が余り良くない。このため、ガスケットを装着する部分にガスケットを直接成形する方法が考案されている（特開２０００−１３３２８８号公報参照）。
【０００３】
しかしながら、電解質膜（イオン交換膜）上にガスケットの直接成形する場合には、電解質膜が含水しているために、成形型（金型）の熱による水分の蒸発により電解質膜が変形してしまう等のダメージが発生する虞がある。
【０００４】
そこで、ガスケットを成形しない面に粘着剤を塗布した樹脂フィルム上にガスケットを成形し、この樹脂フィルムおよびガスケットの一体品を粘着剤によって電解質膜に貼り合わせることが考えられる。このガスケットは、燃料電池のシステム上、セット後（ガスケットが潰れた状態で）の高さを低くすることが重要である。燃料電池はセルと呼ばれる燃料電池単体を積層するため、ガスケットの反力を小さくする必要がある。反力を小さくするには、ガスケットの潰し量を小さくすることが重要である。すなわち、セット前のガスケット高さの低い形状が要求される。また、ガスケットの高さを低くし、しかも燃料電池内の気体をシールするために、ガスケットのピーク面圧を高くする。一般に、ガスケットの面圧を高くするために、ビートを設けている。
【０００５】
したがって、電解質膜の両面に粘着剤を付着したガスケット一体型樹脂フィルムを貼り付ける際には、両面のビートの位置を合わせるべく、フィルムの位置合わせが重要である。ビートの位置が両面でずれると、設計した面圧のピーク値が小さくなる可能性があり、面圧のピーク値が小さくなると、気体漏れの安全率が低下してしまう。
【０００６】
また、樹脂フィルムのガスケットの形成されていない反対面の全面には、粘着剤が塗布されている。そのため、電解質膜に貼り付ける際の位置合わせには難しい作業や精密な治具が必要となる。一度貼り付けると剥がすのが困難であり、再度位置を合わせることは不可能に近い。
【０００７】
【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、ゴム状弾性材製のガスケットとして取扱い性が良好であり、ガスケットを電解質膜に取り付ける際に電解質膜にダメージが発生することがなく、しかも電解質膜に対する取付作業を容易に行なうことができる燃料電池用ガスケットを提供することを目的とし、またこれに加えて、電解質膜に対する位置合わせの修正作業を容易に行なうことができる燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
【０００８】
【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による燃料電池用ガスケットは、
燃料電池の電解質膜（１５）に貼着されて燃料ガス、酸化剤ガスまたは冷媒をシールする燃料電池用のガスケット（１）において、
前記燃料電池の平面形状に合わせて所定の平面レイアウトに形成されるとともにエンドレス状に形成されたフィルム体（２）と、前記フィルム体（２）に一体化されたゴム状弾性材製のガスケット本体（６）とを有し、
前記フィルム体（２）は、樹脂フィルム（３）、粘着剤（４）および離型フィルム（５）を備えて積層状に形成され、
前記ガスケット本体（６）は、前記フィルム体（２）における樹脂フィルム（３）の平面（３ａ）に被着される樹脂フィルム側部分（７）、前記フィルム体（２）の端面（２ａ）に被着される端面側部分（８）、および前記離型フィルム（５）の平面（５ａ）に被着される離型フィルム側部分（９）を一体に備えて断面コ字形に形成され、前記樹脂フィルム側部分（７）および離型フィルム側部分（９）をもって両面ガスケットを形成し、
前記フィルム体（２）には、前記ガスケット本体（６）により覆われることなく表面露出した表面露出部（１１）が当該フィルム体（２）の内側部分に設けられ、
前記表面露出部（１１）における前記離型フィルム（５）には、当該離型フィルム（５）を部分的に引き剥がすための切込み部（１２）が設けられ、
前記電解質膜（１５）への取付作業時に前記離型フィルム（５）における前記切込み部（１２）よりも内側の部分（１３）を引き剥がし、これにより露出する前記粘着剤（４）の粘着作用をもって当該ガスケット（１）を前記電解質膜（１５）に貼着することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
フィルム体（２）における表面露出部（１１）はエンドレス状に形成された当該ガスケット（１）の全周に亙って設けられ、離型フィルム（５）における取付作業時に引き剥がされる部分（１３）はこれも当該ガスケット（１）の全周に亙って設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
フィルム体（２）における表面露出部（１１）はエンドレス状に形成された当該ガスケット（１）の周上複数個所に設けられ、離型フィルム（５）における取付作業時に引き剥がされる部分（１３）はこれも当該ガスケット（１）の周上複数個所に設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットにおいては、樹脂フィルム、粘着剤および離型フィルムを備えた積層状のフィルム体にゴム状弾性材製のガスケット本体が一体化されているために、このフィルム体およびガスケット本体よりなるガスケットの一体成形品が製作され、フィルム体がガスケット本体に対する補強作用をなす。したがって、ゴム単体の製品と比較して製品全体の剛性ないし保形性が高められるために、ガスケットの取扱い性を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、ゴム状弾性材製のガスケット本体が積層状のフィルム体に一体化されるとともにこのフィルム体を介して電解質膜に後接着されるために、ガスケット本体の成形に際して電解質膜はこれを成形型に装着する必要がない。したがって、成形型の熱による水分の蒸発により膜の変形等のダメージが発生するのを未然に防止することが可能となる。
【００１６】
また、ガスケットを電解質膜に取り付ける際に、少なくとも一部の離型フィルムを樹脂フィルムから引き剥がして樹脂フィルムを電解質膜に押し付けるだけで良いために、電解質膜に対する取付作業を容易に行なうことが可能となる。
【００１７】
またこれに加えて、ゴム状弾性材製のガスケット本体に両面ガスケットが形成され、特にその一方として離型フィルム側部分が形成されるために、この離型フィルム側部分によって積層状のフィルム体と電解質膜との間を有効にシールすることが可能となる。
【００１８】
尚、このようにゴム状弾性材製のガスケット本体にその一部として離型フィルム側部分を形成する場合には、離型フィルムの平面が、離型フィルム側部分が被着される部分と、離型フィルム側部分が被着されない部分とに分けられ、後者の部分における少なくとも一部の離型フィルムが当該ガスケットの取付時に引き剥がされることによって当該ガスケットが電解質膜に取り付けられる。このように離型フィルムの平面上、離型フィルム側部分が被着されずに取付作業時に引き剥がされる部分は、ガスケットの全周に亙って設けられるが、粘着面積が少なくても良いときは、ガスケットの周上複数箇所に設けるようにしても良い。また、このように樹脂フィルムの全面でなく一部の平面をもってガスケットを電解質膜に貼着する構造にすると、貼着面積が小さく設定されるために、貼着作業を容易化することが可能となり、また、一旦貼着しても容易に引き剥がすことができるために、位置合わせの修正作業を容易化することが可能となる。
【００１９】
【００２０】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００２１】
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以下の内容を備えている。
【００２２】
（１）樹脂フィルムと粘着剤と離型フィルムの三層構造をしたフィルムの両面にシール面が位置するガスケットにおいて、ガスケットは三層フィルムの片側端面を完全に覆う形状をし、その反対側端面は三層フィルムが露出した形状をしたガスケット。
【００２３】
（２）樹脂フィルムと粘着剤と離型フィルムの三層構造をしたフィルムの両面にシール面が位置するガスケットにおいて、ガスケットは三層フィルムの片側端面を完全に覆う形状をし、その反対側端面は三層フィルムが露出した形状をしたガスケット。また、三層フィルムの露出した端面に近い部分のみ離型フィルムを剥がして、粘着剤を露出させることのできるフィルム一体両面ガスケット。
【００２４】
（３）上記（２）項のフィルム一体両面ガスケットを燃料電池用電解質膜の両面に貼り合わせることにより製造された燃料電池用電解質膜とガスケットの一体製品。
【００２５】
（４）上記（１）項または（２）項の三層フィルムのゴムで覆われていない端面が、ガスケットの全周囲ではないフィルム一体両面ガスケット。すなわち、粘着剤が露出した部分が、ガスケットの周上に分散している製品。
【００２６】
（５）樹脂フィルムと粘着剤と離型フィルムの三層構造をしたフィルムの一方端面を覆うようにゴムのガスケットを成形し、上記離型フィルムの一部分のみを剥がすことにした一体型ガスケット。
【００２７】
（６）樹脂フィルムと粘着剤と離型フィルムとの三層構造をしたフィルムの両面にシール面が位置するガスケットにおいて、ガスケットは三層フィルムの片側端面を完全に覆う形状とし、その反対側端面は三層フィルムが露出した形状に製作する。その後、三層フィルムの露出した端面に近い部分のみ離型フィルムを剥がして、粘着剤を露出させる。また、露出した粘着剤部は、ガスケットの全周囲に存在する必要は無く、ガスケットの周上に分散している方が組付性が向上する。その後、フィルム一体両面ガスケットを電解質膜の両面に貼り合わせることにより燃料電池用電解質膜の一体製品が完成する。そのときに、樹脂フィルムに塗布された粘着剤はその殆どが離型フィルムに覆われて局部的にしか露出していないので、電解質膜との粘着性を低下させることが可能である。粘着部が少ないために電解質膜との位置合わせが容易になる。
【００２８】
（７）電解質膜とのシール性は、樹脂フィルムの両面にゴム部を設けたことにより保たれる。すなわち従来技術では、樹脂フィルム上の粘着剤と電解質膜の粘着により電解質膜と樹脂フィルムとの間のシール性を保っていたが、本提案では、樹脂フィルムの両面にガスケットを配置したことにより、電解質膜と樹脂フィルムとの間のシールをガスケットにより行なう。また、電解質膜と樹脂フィルムの組付けは、粘着剤の露出した部分により行なう。
【００２９】
（８）フィルムの材料には、ＰＥＴ、ＰＩ、ＰＥＮなどが用いられる。ゴムは加硫時に樹脂フィルムと反応して化学的に結合する接着性の材料が良好であり、液状ゴムまたは固体ゴムの何れであっても良い。
【００３０】
そして、上記構成によれば、電解質膜の両面にガスケット一体型樹脂フィルムを貼り付ける際の組付け性を向上させることができ、また、組付け性が向上することにより、電解質膜に対して両面のガスケット位置がずれるのを防止することができる。
【００３１】
【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。
【００３２】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池用ガスケット１の平面を示しており、そのＡ−Ａ線拡大断面（端面）が図２に示されている。当該実施例に係るガスケット１は以下のように構成されている。
【００３３】
すなわち先ず、樹脂フィルム３の一面（図２における下面）に粘着剤４および離型フィルム５がこの順番に配置されて、これらの三層構造よりなる積層状のフィルム体２が設けられており、このフィルム体２にゴム状弾性材製のガスケット本体６がインサート成形、接着または嵌合等の接合手段によって一体化されている。樹脂フィルム３は、燃料電池の平面形状に合わせて所定の平面レイアウトに形成されるとともにエンドレス状に形成されており、更に全周に亙って同一幅形状に形成されている。粘着剤４は樹脂フィルム３の一面に全面に亙って付着されており、離型フィルム５は樹脂フィルム３と同一平面形状に形成されている。
【００３４】
ゴム状弾性材製のガスケット本体６は、上記フィルム体２における樹脂フィルム３の平面（図上上面）３ａの一部に被着される樹脂フィルム側部分７と、当該フィルム体２の外側端面（外側側面、図上左端面ないし左側面）２ａに被着される端面側部分８と、離型フィルム５の平面（図上下面）５ａの一部に被着される離型フィルム側部分９とを一体に有して断面略コ字形に形成されている。樹脂フィルム側部分７は上面シール部をなし、この部分７には断面略三角形状のリップ部１０が設けられている。離型フィルム側部分９は下面シール部をなし、この部分９は平面状に形成されている。この両部分７，９は上下で対をなし、両面ガスケットを形成している。
【００３５】
上記積層状のフィルム体２は、その全てをガスケット本体６により覆われているわけではなく、その内側部分（図上右側部分）は全周に亙って表面露出しており、この表面露出部１１における離型フィルム５に切込み部１２が全周に亙って設けられている。したがって離型フィルム５は、切込み部１２よりも内側の部分１３を手指で掴んで引っ張ると、この内側部分１３が剥がれ、この剥がれた部分において、その内面の粘着剤４が露出する。したがって当該ガスケット１は、この露出する粘着剤４の粘着作用によって所定箇所に取り付けられる。
【００３６】
図３は、当該ガスケット１の取付状態を示しており、図示するように当該ガスケット１は燃料電池の電解質膜（イオン交換膜）１５の上下両面にそれぞれ上下対称に取り付けられる。取付けに際しては、上記したように離型フィルム５の内側部分１３をフィルム体２から引き剥がし、当該ガスケット１を電解質膜１５に対して平面上位置合わせし、ガスケット本体６の離型フィルム側部分９を電解質膜１５に密接させ、フィルム体２の表面露出部１１における樹脂フィルム３を電解質膜１５に押し付け、表面露出した粘着剤４の粘着力によって樹脂フィルム３を電解質膜１５に貼着する。樹脂フィルム３を電解質膜１５に押し付ける際には樹脂フィルム３を電解質膜１５に近付け、樹脂フィルム３を電解質膜１５に対して強く押さえ付ける。位置決めが旨くいかなかった場合は、樹脂フィルム３を電解質膜１５から一旦引き剥がし、再度位置合わせして貼着する。
【００３７】
尚、この実施例では、図１の平面図に示したように、積層状のフィルム体２における表面露出部１１がガスケット１の全周に亙って設けられ、よって離型フィルム５の平面上、離型フィルム側部分９が被着されずに取付作業時に引き剥がされる部分（上記内側部分１３）が当該ガスケット１の全周に亙って設けられているが、粘着面積が少なくて良いときは、図４および図５に示すように、表面露出部１１および内側部分１３をガスケット１の周上ところどころに設けるようにしても良く、このようにすれば粘着面積が小さく設定されるために、上記位置決め作業を一層容易化することができる。図４の平面図では、表面露出部１１および内側部分１３がガスケット１の周上六箇所に設けられており、表面露出部１１はそれぞれ、ガスケット本体６によって被覆されたフィルム体２の本体部分に対して内向きの突起状のものとして設けられている。図５は図４におけるＢ−Ｂ線拡大断面図であり、図４におけるＣ−Ｃ線拡大断面は図２と同じ形状である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３９】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットにおいては、樹脂フィルム、粘着剤および離型フィルムを備えた積層状のフィルム体にゴム状弾性材製のガスケット本体が一体化されているために、このフィルム体およびガスケット本体よりなるガスケットの一体成形品が製作され、フィルム体がガスケット本体に対する補強作用をなす。したがって、ゴム単体の製品と比較して製品全体の剛性ないし保形性が高められるために、ガスケットの取扱い性を向上させることができる。
【００４０】
また、ゴム状弾性材製のガスケット本体が積層状のフィルム体に一体化されるとともにこのフィルム体を介して電解質膜に後接着されるために、ガスケット本体の成形に際して電解質膜はこれを成形型に装着する必要がない。したがって、成形型の熱による水分の蒸発により膜の変形等のダメージが発生するのを未然に防止することができる。
【００４１】
また、ガスケットを電解質膜に取り付ける際に、少なくとも一部の離型フィルムを樹脂フィルムから引き剥がして樹脂フィルムを電解質膜に押し付けるだけで良いために、電解質膜に対する取付作業を容易に行なうことができる。
【００４２】
またこれに加えて、ゴム状弾性材製のガスケット本体に両面ガスケットが形成され、特にその一方として離型フィルム側部分が形成されるために、この離型フィルム側部分によって積層状のフィルム体と電解質膜との間を有効にシールことができる。
【００４３】
また、樹脂フィルムの平面に付着される粘着剤の全平面ではなく一部平面をもって電解質膜に対する粘着が行なわれるために、粘着面積が比較的小さく設定されている。したがって、貼着作業を容易に行なうことができ、また一旦貼着しても容易に引き剥がすことができるために、位置合わせの修正作業を容易に行なうことができる。
【００４４】
また、上記構成を備えた本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットにおいては、フィルム体における表面露出部がエンドレス状に形成された当該ガスケットの周上複数個所に設けられ、離型フィルムにおける取付作業時に引き剥がされる部分がこれも当該ガスケットの周上複数個所に設けられているために、粘着面積が一層縮小されている。したがって、上記貼着作業や位置合わせの修正作業を一層容易に行なうことができる。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図であり、かつ図４におけるＣ−Ｃ線拡大断面図
【図３】同ガスケットの装着状態を示す要部断面図
【図４】本発明の他の実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図
【図５】図４におけるＢ−Ｂ線拡大断面図
【符号の説明】
１燃料電池用ガスケット
２フィルム体
２ａ外側端面（端面）
３樹脂フィルム
３ａ，５ａ平面
４粘着剤
５離型フィルム
６ガスケット本体
７樹脂フィルム側部分
８端面側部分
９離型フィルム側部分
１０リップ部
１１表面露出部
１２切込み部
１３内側部分
１５電解質膜

Claims

燃料電池の電解質膜（１５）に貼着されて燃料ガス、酸化剤ガスまたは冷媒をシールする燃料電池用のガスケット（１）において、
前記燃料電池の平面形状に合わせて所定の平面レイアウトに形成されるとともにエンドレス状に形成されたフィルム体（２）と、前記フィルム体（２）に一体化されたゴム状弾性材製のガスケット本体（６）とを有し、
前記フィルム体（２）は、樹脂フィルム（３）、粘着剤（４）および離型フィルム（５）を備えて積層状に形成され、
前記ガスケット本体（６）は、前記フィルム体（２）における樹脂フィルム（３）の平面（３ａ）に被着される樹脂フィルム側部分（７）、前記フィルム体（２）の端面（２ａ）に被着される端面側部分（８）、および前記離型フィルム（５）の平面（５ａ）に被着される離型フィルム側部分（９）を一体に備えて断面コ字形に形成され、前記樹脂フィルム側部分（７）および離型フィルム側部分（９）をもって両面ガスケットを形成し、
前記フィルム体（２）には、前記ガスケット本体（６）により覆われることなく表面露出した表面露出部（１１）が当該フィルム体（２）の内側部分に設けられ、
前記表面露出部（１１）における前記離型フィルム（５）には、当該離型フィルム（５）を部分的に引き剥がすための切込み部（１２）が設けられ、
前記電解質膜（１５）への取付作業時に前記離型フィルム（５）における前記切込み部（１２）よりも内側の部分（１３）を引き剥がし、これにより露出する前記粘着剤（４）の粘着作用をもって当該ガスケット（１）を前記電解質膜（１５）に貼着することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
フィルム体（２）における表面露出部（１１）はエンドレス状に形成された当該ガスケット（１）の全周に亙って設けられ、離型フィルム（５）における取付作業時に引き剥がされる部分（１３）はこれも当該ガスケット（１）の全周に亙って設けられていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
フィルム体（２）における表面露出部（１１）はエンドレス状に形成された当該ガスケット（１）の周上複数個所に設けられ、離型フィルム（５）における取付作業時に引き剥がされる部分（１３）はこれも当該ガスケット（１）の周上複数個所に設けられていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。