JP6573772B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、燃料電池用ガスケットとして用いられる。 The present invention relates to a sealing device according to a sealing technique. The sealing device of the present invention is used, for example, as a fuel cell gasket .
従来から図5(A)に示すように、互いに対向する2部材11,21のうちの一方の部材11の対向面12に設けた装着溝13にガスケット31を装着し、このガスケット31を他方の部材21の対向面22に密接させることにより2部材11,21間をシールする密封装置1が知られている。装着溝13は断面長方形状に形成されている。
Conventionally, as shown in FIG. 5A, a
ところで昨今、燃料電池の分野では、燃料電池スタックの反応面の平面積を大きく確保するため、ガスケット31を装着する装着溝13の溝幅寸法w1が縮小化される傾向にある。一方、燃料電池の作動に係る発電時からその後の放置時へかけての温度変化に伴ってシール組み付け部のクリアランスcの変化が大きい場合には、図5(B)に示すようにガスケット31の断面形状を縦長形状とする必要がある。したがって溝幅寸法w1の小さな装着溝13に縦長形状のガスケット31を装着することから、ガスケット31はその幅寸法w2が随分と小さなものとなる。
Recently, in the field of fuel cells, the groove width dimension w 1 of the
しかしながらこのような縦長形状のガスケット31には、ゴム硬度が低い場合にガスケット31が装着溝13内で倒れやすいと云う不都合があり、反対にゴム硬度が高い場合にはガスケット31の反発力が大きくなり過ぎることがある。
However, such a vertically
また、ガスケット31が装着溝13内で倒れるのを抑制するため、図6に示すようにガスケット31の側面に倒れ防止用の突起41を設け、この突起41を装着溝13の溝側面部13cに接触する技術が開発されている(特許文献1参照)。
In order to prevent the
しかしながらこの図6の技術によると、ガスケット31の側面に突起41を一体に設けるため、ガスケット31を成形するゴム金型のキャビティ内面に突起41を成形するための凹部形状を設けなければならない。したがってゴム金型のキャビティ形状が複雑になる不都合がある。
However, according to the technique of FIG. 6, in order to integrally provide the
本発明は以上の点に鑑みて、ガスケットの断面形状を縦長形状としなくてもシール組み付け部のクリアランスの変化に対応することができ、また、ガスケットの側面に倒れ防止用の突起を設けなくてもガスケットが装着溝内で倒れることがない密封装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention can cope with a change in the clearance of the seal assembly portion even if the cross-sectional shape of the gasket is not a vertically long shape, and there is no need to provide a protrusion for preventing the collapse on the side surface of the gasket. Another object of the present invention is to provide a sealing device in which the gasket does not fall in the mounting groove.
本発明は上記目的を達成するために以下の手段を採用した。
本発明の密封装置は、互いに対向する2部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されるガスケットが他方の部材に密接することにより前記2部材間をシールする密封装置であって、前記装着溝の内面における溝側面部にテーパー形状を備える絞り部を設けるとともに前記絞り部よりも溝底部側に幅狭空間部を設け、前記ガスケットの幅寸法を前記絞り部の最小溝幅寸法よりも大きく設定し、前記ガスケットは、前記2部材間のクリアランスが大きく前記ガスケットが低圧縮の状態に置かれるときと、前記2部材間のクリアランスが小さく前記ガスケットが高圧縮の状態に置かれるときとで前記ガスケットの装着状態を異にするよう設定され、前記2部材間のクリアランスが大きく前記ガスケットが低圧縮の状態に置かれるとき、前記ガスケットは前記2部材の組み付け荷重によって前記絞り部のテーパー形状に押し付けられることによりシール面圧を発生し、このとき前記ガスケットは前記幅狭空間部に圧入されず、前記2部材間のクリアランスが小さく前記ガスケットが高圧縮の状態に置かれるとき、前記ガスケットはその一部が前記幅狭空間部に圧入されることを特徴とする(請求項1)。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
The sealing device of the present invention is a sealing device that seals between the two members by bringing a gasket mounted in a mounting groove provided in one of two members facing each other into close contact with the other member, A throttle part having a taper shape is provided on the groove side surface on the inner surface of the mounting groove, and a narrow space part is provided on the groove bottom side of the throttle part, and the width dimension of the gasket is made smaller than the minimum groove width dimension of the throttle part. The gasket has a large clearance between the two members when the gasket is placed in a low compression state, and when the gasket is placed in a low compression state with a small clearance between the two members. When the gasket is mounted in a different state and the clearance between the two members is large, the gasket is placed in a low compression state. The ket is pressed against the tapered shape of the throttle portion by the assembly load of the two members to generate a seal surface pressure. At this time, the gasket is not press-fitted into the narrow space portion, and the clearance between the two members is small. When the gasket is placed in a highly compressed state, a part of the gasket is press-fitted into the narrow space portion (Claim 1).
本発明によれば、2部材間のクリアランスが比較的大きくてガスケットが低圧縮の状態に置かれるときに、ガスケットが2部材の組み付け荷重によって絞り部のテーパー形状に押し付けられる。したがってこのようにガスケットが絞り部のテーパー形状に押し付けられることにより、シール面圧が発生するので、シール性が成立する。 According to the present invention, when the clearance between the two members is relatively large and the gasket is placed in a low compression state, the gasket is pressed against the tapered shape of the throttle portion by the assembly load of the two members. Therefore, since the gasket is pressed against the tapered shape of the throttle portion in this way, a sealing surface pressure is generated, and thus sealing performance is established.
一方、2部材間のクリアランスが比較的小さくてガスケットが高圧縮の状態に置かれるときには、ガスケットがその一部において幅狭空間部に圧入される。したがってこのようにガスケットの一部が幅狭空間部に圧入されることにより、反発力が低減されるので、反発力が大きくなり過ぎることがない。 On the other hand, when the clearance between the two members is relatively small and the gasket is placed in a highly compressed state, the gasket is partially pressed into the narrow space. Therefore, since a part of the gasket is press-fitted into the narrow space portion in this way, the repulsive force is reduced, so that the repulsive force does not become too large.
また、ガスケットの一部が幅狭空間部に圧入されることにより、ガスケットが装着溝内で倒れるのが防止される。 In addition, the gasket is prevented from falling in the mounting groove by press-fitting a part of the gasket into the narrow space portion.
幅狭空間部の形状としては、絞り部側から溝底部側へかけて溝幅寸法を一定に設定するが、これに限らず、絞り部から溝底部へかけて溝幅寸法を漸次狭く設定しても良い(請求項2,3)。 As the shape of the narrow space part, the groove width dimension is set to be constant from the throttle part side to the groove bottom part side, but not limited to this, the groove width dimension is set to gradually narrow from the throttle part to the groove bottom part. (Claims 2 and 3).
本発明においては、2部材間のクリアランスが比較的大きくてガスケットが低圧縮の状態に置かれるときと、2部材間のクリアランスが比較的小さくてガスケットが高圧縮の状態に置かれるときとで、ガスケットの装着状態が異なることになるので、ガスケットの断面形状を縦長形状としなくてもシール組み付け部のクリアランスの変化に対応することができる。また、ガスケットの一部が幅狭空間部に圧入されるため、ガスケットの側面に倒れ防止用の突起を設けなくてもガスケットが装着溝内で倒れるのを防止することができる。 In the present invention, when the clearance between the two members is relatively large and the gasket is placed in a low compression state, and when the clearance between the two members is relatively small and the gasket is placed in a high compression state, Since the mounting state of the gasket is different, it is possible to cope with a change in the clearance of the seal assembling portion even if the sectional shape of the gasket is not a vertically long shape. In addition, since a part of the gasket is press-fitted into the narrow space portion, it is possible to prevent the gasket from falling in the mounting groove without providing a protrusion for preventing the collapse on the side surface of the gasket.
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1実施例・・・・
図1は、本発明の実施例に係る密封装置1を示している。当該実施例に係る密封装置1は、互いに対向する2部材11,21のうちの一方の部材11の対向面12に設けた装着溝13にガスケット31を装着し、このガスケット31が他方の部材21の対向面22に密接することにより2部材11,21間をシールするものであって、装着溝13およびガスケット31が以下のように構成されている。一方の部材11は例えば、燃料電池スタックを構成するセパレータであり、他方の部材21は例えば、セパレータと組み合わされるMEA(膜電極複合体)やGDL(ガス拡散層)などである。
First embodiment ...
FIG. 1 shows a
装着溝13は、溝開口部13aを有し、この溝開口部13aに連続してその溝底部13b側に、テーパー形状15を備える絞り部14が設けられている。テーパー形状15は装着溝13の両溝側面部13cに対称的に設けられている。テーパー形状15におけるテーパーの向きは、溝開口部13a側から溝底部13b側へかけて溝幅寸法が徐々に狭くなる向きとされている。
The
また、上記絞り部14のテーパー形状15に連続してその溝底部13b側に、溝開口部13aよりも溝幅寸法が小さな幅狭空間部16が設けられている。幅狭空間部16は、テーパー形状15側から溝底部13b側へかけて溝幅寸法w3が一定に設定され、ストレート形状とされている。
Further, a
一方、ガスケット31は、ゴム状弾性体によって断面略円形状に成形されている。ガスケットの幅寸法w4は、溝開口部の溝幅寸法w5すなわち絞り部14の最大溝幅寸法より小さく、かつ絞り部14の最小溝幅寸法すなわち幅狭空間部16の溝幅寸法w3より大きく設定されている。
On the other hand, the
図1(A)は、2部材11,21間のクリアランスcが比較的大きく、よってガスケット31が低圧縮の状態に置かれたときを示している。この低圧縮の状態で、ガスケット31は2部材11,21の組み付け荷重によって絞り部14のテーパー形状15に押し付けられる。したがってこのようにガスケット31が絞り部のテーパー形状15に押し付けられことにより、シール面圧が発生するので、ガスケット31および一方の部材11間がシールされ、良好なシール性が確保される。
FIG. 1A shows a case where the clearance c between the two
図1(B)は、2部材11,21間のクリアランスが比較的小さく(図面では、ほぼ零である)、よってガスケット31が高圧縮の状態に置かれたときを示している。この高圧縮の状態では、2部材11,21の組み付け荷重が大きくなることにより、ガスケット31の溝底部13b側の一部が幅狭空間部16に圧入される。したがってこのようにガスケット31の一部が幅狭空間部16に圧入されることにより、ガスケット反発力が低減されるので、反発力が大きくなり過ぎることがなく、よって良好なシール性が持続する。
FIG. 1B shows a case where the clearance between the two
ガスケット31は、断面略円形状とされ、低圧縮の状態(図1(A))において幅方向両側で絞り部14のテーパー形状15に着座するよう押し付けられ、高圧縮の状態(図1(B))の状態において一部が幅狭空間部16に圧入されるため、装着溝13内で倒れることがない。
The
また、上記したように高圧縮の状態で、ガスケット31の一部が幅狭空間部16に圧入されるため、装着溝13に対するガスケット31の充填率についても、充填率過多となることがない。
Further, as described above, a part of the
装着溝13およびガスケット31は、以下のような構成であっても良い。
The
第2実施例・・・・
図2に示す例では、ガスケット31の幅寸法w4が、溝開口部の溝幅寸法w5すなわち絞り部14の最大溝幅寸法より大きく設定され、そのうえで、絞り部14の最小溝幅寸法すなわち幅狭空間部16の溝幅寸法w3より大きく設定されている。また、ガスケット31の断面形状が断面真円形状とされている。
Second embodiment ...
In the example shown in FIG. 2, the width dimension w 4 of the
第3実施例・・・・
図3に示す例では、ガスケット31の幅寸法w4が、溝開口部の溝幅寸法w5すなわち絞り部14の最大溝幅寸法と同等に設定され、そのうえで、絞り部14の最小溝幅寸法すなわち幅狭空間部16の溝幅寸法w3より大きく設定されている。また、ガスケット31の断面形状が、一方の部材11側の断面長方形状の台座状部位32に他方の部材21側の断面台形状のリップ状部位33を組み合わせた断面多角形状(六角形状)とされている。
Third embodiment ...
In the example illustrated in FIG. 3, the width dimension w 4 of the
第4実施例・・・・
図4に示す例では、ガスケット31の幅寸法w4が、溝開口部の溝幅寸法w5すなわち絞り部14の最大溝幅寸法と同等に設定され、そのうえで、絞り部14の最小溝幅寸法w3より大きく設定されている。また、ガスケット31の断面形状が、一方の部材11側の断面長方形状の台座状部位32に他方の部材21側の断面台形状のリップ状部位33を組み合わせた断面多角形状(六角形状)とされている。また、溝底部13bの溝幅寸法w6が絞り部14の最小溝幅寸法w3よりより小さく設定され、これにより幅狭空間部16が絞り部14側から溝底部13b側へかけて溝幅寸法が漸次小さくなる先細状に設定されている。
Fourth embodiment ...
In the example illustrated in FIG. 4, the width dimension w 4 of the
上記各実施例においても、第1実施例と同等の作用効果を発揮することができる。 In each of the above embodiments, the same operational effects as those of the first embodiment can be exhibited.
1 密封装置
11 一方の部材
12,22 対向面
13 装着溝
13a 溝開口部
13b 溝底部
13c 溝側面部
14 絞り部
15 テーパー形状
16 幅狭空間部
21 他方の部材
31 ガスケット
32 台座状部位
33 リップ状部位
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記装着溝の内面における溝側面部にテーパー形状を備える絞り部を設けるとともに前記絞り部よりも溝底部側に幅狭空間部を設け、
前記ガスケットの幅寸法を前記絞り部の最小溝幅寸法よりも大きく設定し、
前記ガスケットは、前記2部材間のクリアランスが大きく前記ガスケットが低圧縮の状態に置かれるときと、前記2部材間のクリアランスが小さく前記ガスケットが高圧縮の状態に置かれるときとで前記ガスケットの装着状態を異にするよう設定され、
前記2部材間のクリアランスが大きく前記ガスケットが低圧縮の状態に置かれるとき、前記ガスケットは前記2部材の組み付け荷重によって前記絞り部のテーパー形状に押し付けられることによりシール面圧を発生し、このとき前記ガスケットは前記幅狭空間部に圧入されず、
前記2部材間のクリアランスが小さく前記ガスケットが高圧縮の状態に置かれるとき、前記ガスケットはその一部が前記幅狭空間部に圧入されることを特徴とする密封装置。 A sealing device that seals between the two members by bringing a gasket mounted in a mounting groove provided in one of the two members facing each other into close contact with the other member,
Providing a narrowed portion having a tapered shape on the groove side surface on the inner surface of the mounting groove and providing a narrow space on the groove bottom side of the narrowed portion;
The width dimension of the gasket is set larger than the minimum groove width dimension of the throttle part,
The gasket is mounted when the gasket has a large clearance between the two members and the gasket is placed in a low compression state, and when the gasket has a small clearance between the two members and the gasket is placed in a high compression state. Set to a different state,
When the clearance between the two members is large and the gasket is placed in a low-compression state, the gasket is pressed against the tapered shape of the throttle portion by the assembly load of the two members, thereby generating a seal surface pressure. The gasket is not press-fitted into the narrow space part,
When the gasket is placed in a highly compressed state with a small clearance between the two members, a part of the gasket is press-fitted into the narrow space portion.
前記幅狭空間部は、前記絞り部側から溝底部側へかけて溝幅寸法が一定に設定されていることを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 1.
The sealing device according to claim 1, wherein the narrow space portion is set to have a constant groove width dimension from the narrowed portion side to the groove bottom side.
前記幅狭空間部は、前記絞り部側から溝底部側へかけて溝幅寸法が漸次小さく設定されていることを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 1.
The narrow space portion has a groove width dimension set gradually smaller from the throttle portion side to the groove bottom portion side.
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