JP6884205B2 - フィルム一体ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、シール技術に係るフィルム一体ガスケットに関する。本発明のフィルム一体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、またはその他一般のガスケットとして用いられる。

従来から燃料電池用ガスケットとして図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、樹脂フィルムよりなるガスケット支持体２１と、このガスケット支持体２１の平面上に設けられガスケット支持体２１に支持されるガスケット本体３１とを有するフィルム一体ガスケット１１が知られている。

このフィルム一体ガスケット１１は、ガスケット支持体２１によってガスケット本体３１を支持し補強するため、図９（Ａ）に示す従前の、ガスケット本体のみよりなるラバーオンリータイプのガスケット５１と比較して、取り扱い性向上の観点から、組み付け工数の削減などに非常に大きな効果がある。

特開２００３−５６７０４号公報

しかしながら、このフィルム一体ガスケット１１はその構成上、ラバーオンリータイプのガスケット５１と比較して実機装着時における厚み方向のゴム圧縮率が大きくなる。そのため、ゴム反力が高くなり、低反力要求のある装着箇所に使用しにくいことがある。近年、燃料電池ではスタック構成が複雑になり、ガスケットへの要求として、取り扱い性を確保しつつ、低反力を満足するものが求められる。

尚、圧縮率は、以下のように示される。
ラバーオンリータイプのガスケット５１では図９（Ａ）に示すように、ガスケット基部５２およびシールリップ５３の組み合わせよりなるガスケット５１全体の厚みをａ、装着箇所の厚み（装着クリアランスの幅）をｂ（ただしａ＞ｂ）、両者の差すなわち圧縮量をｃとして、圧縮率は
圧縮率＝ｃ／ａ×１００（％） ・・・・・・（１）式
で表されるところ、フィルム一体ガスケット１１では図９（Ｂ）に示すように、ガスケット１１全体の厚みａから、装着されても殆ど圧縮されない樹脂フィルムよりなるガスケット支持体２１の厚みｄを差し引くため、圧縮率が
圧縮率＝ｃ／（ａ−ｄ）×１００（％） ・・・・・・（２）式
で表される。したがって（１）式のラバーオンリータイプのガスケット５１よりも（２）式のフィルム一体ガスケット１１の方が圧縮率が大きくなり、反力が高くなることがある。

本発明の課題は、フィルム一体ガスケットであっても、装着時における厚み方向の圧縮率を小さくすることである。

ガスケット本体と、前記ガスケット本体を支持する樹脂フィルムと、を備え、前記ガスケット本体のみのラバーオンリータイプのガスケットと同様に燃料電池に装着されて用いられるフィルム一体ガスケットであって、前記ガスケット本体を支持する位置の前記樹脂フィルムのフィルム厚みがその隣接位置のフィルム厚みよりも小さい。

フィルム一体ガスケットであっても、装着時における厚み方向の圧縮率を小さくすることができる。

第１実施の形態のフィルム一体ガスケットの要部断面図。 （Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）とも同フィルム一体ガスケットの製造工程を示す説明図。 （Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）とも同フィルム一体ガスケットの製造工程を示す説明図。 比較試験の結果を示すグラフ図。 第２実施の形態のフィルム一体ガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部断面図であって図５（Ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図。 第３実施の形態のフィルム一体ガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部断面図であって図６（Ａ）におけるＤ−Ｄ線拡大断面図。 第４実施の形態のフィルム一体ガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部断面図であって図７（Ａ）におけるＥ−Ｅ線拡大断面図。 背景技術に係るフィルム一体ガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部断面図であって図８（Ａ）におけるＦ−Ｆ線拡大断面図。 （Ａ）は背景技術に係るラバーオンリータイプガスケットの要部断面図、（Ｂ）は背景技術に係るフィルム一体ガスケットの要部断面図。

第１実施の形態・・・・
図１に示すように、本実施の形態のフィルム一体ガスケット１１は、樹脂フィルムよりなる平板状のガスケット支持体２１と、このガスケット支持体２１の平面上に設けられ、このガスケット支持体２１に支持されたゴム状弾性体よりなるガスケット本体３１とを有するフィルム一体ガスケットである。フィルム一体ガスケット１１は、樹脂フィルムよりなるガスケット支持体２１におけるガスケット本体３１を支持する位置（以下、ガスケット支持位置とも称する）２２のフィルム厚みｔ_２が、その隣接位置２３のフィルム厚みｔ_１よりも小さく形成されている（ｔ_２＜ｔ_１）。

樹脂フィルムよりなるガスケット支持体２１では、ガスケット支持位置２２のみが厚み方向に圧縮加工され、隣接位置２３は圧縮加工されていない。つまりガスケット本体３１を支持する位置に、厚み方向に圧縮された部分を有している。この部分によって、ガスケット支持位置２２のフィルム厚みｔ_２は、その隣接位置２３のフィルム厚みｔ_１よりも小さく設定されている（ｔ_２＜ｔ_１）。

隣接位置２３は、ガスケット支持位置２２の外周側の位置および内周側の位置の双方とされている。

フィルム厚みの目安としては、隣接位置２３のフィルム厚みｔ_１がガスケット本体３１を支持するのに十分な値の、従来と同等とされ（例えば０．２ｍｍ以上）、ガスケット支持位置２２のフィルム厚みｔ_２はこれよりも薄いものとされている（例えば０．１ｍｍ未満）。

厚み方向に圧縮された部分の圧縮は、熱プレス法による。

樹脂フィルムの材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド系、エステル系、アミド系、イミド系等の汎用フィルムが使用可能である。

ガスケット支持位置２２はガスケット本体３１に沿って配置され、ガスケット本体３１はガスケット１１のシールラインに沿って配置されているので、ガスケット支持位置２２はガスケット１１のシールラインに沿って配置されている。

一方、ゴム状弾性体よりなるガスケット本体３１は、平板状のガスケット基部３２に断面三角形のシールリップ３３を組み合わせた形状とされている。

ガスケット１１製造の手順としては、図２（Ａ）に示すように、全面に亙って一定の初期厚みｔ_１を備える樹脂フィルムよりなる平板状のガスケット支持体２１を用意する。次に図２（Ｂ）に示すように、ガスケット支持体２１をプレス治具にかけてガスケット支持位置２２のみを圧縮し、ガスケット支持位置２２のフィルム厚みをｔ_１からｔ_２へ減少させる。その結果として、ガスケット支持位置２２に溝状の凹部２４が形成される。次いで図２（Ｃ）に示すように、ガスケット支持位置２２であって溝状の凹部２４底面上に、別途製作したガスケット本体３１を接着し、或いは金型を用いてガスケット本体３１を一体成形する。接着には接着剤を使用するが、ガスケット本体３１が自己接着タイプのゴム材質であれば、接着剤は不要とされる。

図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すようにプレス治具４１は、ベース４２上で稼働するプレス型４３を備え、このプレス型４３にプレス用突起部４４が設けられ、この突起部４４により凹部２４を反転形成する。

上記構成を備えるフィルム一体ガスケット１１によれば、ガスケット支持体２１におけるガスケット支持位置２２のフィルム厚みがｔ_１のままであれば、その圧縮率が
圧縮率＝ｃ／（ａ−ｔ_１）×１００（％） ・・・・・・（３）式
で表される。これに対してガスケット支持位置２２のフィルム厚みがｔ_１からｔ_２へ減じられてその圧縮率が
圧縮率：ｃ／（ａ−ｔ_２）×１００（％） ・・・・・・（４）式
で表されるため、ｔ_１＞ｔ_２であるのに伴って、圧縮率が小さくなる。したがってフィルム一体ガスケット１１であっても、装着時における厚み方向の圧縮率を可及的に小さくすることができ、低反力特性を備えるフィルム一体ガスケット１１を提供することができる。

図４は、比較試験の結果を示している。試料としては、外形（平面形状）４００ｍｍ×２００ｍｍの長方形、厚み１ｍｍのフィルム一体ガスケット１１を作製した。フィルムとしては初期厚みｔ_１＝０．２５ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）を使用し、比較例ではフィルムを圧縮せず、実施例ではフィルムを部分的に圧縮してガスケット支持位置２２におけるフィルム厚みを０．１５ｍｍ減じ、０．１０ｍｍとした。ガスケット本体３１の材質はＬ−ＶＭＱとした。

比較試験の結果によれば、実施例では、取り扱い性が依然として良好であり、しかも図４のグラフ図に示すように、ＦＥＭ解析にて比較すると、およそ７０％低反力となることを確認することができた。図４のグラフ図は、比較例を点線で示し、実施例を実線で示している。

第２実施の形態・・・・
図５に示すように、本実施の形態のフィルム一体ガスケット１１は、樹脂フィルムよりなる平板状のガスケット支持体２１と、このガスケット支持体２１の平面上に設けられ、このガスケット支持体２１に支持されたゴム状弾性体よりなるガスケット本体３１とを有するフィルム一体ガスケットである。フィルム一体ガスケット１１は、樹脂フィルムよりなるガスケット支持体２１におけるガスケット本体３１を支持する位置（以下、ガスケット支持位置とも称する）２２のフィルム厚みｔ_２が、その隣接位置２３のフィルム厚みｔ_１よりも小さく形成されている（ｔ_２＜ｔ_１）。

ここで、樹脂フィルムよりなるガスケット支持体２１は、ガスケット支持位置２２で薄肉の樹脂フィルム（第１の樹脂フィルム）の１枚構造（単層構造）とされるとともに、隣接位置２３で薄肉の樹脂フィルム（第１の樹脂フィルム）に第２の樹脂フィルムよりなる補強体２５を重ね合わせて接着した複数枚構造（積層構造）とされている。つまりガスケット本体３１を支持する位置の隣接位置２３に、樹脂フィルムを複数重ねた部分を有している。この部分によって、ガスケット支持位置２２のフィルム厚みｔ_２は、その隣接位置２３のフィルム厚みｔ_１よりも小さく設定されている（ｔ_２＜ｔ_１）。

隣接位置２３は、ガスケット支持位置２２の外周側の位置とされている。

フィルム厚みの目安としては、隣接位置２３のフィルム厚みｔ_１（第１および第２の樹脂フィルムの積層構造）がガスケット本体３１を支持するのに十分な値の、従来と同等とされ（例えば０．２ｍｍ以上）、ガスケット支持位置２２のフィルム厚みｔ_２（第１の樹脂フィルムの単層構造）はこれよりも薄いものとされている（例えば０．１ｍｍ未満）。

フィルムの材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド系、エステル系、アミド系、イミド系等の汎用フィルムが使用可能であり、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムでは同種のみならず異種の材質を選定することもできる。

ガスケット支持位置２２はガスケット本体３１に沿って配置され、ガスケット本体３１はガスケット１１のシールラインに沿って配置されているので、ガスケット支持位置２２はガスケット１１のシールラインに沿って配置されている。

一方、ゴム状弾性体よりなるガスケット本体３１は、平板状のガスケット基部３２に断面三角形のシールリップ３３を組み合わせた形状とされている。

上記構成を備えるフィルム一体ガスケット１１によれば、ガスケット支持体２１におけるガスケット支持位置２２のフィルム厚みがｔ_１であれば、その圧縮率が
圧縮率＝ｃ／（ａ−ｔ_１）×１００（％） ・・・・・・（３）式
で表される。これに対してガスケット支持位置２２のフィルム厚みがｔ_１からｔ_２へ減じられてその圧縮率が
圧縮率：ｃ／（ａ−ｔ_２）×１００（％） ・・・・・・（４）式
で表されるため、ｔ_１＞ｔ_２であるのに伴って、圧縮率が小さくなる。したがってフィルム一体ガスケット１１であっても装着時における厚み方向の圧縮率を可及的に小さくすることができ、低反力特性を備えるフィルム一体ガスケット１１を提供することができる。

尚、上記第２実施の形態では、隣接位置２３すなわち、第１の樹脂フィルムよりなるガスケット支持体３１に対し第２の樹脂フィルムよりなる補強体２５を重ね合わせて接着する位置（接着位置）がガスケット支持位置２２の外周側の４辺全周に亙って配置されているが、この隣接位置２３の配置は適宜に変更することが可能である。

第３実施の形態として示す図６では、この隣接位置２３ないし接着位置が、ガスケット支持位置２２の外周側の４辺全周に亙って配置され、加えて、ガスケット支持位置２２の内周側のうちの長手辺の内周側に配置されている。

また、第４実施の形態として示す図７では、この隣接位置２３が、ガスケット支持位置２２の外周側のうちの長手辺の外周側のみとされている。

１１ フィルム一体ガスケット
２１ ガスケット支持体
２２ ガスケット支持位置
２３ 隣接位置
２４ 凹部
２５ 補強体
３１ ガスケット本体
３２ ガスケット基部
３３ シールリップ
４１ プレス治具
４２ ベース
４３ プレス型
４４ プレス用突起部

Claims (3)

1. ガスケット本体と、
   前記ガスケット本体を支持する樹脂フィルムと、
   を備え、前記ガスケット本体のみのラバーオンリータイプのガスケットと同様に燃料電池に装着されて用いられるフィルム一体ガスケットであって、
   前記ガスケット本体を支持する位置の前記樹脂フィルムのフィルム厚みがその隣接位置のフィルム厚みよりも小さい、
   ことを特徴とするフィルム一体ガスケット。
2. 前記樹脂フィルムは、前記ガスケット本体を支持する位置に、厚み方向に圧縮された部分を有し、この部分によって、前記ガスケット本体を支持する位置のフィルム厚みがその隣接位置のフィルム厚みよりも小さく設定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィルム一体ガスケット。
3. 前記樹脂フィルムは、前記ガスケット本体を支持する位置の隣接位置に、別の樹脂フィルムを複数重ねた部分を有し、この部分によって、前記ガスケット本体を支持する位置のフィルム厚みがその隣接位置のフィルム厚みよりも小さく設定されている、
   請求項１に記載のフィルム一体ガスケット。

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