JP7178882B2 - Fuel cell gasket - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池用ガスケットに関する。 The present invention relates to fuel cell gaskets.

燃料電池に用いられるスタックでは、セパレータを備える発電セルが複数積層されている。発電セル内部の反応面では、電極を挟んでアノードおよびカソード間で燃料や冷却水を流している。そのためアノードおよびカソード間において、水素、酸素、冷却水をシールする必要がある。 In a stack used for a fuel cell, a plurality of power generation cells each having a separator are stacked. On the reaction surface inside the power generation cell, fuel and cooling water flow between the anode and cathode with the electrodes interposed therebetween. Therefore, it is necessary to seal hydrogen, oxygen, and cooling water between the anode and cathode.

アノードおよびカソード間のシールは、面圧（シール面圧）を発生させる必要があるため、図３（Ａ）に示すようにリップ状シール１２，２２を備えるアノード側ガスケット１１およびカソード側ガスケット２１を装着することでシール機能を満たしている。 Since the seal between the anode and the cathode must generate surface pressure (seal surface pressure), an anode side gasket 11 and a cathode side gasket 21 provided with lip-shaped seals 12 and 22 are used as shown in FIG. 3(A). It fulfills the sealing function by wearing it.

特開２００４－３０３７２３号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-303723 特開２００８－９７８９９号公報JP 2008-97899 A

しかしながらこの構成では、図３（Ｂ）に示すようにアノードおよびカソード間でガスケット１１，２１同士に平面上の位置ずれａが発生した場合に、面圧が発生しないことによりシール機能を果たさなくなることや、電解質膜およびこれを保持する枠体などよりなる電解質材５１を大きく変形させることが懸念される。 However, in this configuration, when the gaskets 11 and 21 between the anode and the cathode are misaligned on the plane as shown in FIG. Also, there is a concern that the electrolyte material 51, which is composed of the electrolyte membrane and the frame holding the electrolyte membrane, may be greatly deformed.

この問題を解決するため、図４に示すようにアノード側ガスケット１１およびカソード側ガスケット２１のうち何れか一方（図ではカソード側ガスケット２１）をリップ状シール２２を備えるリップタイプのガスケットではなくフラット状シール２３を備えるフラットタイプのガスケットにすることが考えられる。この構成によれば、リップ状シール１２に対し幅広のフラット状シール２３が対向するため、ガスケット１１，２１同士に位置ずれが発生しても面圧を発生させることができる。 In order to solve this problem, as shown in FIG. 4, one of the anode side gasket 11 and the cathode side gasket 21 (cathode side gasket 21 in the figure) is not a lip type gasket provided with a lip seal 22 but a flat gasket. A flat-type gasket with seal 23 is conceivable. According to this configuration, since the wide flat seal 23 faces the lip seal 12, a surface pressure can be generated even if the gaskets 11 and 21 are misaligned.

しかしながらこの構成では、フラットタイプにしたガスケット２１の電解質材５１に対する接触面積が増大するため、面圧が分散し、必要なピーク面圧が確保されず、シール機能が低下することが懸念される。 However, in this configuration, since the contact area of the flat type gasket 21 with the electrolyte material 51 increases, the surface pressure is dispersed, the required peak surface pressure is not ensured, and there is concern that the sealing function will deteriorate.

この問題を解決するため、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、アノード側ガスケット１１およびカソード側ガスケット２１をそれぞれリップ状シール１２，２２およびフラット状シール１３，２３を一体に備える形状とすることが考えられる。この構成によれば、面圧が多少分散することがあってもリップ状シール１２，２２が複数設けられているため、各リップ状シール１２，２２においてそれぞれシール機能を果たすことができる。 In order to solve this problem, as shown in FIGS. 5(A) and 5(B), the anode side gasket 11 and the cathode side gasket 21 are shaped so as to integrally include lip seals 12, 22 and flat seals 13, 23, respectively. can be considered. According to this configuration, since the plurality of lip-shaped seals 12 and 22 are provided even if the surface pressure is dispersed to some extent, each of the lip-shaped seals 12 and 22 can perform the sealing function.

しかしながらこの構成には、更に以下の点で改良の余地がある。 However, this configuration still has room for improvement in the following points.

ガスケット１１，２１の高さ寸法公差を考慮すると、ガスケット１１，２１が最大高さのときと最小高さのときを考慮しなければならない。また、電解質材５１にも圧縮限界（上限／下限）があるため、電解質材５１を最も圧縮するとき（高圧縮時）と最も圧縮しないとき（低圧縮時）を考慮する必要がある。フラット状シール１３，２３の高さが大き過ぎると図６に示すように、高圧縮時にリップ状シール１２，２２とフラット状シール１３，２３が互いに接触してガスケット１１，２１の幅方向中央部（リップ状シール１２，２２およびフラット状シール１３，２３間）にひずみが集中しゴム破壊の要因となる可能性があり、フラット状シール１３，２３の高さが小さ過ぎるとシール面圧が発生しないおそれがある。 Considering the height tolerance of the gaskets 11 and 21, it is necessary to consider when the gaskets 11 and 21 are at their maximum height and when they are at their minimum height. Since the electrolyte material 51 also has compression limits (upper/lower limits), it is necessary to consider when the electrolyte material 51 is most compressed (high compression) and when it is least compressed (low compression). If the height of the flat seals 13, 23 is too large, as shown in FIG. 6, the lip seals 12, 22 and the flat seals 13, 23 will come into contact with each other at high compression, and the widthwise central portions of the gaskets 11, 21 will be deformed. (Between the lip-shaped seals 12, 22 and the flat-shaped seals 13, 23) there is a possibility that strain will concentrate and cause rubber breakage. likely not.

本発明は、スタック組立て時に高圧縮状態となってもリップ状シールとフラット状シールが接触しにくく、ひずみが集中しにくく、ガスケットの耐久性を向上させることを課題とする。 An object of the present invention is to improve the durability of a gasket by preventing contact between a lip-shaped seal and a flat-shaped seal even in a highly compressed state during assembly of a stack, preventing concentration of strain on the gasket.

燃料電池用ガスケットの一態様は、電解質材を間に挟んで互いに対向する一対のセパレータのうちの一方のセパレータに保持されるガスケット基部と、前記ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するリップ状シールと、前記リップ状シールに対し溝を挟んで設けられ、前記ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するフラット状シールと、前記リップ状シールにおける前記溝と反対側の側面に設けられ、前記リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもつ反対側傾斜面と、前記リップ状シールにおける前記溝側の側面に設けられ、前記リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもち、この傾斜角度が前記反対側傾斜面の傾斜角度よりも小さい溝側傾斜面と、を備え、前記リップ状シールが前記一方のセパレータと前記電解質材との間でシール高さ方向に圧縮されてセル組立て状態とされたとき、前記リップ状シールと前記フラット状シールとの間に前記溝の一部が空間として残される。 One aspect of a fuel cell gasket includes: a gasket base held by one of a pair of separators facing each other with an electrolyte material sandwiched therebetween; and a gasket base provided on the gasket base and in contact with the electrolyte material. a lip-shaped seal provided across a groove with respect to the lip-shaped seal, a flat-shaped seal provided on the base of the gasket and in contact with the electrolyte material, and a flat-shaped seal provided on a side surface of the lip-shaped seal opposite to the groove. an opposite inclined surface having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top of the lip-shaped seal; a groove-side inclined surface having an inclination angle that is smaller than the inclination angle of the opposite-side inclined surface , wherein the lip-shaped seal extends between the one separator and the electrolyte material in the seal height direction. A portion of the groove is left as a space between the lip-shaped seal and the flat-shaped seal when it is compressed to a cell assembled state.

燃料電池用ガスケットの別の一態様は、電解質材を間に挟んで互いに対向する一対のセパレータのうちの一方のセパレータに保持されるアノード側ガスケット基部と、前記アノード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するアノード側リップ状シールと、前記アノード側リップ状シールに対し溝を挟んで設けられ、前記アノード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するアノード側フラット状シールと、前記アノード側リップ状シールにおける前記溝と反対側の側面に設けられ、前記アノード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもつアノード反対側傾斜面と、前記アノード側リップ状シールにおける前記溝側の側面に設けられ、前記アノード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもち、この傾斜角度が前記アノード反対側傾斜面の傾斜角度よりも小さいアノード溝側傾斜面と、前記一対のセパレータのうちの反対側のセパレータに保持されるカソード側ガスケット基部と、前記アノード側フラット状シールに対応して前記カソード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するカソード側リップ状シールと、前記カソード側リップ状シールに対し溝を挟んで設けられ、前記アノード側リップ状シールに対応して前記カソード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するカソード側フラット状シールと、前記カソード側リップ状シールにおける前記溝と反対側の側面に設けられ、前記カソード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもつカソード反対側傾斜面と、前記カソード側リップ状シールにおける前記溝側の側面に設けられ、前記カソード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもち、この傾斜角度が前記カソード反対側傾斜面の傾斜角度よりも小さいカソード溝側傾斜面と、を備え、前記アノード側リップ状シールが前記一方のセパレータと前記電解質材との間でシール高さ方向に圧縮されてセル組立て状態とされたとき、前記アノード側リップ状シールと前記アノード側フラット状シールとの間に前記溝の一部が空間として残され、前記カソード側リップ状シールが前記反対側のセパレータと前記電解質材との間でシール高さ方向に圧縮されてセル組立て状態とされたとき、前記カソード側リップ状シールと前記カソード側フラット状シールとの間に前記溝の一部が空間として残される。 Another aspect of the fuel cell gasket includes: an anode-side gasket base held by one of a pair of separators facing each other with an electrolyte material sandwiched therebetween; and provided at the anode-side gasket base, an anode-side lip-shaped seal that contacts the electrolyte material; an anode-side flat-shaped seal that is provided across a groove from the anode-side lip-shaped seal, is provided on the anode-side gasket base, and contacts the electrolyte material; an anode-opposite inclined surface provided on a side surface of the anode-side lip-shaped seal opposite to the groove and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top of the anode-side lip-shaped seal; an anode groove-side inclined surface provided on the side surface of the groove and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top of the anode-side lip-shaped seal, the inclination angle being smaller than the inclination angle of the anode-opposite-side inclined surface; a cathode-side gasket base held by the opposite separator of the pair of separators; and a cathode-side lip provided on the cathode-side gasket base corresponding to the anode-side flat seal and in contact with the electrolyte material. and a cathode-side flat seal provided across a groove from the cathode-side lip-like seal, provided on the cathode-side gasket base corresponding to the anode-side lip-like seal, and in contact with the electrolyte material. a cathode-opposite inclined surface provided on a side surface of the cathode-side lip-shaped seal opposite to the groove and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top portion of the cathode-side lip-shaped seal; provided on the groove-side side surface of the cathode groove-side inclined surface having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top portion of the cathode-side lip-shaped seal, the inclination angle being smaller than the inclination angle of the cathode-opposite-side inclined surface and when the anode-side lip-shaped seal is compressed in the seal height direction between the one separator and the electrolyte material and the cell is assembled, the anode-side lip-shaped seal and the anode side A part of the groove is left as a space between the flat seal, and the cathode side lip seal is compressed in the seal height direction between the separator on the opposite side and the electrolyte material, and the cell is assembled. When closed, a portion of the groove is left as a space between the cathode side lip seal and the cathode side flat seal.

本発明では、スタック組立て時に高圧縮状態となってもリップ状シールとフラット状シールが接触しにくく、ひずみが集中しにくく、ガスケットの耐久性を向上させることができる。 In the present invention, the lip-shaped seal and the flat-shaped seal are less likely to come into contact with each other even in a highly compressed state during stack assembly, and strain is less likely to concentrate, thereby improving the durability of the gasket.

実施の形態のガスケットの要部断面図Principal part cross-sectional view of the gasket of the embodiment （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）とも同ガスケットの圧縮状態を示す要部断面図(A), (B), and (C) are cross-sectional views showing the compressed state of the same gasket. （Ａ）（Ｂ）とも背景技術で説明したガスケットの要部断面図(A) and (B) are cross-sectional views of essential parts of the gasket described in Background Art 背景技術で説明したガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket described in Background Art （Ａ）（Ｂ）とも背景技術で説明したガスケットの要部断面図(A) and (B) are cross-sectional views of essential parts of the gasket described in Background Art 同ガスケットの圧縮状態を示す要部断面図Cross-sectional view of the main part showing the compressed state of the same gasket

実施の形態で説明するガスケットは、燃料電池用ガスケットとして用いられる。図１に示すように燃料電池用ガスケット１は、電解質膜およびこれを保持する枠体などよりなる電解質材５１とその厚み方向両側に配置された一対のセパレータ３１，４１との間でシール機能を発揮し、セル内側Ｉの水素、酸素もしくは冷却水などの密封流体がセル外側Ｏへ漏洩しないようにこの密封流体をシールする。 The gaskets described in the embodiments are used as fuel cell gaskets. As shown in FIG. 1, the fuel cell gasket 1 has a sealing function between an electrolyte material 51 consisting of an electrolyte membrane and a frame for holding the electrolyte material 51 and a pair of separators 31 and 41 arranged on both sides in the thickness direction thereof. and seals the sealing fluid such as hydrogen, oxygen or cooling water in the cell inside I so that it does not leak to the outside O of the cell.

燃料電池用ガスケット１は、一方のセパレータ（アノード側セパレータ）３１に接着され保持されるとともに電解質材５１の一方の面５１ａ（電解質膜を保持する枠体の一方の面）に接触するアノード側ガスケット１１と、反対側のセパレータ（カソード側セパレータ）４１に接着され保持されるとともに電解質材５１の反対側の面５１ｂ（電解質膜を保持する枠体の反対側の面）に接触するカソード側ガスケット２１との組み合わせにより構成されている。アノード側ガスケット１１およびカソード側ガスケット２１はそれぞれセル反応面の周りやセルマニホールドの周りなどに配置されている。アノード側ガスケット１１およびカソード側ガスケット２１はそれぞれ所定のゴム状弾性体によって形成されており、具体的にはシリコン材、ＥＰＤＭ材またはフッ素材などによって形成されているが、これらの材質に限定されるものではない。また、電解質膜を保持する枠体は、ＰＥＮ、ＰＯＭまたはＰＰＳなどによって形成されているが、これらの材質に限定されるものではない。 The fuel cell gasket 1 is adhered to and held by one separator (anode-side separator) 31 and is in contact with one surface 51a of the electrolyte material 51 (one surface of the frame holding the electrolyte membrane). 11, and a cathode-side gasket 21 adhered to and held by the opposite separator (cathode-side separator) 41 and in contact with the opposite surface 51b of the electrolyte material 51 (the opposite surface of the frame holding the electrolyte membrane). It is made up of a combination of The anode-side gasket 11 and the cathode-side gasket 21 are arranged around the cell reaction surface, the cell manifold, and the like, respectively. The anode-side gasket 11 and the cathode-side gasket 21 are each made of a predetermined rubber-like elastic material. Specifically, they are made of a silicon material, an EPDM material, a fluorine material, or the like, but are limited to these materials. not a thing Also, the frame holding the electrolyte membrane is made of PEN, POM, PPS, or the like, but is not limited to these materials.

アノード側ガスケット１１は、一方のセパレータ３１に接着等の手段で固定された平板状のガスケット基部１２と、このガスケット基部１２の平面上に設けられ、断面山形のシールリップ状に形成されたリップ状シール（リップ部）１３と、そのセル外側Ｏに配置され、ガスケット基部１２の平面上に設けられ、フラット状シール面（フラット面）を設けたフラット状シール（フラット部）１４とを一体に備えている。リップ状シール１３とフラット状シール１４との間には溝１５が設けられ、リップ状シール１３およびフラット状シール１４は溝１５を挟んでガスケット幅方向に並んで設けられている。リップ状シール１３は、フラット状シール１４よりも高さ寸法を大きく形成されている。 The anode-side gasket 11 is composed of a flat plate-shaped gasket base 12 fixed to one separator 31 by means of adhesion or the like, and a lip-shaped seal lip provided on the plane of the gasket base 12 and having a chevron-shaped cross section. A seal (lip portion) 13 and a flat seal (flat portion) 14 provided on the plane of the gasket base portion 12 and provided on the flat surface of the gasket base portion 12 are integrally provided with the seal (lip portion) 13. ing. A groove 15 is provided between the lip-shaped seal 13 and the flat-shaped seal 14 , and the lip-shaped seal 13 and the flat-shaped seal 14 are arranged side by side in the gasket width direction with the groove 15 interposed therebetween. The lip-shaped seal 13 is formed to have a height dimension larger than that of the flat-shaped seal 14 .

断面山形のシールリップ状に形成されたリップ状シール１３は、頂部１３ａと、頂部１３ａのセル内側Ｉ（溝１５と反対側）に設けられた反対側傾斜面１３ｂと、頂部１３ａのセル外側Ｏ（溝１５側）に設けられた溝側傾斜面１３ｃとを備えている。反対側傾斜面１３ｂは、頂部１３ａを通る垂直面１３Ａに対し所定の傾斜角度θ１を持つように形成されている。溝側傾斜面１３ｃは、頂部１３ａを通る垂直面１３Ａに対し所定の傾斜角度θ２を持つように形成され、この溝側傾斜面１３ｃの傾斜角度θ２が反対側傾斜面１３ｂの傾斜角度θ１よりも小さく設定されている（θ１＞θ２）。 The lip-shaped seal 13 formed in the shape of a seal lip having a mountain-shaped cross section includes a top portion 13a, an opposite inclined surface 13b provided on the cell inner side I (the side opposite to the groove 15) of the top portion 13a, and a cell outer side O of the top portion 13a. and a groove-side inclined surface 13c provided on the (groove 15 side). The opposite side inclined surface 13b is formed to have a predetermined inclination angle θ1 with respect to the vertical plane 13A passing through the top portion 13a. The groove - side inclined surface 13c is formed to have a predetermined inclination angle θ2 with respect to the vertical plane 13A passing through the top portion 13a. It is set smaller than 1 (θ 1 >θ 2 ).

カソード側ガスケット２１は、反対側のセパレータ４１に接着等の手段で固定された平板状のガスケット基部２２と、このガスケット基部２２の平面上に設けられ、断面山形のシールリップ状に形成されたリップ状シール（リップ部）２３と、そのセル内側Ｉに配置され、ガスケット基部２２の平面上に設けられ、フラット状シール面（フラット面）を設けたフラット状シール（フラット部）２４とを一体に備えている。リップ状シール２３とフラット状シール２４との間には溝２５が設けられ、リップ状シール２３およびフラット状シール２４は溝２５を挟んでガスケット幅方向に並んで設けられている。リップ状シール２３は、フラット状シール２４よりも高さ寸法を大きく形成されている。 The cathode-side gasket 21 consists of a flat gasket base 22 fixed to the separator 41 on the opposite side by means of adhesion or the like, and a lip provided on the plane of the gasket base 22 and formed in the shape of a seal lip having a chevron cross section. A flat seal (lip portion) 23 and a flat seal (flat portion) 24 provided on the plane of the gasket base portion 22 and provided with a flat seal surface (flat surface) are integrally arranged on the inner side I of the cell. I have it. A groove 25 is provided between the lip-shaped seal 23 and the flat-shaped seal 24 , and the lip-shaped seal 23 and the flat-shaped seal 24 are provided side by side in the gasket width direction with the groove 25 interposed therebetween. The lip-shaped seal 23 is formed to have a height dimension larger than that of the flat-shaped seal 24 .

断面山形のシールリップ状に形成されたリップ状シール２３は、頂部２３ａと、頂部２３ａのセル外側Ｏ（溝２５と反対側）に設けられた反対側傾斜面２３ｂと、頂部２３ａのセル内側Ｉ（溝２５側）に設けられた溝側傾斜面２３ｃとを備えている。反対側傾斜面２３ｂは、頂部２３ａを通る垂直面２３Ａに対し所定の傾斜角度θ３を持つように形成されている。溝側傾斜面２３ｃは、頂部２３ａを通る垂直面２３Ａに対し所定の傾斜角度θ４を持つように形成され、この溝側傾斜面２３ｃの傾斜角度θ４が反対側傾斜面２３ｂの傾斜角度θ３よりも小さく設定されている（θ３＞θ４）。 The lip-shaped seal 23 formed in the shape of a seal lip having a mountain-shaped cross section includes a top portion 23a, an opposite inclined surface 23b provided on the cell outer side O of the top portion 23a (the side opposite to the groove 25), and a cell inner side I of the top portion 23a. and a groove-side inclined surface 23c provided on the (groove 25 side). The opposite side inclined surface 23b is formed to have a predetermined inclination angle θ3 with respect to the vertical plane 23A passing through the top portion 23a. The groove - side inclined surface 23c is formed to have a predetermined inclination angle θ4 with respect to the vertical surface 23A passing through the top portion 23a. It is set smaller than 3 (θ 3 >θ 4 ).

アノード側ガスケット１１のリップ状シール１３は、カソード側ガスケット２１のフラット状シール２４と平面上重なる位置に配置されている。カソード側ガスケット２１のリップ状シール２３は、アノード側ガスケット１１のフラット状シール１４と平面上重なる位置に配置されている。 The lip-shaped seal 13 of the anode-side gasket 11 is arranged at a position overlapping the flat-shaped seal 24 of the cathode-side gasket 21 in plan view. The lip-shaped seal 23 of the cathode-side gasket 21 is arranged at a position overlapping the flat-shaped seal 14 of the anode-side gasket 11 in plan view.

上記構成の燃料電池用ガスケット１においては、アノード側ガスケット１１のリップ状シール１３がカソード側ガスケット２１のフラット状シール２４と平面上重なる位置に配置され、カソード側ガスケット２１のリップ状シール２３がアノード側ガスケット１１のフラット状シール１４と平面上重なる位置に配置されているため、両ガスケット１１，２１に平面上の位置ずれが発生しても、アノード側ガスケット１１のリップ状シール１３とカソード側ガスケット２１のフラット状シール２４が依然として平面上重なる位置に配置され、カソード側ガスケット２１のリップ状シール２３とアノード側ガスケット１１のフラット状シール１４も依然として平面上重なる位置に配置されるので、シール面圧を発生させることが可能とされている。 In the fuel cell gasket 1 configured as described above, the lip-shaped seal 13 of the anode-side gasket 11 is arranged at a position overlapping the flat-shaped seal 24 of the cathode-side gasket 21 in plan view, and the lip-shaped seal 23 of the cathode-side gasket 21 overlaps with the anode. Since the flat seal 14 of the side gasket 11 and the flat seal 14 of the side gasket 11 are arranged at a position overlapping the flat seal 14, the lip seal 13 of the anode side gasket 11 and the cathode side gasket are aligned even if the two gaskets 11 and 21 are displaced on the plane. The flat seal 24 of 21 still overlaps on the plane, and the lip seal 23 of the cathode side gasket 21 and the flat seal 14 of the anode side gasket 11 still overlap on the plane. can be generated.

上記構成の燃料電池用ガスケット１においては、両ガスケット１１，２１に圧縮荷重が入力すると図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、両ガスケット１１，２１が入力荷重の大きさに応じて徐々に変形するが、アノード側ガスケット１１のリップ状シール１３における溝側傾斜面１３ｃの傾斜角度θ２が反対側傾斜面１３ｂの傾斜角度θ１よりも小さく設定されているため、リップ状シール１３は溝１５側に倒れにくく、傾斜角度の大きな反対側傾斜面１３ｂと電解質材５１との間の空間１３ｄをゴム変形の逃げ場としながらガスケット高さ方向に圧縮される。したがって図２（Ｃ）に示す荷重入力完了のセル組立て完了状態となってもリップ状シール１３とフラット状シール１４が接触しにくく、接触しても図示するようにリップ状シール１３とフラット状シール１４との間に溝１５の一部が空間として残される。したがってリップ状シール１３とフラット状シール１４が強く接触することによるひずみの集中が発生しにくく、よってガスケット１１の耐久性を向上させることができる。発生するシール面圧の大きさは、反対側傾斜面１３ｂの傾斜角度θ１と溝側傾斜面１３ｃの傾斜角度θ２が同等（θ１＝θ２）である場合（図５（Ａ））と比較して、ほぼ同じであることが確認されている。 In the fuel cell gasket 1 configured as described above, when a compressive load is applied to both gaskets 11 and 21, both gaskets 11 and 21 are reduced to the magnitude of the input load as shown in FIGS. However, since the inclination angle θ2 of the groove-side inclined surface 13c of the lip-shaped seal 13 of the anode-side gasket 11 is set smaller than the inclination angle θ1 of the opposite - side inclined surface 13b, the lip-shaped seal 13 is deformed gradually. The seal 13 does not easily fall toward the groove 15, and is compressed in the height direction of the gasket while using the space 13d between the opposite inclined surface 13b having a large inclination angle and the electrolyte material 51 as an escape for rubber deformation. Therefore, even when the load input is completed and the cell assembly is completed as shown in FIG. A part of the groove 15 is left as a space between the groove 14 and the groove 14 . Therefore, strain concentration due to strong contact between the lip-shaped seal 13 and the flat-shaped seal 14 is less likely to occur, so that the durability of the gasket 11 can be improved. The magnitude of the generated seal surface pressure is obtained when the inclination angle θ 1 of the opposite side inclined surface 13b and the inclination angle θ 2 of the groove side inclined surface 13c are equal (θ 1 =θ 2 ) (Fig. 5(A)). It is confirmed that they are almost the same.

同様に、カソード側ガスケット２１のリップ状シール２３における溝側傾斜面２３ｃの傾斜角度θ４が反対側傾斜面２３ｂの傾斜角度θ３よりも小さく設定されているため、リップ状シール２３は溝２５側に倒れにくく、傾斜角度の大きな反対側傾斜面２３ｂと電解質材５１との間の空間２３ｄをゴム変形の逃げ場としながらガスケット高さ方向に圧縮される。したがって図２（Ｃ）に示す荷重入力完了のセル組立て完了状態となってもリップ状シール２３とフラット状シール２４が接触しにくく、接触しても図示するようにリップ状シール２３とフラット状シール２４との間に溝２５の一部が空間として残される。したがってリップ状シール２３とフラット状シール２４が強く接触することによるひずみの集中が発生しにくく、よってガスケット２１の耐久性を向上させることができる。発生するシール面圧の大きさは、反対側傾斜面２３ｂの傾斜角度θ３と溝側傾斜面２３ｃの傾斜角度θ４が同等（θ３＝θ４）である場合（図５（Ａ））と比較して、ほぼ同じであることが確認されている。 Similarly, since the inclination angle θ4 of the groove-side inclined surface 23c of the lip-shaped seal 23 of the cathode - side gasket 21 is set smaller than the inclination angle θ3 of the opposite - side inclined surface 23b, the lip-shaped seal 23 The gasket is compressed in the height direction while using the space 23d between the opposite inclined surface 23b having a large inclination angle and the electrolyte material 51 as an escape for rubber deformation. Therefore, even when the load input is completed and the cell assembly is completed as shown in FIG. A part of the groove 25 is left as a space between the groove 24 and the groove 24 . Therefore, strain concentration due to strong contact between the lip-shaped seal 23 and the flat-shaped seal 24 is less likely to occur, so that the durability of the gasket 21 can be improved. The magnitude of the generated seal surface pressure is obtained when the inclination angle θ 3 of the opposite side inclined surface 23b and the inclination angle θ 4 of the groove side inclined surface 23c are equal (θ 3 =θ 4 ) (FIG. 5A). It is confirmed that they are almost the same.

１ 燃料電池用ガスケット
１１ アノード側ガスケット
１２，２２ ガスケット基部
１３，２３ リップ状シール
１３ａ，２３ａ 頂部
１３ｂ，１３ｃ，２３ｂ，２３ｃ 傾斜面
１３ｄ，２３ｄ 空間
１３Ａ，２３Ａ 垂直面
１４，２４ フラット状シール
１５，２５ 溝
２１ カソード側ガスケット
３１，４１ セパレータ
５１ 電解質材（枠体）
Ｉ セル内側
Ｏ セル外側 Reference Signs List 1 fuel cell gasket 11 anode side gasket 12, 22 gasket base 13, 23 lip seal 13a, 23a top 13b, 13c, 23b, 23c inclined surface 13d, 23d space 13A, 23A vertical surface 14, 24 flat seal 15, 25 groove 21 cathode side gasket 31, 41 separator 51 electrolyte material (frame)
I cell inside O cell outside

Claims (2)

電解質材を間に挟んで互いに対向する一対のセパレータのうちの一方のセパレータに保持されるガスケット基部と、
前記ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するリップ状シールと、
前記リップ状シールに対し溝を挟んで設けられ、前記ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するフラット状シールと、
前記リップ状シールにおける前記溝と反対側の側面に設けられ、前記リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもつ反対側傾斜面と、
前記リップ状シールにおける前記溝側の側面に設けられ、前記リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもち、この傾斜角度が前記反対側傾斜面の傾斜角度よりも小さい溝側傾斜面と、
を備え、
前記リップ状シールが前記一方のセパレータと前記電解質材との間でシール高さ方向に圧縮されてセル組立て状態とされたとき、前記リップ状シールと前記フラット状シールとの間に前記溝の一部が空間として残される
ことを特徴とする燃料電池用ガスケット。 a gasket base held by one of a pair of separators facing each other with an electrolyte material sandwiched therebetween;
a lip-shaped seal provided at the gasket base and in contact with the electrolyte material;
a flat seal provided across a groove from the lip seal, provided at the base of the gasket, and in contact with the electrolyte material;
an opposite inclined surface provided on a side surface of the lip seal opposite to the groove and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top of the lip seal;
A groove-side inclined surface provided on the groove-side side surface of the lip-shaped seal and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top of the lip-shaped seal, the inclination angle being smaller than the inclination angle of the opposite-side inclined surface. When,
with
When the lip-shaped seal is compressed in the seal height direction between the one separator and the electrolyte material to form a cell assembled state, one of the grooves is formed between the lip-shaped seal and the flat seal. part is left as space
A fuel cell gasket characterized by: 電解質材を間に挟んで互いに対向する一対のセパレータのうちの一方のセパレータに保持されるアノード側ガスケット基部と、
前記アノード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するアノード側リップ状シールと、
前記アノード側リップ状シールに対し溝を挟んで設けられ、前記アノード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するアノード側フラット状シールと、
前記アノード側リップ状シールにおける前記溝と反対側の側面に設けられ、前記アノード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもつアノード反対側傾斜面と、
前記アノード側リップ状シールにおける前記溝側の側面に設けられ、前記アノード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもち、この傾斜角度が前記アノード反対側傾斜面の傾斜角度よりも小さいアノード溝側傾斜面と、
前記一対のセパレータのうちの反対側のセパレータに保持されるカソード側ガスケット基部と、
前記アノード側フラット状シールに対応して前記カソード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するカソード側リップ状シールと、
前記カソード側リップ状シールに対し溝を挟んで設けられ、前記アノード側リップ状シールに対応して前記カソード側ガスケット基部に設けられ、前記電解質材に接触するカソード側フラット状シールと、
前記カソード側リップ状シールにおける前記溝と反対側の側面に設けられ、前記カソード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもつカソード反対側傾斜面と、
前記カソード側リップ状シールにおける前記溝側の側面に設けられ、前記カソード側リップ状シールの頂部を通る垂直面に対し傾斜角度をもち、この傾斜角度が前記カソード反対側傾斜面の傾斜角度よりも小さいカソード溝側傾斜面と、
を備え、
前記アノード側リップ状シールが前記一方のセパレータと前記電解質材との間でシール高さ方向に圧縮されてセル組立て状態とされたとき、前記アノード側リップ状シールと前記アノード側フラット状シールとの間に前記溝の一部が空間として残され、
前記カソード側リップ状シールが前記反対側のセパレータと前記電解質材との間でシール高さ方向に圧縮されてセル組立て状態とされたとき、前記カソード側リップ状シールと前記カソード側フラット状シールとの間に前記溝の一部が空間として残される、
ことを特徴とする燃料電池用ガスケット。 an anode-side gasket base held by one of a pair of separators facing each other with an electrolyte material sandwiched therebetween;
an anode-side lip-shaped seal provided on the anode-side gasket base and in contact with the electrolyte material;
an anode-side flat-shaped seal provided across a groove from the anode-side lip-shaped seal, provided at the anode-side gasket base, and in contact with the electrolyte material;
an anode-opposite inclined surface provided on a side surface of the anode-side lip-shaped seal opposite to the groove and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top of the anode-side lip-shaped seal;
provided on the groove-side side surface of the anode-side lip-shaped seal and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top portion of the anode-side lip-shaped seal, the inclination angle being larger than the inclination angle of the anode-opposite-side inclined surface a small anode groove-side inclined surface;
a cathode-side gasket base held by the separator on the opposite side of the pair of separators;
a cathode-side lip-shaped seal provided on the cathode-side gasket base corresponding to the anode-side flat-shaped seal and in contact with the electrolyte material;
a cathode-side flat seal provided across a groove with respect to the cathode-side lip-like seal, provided on the cathode-side gasket base corresponding to the anode-side lip-like seal, and in contact with the electrolyte material;
a cathode-side inclined surface provided on a side surface of the cathode-side lip-shaped seal opposite to the groove and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top of the cathode-side lip-shaped seal;
provided on the groove-side side surface of the cathode-side lip-shaped seal and having an inclination angle with respect to a vertical plane passing through the top portion of the cathode-side lip-shaped seal, the inclination angle being larger than the inclination angle of the cathode-opposite-side inclined surface a small cathode groove-side inclined surface;
with
When the anode-side lip-shaped seal is compressed in the seal height direction between the one separator and the electrolyte material to form a cell assembled state, the anode-side lip-shaped seal and the anode-side flat seal are in contact with each other. A part of the groove is left as a space in between,
When the cathode-side lip-shaped seal is compressed in the seal height direction between the separator on the opposite side and the electrolyte material to form a cell assembled state, the cathode-side lip-shaped seal and the cathode-side flat-shaped seal A portion of the groove is left as a space between
A fuel cell gasket characterized by:
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