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JP7075321B2 - Fuel cell gasket - Google Patents
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Description

本発明は、シール技術に係る燃料電池用ガスケットに関する。 The present invention relates to a fuel cell gasket according to a sealing technique.

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 the stack used for the fuel cell, a plurality of power generation cells provided with a separator are stacked. On the reaction surface inside the power generation cell, fuel and cooling water flow between the anode and the cathode with the electrodes sandwiched between them. Therefore, it is necessary to seal hydrogen, oxygen and cooling water between the anode and the 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9(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 needs to generate a surface pressure (seal surface pressure), the anode side gasket 11 and the cathode side gasket 21 having the lip-shaped seals 12 and 22 are provided as shown in FIG. 9 (A). By installing it, the sealing function is satisfied.

しかしながらこの構成では、図9(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51を大きく変形させることが懸念される。 However, in this configuration, as shown in FIG. 9B, when the gaskets 11 and 21 have a positional deviation a on a plane between the anode and the cathode, the sealing function is not performed because the surface pressure is not generated. In addition, there is a concern that the electrolyte membrane 51 may be significantly deformed.

この問題を解決するため、図10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提案されている。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. 10, 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 shape seal 22 but a flat shape. It has been proposed to use a flat type gasket with a seal 23. According to this configuration, since the wide flat seal 23 faces the lip-shaped seal 12, surface pressure can be generated even if the gaskets 11 and 21 are misaligned with each other.

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の電解質膜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 respect to the electrolyte membrane 51 increases, there is a concern that the surface pressure will be dispersed, the required peak surface pressure will not be secured, and the sealing function will deteriorate.

特開2004-303723号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-303723 特開2008-97899号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-97899

この問題を解決するため、図11(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提案されている。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. 11A and 11B, the anode-side gasket 11 and the cathode-side gasket 21 are integrally provided with lip-shaped seals 12, 22 and flat-shaped seals 13, 23, respectively. It is proposed to do. According to this configuration, since a plurality of lip-shaped seals 12 and 22 are provided even if the surface pressure is slightly dispersed, each of the lip-shaped seals 12 and 22 can fulfill the sealing function, respectively.

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, there is room for improvement in this configuration in the following points.

すなわち、ガスケット11,21については、その高さの寸法公差を考慮する必要がある。フラット状シール13,23の高さが大きいと、スタック組立て時にガスケット11,21が極端な高圧縮状態となるため、ガスケット11,21に大きな反力が発生する。したがって、この大きな反力を受けて電解質膜51に変形や破損が発生することが懸念される。 That is, it is necessary to consider the dimensional tolerance of the heights of the gaskets 11 and 21. If the heights of the flat seals 13 and 23 are large, the gaskets 11 and 21 are in an extremely high compression state when the stack is assembled, so that a large reaction force is generated on the gaskets 11 and 21. Therefore, there is a concern that the electrolyte membrane 51 may be deformed or damaged due to this large reaction force.

本発明は、スタック組立て時に高圧縮状態となりにくく、よって大きな反力が発生せず反力を低減させることができる燃料電池用ガスケットを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a gasket for a fuel cell, which is unlikely to be in a highly compressed state during stack assembly, and thus does not generate a large reaction force and can reduce the reaction force.

上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用ガスケットは、電解質膜もしくは前記電解質膜を保持する枠体とその厚み方向両側に配置される一対のセパレータとの間をシールする燃料電池用ガスケットであって、一方の前記セパレータに保持され、前記電解質膜もしくは枠体の一方の面に接触するアノード側ガスケットと、他方の前記セパレータに保持され、前記電解質膜もしくは枠体の他方の面に接触するカソード側ガスケットとを備え、前記アノード側ガスケットおよび前記カソード側ガスケットはそれぞれリップ状シールおよび前記リップ状シールよりも高さの小さいサブシールを一体に備え、前記アノード側ガスケットのリップ状シールは、前記カソード側ガスケットのサブシールと平面上重なる位置に配置され、前記カソード側ガスケットのリップ状シールは、前記アノード側ガスケットのサブシールと平面上重なる位置に配置され、前記アノード側ガスケットのサブシールおよび/または前記カソード側ガスケットのサブシールは、前記リップ状シールから離れるに従って高さが徐々に拡大する向きに傾斜するよう設けられた傾斜面と、前記傾斜面の頂部に設けられた反力受け部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the fuel cell gasket of the present invention is a fuel cell gasket that seals between the anode film or the frame holding the anode film and a pair of separators arranged on both sides in the thickness direction thereof. The anode-side gasket, which is held by one of the separators and contacts one surface of the electrolyte membrane or the frame, and is held by the other separator and contacts the other surface of the electrolyte membrane or the frame. The anode-side gasket and the cathode-side gasket are integrally provided with a lip-shaped seal and a sub-seal having a height smaller than the lip-shaped seal, respectively, and the lip-shaped seal of the anode-side gasket is the cathode. The lip-shaped seal of the cathode side gasket is arranged at a position where it overlaps the sub-seal of the side gasket in a plane, and the lip-shaped seal of the cathode side gasket is arranged at a position where the sub-seal of the anode side gasket overlaps with the sub-seal of the anode side. The gasket sub-seal is characterized by comprising an inclined surface provided so as to incline in a direction in which the height gradually increases as the distance from the lip-shaped seal increases, and a reaction force receiving portion provided on the top of the inclined surface. And.

また、実施の態様として、上記記載の燃料電池用ガスケットにおいて、前記傾斜面の一部に凹部または凸部が設けられていることを特徴とする。 Further, as an embodiment, the fuel cell gasket described above is characterized in that a concave portion or a convex portion is provided in a part of the inclined surface.

また、実施の態様として、上記記載の燃料電池用ガスケットにおいて、前記サブシールにおける前記リップ状シールと反対側の側面は、前記リップ状シールから離れるに従って高さが徐々に縮小する向きに傾斜する傾斜面状に形成されていることを特徴とする。 Further, as an embodiment, in the above-described fuel cell gasket, the side surface of the sub-seal opposite to the lip-shaped seal is an inclined surface whose height gradually decreases as the distance from the lip-shaped seal increases. It is characterized in that it is formed in a shape.

また、実施の態様として、上記記載の燃料電池用ガスケットにおいて、前記リップ状シールと前記サブシールの間にフラット部が設けられていることを特徴とする。 Further, as an embodiment, the fuel cell gasket described above is characterized in that a flat portion is provided between the lip-shaped seal and the sub-seal.

更にまた、実施の態様として、上記記載の燃料電池用ガスケットにおいて、前記フラット部の一部に凹部または凸部が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, as an embodiment, the fuel cell gasket described above is characterized in that a concave portion or a convex portion is provided in a part of the flat portion.

本発明では上記構成により、フラット状シールに代えて傾斜面および反力受け部を備えるサブシールが設けられているため、スタック組立て時ガスケットに圧縮荷重が入力したときにガスケットが弾性変形しやすくなり高圧縮状態となりにくい。したがってガスケットに大きな反力が発生せず、反力を低減させることができる。 In the present invention, since the sub-seal having an inclined surface and a reaction force receiving portion is provided instead of the flat seal by the above configuration, the gasket is easily elastically deformed when a compressive load is applied to the gasket during stack assembly. It is hard to be in a compressed state. Therefore, a large reaction force is not generated in the gasket, and the reaction force can be reduced.

また、このように反力の低減が実現されると、サブシールの高さを或る程度大きく設定することが許容される。したがってサブシールの高さが不足して反対側のリップ状シールに面圧が発生しないと云った事態が発生するのを回避することができ、よってシール性を確保することが可能とされる。 Further, when the reaction force is reduced in this way, it is permissible to set the height of the subseal to a certain extent. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the height of the sub-seal is insufficient and no surface pressure is generated on the lip-shaped seal on the opposite side, so that the sealing property can be ensured.

第1実施の形態に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to the first embodiment 同ガスケットに圧縮荷重が入力した状態を示す要部断面図Cross-sectional view of the main part showing the state where the compressive load is input to the gasket. 同ガスケットの反力特性を示すグラフ図Graph diagram showing the reaction force characteristics of the gasket 同ガスケットの面圧特性を示すグラフ図Graph diagram showing the surface pressure characteristics of the gasket 第2実施の形態に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to the second embodiment 第3実施の形態に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to the third embodiment 第4実施の形態に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to the fourth embodiment 第5実施の形態に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to the fifth embodiment 従来例に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to the conventional example 他の従来例に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to another conventional example 他の従来例に係るガスケットの要部断面図Cross-sectional view of the main part of the gasket according to another conventional example

第1実施の形態・・・・
図1に示すように、実施の形態に係るガスケットは、燃料電池用ガスケットとして用いられる。燃料電池用ガスケットは、電解質膜51もしくはこれを保持する枠体(図示せず)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、セル内部Iの水素、酸素もしくは冷却水などの密封流体がセル外部Oへ漏洩しないようにこの密封流体をシールする。
First embodiment ...
As shown in FIG. 1, the gasket according to the embodiment is used as a gasket for a fuel cell. The fuel cell gasket exerts a sealing function between the electrolyte membrane 51 or a frame (not shown) holding the electrolyte membrane 51 and a pair of separators 31 and 41 arranged on both sides in the thickness direction thereof, and exhibits a sealing function in the cell inside I. This sealing fluid is sealed so that the sealing fluid such as hydrogen, oxygen or cooling water does not leak to the outside O of the cell.

燃料電池用ガスケットは、一方のセパレータ31に接着され保持されるとともに電解質膜51もしくは枠体の一方の面51aに接触するアノード側ガスケット11と、他方のセパレータ41に接着され保持されるとともに電解質膜51もしくは枠体の他方の面51b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。ガスケット11,21は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。ガスケット11,21は所定のゴム状弾性体によって形成されている。 The fuel cell gasket is adhered and held to one separator 31 and is adhered to and held by the anode side gasket 11 which is in contact with the electrolyte membrane 51 or one surface 51a of the frame, and is adhered and held by the other separator 41. It is composed of a combination with a cathode side gasket 21 that contacts the 51 or the other surface 51b of the frame. Gaskets 11 and 21 are arranged around the cell reaction surface, around the cell manifold, and the like. The gaskets 11 and 21 are formed of a predetermined rubber-like elastic body.

アノード側ガスケット11は、断面山形のシールリップを設けたメインリップとしてのリップ状シール12と、そのセル外部O側に配置されたサブシール14とを一体に備え、これらのリップ状シール12およびサブシール14がガスケット幅方向に並んで設けられている。当該燃料電池用ガスケットでは、上記従来技術における平面上にフラット面を設けたフラット状シールが設けられておらず、フラット状シールに代えてサブシール14が設けられている。 The anode-side gasket 11 integrally includes a lip-shaped seal 12 as a main lip provided with a seal lip having a chevron cross section, and a sub-seal 14 arranged on the O side outside the cell, and these lip-shaped seals 12 and the sub-seal 14 are provided. Are provided side by side in the gasket width direction. The fuel cell gasket is not provided with a flat seal having a flat surface on a flat surface in the prior art, and is provided with a sub-seal 14 instead of the flat seal.

サブシール14は、リップ状シール12から離れるに従って高さ寸法が徐々に拡大する向きに傾斜するよう設けられた傾斜面15と、この傾斜面15の頂部(高さ位置が最も高い部位)に設けられた断面円弧形の反力受け部16とを平面上に備えている。傾斜面15および反力受け部16はサブシール14の全長すなわちガスケット11の全長に亙って設けられている。サブシール14の高さ寸法はリップ状シール12の高さ寸法よりも小さく形成されている。サブシール14におけるリップ状シール12と反対側の側面17は、セパレータ31から直角に立ち上がる垂直面状の側面とされている。 The sub-seal 14 is provided on an inclined surface 15 provided so as to incline in a direction in which the height dimension gradually increases as the distance from the lip-shaped seal 12 increases, and on the top portion (the portion having the highest height position) of the inclined surface 15. A reaction force receiving portion 16 having an arcuate cross section is provided on a plane. The inclined surface 15 and the reaction force receiving portion 16 are provided over the entire length of the sub-seal 14, that is, the entire length of the gasket 11. The height dimension of the sub-seal 14 is formed to be smaller than the height dimension of the lip-shaped seal 12. The side surface 17 of the sub-seal 14 opposite to the lip-shaped seal 12 is a vertical surface-like side surface that rises at a right angle from the separator 31.

カソード側ガスケット21は、サブシール24と、そのセル外部O側に配置され、断面山形のシールリップを設けたメインリップとしてのリップ状シール22とを一体に備え、これらのサブシール24およびリップ状シール22がガスケット幅方向に並んで設けられている。当該燃料電池用ガスケットでは、上記従来技術における平面上にフラット面を設けたフラット状シールが設けられておらず、フラット状シールに代えてサブシール24が設けられている。 The cathode side gasket 21 integrally includes a sub-seal 24 and a lip-shaped seal 22 as a main lip arranged on the O side outside the cell and provided with a seal lip having a chevron cross section, and these sub-seals 24 and the lip-shaped seal 22 are provided. Are provided side by side in the gasket width direction. The fuel cell gasket is not provided with a flat seal having a flat surface on a flat surface in the prior art, and is provided with a sub-seal 24 instead of the flat seal.

サブシール24は、リップ状シール22から離れるに従って高さ寸法が徐々に拡大する向きに傾斜するよう設けられた傾斜面25と、この傾斜面25の頂部(高さ位置が最も高い部位)に設けられた断面円弧形の反力受け部26とを備えている。傾斜面25および反力受け部26はサブシール24の全長すなわちガスケット21の全長に亙って設けられている。サブシール24の高さ寸法はリップ状シール22の高さ寸法よりも小さく形成されている。サブシール24におけるリップ状シール22と反対側の側面27は、セパレータ41から直角に立ち上がる垂直面状の側面とされている。 The sub-seal 24 is provided on an inclined surface 25 provided so as to incline in a direction in which the height dimension gradually increases as the distance from the lip-shaped seal 22 increases, and on the top of the inclined surface 25 (the portion having the highest height position). It is provided with a reaction force receiving portion 26 having an arc-shaped cross section. The inclined surface 25 and the reaction force receiving portion 26 are provided over the entire length of the sub-seal 24, that is, the entire length of the gasket 21. The height dimension of the sub-seal 24 is formed to be smaller than the height dimension of the lip-shaped seal 22. The side surface 27 of the sub-seal 24 opposite to the lip-shaped seal 22 is a vertical surface-like side surface that rises at a right angle from the separator 41.

アノード側ガスケット11のリップ状シール12は、そのリップ先端がカソード側ガスケット21のサブシール24の傾斜面25と平面上重なる位置に配置されている。 The lip-shaped seal 12 of the anode-side gasket 11 is arranged at a position where the tip of the lip overlaps the inclined surface 25 of the sub-seal 24 of the cathode-side gasket 21 on a plane.

カソード側ガスケット21のリップ状シール22は、そのリップ先端がアノード側ガスケット11のサブシール14の傾斜面15と平面上重なる位置に配置されている。 The lip-shaped seal 22 of the cathode-side gasket 21 is arranged at a position where the tip of the lip overlaps the inclined surface 15 of the sub-seal 14 of the anode-side gasket 11 on a plane.

上記構成を備える燃料電池用ガスケットがスタックとして組み立てられて当該ガスケットに対し圧縮荷重が入力すると、図2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においてそれぞれリップ状シール12,22のリップ先端が電解質膜51もしくは枠体に接触するとともにサブシール14,24の反力受け部16,26が電解質膜51もしくは枠体に接触し、サブシール14,24の傾斜面15,25は反力受け部16,26近傍の一部のみが電解質膜51もしくは枠体に接触して他の部分は電解質膜51もしくは枠体に接触しない状態とされ、傾斜面15,25と電解質膜51もしくは枠体の間に隙間空間18,28が形成される。 When the fuel cell gasket having the above configuration is assembled as a stack and a compressive load is applied to the gasket, the lip tips of the lip-shaped seals 12 and 22 are applied to the anode side gasket 11 and the cathode side gasket 21, respectively, as shown in FIG. Is in contact with the electrolyte membrane 51 or the frame, and the reaction force receiving portions 16 and 26 of the subseals 14 and 24 are in contact with the electrolyte membrane 51 or the frame, and the inclined surfaces 15 and 25 of the subseals 14 and 24 are the reaction force receiving portions 16. , 26 Only a part of the vicinity is in contact with the electrolyte membrane 51 or the frame, and the other part is not in contact with the electrolyte membrane 51 or the frame, and between the inclined surfaces 15, 25 and the electrolyte membrane 51 or the frame. Gap spaces 18 and 28 are formed.

したがって、この隙間空間18,28をゴム材料の逃げ空間として利用することが可能であって、サブシール14,24が弾性変形しやすく高圧縮状態になりにくいため、ガスケット11,21全体として大きな反力が発生せず、発生する反力の大きさを低減させることができる。比較試験の結果としては図3のグラフ図に示すように、フラット状シール13,23を設けた場合(図11参照、比較例)と比較して、反力が十分に減少することが確認されている。 Therefore, the gap spaces 18 and 28 can be used as escape spaces for the rubber material, and the sub-seals 14 and 24 are easily elastically deformed and are unlikely to be in a highly compressed state. Therefore, the gaskets 11 and 21 as a whole have a large reaction force. Is not generated, and the magnitude of the generated reaction force can be reduced. As a result of the comparative test, as shown in the graph of FIG. 3, it was confirmed that the reaction force was sufficiently reduced as compared with the case where the flat seals 13 and 23 were provided (see FIG. 11, comparative example). ing.

また、その一方で、サブシール14,24が反力受け部16,26による狭い範囲で電解質膜51もしくは枠体に接触するため、図4のグラフ図に示すように、発生するピーク面圧の大きさは比較例とほぼ同等とされる。したがってサブシール14,24においてもシール性を発揮することが可能とされる。 On the other hand, since the sub-seals 14 and 24 come into contact with the electrolyte membrane 51 or the frame in a narrow range due to the reaction force receiving portions 16 and 26, the amount of peak surface pressure generated is large as shown in the graph of FIG. The pressure is almost the same as that of the comparative example. Therefore, it is possible to exhibit the sealing property even in the sub-seals 14 and 24.

また、上記したように反力の低減(低反力)が実現されると、サブシール14,24の高さ寸法を或る程度大きく設定することが許容される。したがってサブシール14,24の高さ寸法が不足して反対側のリップ状シール12,22に面圧が発生しないと云った事態が発生するのを未然に回避することができ、よってガスケット全体としてのシール性を確保することが可能とされる。 Further, when the reaction force is reduced (low reaction force) as described above, it is permissible to set the height dimension of the sub-seals 14 and 24 to some extent. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the height dimension of the sub-seals 14 and 24 is insufficient and no surface pressure is generated on the lip-shaped seals 12 and 22 on the opposite side, so that the gasket as a whole can be used as a whole. It is possible to secure the sealing property.

尚、当該実施の形態では、傾斜面15,25および反力受け部16,26がアノード側ガスケット11のサブシール14およびカソード側ガスケット21のサブシール24の双方に設けられているが、これらの傾斜面15,25および反力受け部16,26は何れか一方のサブシール14,24のみに設けられても良い。 In the embodiment, the inclined surfaces 15 and 25 and the reaction force receiving portions 16 and 26 are provided on both the sub-seal 14 of the anode side gasket 11 and the sub-seal 24 of the cathode side gasket 21, but these inclined surfaces. 15, 25 and the reaction force receiving portions 16, 26 may be provided only on any one of the sub-seals 14, 24.

サブシール14,24は、以下のような構成であっても良い。 The sub-seals 14 and 24 may have the following configurations.

第2実施の形態・・・・
図5に示す例では、上記第1実施の形態に係る構成に加えて、サブシール14,24の傾斜面15,25の一部に、発生する反力の大きさを調節するため、凹部19,29が設けられている。凹部19,29は、サブシール14,24の長手方向に延びる溝として形成されている。凹部19,29は断面円弧形に形成されている。凹部19,29は複数が設けられても良い。凹部19,29はこれに代えて、或いはこれとともに凸部(図示せず)が設けられても良い。この場合、凸部はサブシール14,24の長手方向に延びる突条として形成される。凸部の断面形状は円弧形とされる。凸部は複数が設けられても良い。
Second embodiment ...
In the example shown in FIG. 5, in addition to the configuration according to the first embodiment, the recesses 19, in order to adjust the magnitude of the reaction force generated on a part of the inclined surfaces 15, 25 of the subseals 14, 24, 29 is provided. The recesses 19 and 29 are formed as grooves extending in the longitudinal direction of the sub-seals 14 and 24. The recesses 19 and 29 are formed in an arc shape in cross section. A plurality of recesses 19 and 29 may be provided. The concave portions 19 and 29 may be provided with a convex portion (not shown) in place of or in combination with the concave portions 19 and 29. In this case, the protrusions are formed as ridges extending in the longitudinal direction of the sub-seals 14, 24. The cross-sectional shape of the convex portion is an arc shape. A plurality of convex portions may be provided.

第3実施の形態・・・・
図6に示す例では、サブシール14,24におけるリップ状シール12,22と反対側の側面17,27が、発生する反力の大きさを調節するため、リップ状シール12,22から離れるに従って高さ寸法が徐々に縮小する向きに傾斜する傾斜面状の側面として形成されている。このようにサブシール14,24の側面17,27が傾斜面状に形成されると、反力受け部16,26が側面17,27のほうに倒れにくくなる。
Third embodiment ...
In the example shown in FIG. 6, the side surfaces 17 and 27 of the sub-seals 14 and 24 opposite to the lip-shaped seals 12 and 22 become higher as they move away from the lip-shaped seals 12 and 22 in order to adjust the magnitude of the generated reaction force. It is formed as an inclined surface-like side surface that is inclined in a direction in which the dimension gradually decreases. When the side surfaces 17 and 27 of the sub-seals 14 and 24 are formed in an inclined surface shape in this way, the reaction force receiving portions 16 and 26 are less likely to fall toward the side surfaces 17 and 27.

第4実施の形態・・・・
図7に示す例では、リップ状シール12,22とサブシール14,24の間に、発生する反力の大きさを調節するため、フラット面を備えるフラット部20,30が設けられている。ガスケット11,21の全幅が一定の場合、このようにフラット部20,30が設けられるとサブシール14,24の幅が削減され、この分、傾斜面15,25の傾斜角度が大きく形成される。
Fourth Embodiment ...
In the example shown in FIG. 7, flat portions 20 and 30 having a flat surface are provided between the lip-shaped seals 12 and 22 and the sub-seals 14 and 24 in order to adjust the magnitude of the generated reaction force. When the total widths of the gaskets 11 and 21 are constant, the widths of the sub-seals 14 and 24 are reduced when the flat portions 20 and 30 are provided in this way, and the inclination angles of the inclined surfaces 15 and 25 are formed to be large by this amount.

第5実施の形態・・・・
図8に示す例では、リップ状シール12,22とサブシール14,24の間に、発生する反力の大きさを調節するため上記第4実施の形態と同様に、フラット面を備えるフラット部20,30が設けられている。ガスケット11,21の全幅が一定の場合、フラット部20,30が設けられるとサブシール14,24の幅が削減され、この分、傾斜面15,25の傾斜角度が大きく形成される。また更に加えて、フラット部20,30の平面上の一部に、上記第2実施の形態と同様な凹部19,29または凸部が設けられている。
Fifth embodiment ...
In the example shown in FIG. 8, the flat portion 20 having a flat surface is provided between the lip-shaped seals 12, 22 and the sub-seals 14, 24, as in the fourth embodiment, in order to adjust the magnitude of the reaction force generated. , 30 are provided. When the total widths of the gaskets 11 and 21 are constant, the widths of the sub-seals 14 and 24 are reduced when the flat portions 20 and 30 are provided, and the inclination angles of the inclined surfaces 15 and 25 are formed to be large by this amount. Further, in addition, the concave portions 19, 29 or the convex portions similar to those in the second embodiment are provided on a part of the flat surface of the flat portions 20 and 30.

上記第2ないし第5実施の形態に係るガスケットにおいては、第1実施の形態に係るガスケットと同様に、傾斜面15,25および反力受け部16,26を備えるサブシール14,24が設けられ、さらに隙間空間18,28が形成されるため、発生する反力の大きさを低減させることができ、低圧縮時にもシール機能を果たすことができる。また、凹部19,29、凸部、傾斜面状の側面17,27またはフラット部20,30などが設けられているため、発生する反力の大きさや分布、電解質膜51もしくは枠体に対するガスケット11,21の接触姿勢などを微調整することができる。 In the gasket according to the second to fifth embodiments, the sub-seals 14 and 24 provided with the inclined surfaces 15 and 25 and the reaction force receiving portions 16 and 26 are provided as in the gasket according to the first embodiment. Further, since the gap spaces 18 and 28 are formed, the magnitude of the generated reaction force can be reduced, and the sealing function can be achieved even at low compression. Further, since the concave portions 19, 29, the convex portions, the inclined surface-shaped side surfaces 17, 27, the flat portions 20, 30, and the like are provided, the magnitude and distribution of the generated reaction force, the electrolyte membrane 51, or the gasket 11 for the frame body are provided. , 21 contact postures and the like can be finely adjusted.

ガスケット11,21の材質(ゴム材料)としては、シリコン材、EPDM材、フッ素材等が考えられるが、これらに限定されるものではない。枠体としては、おおむねヤング率3GPa以上、厚み250μm程度(MEAの両側で)程度のものを用いるのが適している。枠体の材質としては、PEN、POM、PPS等が用いられる。 As the material (rubber material) of the gaskets 11 and 21, silicon material, EPDM material, fluorine material and the like can be considered, but the material is not limited thereto. As the frame, it is suitable to use a frame having a Young's modulus of about 3 GPa or more and a thickness of about 250 μm (on both sides of the MEA). As the material of the frame, PEN, POM, PPS and the like are used.

11 アノード側ガスケット
12,22 リップ状シール
14,24 サブシール
15,25 傾斜面
16,26 反力受け部
17,27 側面
18,28 隙間空間
19,29 凹部
20,30 フラット部
21 カソード側ガスケット
31,41 セパレータ
51 電解質膜
I セル内部
O セル外部
11 Anode side gasket 12, 22 Lip-shaped seal 14, 24 Sub seal 15, 25 Inclined surface 16, 26 Reaction force receiving part 17, 27 Side surface 18, 28 Gap space 19, 29 Recessed part 20, 30 Flat part 21 Cathode side gasket 31, 41 Separator 51 Electrolyte membrane I cell inside O cell outside

Claims (5)

電解質膜もしくは前記電解質膜を保持する枠体とその厚み方向両側に配置される一対のセパレータとの間をシールする燃料電池用ガスケットであって、
一方の前記セパレータに保持され、前記電解質膜もしくは枠体の一方の面に接触するアノード側ガスケットと、他方の前記セパレータに保持され、前記電解質膜もしくは枠体の他方の面に接触するカソード側ガスケットとを備え、
前記アノード側ガスケットおよび前記カソード側ガスケットはそれぞれリップ状シールおよび前記リップ状シールよりも高さの小さいサブシールを一体に備え、
前記アノード側ガスケットのリップ状シールは、前記カソード側ガスケットのサブシールと平面上重なる位置に配置され、
前記カソード側ガスケットのリップ状シールは、前記アノード側ガスケットのサブシールと平面上重なる位置に配置され、
前記アノード側ガスケットのサブシールおよび/または前記カソード側ガスケットのサブシールは、前記リップ状シールから離れるに従って高さが徐々に拡大する向きに傾斜するよう設けられた傾斜面と、前記傾斜面の頂部に設けられた反力受け部とを備えることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
A fuel cell gasket that seals between an electrolyte membrane or a frame that holds the electrolyte membrane and a pair of separators arranged on both sides in the thickness direction thereof.
An anode-side gasket that is held by one of the separators and contacts one surface of the electrolyte membrane or frame, and a cathode-side gasket that is held by the other separator and contacts the other surface of the electrolyte membrane or frame. And with
The anode-side gasket and the cathode-side gasket are integrally provided with a lip-shaped seal and a sub-seal having a height smaller than that of the lip-shaped seal, respectively.
The lip-shaped seal of the anode-side gasket is arranged at a position where it overlaps the sub-seal of the cathode-side gasket on a plane.
The lip-shaped seal of the cathode side gasket is arranged at a position where it overlaps with the sub seal of the anode side gasket on a plane.
The sub-seal of the anode-side gasket and / or the sub-seal of the cathode-side gasket is provided on an inclined surface provided so as to incline in a direction in which the height gradually increases as the distance from the lip-shaped seal increases, and on the top of the inclined surface. A gasket for a fuel cell, which comprises a reaction force receiving portion.
請求項1記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
前記傾斜面の一部に凹部または凸部が設けられていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
In the fuel cell gasket according to claim 1,
A fuel cell gasket characterized in that a concave portion or a convex portion is provided in a part of the inclined surface.
請求項1記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
前記サブシールにおける前記リップ状シールと反対側の側面は、前記リップ状シールから離れるに従って高さが徐々に縮小する向きに傾斜する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ガスケット。
In the fuel cell gasket according to claim 1,
A gasket for a fuel cell, wherein the side surface of the sub-seal opposite to the lip-shaped seal is formed in an inclined surface shape that is inclined in a direction in which the height gradually decreases as the distance from the lip-shaped seal increases.
請求項1記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
前記リップ状シールと前記サブシールの間にフラット部が設けられていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
In the fuel cell gasket according to claim 1,
A fuel cell gasket characterized in that a flat portion is provided between the lip-shaped seal and the sub-seal.
請求項4記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
前記フラット部の一部に凹部または凸部が設けられていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
In the fuel cell gasket according to claim 4.
A fuel cell gasket characterized in that a concave portion or a convex portion is provided in a part of the flat portion.
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