JPS60184769A - ガスケツト - Google Patents

ガスケツト

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Publication number
JPS60184769A
JPS60184769A JP59039533A JP3953384A JPS60184769A JP S60184769 A JPS60184769 A JP S60184769A JP 59039533 A JP59039533 A JP 59039533A JP 3953384 A JP3953384 A JP 3953384A JP S60184769 A JPS60184769 A JP S60184769A
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JP
Japan
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gasket
sheet
sheets
compressive elastic
sealing
Prior art date
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JP59039533A
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English (en)
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JPH0411985B2 (ja
Inventor
Osamu Yamamoto
修 山本
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60184769A publication Critical patent/JPS60184769A/ja
Publication of JPH0411985B2 publication Critical patent/JPH0411985B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/104Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing characterised by structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分IJF] この発明は例えば燃料電池を構成する7トリノクスの端
面にて電極基材間に挟持され、内部圧力流体をシールす
るガスケットに関する。 【従来技術とその問題点】 圧力流体を封じ込んだ容器、配管等の合わせ面から内部
の圧力流体の漏出を防止する方法は種々知られているが
、内部の圧力が比較的小さい場合には、締付力をそれほ
ど必要λせずしかもシール部の着脱可能なものが望まれ
るため、ゴム系のOリングパツキンが一般に用いられて
いる。例えば配管や容器のフランジ部には前記のゴム系
のOリングパツキンにベースt、グリース頬が塗布され
て締付けられシールが保持される。 しかしながら上述のOリングパツキンは重用使用温度が
最高180℃以下であるため、使用温度が高く常にりん
酸と接する状態にあるりん酸型燃料電池では、材料の劣
化が早い6またこのようなOリングパツキンを介装する
シール面は兼任上以上の表面をもった溝加工を必要とす
るので、シール部の加工1組立楕度を高くせねばならず
、製作コストが高くなるとともに耐用年数が短いため定
期的な交換を必要とし保持コストも高くなる。またシー
ル面に傷がある場合、傷の大きさによってはこれになじ
まず、シールが不完全になるという欠点がある。一方、
シール面に塗布されるペースト。 グリースは使用温度が高い場合には飛散し、容器内を汚
染する。また粘度を下げるために混合されているもの1
例えばオイルは、飛散または劣化によりシール性が低下
し、さらにこれらは高温雰囲気では一般に寿命が短いと
いう欠点がある。
【発明の目的】
この発明は上述のような欠点に鑑み、低締付力で良好な
シール性が得られ、耐熱、耐酸性がありシール寿命の長
いガスケットを提供することを目的とする。
【発明の要点】
上記の目的は、この発明によれば圧縮弾性率の異する未
焼成ふっ素樹脂シートを積層してガスケットとし、その
際積層方向で見て両端にある層はいづれも低い圧縮弾性
率を、内部の層は両端の層より高い圧縮弾性率を有する
前記未焼成ふっ素樹脂シートとすることにより達成され
る。
【発明の実施例】
本発明は係る圧縮弾性率の異なる未焼成ふっ素樹脂シー
トは、わしのンールに用いられる多孔質のテフロンシー
ト(例えば日本ハルカー社より商品名「テープシール」
で市販されているもの)等と同し製法で作られたもので
ある。この製法はPTFE (ポリテトラフルオロエチ
レン)樹脂の粉体であるファインパウダに成形助剤2例
えばナフサを混練してロール成形にてシート状にし、そ
の後180℃前後で助剤を完全に飛散させて得られる。 この際シート内部には助剤が飛散した空孔が残り、この
空孔含有量によりシートの圧縮弾性率が異なってくる。 すなわち助剤の添加量によりシート内の気孔率が調整で
き、所望の圧縮弾性率を得ることができる。 このようなPTFE樹脂多孔体のシール材として、一度
テフロンを融点以上で焼成させた後に機械的な処理でシ
ート内の空孔を作っているものがあるが、低い締付面圧
(1〜5Kg/CA)で充分なシール性が得られないと
いう欠点がある。これに対し、未焼成ふっ素樹脂シート
には、シート成形後ふっ素樹脂の融点以上では焼成して
ないため、シート内の繊維質の絡まりによるカが弱くな
り、このため低い締付力でも十分なシール性が得られる
。 この発明のガスケットは、上述した未焼成ふっ素樹脂シ
ートの柔軟性の異なるものを組合わせることにより得ら
れるものである。例えばガスケットのシール面の両側の
層に気孔率の高い、すなわち圧縮弾性率の低いシートを
用いてシール面の表面粗さ、傷に対して十分になじませ
シールを確保する。また低締付力で密封機能をもち、十
分な撓み量を得るために、圧縮弾性率の異なるシートを
積層する。この場合単に圧縮弾性率の低いシートを積層
するのみでは十分な撓み量が得られず、ガスケット内部
を通してのガスの漏洩が生じる。これを防ぐために気孔
率の低い圧縮弾性率が多少高目で、わずかな撓/1里で
もガスシール可能な未焼成ふっ素樹脂シートを内部に複
数積層してガスケットとする。このように積層されたガ
スケットは両端の層の圧縮弾性率が低いためシール面に
なじみがよく、また異なる圧縮弾性率の組合わゼにより
圧縮撓み特性の自由度を大きくすることができ、またガ
スケットの材料はふっ素樹脂材料であるため耐熱(約2
60℃)、耐酸性のあるガスケントを得ることができる
。 次に図面に基づいて本発明のガスケットの特性および実
施例について説明する。第1図は気孔率の異なる未焼成
ふっ素樹脂の荷重と撓みとの関係を示す特性図であり、
オイル含浸法によりめられた気孔率が低い順にシートを
A、B、Cとし、例えばA、、B、Cの気孔率はそれぞ
れA<40%。 40≦B〈70%I 0270%としている。この特性
図より、気孔率の高いもの程荷重に対して撓みが大きく
圧縮弾性率が低い。このことはシール面に接する場合気
孔率の高いもの程シール面になじめやすいことを示して
いる。 第2図はシートA、B、Cをそれぞれシール材として容
器のフランジ面に介装して締め付け、一定の圧力の窒素
ガスを封入し、シート部より漏洩する量を流量針により
測定し、漏/!I!Mと締付力との関係をめた結果を示
す特性図であり、この図より圧縮弾性率の高い程漏洩量
が少ないことが判明する。 第3図は圧縮弾性率の異なる未焼成ふっ素樹脂シートを
積層したガスケット1の断面図であり、ガスケットの積
層方向から見て両端の層に圧縮弾性率の低いシート2,
4を配し、その内側にはシート2.4より圧縮弾性率の
高いシート3を配したものである。この場合ガスケット
の両端の層には気孔率の高い、すなわち圧縮弾性率の低
いシートを用いているので、シール面の表面粗さ、傷に
対して十分になじみシール性能を確保する。そして内部
には気孔率が低く圧縮弾性率の高いシー1−3が挿入さ
れる。このガスケットを構成するシー)2.3.4の組
合わせを、それぞれ第1図で説明したシー)C,A、C
およびシートC,B、Cとするとき、これら両ガスケッ
トについての荷重と撓みとの関係の特性曲線を第4図に
示す。第4図より圧縮弾性率の低いシー)13を介装し
たガスケットCBGの方が、圧縮弾性率がシートBより
高いシートAを介装したガスケットCACより全体とし
て柔軟であることが示され、こればガスケットの内部の
層に種々の圧縮弾性率のシートを使用することにより圧
縮特性の異なるガスケットが得られることを示している
。 第5図は上述のガスケントCACとCBCとの締付面圧
とガス漏洩量との関係を、第2図におけると同様な方法
でめた特性曲線であり、ガスケy )CAC,CBCと
もその両端の層を圧縮弾性率の低いシートCで構成して
いるのでシール面の表面の粗さ等になじみがよくこの面
でのシール性はよくなり、介装されたシートΔ、Bの圧
縮弾性率の高低により全体としてのシール性は異なり、
気孔率が小さく圧縮弾性率の高いシー)Aを介装したガ
スケツ)CACの方が、同一の締付面圧においてガスケ
ットCBCよりガス漏洩量は小さい、したがってガスケ
ットの積層構造は、構造物のシール構造に基づいて定め
られるガスケツI・の圧縮撓み量およびシール部隙間に
応して低締付力にてシールが確保できるように適切に異
なる圧縮弾性率のシートを選べばよいことが判る。 第6図および第7図はそれぞれ本発明の異なる実施例を
示すものであり、第6図においてガスケツ)31は圧縮
弾性率の異なるシート32.33.34゜35、を積層
した4N構造からなるものであり、中央に位置するシー
ト33.’34には例えば第1図で説明した圧縮弾性率
の高いシートAが用いられ、また外側に位置するシー)
32.35には例えば圧縮弾性率の低いシートCが用い
られる。また第7図は、ガスケット41に圧縮弾性率の
異なるシート42.43゜44、45.46を積層した
5層構造からなるものであり、中間に位置するシート4
4には例えば第1図で説明した圧縮弾性率の高いシート
Aが外側に位置するシート42.46には圧縮弾性率の
低いシートCが用いられ、シー1−43.45には圧縮
弾性率がシート八より低くシートCより高いシートBが
用いられる。 次に本発明のガスケットを燃料電池に適用した実施例に
ついて説明するが、その前に燃料電池のセルスタックを
構成する単位電池の一例を説明する。第8図はリプ付電
極方式の単位電池の部分分解斜視図であり、電解液を含
浸させたマトリ・7クス層11の両側にいづれも多孔性
の燃料電極12と酸化剤電極13とが配され、これらの
電極に多孔性のリブ付電極基材14.15がそれぞれ密
着されて配設され、燃料電極12側のリブ付電極基材1
4には燃料ガスを供給する溝14aが、酸化剤電極13
側のリブ付電極基材15には溝14aの方向と直交する
方向の酸化剤ガスを供給する溝L5aが設けられて単位
電池を構成し、そして単位電池間にガス拡散性のセパレ
ート板16が介装され、これらが積層されてセルスタッ
クを構成する。 燃料電池の運転時には、燃料ガスは供給114aに流入
して燃料電極12に、酸化剤ガスは供給溝15aに流入
して酸化剤電極13に供給されて、単位電池にて電気化
学反応を起こして電気が発生する。この際、電極および
リブ付電極基村内部からの反応ガスの漏洩、および電極
間からの電解液の漏洩防止のためシールシート22.2
3がそれぞれ燃料電極12.酸化剤電極13およびリブ
付電極基材14.15の端面および周縁部に被覆されて
いる。なお、セパレート板工6のシールシート24は反
応ガス用マニホールド取付時、このシール面より外部へ
の漏洩を防ぐために被覆されている。 第9図は本発明の実施例を示す断面図であり、第8図に
おける×−×断面に相当する部分である。 第9図において単位電池の周縁部のシールシート22と
23との間にガスケット51が介装されている。 この場合、ガスケント51を構成するシート52.53
゜54はそれぞれ前述のシー)C,A、Cから構成され
、シール性能が確保される。このガスケット51は、繊
維質の絡まりによる力が弱い未焼成ふっ素樹脂シートを
積層してなるため、電解液を保持するマトリックスの破
損を考慮して電池の締付力が制限されるりん酸型燃料電
池において、良好なシール性能を維持する。なお、この
ガスケット51はガスケットの介装されるシール隙間お
よび締付力に応じて圧縮撓み量の異なるガスケット、例
えばシー)C,B、Cの組合わせや他の組合わせのガス
ケットを使用し、シール性能を確保できる。
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によればガスケ
ントを構成する各層は未焼成ふっ素樹脂シートからなっ
ているので、シート内の繊維質の絡まりによる力が弱い
ため低締付力で十分なシールが得られ、またガスヶ・ノ
ドの両端の層は圧縮弾性率の低いシートを用いているの
でシール面の表面粗さ、傷に対して十分になじみシール
性がよくなる。そしてガスケット内部の層は両端の層よ
り圧縮弾性率の高いシートを種々組合わせて圧縮撓み量
を選択できるので、機器の構造上制限されるシール介装
隙間、締付力に応じて、密封機能、をもった適正なガス
ケットを使用することができ、機器のシール構造や組立
が容易となる。またふっ素樹脂はゴム弾性を有するシー
ル材のうち耐熱性(約260℃)があり、また耐酸性も
あるので、前記高温、酸性の雰囲気に使用される機器に
このガスケットを使用することによりシール寿命が長く
なるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のガスケットを構成する未焼成ふっ素樹
脂の荷重と撓み特性図、第2図は本発明のガスケットを
構成する未焼成ふっ素樹脂の締付面圧とガス漏洩量特性
図、第3図は本発明の実ψ例によるガスケットの断面図
、第4図はF3図のガスケットの荷重と撓み特性図、第
5図は第3図のガスケットの締f寸面圧とガス漏洩伊特
性図、第6図は本発明の異なる実施例によるガスケット
の断面図、第7図は本発明の他の異なる実施例によるガ
スケットの断面図、第8図は燃料電池の単位電池の構成
を示す分解斜視図、第9図は本発明を燃料電池に適用し
た構造を示す断面図である。 1 、31.41.51−−−ガスケット、2.3,4
,32゜33、34.35.42.43.44.45.
46.52.53.54−未焼成ふっ素樹脂シート。 才1 区 ノド174寸ff15ミ(/=ff/=一つ第2 図 才3 図 オ乙 区 才、S図 ヤ4閏 才′7圀

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. l)内部圧力流体をシールするガスケットであって、該
    ガスケットは圧縮弾性率の異なる未焼成ふっ素樹脂シー
    トを積層してなり、その際、積層方向で見て両端にある
    層は低い圧縮弾性率を、内部にある層は前記両端の層よ
    り高い圧縮弾性率を有する未焼成ふっ素樹脂シートとし
    たことを特徴とするガスケント。
JP59039533A 1984-03-01 1984-03-01 ガスケツト Granted JPS60184769A (ja)

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JP59039533A JPS60184769A (ja) 1984-03-01 1984-03-01 ガスケツト

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JPS60184769A true JPS60184769A (ja) 1985-09-20
JPH0411985B2 JPH0411985B2 (ja) 1992-03-03

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