特許 6487701 燃料電池用ガスケット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6487701

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】燃料電池用ガスケット

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0276 20160101AFI20190311BHJP

   H01M 8/0247 20160101ALI20190311BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20190311BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/0276

   H01M8/0247

   H01M8/10

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-16574(P2015-16574)

(22)【出願日】2015年1月30日

(65)【公開番号】特開2016-143479(P2016-143479A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2017年12月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100179970

【弁理士】

【氏名又は名称】桐山 大

(72)【発明者】

【氏名】堀本 隆之

(72)【発明者】

【氏名】由井 元

【審査官】 渡部 朋也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１５６２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０１８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００３５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０２７６

Ｈ０１Ｍ ８／０２４７

Ｈ０１Ｍ ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のセパレータ間にＭＥＡを含む中間部品を介装した燃料電池セルに備えられるガスケットであって、前記一対のセパレータのうち一方のセパレータに保持されたガスケット本体および他方のセパレータに保持されたガスケット本体が平面上重なる位置にてそれぞれ前記中間部品に接触する構造の燃料電池用ガスケットにおいて、
前記ガスケット本体はそれぞれ、平板状のガスケット基部と、前記ガスケット基部の平面上に設けられた接触部と、前記ガスケット本体の幅方向両側または片側に位置して設けられた定寸止め用の土手部とを一体に有し、
前記定寸止め用の土手部は平面上重なる位置にてそれぞれ前記中間部品に接触し、
前記定寸止め用の土手部は、前記セパレータに設けられ、前記土手部に埋設された凸部により支持され、
前記凸部は、その厚みを前記ガスケット基部の厚みよりも大きく、前記定寸止め用の土手部の厚みよりも小さく形成されている
ことを特徴とする燃料電池用ガスケット。

【請求項2】

請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
前記両ガスケット本体のうち一方のガスケット本体は、断面山形のリップ状の接触部を備え、他方のガスケット本体は、平面状の接触部を備え、
前記一方のガスケット本体における前記リップ状の接触部と前記定寸止め用の土手部との間に凹部が設けられ、前記他方のガスケット本体における前記平面状の接触部と前記定寸止め用の土手部との間にも凹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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池セルにおけるシール部を構成する燃料電池用ガスケットに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池用ガスケットには、イオン交換膜をシールする膜面シールと、冷却側をシールする冷媒シールがある。ガスケットの組付け方法としては、セパレータやＭＥＡ、ＧＤＬと云ったセル部材にガスケットを一体成形する方式、粘着材付きの樹脂補強体にガスケットを一体成形してセパレータ等のセル部材に貼り付ける方式、ガスケットを単体で成形してセル部材に組み付ける方式等がある。スタックの締結方法としては、或る寸法（厚み寸法）になるように締結する方法と、或る荷重で締結する方法がある。尚、後者の、決められた荷重による締結方法において、ガスケットを設計するに際しては、使用するＧＤＬの圧縮状態および荷重を考慮する必要がある。

【0003】

また、燃料電池用ガスケットの一種として従来から図３に示すように、一対のセパレータ５２，５３間にＭＥＡ５５を含む中間部品５４を介装した燃料電池セル５１に備えられるガスケット１１であって、一対のセパレータ５２，５３のうち一方のセパレータ５２に保持された第１ガスケット本体２１および他方のセパレータ５３に保持された第２ガスケット本体３１が平面上重なる位置にてそれぞれ中間部品５４に接触する構造の燃料電池用ガスケット１１が知られており、両ガスケット本体２１，３１の平面上の配置が少々ずれてもシール面圧を確保できるように、両ガスケット本体２１，３１のうち第１ガスケット本体２１には断面山形のリップ状の接触部２３が備えられ、第２ガスケット本体３１には平面状の接触部３３が備えられている。

【0004】

上記図３の燃料電池用ガスケット１１の場合、セル締結時に第１ガスケット本体２１のリップ状接触部２３と第２ガスケット本体３１の平面状接触部３３が中間部品５４を挟むように圧縮される構成となるが、中間部品５４としてＭＥＡ５５とともに配置されたＧＤＬ５６の締結荷重が小さい場合に、ガスケット本体２１，３１が想定以上に圧縮されてしまう可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２３６６７１号公報

【特許文献2】特開２００５−１６６５０８号公報

【特許文献3】特開２００５−５１９１号公報（図９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は以上の点に鑑みて、セル締結時にガスケット本体の接触部同士が中間部品を挟むように圧縮される構成において、ガスケット本体が想定以上に圧縮されるのを抑制す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目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、一対のセパレータ間にＭＥＡを含む中間部品を介装した燃料電池セルに備えられるガスケットであって、前記一対のセパレータのうち一方のセパレータに保持されたガスケット本体および他方のセパレータに保持されたガスケット本体が平面上重なる位置にてそれぞれ前記中間部品に接触する構造の燃料電池用ガスケットにおいて、前記ガスケット本体はそれぞれ、平板状のガスケット基部と、前記ガスケット基部の平面上に設けられた接触部と、前記ガスケット本体の幅方向両側または片側に位置して設けられた定寸止め用の土手部とを一体に有し、前記定寸止め用の土手部は平面上重なる位置にてそれぞれ前記中間部品に接触し、前記定寸止め用の土手部は、前記セパレータに設けられ、前記土手部に埋設された凸部により支持され、前記凸部は、その厚みを前記ガスケット基部の厚みよりも大きく、前記定寸止め用の土手部の厚みよりも小さく形成されていることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、前記両ガスケット本体のうち一方のガスケット本体は、断面山形のリップ状の接触部を備え、他方のガスケット本体は、平面状の接触部を備え、前記一方のガスケット本体における前記リップ状の接触部と前記定寸止め用の土手部との間に凹部が設けられ、前記他方のガスケット本体における前記平面状の接触部と前記定寸止め用の土手部との間にも凹部が設けられていることを特徴とする。

【0011】

上記構成を備える本発明の燃料電池用ガスケットにおいては、両ガスケット本体における幅方向両側または片側にガスケット厚み寸法に係る定寸止め用の土手部が一体成形されており、セル締結時にこの両定寸止め用土手部が平面上重なる位置にてそれぞれ中間部品に接触するため、この両定寸止め用土手部がスペーサーとして作用することによりガスケット全体としての圧縮量が規制される。したがって、ガスケット本体が想定以上に圧縮されるのを抑制することが可能とされる。

【0012】

定寸止め用土手部は、ガスケット本体に対し別途成形しても良いが、ガスケット本体に対し一体成形するのが金型キャビティを一体化できるので成形工程上、好都合である。但し、このように定寸止め用土手部をガスケット本体に対し一体成形すると、定寸止め用土手部がガスケット本体と同材質とされるため、定寸止め用土手部自体が強く圧縮されたときに倒れたり、その高さ寸法が大きく減じたりすることが懸念される。

【0013】

そこで、これに対策するには、セパレータに凸部を設けて、この凸部によって定寸止め用土手部を支持するようにするのが好適であり、これによれば、比較的硬材質の凸部によって比較的軟材質の定寸止め用土手部が支持され実質嵩上げされるため、定寸止め用土手部が倒れたりするのを抑制することが可能とされる。

【0014】

凸部によって両定寸止め用土手部を支持する形状としては、凸部の高さ方向先端に両定寸止め用土手部を配置しても良いが、凸部を定寸止め用土手部に埋設する（換言すると凸部を土手部によって被覆する）ようにしても良く、これによれば、定寸止め用土手部が一層倒れにくくなる。

【0015】

また、ガスケット本体に対し定寸止め用土手部を一体成形する形状としては、両ガスケット本体のうち一方のガスケット本体が断面山形のリップ状の接触部を備えるとともに他方のガスケット本体が平面状の接触部を備えることを前提として、一方のガスケット本体におけるリップ状接触部と定寸止め用土手部との間に凹部を設けるとともに他方のガスケット本体における平面状接触部と定寸止め用土手部との間にも凹部を設けるのが好適であり、これによれば、定寸止め用土手部が圧縮されてもその影響が接触部に及びにくいため、接触部におけるシール面圧を適正に維持することが可能とされる。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、以下の効果を奏する。

【0017】

すなわち本発明においては以上説明したように、セル締結時にガスケット本体の接触部同士が中間部品を挟むように圧縮される構成において、ガスケット本体が想定以上に圧縮されるのを抑制することができる。したがって、ガスケットの耐久性およびガスケットによるシール性を長期間に亙って維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施例に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図

【図2】本発明の第２実施例に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図

【図3】従来例に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明は、ガスケット形状に係る。本発明の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る。
（２）従来形状の場合、締結時に一方のガスケットの平面部と他方のガスケットのリップ部がＭＥＡを挟むように圧縮される構成となるが、ＧＤＬの締結荷重が小さい場合、ガスケットが想定以上に圧縮される可能性がある。
（３）上記対策として、ガスケットの脇に土手部を設け、締結時に土手の部分で受けることでガスケットが過圧縮となるのを防ぐ構成とする。
（４）また、土手部分が縦長形状となる場合、締結時に倒れが生じ、受けとして成立しない可能性がある。
（５）そこで、上記対策として、ガスケット成形部にセパレータの凸部を設け、その上にガスケットの土手部を形成する。
（６−１）当該構成によれば、セパレータ凸部の上にガスケットの土手部を設けることで、締結時の土手部の反力がより高くなり易くなるため、シール部が過圧縮となりにくくなる。更に、土手部の高さを調整することで、ＧＤＬが想定以上に圧縮されるのを抑制できる。
（６−２）ガスケットの土手部をセパレータ凸部に形成することで土手部の締結荷重が高くなるため、シールが過圧縮となることを抑制できる。
（６−３）ガスケットの土手部をセパレータ凸部に形成することで土手部の締結荷重が高くなるため、ＧＤＬが想定以上に圧縮されるのを抑制できる。

【実施例】

【0020】

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

【0021】

第１実施例・・・
図１に示すように、当該実施例に係る燃料電池用ガスケット１１は、一対のセパレータ５２，５３間にＭＥＡ（膜電極複合体）５５およびＧＤＬ（ガス拡散層）５６を含む中間部品５４を介装した燃料電池セル５１に備えられるガスケットであって、一対のセパレータ５２，５３のうち一方のセパレータ５２に保持されたガスケット本体（第１ガスケット本体）２１および他方のセパレータ５３に保持されたガスケット本体（第２ガスケット本体）３１を備え、両ガスケット本体２１，３１が平面上重なる位置にてそれぞれ中間部品５４におけるＭＥＡ５５に接触する構造を備えるガスケットとされている。ガスケット本体２１，３１はそれぞれ所定のゴム状弾性体などによって成形されている。

【0022】

図１における下側の、第１ガスケット本体２１は、平板状のガスケット基部２２および断面山形のリップ状の接触部２３を備え、平板状のガスケット基部２２の幅方向中央部に断面山形のリップ状の接触部２３が一体成形されている。またこの第１ガスケット本体２１の幅方向両側に位置してそれぞれ、ガスケット厚み寸法に係る定寸止め用の土手部２４が一体成形されており、リップ状接触部２３と定寸止め用土手部２４との間にそれぞれ凹部２５が形成されている。ガスケット基部２２、リップ状接触部２３および定寸止め用土手部２４の各厚み（高さ）寸法の大小関係は、ガスケット基部２２の厚み寸法をｔ_１、リップ状接触部２３の厚み寸法をｔ_２、定寸止め用土手部２４の厚み寸法をｔ_３として、
ｔ_１＜ｔ_３＜ｔ_２
の関係とされている。

【0023】

一方、図１における上側の、第２ガスケット本体３１は、平板状のガスケット基部３２および平面状の接触部３３を備え、平板状のガスケット基部３２の幅方向中央部に平面状の接触部３３が一体成形されている。またこの第２ガスケット本体３１の幅方向両側に位置してそれぞれ、ガスケット厚み寸法に係る定寸止め用の土手部３４が一体成形されており、平面状接触部３３と定寸止め用土手部３４との間にそれぞれ凹部３５が形成されている。ガスケット基部３２、平面状接触部３３および定寸止め用土手部３４の各厚み（高さ）寸法の大小関係は、ガスケット基部３２の厚み寸法をｔ_４、平面状接触部３３の厚み寸法をｔ_５、定寸止め用土手部３４の厚み寸法をｔ_６として、
ｔ_４＜ｔ_５＜ｔ_６
の関係とされている。

【0024】

上記構成の燃料電池用ガスケット１１においては、第１および第２ガスケット本体２１，３１における幅方向両側にそれぞれ、ガスケット厚み寸法に係る定寸止め用の土手部２４，３４が一体成形され、セル締結時にこの両定寸止め用土手部２４，３４が平面上重なる位置にてそれぞれ中間部品５４におけるＭＥＡ５５に接触するため、この両定寸止め用土手部２４，３４がスペーサーとして作用し、これによりガスケット１１全体としての圧縮量が規制されることになる。したがって、ガスケット本体２１，３１が想定以上に圧縮されてその耐久性やシール性が損なわれるのを抑制することが可能とされている。

【0025】

また、ガスケット本体２１，３１に対して定寸止め用土手部２４，３４を一体成形する形状として、両ガスケット本体２１，３１のうち第１ガスケット本体２１が断面山形のリップ状の接触部２３を備えるとともに第２ガスケット本体３１が平面状の接触部３３を備え、第１ガスケット本体２１におけるリップ状接触部２３と定寸止め用土手部２４との間に凹部２５が設けられるとともに第２ガスケット本体３１における平面状接触部３３と定寸止め用土手部３４との間にも凹部３５が設けられているため、定寸止め用土手部２４，３４が圧縮されてもその影響が接触部２３，３３に及びにくい。したがって、接触部２３，３３におけるシール面圧を適正に維持することが可能とされている。

【0026】

第２実施例・・・
つぎに、当該第２実施例に係る燃料電池用ガスケット１１においては、上記第１実施例と同様の構成に加えて、各セパレータ５２，５３に凸部５７，５８が設けられ、この凸部５７，５８によって各定寸止め用の土手部２４，３４が支持される構成とされている。凸部５７，５８は例えば金属製のセパレータ５２，５３の一部をプレス加工することにより中空の立体形状として形成され、その全部または一部（図では全部）が定寸止め用の土手部２４，３４に埋設されている。

【0027】

したがってこの構成によれば、比較的硬材質の凸部５７，５８によって比較的軟材質の定寸止め用土手部２４，３４が支持されるため、定寸止め用土手部２４，３４が倒れたりするのを抑制することが可能とされている。

【0028】

凸部５７の厚み（高さ）寸法ｔ_７はその機能からして、ガスケット基部２２の厚み寸法をｔ_１、定寸止め用土手部２４の厚み寸法をｔ_３として、
ｔ_１＜ｔ_７＜ｔ_３
の関係とするのが好適であり、同様に、凸部５８の厚み（高さ）寸法ｔ_８はその機能からして、ガスケット基部３２の厚み寸法をｔ_４、平面状接触部３３の厚み寸法をｔ_５、定寸止め用土手部３４の厚み寸法をｔ_６として、
ｔ_４＜ｔ_８＜ｔ_６
とし、かつ
ｔ_８＜ｔ_５
の関係とするのが好適である。

【0029】

尚、上記第１および第２実施例においては、ガスケット本体２１，３１の幅方向両側にそれぞれ定寸止め用土手部２４，３４を設けたが、ガスケット本体２１の幅方向片側のみに定寸止め用土手部２４，３４を設けるようにしても良い。

【符号の説明】

【0030】

１１ 燃料電池用ガスケット
２１ 第１ガスケット本体
２２，３２ ガスケット基部
２３ リップ状接触部
２４，３４ 定寸止め用土手部
２５，３５ 凹部
３１ 第２ガスケット本体
３３ 平面状接触部
５１ 燃料電池セル
５２，５３ セパレータ
５４ 中間部品
５５ ＭＥＡ
５６ ＧＤＬ
５７，５８ 凸部

【図1】

【図2】

【図3】