JP4066117B2

JP4066117B2 - 燃料電池用ガスケット

Info

Publication number: JP4066117B2
Application number: JP27826999A
Authority: JP
Inventors: 重夫若松
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: DE10028395B4; DE10028395A1; JP2001057220A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封装置の一種であるガスケットに係り、更に詳しくは、積層型燃料電池等における比較的狭い領域において電解質膜等のシートを挟み込みながら酸素、窒素、水素または水等の作動流体をシールするために用いられる燃料電池用ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料電池は、多孔質カーボン材よりなるセパレータ（集電極）と、高分子電解質膜、触媒層および反応電極層よりなるＭＥＡ（膜・電極接合体）との組合せにより構成されていて、２枚のセパレータの間にＭＥＡが挟み込まれており、この積層構造に対しては、セパレータ間の間隔を一定に保持すること、高分子電解質膜の乾燥を抑えるために水蒸気の蒸発を防止すること、組立ておよび分解が容易なこと等が要求されている。
【０００３】
そして一般には、これらのうちで発電効率を重視し、組立ておよび分解の容易性を犠牲にして接着剤により硬化させる方法が採用されているが、この方法によると、初期的には良好な性能を発揮するものの、長期的な使用に当たって劣化部品を交換するのが困難であると云う問題がある。
【０００４】
この問題に対し、燃料電池セルおよびその各構成要素間のシールに関して、ガスケットを用いるもの（特開平９−２３１９８７号公報、特開平７−２２６２２０号公報または特開平７−１５３４８０号公報参照）や、ゴム板に発泡スポンジ層を重ねてガスケットとして利用するもの（特開平７−３１２２２３号公報参照）等が開発されているが、これらの従来技術には、燃料電池用セルシールガスケットとしてのシール部の厚みの薄肉化、セパレータの組立ての容易性等の点について、これらを十分に満足させることができない不都合がある。
【０００５】
また、金属板に発泡ゴム層を重ねてガスケットとして利用することを検討すると、この場合には、以下のような不都合がある。
【０００６】
▲１▼ 燃料電池を構成するガスおよび冷却水と金属板とが反応して不純物（イオン）が発生するために、発電効率が低下する。
▲２▼ 金属板の厚さが０．５〜２ｍｍと比較的厚く形成されるために、百セル程度を積層して使用する燃料電池になると、かなり大型化し、重くなる。
▲３▼ 金属板に反りが発生することがあるために、組立て工程において高分子電解質膜等の位置決めが困難となる。すなわち、必要なシール面圧を確保するために金属板に部分的に波状の「うねり」ないしビードが形成されるが、この「うねり」ないしビードが形成されることによりガスケットに反りが発生し易くなり、よって組立て性が悪化する。
▲４▼ シールする面積が大きいために組立てに大きな力を要するだけでなく、締め付ける距離の微妙な変化によりシール反力が大きく変化してしまい、シール性が不安定なものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、上記不都合を解消し、燃料電池の発電効率を向上させることが可能な燃料電池用ガスケットを提供することを目的とし、またこれに加えて、燃料電池の組立て性を向上させ、ガスケットのシール性能を安定化させ、ガスケットの製造を容易化し、燃料電池の発電性能を安定化させ、更に燃料電池の小型化および軽量化を図ることが可能な燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットは、空孔部を備えた金属または樹脂製シートよりなるガスケット本体と、前記ガスケット本体に被着された液状ゴム硬化物よりなるシール部とを有し、前記空孔部の内面を前記シール部により被覆したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットは、ビード無しの平板状に成形したシートに厚さ方向に貫通する空孔部を設けたガスケット本体と、前記ガスケット本体の空孔部周縁における上下両面および前記空孔部の内面を被覆する液状ゴム硬化物よりなるシール部とを有し、前記シール部は前記ガスケット本体における前記空孔部の周縁部のみに設けられて、前記周縁部以外の部分は前記ガスケット本体の上下両面がゴムに被覆されずに表面露出した構造であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットは、空孔部を備えた金属または樹脂製シートよりなるガスケット本体と、前記ガスケット本体の両面に重ねられた液状ゴム硬化物よりなるシール部と、前記空孔部の内面を被覆する液状ゴム硬化物よりなる内面シール部とを有し、前記両面のシール部同士を前記ガスケット本体に設けた貫通穴を介して互いに一体成形するとともに、前記内面シール部を前記両面のシール部に対して一体成形したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４による燃料電池用ガスケットは、ビード無しの平板状に成形したシートに厚さ方向に貫通する空孔部を設けたガスケット本体と、前記ガスケット本体の前記空孔部の周縁部における上下一面を被覆する液状ゴム硬化物よりなるシール部と、同じく上下他面を被覆する液状ゴム硬化物よりなるシール部と、前記空孔部の内面を被覆する液状ゴム硬化物よりなる内面シール部とを有し、前記両面のシール部は前記ガスケット本体における前記空孔部の周縁部のみに設けられて、前記周縁部以外の部分は前記ガスケット本体の上下両面がゴムに被覆されずに表面露出した構造であり、前記両面のシール部同士は前記ガスケット本体に予め設けた貫通穴を介して互いに一体成形されており、前記内面シール部は前記両面のシール部に対して一体成形されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１ないし４の何れかに記載された燃料電池用ガスケットにおいて、当該ガスケットに予め電解質膜を組込み成形したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１ないし５の何れかに記載された燃料電池用ガスケットにおいて、ガスケット本体の厚さを０．０３〜０．５ｍｍの範囲で形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成を備えた本発明の請求項１によるガスケットのように、空孔部を備えた金属または樹脂製シートよりなるガスケット本体と、このガスケット本体に被着された液状ゴム硬化物よりなるシール部とを有するガスケットにおいて、ガスケット本体の空孔部の内面がシール部により被覆されると、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とがこのシール部により遮断される。したがって、燃料電池の発電効率の低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出されるのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、上記構成を備えた本発明の請求項２によるガスケットにおいても、ガスケット本体の空孔部の内面が内面シール部により被覆されるために、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とがシール部により遮断される。したがって、燃料電池の発電効率の低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出されるのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることが可能となる。
【００１６】
また、この請求項２によるガスケットにおいては併せて、ガスケット本体がビード無しの平板状シートにより形成されているために、ビードの存在を原因とする反りの発生を防止することが可能となり、また、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみにシール部が設けられているために、比較的小さな締付け力で比較的大きなシール面圧を確保することが可能となり、更に、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみにシール部が設けられて他の部分が表面露出しているために、この他の部分を掴んで組立て作業を行なうことにより、シール部に触ることなく当該ガスケットを燃料電池に組み込むことが可能となる。
【００１７】
また、上記構成を備えた本発明の請求項３によるガスケットのように、空孔部を備えた金属または樹脂製シートよりなるガスケット本体と、このガスケット本体の両面に重ねられた液状ゴム硬化物よりなるシール部と、空孔部の内面を被覆する液状ゴム硬化物よりなる内面シール部とを有するガスケットにおいて、ガスケット本体の両面のシール部同士がガスケット本体に設けた貫通穴を介して互いに一体成形されると、当該ガスケットを製造するときに接着剤を使用しなくてもガスケット本体に対してシール部を組み付けることができる。したがって、接着剤の化学反応による燃料電池の発電効率の低下を防止することが可能となり、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることが可能となる。また、ガスケットの製造過程から接着剤塗布工程が省略されるために、その製造を容易化することが可能となる。
【００１８】
また、この請求項３によるガスケットによると、空孔部の内面を被覆する内面シール部が両面シール部に一体成形されているために、この内面シール部のシール作用により、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とが遮断される。したがって、燃料電池の発電効率の低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出されるのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることが可能となる。
【００１９】
また、上記構成を備えた本発明の請求項４によるガスケットにおいても、ガスケット本体の空孔部の内面が内面シール部により被覆されるために、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とが内面シール部により遮断される。したがって、燃料電池の発電効率の低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出されるのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、ガスケット本体がビード無しの平板状シートにより形成されているために、ビードの存在を原因とする反りの発生を防止することが可能となり、また、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみに両面シール部が設けられているために、比較的小さな締付け力で比較的大きなシール面圧を確保することが可能となり、更に、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみに両面シール部が設けられて他の部分が表面露出しているために、この他の部分を掴んで組立て作業を行なうことにより両面シール部に触ることなく当該ガスケットを燃料電池に組み込むことが可能となる。
【００２１】
また、両面シール部同士がガスケット本体に設けた貫通穴を介して互いに一体成形されているために、当該ガスケットを製造するときに接着剤を使用しなくてもガスケット本体に両面シール部を組み付けることができる。したがって、接着剤の化学反応による燃料電池の発電効率の低下を防止することが可能となり、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることが可能となる。また、当該ガスケットの製造過程から接着剤塗布工程が省略されるために、この分、製造を容易化することが可能となる。
【００２２】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項５によるガスケットのように、燃料電池の構成要素である電解質膜が予めガスケットに組込み成形されると、燃料電池を組み立てるときに、この電解質膜に触らなくても組立て作業を完了することができる。したがって、燃料電池の組立て性を向上させることが可能となり、併せて電解質膜にゴミ等の不純物が付着する可能性が低減することから燃料電池の発電性能を安定化させることが可能となる。
【００２３】
また、上記構成を備えた本発明の請求項６によるガスケットのように、金属または樹脂製のシートよりなるガスケット本体の厚さが０．０３〜０．５ｍｍの範囲で形成されると、ガスケット全体が比較的薄く形成されるために、その上下に組み付けられるセパレータ同士の間隔を比較的狭く設定することができる。したがって、燃料電池の発電効率を向上させることが可能となり、併せて、燃料電池の小型化および軽量化を実現することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【００２５】
第一実施形態・・・
図１は、当該実施形態に係る燃料電池用ガスケット１の平面を示しており、そのＡ−Ａ線拡大断面が図２に示されている。
【００２６】
図１に示すように、当該実施形態に係るガスケット１は全体として平面矩形状ないし略矩形状に形成されており、その平面内に所要数の空孔部（貫通部とも称する）３が形成されている。この空孔部３は、当該ガスケット１の装着使用時に酸素、窒素もしくは水素等のガスまたは水等の作動流体を流通させるために当該ガスケット１を板厚方向に貫通するように設けられており、図では大小五つの空孔部３が設けられている。
【００２７】
図２に示すように、当該ガスケット１は先ず、上記平面形状に形成された金属または樹脂製シートよりなるシート状ないし平板状のガスケット本体（シート、フレームまたは基板とも称する）２を有しており、このガスケット本体２に空孔部３が上記したように設けられている。また、シール面圧を局部的に高めるべくガスケット本体２の一面（上面）に断面円弧状ないし略円弧状を呈するビード状の突起（ビードとも称する）５が設けられている。また、ガスケット本体２の厚さｔ_１は実寸で２ｍｍほどに形成されている。
【００２８】
上記ガスケット本体２の両面にそれぞれ、ゴム状弾性材よりなるシート状ないし膜状のシール部（パッキン部とも称する）６が接着剤による接着によって被着されており、併せて、このシール部６によって、ガスケット本体２における空孔部３の内面（ガスケット本体２の切断面または切断内面とも称する）４がその全面ないし全周に亙って被覆されている。シール部６は、硬さ（ＪＩＳＡ）６０以下の液状ゴム硬化物によって成形されていて、ガスケット本体２の一面（上面）に被着されてこの一面を被覆するシート状ないし膜状の一面シール部７と、ガスケット本体２の他面（下面）に被着されてこの他面を被覆するシート状ないし膜状の他面シール部８と、上記したように空孔部３の内面４を被覆する膜状の内面シール部９とを一体に有している。各シール部７，８，９の厚さは一様に設定されているが、必要に応じてそれぞれの厚さを異ならせるようにしても良く、特に内面シール部９の厚さを一面シール部７および他面シール部８の厚さよりも厚くしたり薄くしたりしても良い。
【００２９】
上記構成のガスケット１は、上記したように積層型燃料電池等の比較的狭い領域において電解質膜等のシートを挟み込みながら、酸素、窒素もしくは水素等のガスまたは水等よりなる０．５ＭＰａ程度の作動流体をシールするために用いられるものであって、上記構成を備えていることにより以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００３０】
すなわち先ず、上記したようにガスケット本体２における空孔部３の内面４を被覆する内面シール部９がシール部６にその一部として一体成形されていて、空孔部３の内面４がこの内面シール部９ないしシール部６により全面的に被覆されているために、当該ガスケット１の装着使用時に、空孔部３を流れる作動流体がガスケット本体２に直接接触せず、よって発電効率を低下させる不純物となるイオン等がガスケット本体２から析出するのを防止することができる。したがってこの分、当該ガスケット１を装着した燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００３１】
また、シール部６における一面シール部７と他面シール部８とが内面シール部９を介して一体成形されていて、両シール部７，８がガスケット本体２をその両面から挟み込んでいるために、従来ほど強固に各シール部７，８をガスケット本体２に接着しなくても各シール部７，８がガスケット本体２から剥れることがない。したがって、ガスケット１の製造過程における接着剤塗布工程を簡素化することが可能となり、これによりガスケット１の製造を容易化し、組立て性を向上させることができる。
【００３２】
第二実施形態・・・
図３に示すように、当該実施形態に係るガスケット１においては、シール部６がガスケット本体２における空孔部３の周縁部のみに設けられており、周縁部以外の部分はガスケット本体２の上下両面がそれぞれゴムに被覆されずに表面露出している。
【００３３】
同図に示すように、当該ガスケット１は先ず、所定の平面形状に形成された金属または樹脂製シートよりなるシート状ないし平板状のガスケット本体２を有しており、このガスケット本体２の平面内に所要数の空孔部３が設けられている。このガスケット本体２にビードの類は設けられておらず、また、このガスケット本体２の厚さｔ_２は極めて薄く、実寸で０．０３〜０．５ｍｍほどに形成されている。
【００３４】
上記ガスケット本体２における空孔部３の周縁部であってガスケット本体２の両面にそれぞれ、ゴム状弾性材よりなるパッキン状のシール部６が接着剤による接着によって被着されており、併せて、このシール部６によって、ガスケット本体２における空孔部３の内面４がその全面ないし全周に亙って被覆されている。シール部６は、硬さ（ＪＩＳＡ）６０以下の液状ゴム硬化物によって成形されていて、ガスケット本体２の一面（上面）に被着されてこの一面を被覆する一面シール部７と、ガスケット本体２の他面（下面）に被着されてこの他面を被覆する他面シール部８と、上記したように空孔部３の内面４を被覆する内面シール部９とを一体に有している。一面シール部７は断面凸形状ないし三角形状ないし略三角形状に形成されて断面円弧形ないし略円弧形の頂部を備えており、その高さが比較的高く形成されており、これに対して、他面シール部８は断面台形状ないし略台形状に形成されて平面状ないし略平面状の頂部を備えており、その高さが比較的低く形成されている。
【００３５】
上記構成のガスケット１は、上記したように積層型燃料電池等の比較的狭い領域（高さ約２ｍｍ以下）において電解質膜等のシートを挟みながら、酸素、窒素もしくは水素等のガスまたは水等よりなる０．５ＭＰａ程度の作動流体をシールするために用いられるものであって、上記構成を備えていることにより以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００３６】
すなわち先ず、上記したようにガスケット本体２における空孔部３の内面４を被覆する内面シール部９がシール部６にその一部として一体成形されていて、空孔部３の内面４がこの内面シール部９ないしシール部６により全面的に被覆されているために、当該ガスケット１の装着使用時に作動流体がガスケット本体２に直接接触せず、よって発電効率を低下させる不純物となるイオン等が析出するのを防止することができる。したがって、この分、当該ガスケット１を装着した燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００３７】
また、シール部６における一面シール部７と他面シール部８とが内面シール部９を介して一体成形されていて、両シール部７，８がガスケット本体２をその両面から挟み込んでいるために、従来ほど強固に各シール部７，８をガスケット本体２に接着しなくても各シール部７，８がガスケット本体２から剥れることがない。したがって、ガスケット１の製造過程における接着剤塗布工程を簡素化することが可能となり、これによりガスケット１の組立て性を向上させることができる。
【００３８】
また、ガスケット本体２の厚さｔ_２が０．０３〜０．５ｍｍと比較的薄く形成されているために、当該ガスケット１を装着する燃料電池におけるセパレータ同士の間隔を比較的狭く設定することが可能となり、これにより発電効率を向上させることができるとともに、燃料電池の小型化（コンパクト化）および軽量化を実現することができる。尚、ガスケット本体２の厚さｔ_２は、ゴムの成形および組立て性に問題のないレベルで、更に薄くすることも考えられる。
【００３９】
また、上記構成のガスケット１は、シート状ないし平板状のガスケット本体２における空孔部３の周縁部のみに硬さ（ＪＩＳＡ）６０以下の液状ゴム硬化物よりなるシール部６を設けたものであって、シール部６が比較的狭い範囲（面積）で相手材に密接して所定のシール反力（面圧）を確保し、シール作用を奏するものである。したがって、このガスケット１によれば、所定のシール反力をガスケット本体２で確保すべくガスケット本体２に「うねり」ないしビードを形成する必要がないために、ガスケット１に反りが発生するのを防止することが可能となり、これにより位置決めを容易化して燃料電池の組立て性を向上させることができる。
【００４０】
また、このようにガスケット１の平面の一部のみにシール部６を設けてシールする構造であれば、ガスケット１の設計の自由度を増大させることができる。
【００４１】
また、同じく、このようにガスケット１の平面の一部のみにシール部６を設けてシールする構造であれば、ガスケット１を燃料電池に組み込むときにガスケット１のシール部６に直接、手を触れることなく燃料電池を組み立てることが可能となり、これにより組立て時にシール部６にゴミが付着する可能性を減らすことができる。また、組立てに要する締付け力が小さくて済み、シール反力の変化が小さいためにシール性が安定すると云う効果もある。
【００４２】
更にまた、上記構成のガスケット１においては、シール部６の一部をなす他面シール部８が断面台形状ないし略台形状に形成されているために、当該ガスケット１が積層装着されるときにおけるゴム（シール部）の傾きを抑えることが可能となり、これによりシール性を安定させるとともに向上させることができる。
【００４３】
第三実施形態・・・
尚、図４に示すように、この他面シール部８の断面形状は、これを一面シール部７の断面形状と同様に、断面凸形状ないし三角形状ないし略三角形状としても良く、この場合には、セパレータ間の間隔の変化によるシール反力の変化の度合いが更に小さくなるために、シール性が更に安定すると云う効果がある。この第三実施形態の他の構成および作用効果は、上記第二実施形態と同じである。
【００４４】
第四実施形態・・・
図５に示すように、当該実施形態に係るガスケット１においては、上記第二および第三実施形態と同様に、シール部６がガスケット本体２における空孔部３の周縁部のみに設けられており、周縁部以外の部分はガスケット本体２の上下両面がそれぞれゴムに被覆されずに表面露出した構造とされている。
【００４５】
同図に示すように、当該ガスケット１は先ず、所定の平面形状に形成された金属または樹脂製シートよりなるシート状ないし平板状のガスケット本体２を有しており、このガスケット本体２の平面内に所要数の空孔部３が設けられている。このガスケット本体２にビードの類は設けられておらず、また、このガスケット本体２の厚さｔ_３は極めて薄く、実寸で０．０３〜０．５ｍｍほどに形成されている。
【００４６】
ガスケット本体２における空孔部３の周縁部であってガスケット本体２の両面にそれぞれ、ゴム状弾性材よりなるパッキン状のシール部６が非接着で重ねられており、併せて、このシール部６によって、ガスケット本体２における空孔部３の内面４がその全面ないし全周に亙って被覆されている。シール部６は硬さ（ＪＩＳＡ）６０以下の液状ゴム硬化物によって成形されていて、ガスケット本体２の一面（上面）を非接着状態で被覆する一面シール部７と、ガスケット本体２の他面（下面）を非接着状態で被覆する他面シール部８と、上記したように空孔部３の内面４を非接着状態で被覆する内面シール部９とを一体に有している。一面シール部７は断面凸形状ないし三角形状ないし略三角形状に形成されて、断面円弧形ないし略円弧形の頂部を備えており、その高さが比較的高く形成されており、他面シール部８も同様に断面凸形状ないし三角形状ないし略三角形状に形成されて、断面円弧形ないし略円弧形の頂部を備えており、その高さが比較的高く形成されている。
【００４７】
また、ガスケット本体１における空孔部３の周縁部に、その両面に開口する貫通穴１０が所要数設けられており、この貫通穴１０を介して一面シール部７と他面シール部８とが互いに一体成形され、一体化されている。したがって、一面シール部７と他面シール部８とは、この貫通穴１０内のゴム材１１と上記内面シール部９とによって一体化されており、これにより両シール部７，８がガスケット本体２をその上下から挟み込むために、シール部６が接着剤を使用することなくガスケット本体２に組み付けられている。貫通穴１０は空孔部３の周縁に沿って所定の間隔で複数が設けられている。
【００４８】
上記構成のガスケット１は、上記したように積層型燃料電池等の比較的狭い領域（高さ約２ｍｍ以下）において電解質膜等のシートを挟みながら、酸素、窒素もしくは水素等のガスまたは水等よりなる０．５ＭＰａ程度の作動流体をシールするために用いられるものであって、上記構成を備えていることにより以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００４９】
すなわち先ず、上記したようにガスケット本体２における空孔部３の内面４を被覆する内面シール部９がシール部６にその一部として一体成形されていて、空孔部３の内面４がこの内面シール部９ないしシール部６により全面的に被覆されているために、当該ガスケット１の装着使用時に作動流体がガスケット本体２に直接接触せず、よって発電効率を低下させる不純物となるイオン等が析出するのを防止することができる。したがって、この分、当該ガスケット１を装着した燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００５０】
また、シール部６における一面シール部７と他面シール部８とがガスケット本体２に設けた貫通穴１０を介して互いに一体成形されていて、両シール部７，８が内面シール部９と貫通穴１０内のゴム材１１とを介して互いに一体化されているために、接着剤を使用しなくてもシール部６をガスケット本体２に組み付けることができる。したがって、接着剤の化学反応による発電効率の低下を防止すること可能となり、この分、発電効率を向上させることができる。また、接着剤塗布工程を完全に省略することができるために、ガスケット１の組立て性を向上させることができる。
【００５１】
また、ガスケット本体２の厚さｔ_３が０．０３〜０．５ｍｍと比較的薄く形成されているために、当該ガスケット１を装着する燃料電池におけるセパレータ同士の間隔を比較的狭く設定することが可能となり、これにより発電効率を向上させることができるとともに、燃料電池の小型化（コンパクト化）および軽量化を実現することができる。尚、ガスケット本体２の厚さｔ_３は、ゴムの成形および組立て性に問題のないレベルで、更に薄くすることも考えられる。
【００５２】
また、上記構成のガスケット１は、シート状ないし平板状のガスケット本体２における空孔部３の周縁部のみに硬さ（ＪＩＳＡ）６０以下の液状ゴム硬化物よりなるシール部６を設けたものであって、シール部６が比較的狭い範囲（面積）で相手材に密接して所定のシール反力（面圧）を確保し、シール作用を奏するものである。したがって、このガスケット１によれば、所定のシール反力をガスケット本体２で確保すべくガスケット本体２に「うねり」ないしビードを形成する必要がないために、ガスケット１に反りが発生するのを防止することが可能となり、これにより位置決めを容易化して燃料電池の組立て性を向上させることができる。
【００５３】
また、このようにガスケット１の平面の一部のみにシール部６を設けてシールする構造であれば、ガスケット１の設計の自由度を増大させることができる。
【００５４】
また、同じく、このようにガスケット１の平面の一部のみにシール部６を設けてシールする構造であれば、ガスケット１を燃料電池に組み込むときにガスケット１のシール部６に直接、手を触れることなく燃料電池を組み立てることが可能となり、これにより組立て時にシール部６にゴミが付着する可能性を減らすことができる。また、組立てに要する締付け力が小さくて済み、シール反力の変化が小さいためにシール性が安定すると云う効果もある。
【００５５】
尚、他面シール部８の断面形状は、これを上記第二実施形態と同様に断面台形形状としても良く、この場合には、当該ガスケット１の装着時におけるゴム（シール部）の傾きが抑えられるために、シール性を向上させることができると云う効果がある。
【００５６】
第五実施形態・・・
図６に示すように、当該実施形態に係るガスケット１においては、上記第二ないし第四実施形態と同様に、シール部６がガスケット本体２における空孔部３の周縁部のみに設けられており、周縁部以外の部分はガスケット本体２の上下両面がそれぞれゴムに被覆されずに表面露出した構造とされている。
【００５７】
また、当該ガスケット１には予め、燃料電池の構成要素の一つである電解質膜１３が組込み成形されており、この電解質膜１３が所定の空孔部３内に配置されて、シール部６のゴムにより保持されている。
【００５８】
同図に示すように、当該ガスケット１は先ず、所定の平面形状に形成された金属または樹脂製シートよりなるシート状ないし平板状のガスケット本体２を有しており、このガスケット本体２の平面内に所要数の空孔部３が設けられている。このガスケット本体２にビードの類は設けられておらず、また、このガスケット本体２の厚さｔ_４は極めて薄く、実寸で０．０３〜０．５ｍｍほどに形成されている。
【００５９】
ガスケット本体２における空孔部３の周縁部であってガスケット本体２の両面にそれぞれ、ゴム状弾性材よりなるパッキン状のシール部６が非接着で重ねられており、併せて、このシール部６によって、ガスケット本体２における空孔部３の内面４がその全面ないし全周に亙って被覆されている。シール部６は硬さ（ＪＩＳＡ）６０以下の液状ゴム硬化物によって成形されていて、ガスケット本体２の一面（上面）を非接着状態で被覆する一面シール部７と、ガスケット本体２の他面（下面）を非接着状態で被覆する他面シール部８と、上記したように空孔部３の内面４を非接着状態で被覆する内面シール部９と、更にこの内側シール部９の内周側に配置されて上記電解質膜１３を保持する保持部１２とを一体に有している。一面シール部７は断面凸形状ないし三角形状ないし略三角形状に形成されて、断面円弧形ないし略円弧形の頂部を備えており、その高さが比較的高く形成されており、他面シール部８も同様に断面凸形状ないし三角形状ないし略三角形状に形成されて、断面円弧形ないし略円弧形の頂部を備えており、その高さが比較的高く形成されている。
【００６０】
また、ガスケット本体１における空孔部３の周縁部に、その両面に開口する貫通穴１０が所要数設けられており、この貫通穴１０を介して一面シール部７と他面シール部８とが互いに一体成形され、一体化されている。したがって、一面シール部７と他面シール部８とは、この貫通穴１０内のゴム材１１と上記内面シール部９とによって一体化されており、これにより両シール部７，８がガスケット本体２をその上下から挟み込むために、シール部６が接着剤を使用することなくガスケット本体２に組み付けられている。貫通穴１０は空孔部３の周縁に沿って所定の間隔で複数が設けられている。
【００６１】
上記電解質膜１３は、例えば高分子電解質膜であって、膜状ないしシート状に成形されて所定の厚さｔ_５を備えており、ガスケット本体２と同一平面上ないし略同一平面状に配置されて、その外周縁部において保持部１２のゴムにより保持されている。
【００６２】
上記構成のガスケット１は、上記したように積層型燃料電池等の比較的狭い領域（高さ約２ｍｍ以下）において電解質膜等のシートを挟みながら、酸素、窒素もしくは水素等のガスまたは水等よりなる０．５ＭＰａ程度の作動流体をシールするために用いられるものであって、上記構成を備えていることにより以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００６３】
すなわち先ず、上記したようにガスケット本体２における空孔部３の内面４を被覆する内面シール部９がシール部６にその一部として一体成形されていて、空孔部３の内面４がこの内面シール部９ないしシール部６により全面的に被覆されているために、当該ガスケット１の装着使用時に作動流体がガスケット本体２に直接接触せず、よって発電効率を低下させる不純物となるイオン等が析出するのを防止することができる。したがって、この分、当該ガスケット１を装着した燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００６４】
また、シール部６における一面シール部７と他面シール部８とがガスケット本体２に設けた貫通穴１０を介して互いに一体成形されていて、両シール部７，８が内面シール部９と貫通穴１０内のゴム材１１とを介して互いに一体化されているために、接着剤を使用しなくてもシール部６をガスケット本体２に組み付けることができる。したがって、接着剤の化学反応による発電効率の低下を防止すること可能となり、この分、発電効率を向上させることができる。また、接着剤塗布工程を完全に省略することができるために、ガスケット１の組立て性を向上させることができる。
【００６５】
また、ガスケット本体２の厚さｔ_４が０．０３〜０．５ｍｍと比較的薄く形成されているために、当該ガスケット１を装着する燃料電池におけるセパレータ同士の間隔を比較的狭く設定することが可能となり、これにより発電効率を向上させることができるとともに、燃料電池の小型化（コンパクト化）および軽量化を実現することができる。尚、ガスケット本体２の厚さｔ_４は、ゴムの成形および組立て性に問題のないレベルで、更に薄くすることも考えられる。
【００６６】
また、上記構成のガスケット１は、シート状ないし平板状のガスケット本体２における空孔部３の周縁部のみに硬さ（ＪＩＳＡ）６０以下の液状ゴム硬化物よりなるシール部６を設けたものであって、シール部６が比較的狭い範囲（面積）で相手材に密接して所定のシール反力（面圧）を確保し、シール作用を奏するものである。したがって、このガスケット１によれば、所定のシール反力をガスケット本体２で確保すべくガスケット本体２に「うねり」ないしビードを形成する必要がないために、ガスケット１に反りが発生するのを防止することが可能となり、これにより位置決めを容易化して燃料電池の組立て性を向上させることができる。
【００６７】
また、このようにガスケット１の平面の一部のみにシール部６を設けてシールする構造であれば、ガスケット１の設計の自由度を増大させることができる。
【００６８】
また、同じく、このようにガスケット１の平面の一部のみにシール部６を設けてシールする構造であれば、ガスケット１を燃料電池に組み込むときにガスケット１のシール部６に直接、手を触れることなく燃料電池を組み立てることが可能となり、これにより組立て時にシール部６にゴミが付着する可能性を減らすことができる。また、組立てに要する締付け力が小さくて済み、シール反力の変化が小さいためにシール性が安定すると云う効果もある。
【００６９】
尚、他面シール部８の断面形状は、これを上記第二実施形態と同様に断面台形形状としても良く、この場合には、当該ガスケット１の装着時におけるゴム（シール部）の傾きが抑えられるために、シール性を向上させることができると云う効果がある。
【００７０】
また、このガスケットによれば、上記したように当該ガスケット１に予め燃料電池の構成要素である電解質膜１３が組み込まれているために、以下の作用効果を奏することが可能である。
【００７１】
すなわち先ず、燃料電池を組み立てるときに、この電解質膜１３に全く触らなくても組立て作業を完了することができるために、この電解質膜１３にゴミ等の不純物が付着する可能性を減少させることができる。したがって、不純物の付着による燃料電池の発電効率の低下を抑えることができ、これにより燃料電池の発電性能を安定化させることができる。
【００７２】
また同じく、燃料電池を組み立てるときに、この電解質膜１３に全く触らなくてもこの電解質膜１３を正確に位置決めして組立て作業を完了することができるために、燃料電池の組立て性を向上させることができる。
【００７３】
また、この電解質膜１３が比較的低硬度のゴムにより保持されているために、圧力や湿潤状態といった状態変化をゴムにより吸収することができる。したがって、電解質膜１３が受ける負荷を減少させることができ、これにより燃料電池の性能を安定化させることができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００７５】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットにおいては、ガスケット本体の空孔部の内面が液状ゴム硬化物よりなるシール部によって被覆されているために、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とがシール部により遮断される。したがって、燃料電池の発電効率低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出するのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００７６】
また、上記構成を備えた本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットにおいては、ガスケット本体の空孔部の内面が液状ゴム硬化物よりなる内面シール部によって被覆されているために、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とがシール部により遮断される。したがって、燃料電池の発電効率低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出するのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００７７】
また、この請求項２によるガスケットにおいては、ガスケット本体がビード無しの平板状シートにより形成されているために、ビードの存在を原因とする反りの発生を防止することが可能となり、これにより燃料電池の組立て性を向上させることができる。また、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみにシール部が設けられているために、比較的小さな締付け力で比較的大きなシール面圧を確保することが可能となり、これにより燃料電池の組立て性を向上させるとともに当該ガスケットのシール性能を安定化させることができる。更に、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみにシール部が設けられて他の部分が表面露出しているために、この他の部分を掴んで組立て作業を行なうことにより、シール部に触ることなく当該ガスケットを燃料電池に組み込むことが可能である。したがって、組込み作業時にシール部にゴミ等が付着する可能性を低減させることができ、これにより当該ガスケットのシール性能を安定化させることができる。
【００７８】
また、上記構成を備えた本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットにおいては、ガスケット本体の両面のシール部同士がガスケット本体に設けた貫通穴を介して互いに一体成形されているために、当該ガスケットを製造するときに接着剤を使用しなくてもガスケット本体にシール部を組み付けることができる。したがって、接着剤の化学反応による燃料電池の発電効率の低下を防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることができる。また、当該ガスケットの製造時に接着剤塗布工程が省略されるために、その製造を容易化することができる。
【００７９】
また、この請求項３によるガスケットにおいては、空孔部の内面を被覆する内面シール部が両面シール部に一体成形されているために、内面シール部のシール作用により、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とが遮断される。したがって、燃料電池の発電効率低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出するのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００８０】
また、上記構成を備えた本発明の請求項４による燃料電池用ガスケットにおいては、ガスケット本体の空孔部の内面が内面シール部によって被覆されているために、空孔部を通過する作動流体とガスケット本体とが内面シール部により遮断される。したがって、燃料電池の発電効率低下の原因となるイオン不純物等がガスケット本体から析出するのを防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００８１】
また、この請求項４によるガスケットにおいては、ガスケット本体がビード無しの平板状シートにより形成されているために、ビードの存在を原因とする反りの発生を防止することが可能となり、これにより燃料電池の組立て性を向上させることができる。また、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみにシール部が設けられているために、比較的小さな締付け力で比較的大きなシール面圧を確保することが可能となり、これにより燃料電池の組立て性を向上させるとともに当該ガスケットのシール性能を安定化させることができる。更に、ビード無しの平板シートにより形成されたガスケット本体の平面の一部のみにシール部が設けられて他の部分が表面露出しているために、この他の部分を掴んで組立て作業を行なうことにより、シール部に触ることなく当該ガスケットを燃料電池に組み込むことが可能である。したがって、組込み作業時にシール部にゴミ等が付着する可能性を低減させることができ、これにより当該ガスケットのシール性能を安定化させることができる。
【００８２】
また、ガスケット本体の両面のシール部同士がガスケット本体に設けた貫通穴を介して互いに一体成形されているために、当該ガスケットを製造するときに接着剤を使用しなくてもガスケット本体にシール部を組み付けることができる。したがって、接着剤の化学反応による燃料電池の発電効率の低下を防止することができ、よってこの分、燃料電池の発電効率を向上させることができる。また、当該ガスケットの製造時に接着剤塗布工程が省略されるために、その製造を容易化することができる。
【００８３】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項５による燃料電池用ガスケットにおいては、上記したように当該ガスケットに予め燃料電池の構成要素である電解質膜が組込み成形されているために、以下の作用効果を奏することが可能である。
【００８４】
すなわち先ず、燃料電池を組み立てるときに電解質膜に触らなくても組立て作業を完了することができるために、電解質膜にゴミ等の不純物が付着する可能性を減少させることができる。したがって、不純物の付着による燃料電池の発電効率の低下を抑えることができ、これにより燃料電池の発電性能を安定化させることができる。
【００８５】
また同じく、燃料電池を組み立てるときに電解質膜に触らなくても電解質膜を正確に位置決めして組立て作業を完了することができるために、燃料電池の組立て性を向上させることができる。
【００８６】
また、電解質膜が比較的低硬度のゴムにより保持されているために、圧力や湿潤状態といった状態変化をゴムにより吸収することができる。したがって、電解質膜が受ける負荷を減少させることができ、これにより燃料電池の性能を安定化させることができる。
【００８７】
更にまた、上記構成を備えた本発明の請求項６による燃料電池用ガスケットにおいては、ガスケット本体の厚さが０．０３〜０．５ｍｍの範囲で形成されているために、ガスケット全体が比較的薄く形成され、これによりその上下に組み付けられるセパレータ同士の間隔を比較的狭く設定することができる。したがってこれに伴って燃料電池の発電効率を向上させることができ、併せて、燃料電池の小型化および軽量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る燃料電池用ガスケットの平面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図３】本発明の第二実施形態に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図
【図４】本発明の第三実施形態に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図
【図５】本発明の第四実施形態に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図
【図６】本発明の第五実施形態に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図
【符号の説明】
１ガスケット
２ガスケット本体
３空孔部
４内面
５突起
６シール部
７一面シール部（シール部）
８他面シール部（シール部）
９内面シール部
１０貫通穴
１１ゴム材
１２保持部
１３電解質膜

Claims

空孔部（３）を備えた金属または樹脂製シートよりなるガスケット本体（２）と、前記ガスケット本体（２）に被着された液状ゴム硬化物よりなるシール部（６）とを有し、
前記空孔部（３）の内面（４）を前記シール部（６）により被覆したことを特徴とする燃料電池用ガスケット。
ビード無しの平板状に成形したシートに厚さ方向に貫通する空孔部（３）を設けたガスケット本体（２）と、前記ガスケット本体（２）の空孔部（３）周縁における上下両面および前記空孔部（３）の内面（４）を被覆する液状ゴム硬化物よりなるシール部（６）とを有し、
前記シール部（６）は前記ガスケット本体（２）における前記空孔部（３）の周縁部のみに設けられて、前記周縁部以外の部分は前記ガスケット本体（２）の上下両面がゴムに被覆されずに表面露出した構造であることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
空孔部（３）を備えた金属または樹脂製シートよりなるガスケット本体（２）と、前記ガスケット本体（２）の両面に重ねられた液状ゴム硬化物よりなるシール部（７）（８）と、前記空孔部（３）の内面（４）を被覆する液状ゴム硬化物よりなる内面シール部（９）とを有し、
前記両面のシール部（７）（８）同士を前記ガスケット本体（２）に設けた貫通穴（１０）を介して互いに一体成形するとともに、前記内面シール部（９）を前記両面のシール部（７）（８）に対して一体成形したことを特徴とする燃料電池用ガスケット。
ビード無しの平板状に成形したシートに厚さ方向に貫通する空孔部（３）を設けたガスケット本体（２）と、前記ガスケット本体（２）の前記空孔部（３）の周縁部における上下一面を被覆する液状ゴム硬化物よりなるシール部（７）と、同じく上下他面を被覆する液状ゴム硬化物よりなるシール部（８）と、前記空孔部（３）の内面（４）を被覆する液状ゴム硬化物よりなる内面シール部（９）とを有し、
前記両面のシール部（７）（８）は前記ガスケット本体（２）における前記空孔部（３）の周縁部のみに設けられて、前記周縁部以外の部分は前記ガスケット本体（２）の上下両面がゴムに被覆されずに表面露出した構造であり、前記両面のシール部（７）（８）同士は前記ガスケット本体（２）に予め設けた貫通穴（１０）を介して互いに一体成形されており、前記内面シール部（９）は前記両面のシール部（７）（８）に対して一体成形されていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
請求項１ないし４の何れかに記載された燃料電池用ガスケットにおいて、当該ガスケット（１）に予め電解質膜（１３）を組込み成形したことを特徴とする燃料電池用ガスケット。
請求項１ないし５の何れかに記載された燃料電池用ガスケットにおいて、
ガスケット本体（２）の厚さを０．０３〜０．５ｍｍの範囲で形成したことを特徴とする燃料電池用ガスケット。