JP4559724B2 - Seal ring - Google Patents
Seal ring Download PDFInfo
- Publication number
- JP4559724B2 JP4559724B2 JP2003384423A JP2003384423A JP4559724B2 JP 4559724 B2 JP4559724 B2 JP 4559724B2 JP 2003384423 A JP2003384423 A JP 2003384423A JP 2003384423 A JP2003384423 A JP 2003384423A JP 4559724 B2 JP4559724 B2 JP 4559724B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal ring
- film
- resistance value
- seal
- rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
本発明は、電気絶縁性を有するシールリングであって、例えば燃料電池におけるダストシール手段として有用なシールリングに関するものである。 The present invention relates to a seal ring having an electrical insulating property, which is useful, for example, as a dust seal means in a fuel cell.
燃料電池を搭載した燃料電池自動車において、燃料電池ユニットの電気絶縁性は、安全性の面で非常に重要な問題である。図5は、車載燃料電池ユニット100の概略構成を示す説明図で、参照符号101は燃料電池本体、102は原料ガスを水素ガスに改質する改質器及びCO浄化器等からなる改質装置であり、絶縁シート104を設けた箱体103に収納されている。また、燃料電池本体101及び改質装置102は、電気絶縁性を有するマウント105を介して支持されている。
In a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell, the electrical insulation of the fuel cell unit is a very important issue in terms of safety. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the in-vehicle
燃料電池本体101は、良く知られているように、水素と酸素を反応させて水を生成することによって電気を発生させるもので、外部からの燃料供給管や、酸化ガス供給管、冷却水供給管など、複数の配管106が接続されており、これらの配管106は、箱体103を貫通して配設されている。箱体103における配管106の貫通部は、例えば下記の特許文献1にも記載されているように、ゴム状弾性材料からなるシールリング(グロメット)107によって密封され、これによって外部からの箱体103へのダストや水の飛沫の侵入を防止している。シールリング107としては、特許文献1に示されるような、ゴム状弾性材料からなるオイルシール状の、良く知られた形状のものが採用される。
ところで、燃料電池本体101及びこれに接続された配管106は高電位となり、一方、燃料電池本体101を収容している箱体103は金属製であるため、箱体103と、これを貫通する配管106との間は、電気絶縁性が確保されている必要がある。しかし、配管106の外周に設けたシールリング107は、電気絶縁性を有するゴム状弾性材料で成形されたものではあるが、ゴム状弾性材料は、僅かながら導電性を有する。したがって、燃料電池本体101が発電によって高電位になると、配管106から、シールリング107を介して箱体103への漏電を生じるおそれがあり、漏電の発生は、極めて危険な事態を引き起こすおそれがある。
By the way, the fuel cell
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、電気絶縁性を向上させ、シール部を介しての漏電を有効に防止し得るシールリングを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and a technical problem thereof is to provide a seal ring that can improve electrical insulation and effectively prevent leakage through a seal portion. .
上記従来の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の発明に係るシールリングは、ゴム状弾性材料で成形されたシールリングであって、一方の部材の開口部に密接固定されるグロメット部と、前記開口部の内周を貫通した他方の部材の外周面に密接されるシールリップと、前記グロメット部とシールリップの間に連続形成された膜部とを備え、前記膜部の周方向断面積をS、前記グロメット部とシールリップの間での前記膜部の長さをL、前記一方の部材と他方の部材間での目標絶縁抵抗値をRA、前記ゴム状弾性材料の体積固有抵抗値をRBとすると、次の(1)式;
L/S>RA/RB …(1)
を満足することによって電気絶縁性を確保し、前記シールリップを前記膜部よりも厚肉の円筒状に形成すると共に外周に突片を形成したものである。
As means for effectively solving the above-mentioned conventional technical problems, the seal ring according to the invention of claim 1 is a seal ring formed of a rubber-like elastic material, and is closely fixed to the opening of one member. A grommet portion, a seal lip in close contact with the outer peripheral surface of the other member penetrating the inner periphery of the opening, and a membrane portion continuously formed between the grommet portion and the seal lip, S is a circumferential sectional area of the portion, L is a length of the film portion between the grommet portion and the seal lip, R A is a target insulation resistance value between the one member and the other member, and the rubber shape When the volume resistivity of the elastic material is R B , the following equation (1):
L / S> R A / R B (1)
By satisfying the above, electrical insulation is ensured , the seal lip is formed in a cylindrical shape thicker than the film portion, and a projecting piece is formed on the outer periphery .
請求項1の発明に係るシールリングによれば、(1)式を満足するように、膜部の長さLを十分に長くし、断面積Sを十分に小さくすることによって、シールリングの絶縁抵抗値が、目標絶縁抵抗値より大きくなるので、このシールリングが装着される一方の部材と他方の部材との間での電位差が大きくても、優れた電気絶縁性を確保することができる。 According to the seal ring of the first aspect of the invention, the insulation of the seal ring is achieved by sufficiently increasing the length L of the film part and sufficiently reducing the cross-sectional area S so as to satisfy the expression (1). Since the resistance value is larger than the target insulation resistance value, excellent electrical insulation can be ensured even if the potential difference between one member to which the seal ring is attached and the other member is large.
以下、本発明に係るシールリングの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るシールリング6の第一の形態を車載燃料電池ユニットの一部と共に示す断面図、図2は、図1の要部を示す断面図、図3は、図2のシールリング6の一部を示す半断面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of a seal ring according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a
まず図1において、参照符号1は車載燃料電池ユニットの箱体の天板部分(以下、単に箱体という)を示している。この箱体1は、請求項1に記載された一方の部材に相当するものであって、金属板からなる。箱体1には、燃料極、電解質、空気極及びセパレータからなる単電池を多数積層した燃料電池本体(燃料電池スタック)2が収容されている。 First, in FIG. 1, reference numeral 1 indicates a top plate portion (hereinafter simply referred to as a box) of a box of an in-vehicle fuel cell unit. The box 1 corresponds to one member described in claim 1 and is made of a metal plate. The box 1 houses a fuel cell main body (fuel cell stack) 2 in which a large number of unit cells made of a fuel electrode, an electrolyte, an air electrode, and a separator are stacked.
燃料電池本体2には、燃料(水素)供給管、酸化ガス(例えば空気)供給管、冷却水供給管などの配管3が接続されており、これらの配管3の端部は、複数の接続ポート32,33を有する継手部31となっている。継手部31は、請求項1に記載された他方の部材に相当するものであって、前記接続ポート32,33には、それぞれ図示されていない燃料供給部等から延びるゴムホース4,5が接続されている。
The fuel cell
配管3における継手部31は、箱体1に開設された配管挿通孔1aの内周に位置している。配管挿通孔1aは、請求項1に記載された一方の部材の開口部に相当するものであって、この配管挿通孔1aと継手部31との間には、ダストシールとしてシールリング6が介在されている。
The
シールリング6はゴム状弾性材料で成形されたものであって、図2及び図3に示されるように、外周部に径方向に延びる環状溝61aを有するグロメット部61と、その内周側のシールリップ62と、前記グロメット部61とシールリップ62の間に連続して形成された膜部63とを備える。膜部63は、グロメット部61に比較して十分に薄肉で、その肉厚tが均一であり、かつ軸方向へ反復して略S字形に蛇行した断面形状を有するベローズ状に形成されている。また、シールリップ62は、配管3(継手部31)に対する適当な緊迫力を持たせるために、膜部63よりも適宜厚肉の円筒状に形成されている。
The
すなわち、このシールリング6は、図2に示されるように、グロメット部61が、その環状溝61aにおいて、箱体1の配管挿通孔1aの開口縁に密接状態に装着されると共に、シールリップ62が、前記配管挿通孔1aの内周を貫通した継手部31の外周面に適当な緊迫力で密接されることによって、ダストや水の飛沫等が箱体1内へ侵入するのを防止するものである。また、ベローズ状の膜部63が柔軟に変形可能であるため、配管挿通孔1aと配管3の継手部31との偏心を吸収して装着することができるものである。
That is, as shown in FIG. 2, the
図1に示される配管3は、水素と酸素の反応により生成される水や、冷却水などを介して、燃料電池本体2と導通し、高電位となるので、この配管3と箱体1との間は、電気絶縁性を確保する必要がある。このため、シールリング6を介して配管3の継手部31から箱体1への僅かな漏電も生じることがないように、このシールリング6の絶縁抵抗値を著しく高いもの(例えば200MΩ超)とする必要がある。
The
本発明のシールリング6においては、絶縁抵抗値を向上させる目的で、膜部63を円周方向に切断した場合の周方向断面積をS、図2及び図3の断面に沿った膜部63の長さをL、箱体1と継手部31の間における目標絶縁抵抗値をRA、前記ゴム状弾性材料の体積固有抵抗値をRBとした場合、次の(1)式;
L/S>RA/RB …(1)
を満足するように、シールリング6の材質及びその膜部63の形状・寸法を規定したものである。
In the
L / S> R A / R B ... (1)
In other words, the material of the
すなわち、シールリング6は、膜部63の断面積Sを可及的に小さく、言い換えれば膜厚tを薄く、かつグロメット部61とシールリップ62間の膜部63の導通長さLを可及的に長くすることによって、シールリング6の絶縁抵抗値を向上させている。そして、膜部63を軸方向へ蛇行した断面形状としているため、径方向あるいは軸方向に対して小さな装着スペースで、所要の絶縁抵抗値を確保するための長さLを得ることができる。
That is, the
ここで、上記(1)式について説明すると、膜部63の断面積Sは、切断円周の半径によって異なる(内周側で切断するほど小さい)が、膜部63を図2及び図3の断面に沿って分割して考えると、その分割間隔を著しく小さくした場合は、断面積Sはほぼ等しいものと考えることができる。したがって、膜部63を前記断面に沿ってn分割した場合、(1)式の左辺は、ΔL1/ΔS1+ΔL2/ΔS2+…+ΔLn/ΔSnと表すことができる。すなわち、(1)式の左辺における断面積Sは、膜部63の内周端から外周端の断面積ΔS1〜ΔSnの平均値であるということができる。
Here, the above equation (1) will be described. The cross-sectional area S of the
一方、物体の電気抵抗値は、その物体の形状の影響を受け、すなわち通電長さに比例し、断面積に反比例する。そして、体積固有抵抗値RBは、このような形状要素を除き、材料自体の持つ抵抗の大きさを表したものであり、すなわち物体の抵抗値は、体積固有抵抗値×長さ÷断面積であるから、図示のシールリング6における膜部63の電気抵抗値Rは、次の(2)式;
R=RB・L/S …(2)
で求められる。
On the other hand, the electrical resistance value of an object is influenced by the shape of the object, that is, proportional to the energization length and inversely proportional to the cross-sectional area. The volume resistivity R B except such a shape element, which represents the magnitude of the resistance possessed by the material itself, i.e. the resistance value of the object volume resistivity × length ÷ cross-sectional area Therefore, the electrical resistance value R of the
R = R B · L / S (2)
Is required.
したがって、(1)式を満足するように、膜部63の断面積Sを小さく、かつ図示の断面に沿った長さLを長くすることによって、膜部63の電気抵抗値Rを、箱体1と継手部31の間の目標絶縁抵抗値をRAよりも、大きくすることができる。また、(1)式から、シールリング6に用いるゴム状弾性材料としては、体積固有抵抗値RBが高いほど良いのは勿論であり、具体的には、1012〜1013Ω・cm程度の高い体積固有抵抗値RBを有するEPDM(エチレンプロピレンゴム)又はNR(天然ゴム)が最も好ましい。
Therefore, by satisfying the expression (1), the cross-sectional area S of the
また、膜部63の肉厚tを小さくすることによって、断面積Sの減少による絶縁抵抗値を上昇させるほか、配管挿通孔1aと配管3の継手部31との偏心による膜部63の接触及びこれによる抵抗値の低下や、最悪の場合に考えられる電気的短絡を有効に防止することができる。
Further, by reducing the thickness t of the
次に、図4は、本発明に係るシールリング6の第二の形態を示す断面図である。この形態によるシールリング6において、先に説明した第一の形態と異なるところは、シールリップ62の外周に、装着を容易にするための複数の突片64を、周方向等間隔で形成したものである。その他の部分の構成は、図2及び図3と同様である。
Next, FIG. 4 is sectional drawing which shows the 2nd form of the
なお、本発明は図示の形態に限定されるものではなく、例えば膜部63は、径方向に反復して蛇行した形状とすることもできる。
In addition, this invention is not limited to the form of illustration, For example, the film |
1 箱体(一方の部材)
1a 配管挿通孔(開口部)
2 燃料電池本体
3 配管
31 継手部(他方の部材)
32,33 接続ポート
4,5 ゴムホース
6 シールリング
61 グロメット部
61a 環状溝
62 シールリップ
63 膜部
64 突片
1 box (one member)
1a Pipe insertion hole (opening)
2
32, 33
Claims (1)
L/S>RA/RB …(1)
を満足することによって電気絶縁性を確保し、前記シールリップ(62)を前記膜部(63)よりも厚肉の円筒状に形成すると共に外周に突片(64)を形成したことを特徴とするシールリング。
A seal ring (6) formed of a rubber-like elastic body, the grommet portion (61) being closely fixed to the opening (1a) of one member (1), and the inner periphery of the opening (1a) A seal lip (62) that is in close contact with the outer peripheral surface of the other member (31) that passes through the film, and a film part (63) that is continuously formed between the grommet part (61) and the seal lip (62). The circumferential cross-sectional area of the film part (63) is S, the length of the film part (63) between the grommet part (61) and the seal lip (62) is L, and the one member (1) When the target insulation resistance value between the first member and the other member (31) is R A , and the volume specific resistance value of the rubber-like elastic material is R B , the following equation (1):
L / S> R A / R B (1)
The electrical insulation is ensured by satisfying the above, and the sealing lip (62) is formed in a cylindrical shape thicker than the film part (63), and the projecting piece (64) is formed on the outer periphery. Seal ring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003384423A JP4559724B2 (en) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Seal ring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003384423A JP4559724B2 (en) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Seal ring |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005147241A JP2005147241A (en) | 2005-06-09 |
JP4559724B2 true JP4559724B2 (en) | 2010-10-13 |
Family
ID=34692818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003384423A Expired - Fee Related JP4559724B2 (en) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Seal ring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4559724B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5381047B2 (en) * | 2008-11-28 | 2014-01-08 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61192313U (en) * | 1985-05-24 | 1986-11-29 | ||
JPS6342972U (en) * | 1986-09-05 | 1988-03-22 | ||
JPH0375366U (en) * | 1989-11-27 | 1991-07-29 | ||
JPH08140246A (en) * | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Sumitomo Wiring Syst Ltd | Grommet |
JPH09259672A (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Grommet |
JPH10257645A (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Yazaki Corp | Grommet and power takeout structure for electrical connection box using grommet |
JPH1150292A (en) * | 1997-07-29 | 1999-02-23 | Asahi Glass Co Ltd | Ion exchange membrane electrolytic cell |
JPH1163245A (en) * | 1997-08-21 | 1999-03-05 | Nok Corp | Dust cover |
JP2000165061A (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Sumitomo Wiring Syst Ltd | Method and structure for turning off water between cables of grommet |
JP2000291522A (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-17 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Seal member installation auxiliary device and seal member installation method |
JP2002089579A (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-27 | Nsk Ltd | Rolling bearing |
-
2003
- 2003-11-14 JP JP2003384423A patent/JP4559724B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61192313U (en) * | 1985-05-24 | 1986-11-29 | ||
JPS6342972U (en) * | 1986-09-05 | 1988-03-22 | ||
JPH0375366U (en) * | 1989-11-27 | 1991-07-29 | ||
JPH08140246A (en) * | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Sumitomo Wiring Syst Ltd | Grommet |
JPH09259672A (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Grommet |
JPH10257645A (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Yazaki Corp | Grommet and power takeout structure for electrical connection box using grommet |
JPH1150292A (en) * | 1997-07-29 | 1999-02-23 | Asahi Glass Co Ltd | Ion exchange membrane electrolytic cell |
JPH1163245A (en) * | 1997-08-21 | 1999-03-05 | Nok Corp | Dust cover |
JP2000165061A (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Sumitomo Wiring Syst Ltd | Method and structure for turning off water between cables of grommet |
JP2000291522A (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-17 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Seal member installation auxiliary device and seal member installation method |
JP2002089579A (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-27 | Nsk Ltd | Rolling bearing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005147241A (en) | 2005-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070042250A1 (en) | Fuel cell stack | |
US20140234743A1 (en) | Fuel cell stack | |
JP4910707B2 (en) | Fuel cell | |
JP2007141637A (en) | Fuel cell stack | |
EP2226877B1 (en) | Fuel cell | |
JP4559724B2 (en) | Seal ring | |
JP4798328B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2006236792A (en) | Fuel cell stack insulating structure | |
KR20120105331A (en) | Fuel cell stack with improved corrosion-resistance | |
JP2005209526A (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
JP2007184200A (en) | Fuel cell stack | |
JP2007220338A (en) | Cell voltage measurement system of fuel cell stack | |
JP6863172B2 (en) | Secondary battery | |
JP6275541B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP2007327610A (en) | Dust seal | |
JP4775534B2 (en) | Fuel cell | |
JP2005259427A (en) | Fuel cell | |
JP2008077861A (en) | Fuel cell | |
JP5471326B2 (en) | Fuel cell | |
US11101486B2 (en) | Stack case and outer restraining member for fuel cell | |
JP2014074528A (en) | Penetrating portion structure of housing | |
JP2007323815A (en) | Fuel cell system | |
JP5136471B2 (en) | Fuel cell | |
JP2007327611A (en) | Dust seal | |
JP5293935B2 (en) | Gasket for fuel cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060412 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081203 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091028 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100623 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100723 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4559724 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |