JP5126462B2 - Fuel cell seal structure - Google Patents

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Description

本発明は、シール構造に係り、更に詳しくは、燃料電池の高圧水素タンクまたは配管に用いられて水素ガスをシールするシール構造に関するものである。   The present invention relates to a seal structure, and more particularly to a seal structure used for a high-pressure hydrogen tank or piping of a fuel cell to seal hydrogen gas.

燃料電池の高圧水素タンクまたは配管に用いられるシールとしては一般に、スクィーズパッキンの一種であるＯリングが用いられており、その材質としては、シール対象が高圧の水素ガスであることから、ガスが透過しにくい例えばＥＰＤＭやブチルゴムのようなゴム材料が選定されている。   Generally, an O-ring, which is a kind of squeeze packing, is used as a seal used in a high-pressure hydrogen tank or piping of a fuel cell. The material to be sealed is high-pressure hydrogen gas, so that gas can pass therethrough. For example, rubber materials such as EPDM and butyl rubber which are difficult to be selected are selected.

しかしながら、これらのガスが透過しにくいゴム材料には一般に、極低温時にシール性が悪化すると云う問題がある。特に、燃料電池においては、特開２００２−２１６８１２号公報にも開示されているように、水素ガスが急激に減圧する際、減圧膨張が生じて局所的に温度が急激に下がることがあり、このような場合に対処し得るよう、極低温時におけるシール性についての要求が高まっている。   However, rubber materials which are difficult to permeate these gases generally have a problem that the sealing performance deteriorates at extremely low temperatures. In particular, in a fuel cell, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-216812, when hydrogen gas is rapidly depressurized, decompression expansion may occur, and the temperature may locally decrease rapidly. In order to cope with such a case, there is an increasing demand for sealing performance at extremely low temperatures.

特開２００１−３５５７３３号公報JP 2001-355733 A 特開２００２−２１６８１２号公報（段落００９４）JP 2002-216812 A (paragraph 0094)

本発明は以上の点に鑑みて、燃料電池の高圧水素タンクまたは配管に用いられるシール構造において、常温時および低温時のみならず極低温時にも優れたシール性を発揮することが可能なシール構造を提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention provides a seal structure that can be used for a high-pressure hydrogen tank or piping of a fuel cell, and can exhibit excellent sealing performance not only at normal and low temperatures but also at extremely low temperatures. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明のシール構造は、燃料電池の高圧水素タンクまたは燃料電池の高圧水素配管に用いられて高圧水素ガスをシールするシール構造において、
前記高圧水素ガスを一次的にシールする第一シール部と、前記第一シール部より低圧側に配置されて前記高圧水素ガスを二次的にシールする第二シール部とを有し、
前記第一シール部においては、Ｏリング、前記Ｏリングを支持する第一バックアップリングおよび前記第一バックアップリングを支持する第二バックアップリングがこの順序で高圧側から低圧側へかけて並べられ、これらのリングが一方のシールハウジングに設けた第一装着溝に装着されて他方のシールハウジングに密接し、
前記Ｏリングはゴムにより成形され、前記第一バックアップリングは前記Ｏリングよりも硬質な樹脂により成形され、前記第二バックアップリングは前記第一バックアップリングよりも硬質な樹脂により成形され、
前記第一装着溝は、断面矩形状の空間として形成され、その溝底部のうち、前記Ｏリングを装着する高圧側部位を円筒面をなす平面状に形成され、前記第一および第二バックアップリングを装着する低圧側部位をその溝深さが高圧側から低圧側へかけて漸次浅くなる円錐面をなす傾斜面状に形成され、
前記第一および第二バックアップリングはそれぞれ断面矩形状に形成されるとともにその内周面を前記低圧側部位の円錐面に対応する円錐面をなす傾斜面状に形成され、
前記第二シール部においては、Ｏリングおよび前記Ｏリングを支持するバックアップリングがこの順序で高圧側から低圧側へかけて並べられ、これらのリングが一方のシールハウジングに設けた第二装着溝に装着されて他方のシールハウジングに密接し、
前記Ｏリングは低温性に優れたシリコン系ゴムにより成形され、前記バックアップリングは前記Ｏリングよりも硬質な樹脂により成形され、
前記第二装着溝は、断面矩形状の空間として形成され、その溝底部のうち、前記Ｏリングを装着する高圧側部位を円筒面をなす平面状に形成され、前記バックアップリングを装着する低圧側部位をその溝深さが高圧側から低圧側へかけて漸次浅くなる円錐面をなす傾斜面状に形成され、
前記バックアップリングは断面矩形状に形成されるとともにその内周面を前記低圧側部位の円錐面に対応する円錐面をなす傾斜面状に形成されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a seal structure of the present invention is used in a high- pressure hydrogen tank of a fuel cell or a high-pressure hydrogen pipe of a fuel cell and seals high-pressure hydrogen gas .
A first seal portion that primarily seals the high-pressure hydrogen gas; and a second seal portion that is disposed on a lower pressure side than the first seal portion and secondarily seals the high-pressure hydrogen gas .
In the first seal portion, an O-ring, a first backup ring that supports the O-ring, and a second backup ring that supports the first backup ring are arranged in this order from the high-pressure side to the low-pressure side. Is mounted in a first mounting groove provided in one seal housing and is in close contact with the other seal housing,
The O-ring is molded from rubber, the first backup ring is molded from a resin harder than the O-ring, the second backup ring is molded from a resin harder than the first backup ring,
The first mounting groove is formed as a space having a rectangular cross section, and the first and second backup rings are formed in a planar shape that forms a cylindrical surface at a high-pressure side portion where the O-ring is mounted in the groove bottom portion. The low-pressure side part to be mounted is formed into an inclined surface shape that forms a conical surface whose groove depth gradually decreases from the high-pressure side to the low-pressure side,
Each of the first and second backup rings is formed in an inclined surface shape having a conical surface corresponding to the conical surface of the low-pressure side portion, and the inner peripheral surface thereof is formed in a rectangular shape in cross section.
In the second seal portion, an O-ring and a backup ring that supports the O-ring are arranged in this order from the high-pressure side to the low-pressure side, and these rings are formed in a second mounting groove provided in one seal housing. Fitted and in close contact with the other seal housing,
The O-ring is molded from a silicone rubber having excellent low-temperature properties, and the backup ring is molded from a harder resin than the O-ring,
The second mounting groove is formed as a space having a rectangular cross section, and a high-pressure side portion on which the O-ring is mounted is formed in a flat surface having a cylindrical surface, and a low-pressure side on which the backup ring is mounted. The part is formed in the shape of an inclined surface that forms a conical surface whose groove depth gradually decreases from the high pressure side to the low pressure side,
The backup ring is formed in a rectangular cross section, and has an inner peripheral surface formed in an inclined surface shape forming a conical surface corresponding to the conical surface of the low-pressure side portion .

上記したようにシール対象である水素ガスが急激に減圧する際、減圧膨張により局所的に温度が急激に下がることがあるが、本発明では、第一シール部のＯリングで十分にシールできない温度の場合、第二シール部のＯリングでシールを成立させる。   As described above, when the hydrogen gas to be sealed is suddenly depressurized, the temperature may decrease locally due to decompression expansion, but in the present invention, the temperature at which the O-ring of the first seal portion cannot be sufficiently sealed In this case, the seal is established by the O-ring of the second seal portion.

尚、ガスの減圧膨張による温度低下時のシール機能を第一シール部のＯリングに持たせることも技術的には可能であるが、一般的に、低温時にもシール可能なＯリング材料はガス遮蔽性に劣り、常時使用するシールとしては成立しない。そのため、ガス遮蔽性にも優れ、かつガスの減圧膨張による温度低下時のシール機能を有するシール構造として本発明は有効である。   Although it is technically possible to provide the O-ring of the first seal part with a sealing function when the temperature is lowered due to the decompression and expansion of the gas, in general, an O-ring material that can be sealed even at low temperatures is a gas. It is inferior in shielding property and is not established as a seal that is always used. Therefore, the present invention is effective as a sealing structure that has excellent gas shielding properties and has a sealing function when the temperature is lowered due to decompression expansion of gas.

また、第一シール部の構造について、Ｏリングとテーパー形状のバックアップリングを二つ配置し、密封流体側に配置するバックアップリングを低圧側に配置するバックアップリングよりも軟質材としたのは、以下の理由による。   Regarding the structure of the first seal part, two O-rings and two taper-shaped backup rings are arranged, and the backup ring arranged on the sealed fluid side is made softer than the backup ring arranged on the low-pressure side. Because of the reason.

すなわち、ＯリングをバックアップすべくＯリングの低圧側に配置するバックアップリングの材質については一般に、Ｏリングが密封流体圧に押されて弾性変形してシールハウジング間の隙間（はみ出し隙間）へはみ出すことがないようにＯリングよりも硬質材を用いるが、Ｏリングに圧力交番が作用するような状況下では、Ｏリングが繰り返しバックアップリングに押し付けられ、その結果としてＯリングがフレッティング摩耗し、シール性が損なわれることが懸念される。そこで、本発明では、Ｏリングの低圧側に軟質材よりなるバックアップリングを配置し、このバックアップリングの緩衝機能によりＯリングが損傷するのを防止する。また、このようにＯリングの低圧側に軟質材よりなるバックアップリングを配置すると、このバックアップリング自体がはみ出す虞があるので、その更に低圧側に硬質材よりなるバックアップリングを配置し、これにより軟質材よりなるバックアップリングがはみ出すのを防止する。尚、密封流体側に配置されるバックアップリングは低圧側に配置されるバックアップリングよりも軟質材であるが、その機能からしてＯリングと比較すれば硬質材である。   That is, as for the material of the backup ring arranged on the low pressure side of the O-ring to back up the O-ring, in general, the O-ring is pushed by the sealing fluid pressure and elastically deforms to protrude into the gap between the seal housings (excess gap). Use harder material than the O-ring so that there is no pressure, but in situations where alternating pressure acts on the O-ring, the O-ring is repeatedly pressed against the backup ring, resulting in fretting wear on the O-ring and sealing. There is concern about the loss of sex. Therefore, in the present invention, a backup ring made of a soft material is disposed on the low pressure side of the O-ring, and the O-ring is prevented from being damaged by the buffering function of the backup ring. In addition, if a backup ring made of a soft material is arranged on the low pressure side of the O-ring in this way, the backup ring itself may protrude, so a backup ring made of a hard material is further arranged on the low pressure side. Prevents the backup ring made of wood from protruding. The backup ring arranged on the sealed fluid side is a softer material than the backup ring arranged on the low-pressure side, but is a hard material in comparison with the O-ring because of its function.

本発明は、以下の効果を奏する。   The present invention has the following effects.

すなわち、上記構成を有する本発明のシール構造においては、常温時から低温時にかけては第一シール部のＯリングがシール機能を発揮し、水素ガスの減圧膨張等による極低温時には、低温性に優れたシリコン系ゴムよりなる第二シール部のＯリングがシール機能を発揮する。第一および第二シール部において、Ｏリングはそれぞれテーパー形状のバックアップリングに支持されるので、高圧が作用しても過度に変形したりシール隙間にはみ出したりすることがなく、シール機能を維持する。第一シール部において、Ｏリングは軟質材よりなるバックアップリングに支持されるので、圧力交番等が作用しても損傷することがなく、軟質材よりなるバックアップリングは硬質材よりなるバックアップリングに支持されるので、シール隙間にはみ出すことがなく、シール機能が維持される。したがって以上により、優れたシール性を発揮し、特に常温時および低温時のみならず極低温時にも優れたシール性を発揮することができる。   That is, in the seal structure of the present invention having the above-described configuration, the O-ring of the first seal portion exhibits a sealing function from room temperature to low temperature, and has excellent low temperature properties at extremely low temperatures due to hydrogen gas decompression expansion or the like. The O-ring of the second seal part made of silicon rubber exhibits a sealing function. In the first and second seal portions, the O-ring is supported by a tapered backup ring, so that the seal function is maintained without being excessively deformed or protruding into the seal gap even when high pressure is applied. . In the first seal part, the O-ring is supported by a backup ring made of a soft material, so it will not be damaged even if a pressure alternation or the like is applied, and the backup ring made of a soft material is supported by a backup ring made of a hard material. Therefore, the sealing function is maintained without protruding into the seal gap. Therefore, by the above, excellent sealing properties can be exhibited, and particularly, excellent sealing properties can be exhibited not only at normal and low temperatures but also at extremely low temperatures.

また、上記したように極低温時には低温性に優れたシリコン系ゴムよりなる第二シール部のＯリングがシール機能を発揮するので、第一シール部のＯリングの材質としては、低温性について考慮する必要がなく専らガス遮蔽性に優れた材質を選定することが可能とされている。したがって、ガス遮蔽性についても十分な機能を発揮することができる。   In addition, as described above, the O-ring of the second seal part made of silicon rubber having excellent low-temperature properties at ultra-low temperatures exerts a sealing function, so the low-temperature property is considered as the material of the O-ring of the first seal part. Therefore, it is possible to select a material having excellent gas shielding properties. Therefore, sufficient function can be exhibited also about gas-shielding property.

以上のことから本発明によれば、所期の目的どおり、常温時および低温時のみならず極低温時にも優れたシール性を発揮し、なおかつ、優れたガス遮蔽性を発揮することも可能なシール構造を提供することができる。   From the above, according to the present invention, it is possible to exhibit excellent sealing properties not only at normal and low temperatures but also at extremely low temperatures, and also exhibit excellent gas shielding properties as intended. A seal structure can be provided.

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例に係るシール構造１の要部断面を示している。   FIG. 1 shows a cross section of a main part of a seal structure 1 according to an embodiment of the present invention.

当該実施例に係るシール構造１は、燃料電池の高圧水素タンクまたは配管部に用いられて高圧水素ガスをシールするものであって、以下のように構成されている。尚、図では、その右側が高圧側Ｈすなわち密封流体側、左側が低圧側Ｌすなわち大気側である。   The seal structure 1 according to the embodiment is used for a high-pressure hydrogen tank or a piping part of a fuel cell to seal high-pressure hydrogen gas, and is configured as follows. In the drawing, the right side is the high pressure side H, that is, the sealed fluid side, and the left side is the low pressure side L, that is, the atmosphere side.

当該シール構造１は先ず、上記高圧水素ガスを一次的にシールする第一シール部１１を有しており、この第一シール部１１の低圧側Ｌに高圧水素ガスを二次的にシールする第二シール部２１が設けられている。   The seal structure 1 first has a first seal portion 11 that primarily seals the high-pressure hydrogen gas, and secondly seals the high-pressure hydrogen gas to the low-pressure side L of the first seal portion 11. Two seal portions 21 are provided.

第一シール部１１においては、Ｏリング１２、第一バックアップリング１３および第二バックアップリング１４がこの順序で高圧側Ｈから低圧側Ｌへかけて並べられており、これらのリング１２，１３，１４が一方のシールハウジング３１に設けた第一装着溝３２に装着されて他方のシールハウジング４１に密接している。   In the first seal portion 11, the O-ring 12, the first backup ring 13, and the second backup ring 14 are arranged in this order from the high pressure side H to the low pressure side L, and these rings 12, 13, 14 are arranged. Is mounted in a first mounting groove 32 provided in one seal housing 31 and is in close contact with the other seal housing 41.

Ｏリング１２は、ガス遮蔽性（ガス不透過性）に優れたエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）により成形されている。第一バックアップリング１３は、第二バックアップリング１４の材質であるナイロン系樹脂よりも軟質なポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）により成形されている。第二バックアップリング１４は、第一バックアップリング１３の材質であるポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）よりも硬質なナイロン系樹脂により成形されている。   The O-ring 12 is formed of ethylene propylene rubber (EPDM) excellent in gas shielding properties (gas impermeability). The first backup ring 13 is formed of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) that is softer than the nylon resin that is the material of the second backup ring 14. The second backup ring 14 is formed of a nylon resin that is harder than polytetrafluoroethylene resin (PTFE), which is the material of the first backup ring 13.

第一装着溝３２は、基本的に断面矩形状の空間として形成されているが、その溝底部のうち、Ｏリング１２を装着するための高圧側部位３２ａは円筒面をなす平面状に形成されている。また、この高圧側部位３２ａの低圧側Ｌに連続する第一および第二バックアップリング１３，１４を装着するための低圧側部位３２ｂは、その溝深さを高圧側Ｈから低圧側Ｌへかけて漸次浅くするよう円錐面をなす傾斜面状に形成され、傾斜底面３２ｃとされている。   The first mounting groove 32 is basically formed as a space having a rectangular cross section, and the high-pressure side portion 32a for mounting the O-ring 12 is formed in a planar shape that forms a cylindrical surface in the bottom of the groove. ing. Further, the low pressure side portion 32b for mounting the first and second backup rings 13, 14 continuous to the low pressure side L of the high pressure side portion 32a has a groove depth extending from the high pressure side H to the low pressure side L. It is formed in the shape of the inclined surface which makes a conical surface so that it may become shallow gradually, and it is set as the inclined bottom face 32c.

また、この低圧側部位３２ｂに装着される第一および第二バックアップリング１３，１４はそれぞれ、基本的に断面矩形状に形成されているが、その内周面は上記傾斜底面３２ｃに対応して円錐面をなす傾斜面状（テーパー形状）に形成され、傾斜面１３ａ，１４ａとされている。   The first and second backup rings 13 and 14 attached to the low-pressure side portion 32b are basically formed in a rectangular cross section, and the inner peripheral surface thereof corresponds to the inclined bottom surface 32c. It is formed in the shape of the inclined surface (taper shape) which makes a conical surface, and it is set as the inclined surfaces 13a and 14a.

一方、第二シール部２１においては、Ｏリング２２およびバックアップリング２３がこの順序で高圧側Ｈから低圧側Ｌへかけて並べられており、これらリング２２，２３が一方のシールハウジング３１に設けた第二装着溝３３に装着されて他方のシールハウジング４１に密接している。   On the other hand, in the second seal portion 21, the O-ring 22 and the backup ring 23 are arranged in this order from the high-pressure side H to the low-pressure side L, and these rings 22 and 23 are provided in one seal housing 31. It is mounted in the second mounting groove 33 and is in close contact with the other seal housing 41.

Ｏリング２２は、低温性に優れたシリコン系ゴムにより成形されている。バックアップリング２３は、上記第一バックアップリング１３と同様、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）により成形されている。   The O-ring 22 is formed of silicon rubber that is excellent in low-temperature properties. The backup ring 23 is formed of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) as with the first backup ring 13.

第二装着溝３３は、第一装着溝３２と同様、基本的に断面矩形状の空間として形成されているが、その溝底部のうち、Ｏリング２２を装着するための高圧側部位３３ａは円筒面をなす平面状に形成されている。また、この高圧側部位３３ａの低圧側Ｌに連続するバックアップリング２３を装着するための低圧側部位３３ｂは、その溝深さを高圧側Ｈから低圧側Ｌへかけて漸次浅くするよう円錐面をなす傾斜面状に形成され、傾斜底面３３ｃとされている。   Similar to the first mounting groove 32, the second mounting groove 33 is basically formed as a space having a rectangular cross section. Of the bottom of the groove, the high-pressure side portion 33a for mounting the O-ring 22 is a cylinder. It is formed in a planar shape that forms a surface. Further, the low pressure side portion 33b for mounting the continuous backup ring 23 on the low pressure side L of the high pressure side portion 33a has a conical surface so that the groove depth gradually decreases from the high pressure side H to the low pressure side L. It is formed in the shape of an inclined surface and is an inclined bottom surface 33c.

また、この低圧側部位３３ｂに装着されるバックアップリング２３は基本的に断面矩形状に形成されているが、その内周面は上記傾斜底面３３ｃに対応して円錐面をなす傾斜面状（テーパー形状）に形成され、傾斜面２３ａとされている。   Further, the backup ring 23 attached to the low-pressure side portion 33b is basically formed in a rectangular cross section, and its inner peripheral surface has an inclined surface shape (tapered) that forms a conical surface corresponding to the inclined bottom surface 33c. Shape) and an inclined surface 23a.

上記構成のシール構造１は、上記したようにシールハウジング３１，４１間に装着されて、高圧側Ｈに存する水素ガスをシールするものであって、常温時および低温時においては主に、第一シール部１１のＯリング１２がシール機能を発揮し、水素ガスの減圧膨張等による極低温時においては主に、低温性に優れた材質よりなる第二シール部２１のＯリング２２がシール機能を発揮する。したがって、これらＯリング１２，２２とシールハウジング４１の間から水素ガスが漏洩するのを防止することができる。   The seal structure 1 having the above-described configuration is mounted between the seal housings 31 and 41 as described above and seals hydrogen gas existing on the high-pressure side H. The O-ring 12 of the seal part 11 exhibits a sealing function, and the O-ring 22 of the second seal part 21 made of a material excellent in low-temperature properties mainly has a sealing function at extremely low temperatures due to decompression expansion of hydrogen gas or the like. Demonstrate. Therefore, hydrogen gas can be prevented from leaking from between the O-rings 12 and 22 and the seal housing 41.

また、第一および第二シール部１１，１２において、Ｏリング１２，２２はそれぞれバックアップリング１３，２３に支持されているので、高圧が作用しても過度に変形したりシール隙間にはみ出したりして損傷することがなく、よってシール機能が維持される。また、Ｏリング１２，２２はそれぞれ比較的軟質材（ＰＴＦＥ）よりなる第一バックアップリング１３またはバックアップリング２３に支持されているので、圧力交番が作用しても損傷することがなく、よってシール機能が維持される。また、比較的軟質材（ＰＴＦＥ）よりなる第一バックアップリング１３は比較的硬質材（ナイロン系樹脂）よりなる第二バックアップリング１４に支持されているので、高圧が作用しても過度に変形したりシール隙間にはみ出したりして損傷することがない。更にまた、第一および第二シール部１１，２１において、バックアップリング１３，１４，２３はそれぞれその傾斜面１３ａ，１４ａ，２３ａと装着溝３２，３３の傾斜底面３２ｃ，３３ｃの組み合わせにより、高圧が作用すると、狭いところに押し込まれるかたちにて圧縮され、相手面に強く密接する。したがってこれらのバックアップリング１３，１４，２３に傾斜面１３ａ，１４ａ，２３ａによる圧縮現象が発生するために、更にＯリング１２，２２がはみ出しにくくなるだけでなく、これらのバックアップリング１３，１４，２３がシール機能を補助することを期待することもできる。   Further, in the first and second seal portions 11 and 12, the O-rings 12 and 22 are supported by the backup rings 13 and 23, respectively, so that even if a high pressure is applied, the O-rings 12 and 22 are deformed excessively or protrude into the seal gap. And thus the sealing function is maintained. Further, since the O-rings 12 and 22 are respectively supported by the first backup ring 13 or the backup ring 23 made of a relatively soft material (PTFE), the O-rings 12 and 22 are not damaged even when a pressure alternation is applied. Is maintained. Further, since the first backup ring 13 made of a relatively soft material (PTFE) is supported by the second backup ring 14 made of a relatively hard material (nylon-based resin), it is excessively deformed even when a high pressure is applied. Or sticking out into the seal gap. Furthermore, in the first and second seal portions 11 and 21, the backup rings 13, 14, and 23 have a high pressure due to the combination of the inclined surfaces 13a, 14a, and 23a and the inclined bottom surfaces 32c and 33c of the mounting grooves 32 and 33, respectively. When it acts, it is compressed in a narrow space and is strongly in close contact with the other side. Therefore, since the compression phenomenon due to the inclined surfaces 13a, 14a, and 23a occurs in the backup rings 13, 14, and 23, the O-rings 12 and 22 are not easily protruded, and the backup rings 13, 14, and 23 are not easily protruded. It can also be expected to assist the sealing function.

したがって以上により、優れたシール性を発揮し、特に常温時および低温時のみならず極低温時にも優れたシール性を発揮することができる。   Therefore, by the above, excellent sealing properties can be exhibited, and particularly, excellent sealing properties can be exhibited not only at normal and low temperatures but also at extremely low temperatures.

また、上記したように極低温時には主にシリコン系ゴムよりなる第二シール部２１のＯリング２２がシール機能を発揮するので、第一シール部１１のＯリング１２の材質としては、低温性についてあまり考慮することなく、専らガス遮蔽性に優れた材質（ＥＰＤＭ）を選定することができる。したがって、ガス遮蔽性についても十分な機能を発揮することができる。   In addition, as described above, the O-ring 22 of the second seal portion 21 mainly made of silicon rubber exhibits a sealing function at a very low temperature, so that the material of the O-ring 12 of the first seal portion 11 is low temperature. A material (EPDM) having excellent gas shielding properties can be selected without much consideration. Therefore, sufficient function can be exhibited also about gas-shielding property.

したがって以上のことから、常温時および低温時のみならず極低温時にも優れたシール性を発揮し、なおかつ、優れたガス遮蔽性を発揮することも可能なシール構造１が実現されている。   Therefore, from the above, a seal structure 1 is realized that exhibits excellent sealing properties not only at normal and low temperatures but also at extremely low temperatures, and also can exhibit excellent gas shielding properties.

本発明の実施例に係るシール構造の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the seal structure based on the Example of this invention

符号の説明Explanation of symbols

１ シール構造
１１ 第一シール部
１２，２２ Ｏリング
１３ 第一バックアップリング
１３ａ，１４ａ，２３ａ 傾斜面
１４ 第二バックアップリング
２１ 第二シール部
２３ バックアップリング
３１，４１ シールハウジング
３２，３３ 装着溝
３２ａ，３３ａ 高圧側部位
３２ｂ，３３ｂ 低圧側部位
３２ｃ，３３ｃ 傾斜底面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seal structure 11 1st seal part 12, 22 O-ring 13 1st backup ring 13a, 14a, 23a Inclined surface 14 2nd backup ring 21 2nd seal part 23 Backup ring 31, 41 Seal housing 32, 33 Mounting groove 32a, 33a High pressure side part 32b, 33b Low pressure side part 32c, 33c Inclined bottom surface

Claims (1)

燃料電池の高圧水素タンクまたは燃料電池の高圧水素配管に用いられて高圧水素ガスをシールするシール構造において、
前記高圧水素ガスを一次的にシールする第一シール部と、前記第一シール部より低圧側に配置されて前記高圧水素ガスを二次的にシールする第二シール部とを有し、
前記第一シール部においては、Ｏリング、前記Ｏリングを支持する第一バックアップリングおよび前記第一バックアップリングを支持する第二バックアップリングがこの順序で高圧側から低圧側へかけて並べられ、これらのリングが一方のシールハウジングに設けた第一装着溝に装着されて他方のシールハウジングに密接し、
前記Ｏリングはゴムにより成形され、前記第一バックアップリングは前記Ｏリングよりも硬質な樹脂により成形され、前記第二バックアップリングは前記第一バックアップリングよりも硬質な樹脂により成形され、
前記第一装着溝は、断面矩形状の空間として形成され、その溝底部のうち、前記Ｏリングを装着する高圧側部位を円筒面をなす平面状に形成され、前記第一および第二バックアップリングを装着する低圧側部位をその溝深さが高圧側から低圧側へかけて漸次浅くなる円錐面をなす傾斜面状に形成され、
前記第一および第二バックアップリングはそれぞれ断面矩形状に形成されるとともにその内周面を前記低圧側部位の円錐面に対応する円錐面をなす傾斜面状に形成され、
前記第二シール部においては、Ｏリングおよび前記Ｏリングを支持するバックアップリングがこの順序で高圧側から低圧側へかけて並べられ、これらのリングが一方のシールハウジングに設けた第二装着溝に装着されて他方のシールハウジングに密接し、
前記Ｏリングは低温性に優れたシリコン系ゴムにより成形され、前記バックアップリングは前記Ｏリングよりも硬質な樹脂により成形され、
前記第二装着溝は、断面矩形状の空間として形成され、その溝底部のうち、前記Ｏリングを装着する高圧側部位を円筒面をなす平面状に形成され、前記バックアップリングを装着する低圧側部位をその溝深さが高圧側から低圧側へかけて漸次浅くなる円錐面をなす傾斜面状に形成され、
前記バックアップリングは断面矩形状に形成されるとともにその内周面を前記低圧側部位の円錐面に対応する円錐面をなす傾斜面状に形成されていることを特徴とする燃料電池用シール構造。 In a seal structure for sealing high-pressure hydrogen gas used in a high- pressure hydrogen tank of a fuel cell or a high-pressure hydrogen pipe of a fuel cell ,
A first seal portion that primarily seals the high-pressure hydrogen gas; and a second seal portion that is disposed on a lower pressure side than the first seal portion and secondarily seals the high-pressure hydrogen gas .
In the first seal portion, an O-ring, a first backup ring that supports the O-ring, and a second backup ring that supports the first backup ring are arranged in this order from the high-pressure side to the low-pressure side. Is mounted in a first mounting groove provided in one seal housing and is in close contact with the other seal housing,
The O-ring is molded from rubber, the first backup ring is molded from a resin harder than the O-ring, the second backup ring is molded from a resin harder than the first backup ring,
The first mounting groove is formed as a space having a rectangular cross section, and the first and second backup rings are formed in a planar shape that forms a cylindrical surface at a high-pressure side portion where the O-ring is mounted in the groove bottom portion. The low-pressure side part to be mounted is formed into an inclined surface shape that forms a conical surface whose groove depth gradually decreases from the high-pressure side to the low-pressure side,
Each of the first and second backup rings is formed in an inclined surface shape having a conical surface corresponding to the conical surface of the low-pressure side portion, and the inner peripheral surface thereof is formed in a rectangular shape in cross section.
In the second seal portion, an O-ring and a backup ring that supports the O-ring are arranged in this order from the high-pressure side to the low-pressure side, and these rings are formed in a second mounting groove provided in one seal housing. Fitted and in close contact with the other seal housing,
The O-ring is molded from a silicone rubber having excellent low-temperature properties, and the backup ring is molded from a harder resin than the O-ring,
The second mounting groove is formed as a space having a rectangular cross section, and a high-pressure side portion on which the O-ring is mounted is formed in a flat surface having a cylindrical surface, and a low-pressure side on which the backup ring is mounted. The part is formed in the shape of an inclined surface that forms a conical surface whose groove depth gradually decreases from the high pressure side to the low pressure side,
2. The fuel cell sealing structure according to claim 1, wherein the backup ring is formed in a rectangular shape in cross section, and an inner peripheral surface thereof is formed in an inclined surface shape forming a conical surface corresponding to the conical surface of the low-pressure side portion .
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