ガスケット構造体
【課題】低反力、高圧縮、接着耐久性が求められる部位での使用適性に優れたガスケット構造体を提供する。
【解決手段】シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤層４を介してゴム製ガスケット３が固着一体とされたガスケット構造体１であって、上記ゴム製ガスケット３は、断面形状が山形状であり、底面部３ｃが全面に亘って上記接着剤層４を介して上記シール対象基材２の所定部位２ｃに固着一体とされており、該ゴム製ガスケット３における頂部３ａの上記底面部３ｃからの高さＨ／該底面部３ｃの幅Ｄが、１／２より大で且つ１より小さいことを特徴とする。
【解決手段】シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤層４を介してゴム製ガスケット３が固着一体とされたガスケット構造体１であって、上記ゴム製ガスケット３は、断面形状が山形状であり、底面部３ｃが全面に亘って上記接着剤層４を介して上記シール対象基材２の所定部位２ｃに固着一体とされており、該ゴム製ガスケット３における頂部３ａの上記底面部３ｃからの高さＨ／該底面部３ｃの幅Ｄが、１／２より大で且つ１より小さいことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが一体固着されたガスケット構造体、例えば、燃料電池のスタックを構成するセパレータの全周囲及び媒体用開口部周りにガスケットを一体に備えるガスケット構造体、或いは、ハードディスク装置等におけるカバーとガスケットとが一体とされたガスケット構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように、シール対象基材とガスケットとが一体とされたガスケット構造体の例としては、特許文献１乃至特許文献６に示される先行技術を挙げることができる。これら特許文献に開示されたガスケット構造体は、上記燃料電池のセパレータ或いはハードディスク装置等におけるカバーをシール対象基材とし、この基材の所定部位に対してゴム製ガスケットを固着形成したものである。このように、基材に対してガスケットが一体に固着されていると、そのまま燃料電池やハードディスク装置等の組立工場に持込んで製造に供することができるから、極めて効率的である。しかし、特許文献１に開示されたガスケット構造体の場合、基材とガスケットとは、ゴム材の加硫成型によって一体とされたものであるから、相互の固着力は左程強くなく、その為、組立工場への持込過程での梱包や輸送時に両者が剥がれるといった事態が生じることがある。
【０００３】
特許文献２、特許文献３及び特許文献４に開示されたガスケット構造体の場合、基材に対してガスケットが接着剤を介して貼着一体とされている。また、特許文献５には、シリコーン接着剤からなるガスケットシール成形材料を、ディスペンサシステムを用いて基材の所定部位に一体成形してガスケット構造体を得る例（同特許文献５の００３３欄参照）が記載されている。これらの特許文献によるガスケット構造体の場合は、ガスケットと基材とが接着剤若しくは接着機能部によって強固に固着一体とされているから、前記のように組立工場への持込過程での梱包や輸送時に両者が剥がれるといった事態が起こる可能性が少なくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１００２号公報
【特許文献２】特開２００４−７６８７７号公報
【特許文献３】特開２００３−５６７０４号公報
【特許文献４】特開２００５−１６７０３号公報
【特許文献５】特開２００１−１８２８３６号公報
【特許文献６】特開２００４−２０７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、接着剤等によってガスケットが基材に対して貼着一体とされている場合は、梱包や輸送時の不具合が生じる懸念が少ないが、燃料電池用等のガスケット構造体のように、低反力、高圧縮、接着耐久性が要求され、しかも、ガスケットが１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用される場合には、以下のような解決すべき課題がなお残存していた。このような課題について、図５を参照して説明する。図５に示すガスケット構造体５０は、シール対象基材５１の所定部位に接着剤層５２を介してゴム製ガスケット５３が固着一体に形成されたものである。ガスケット５３は、断面が山形でビード状に連なるガスケット本体部５３ａと、該ガスケット本体部５３ａの両側部に沿って形成された鍔部５３ｂ、５３ｂとよりなり、ガスケット本体部５３ａと両側部の鍔部５３ｂ、５３ｂとは、ゴム材の加硫成型により一体に形成されている。また、シール対象基材５１とガスケット５３との固着一体化は、前記にように、ゴム材の加硫成型時に接着剤を介してシール対象基材５１に加硫接着する方法、或いは、事前に加硫成型したゴム成型体を接着剤によりシール対象基材５１に接着する方法によりなされる。そして、接着剤層５２はガスケット５３の下面全面に亘っている。
【０００６】
図５に示すようなガスケット構造体５０を、他方のシール対象基材（例えば、高分子電解質膜と触媒電極層とを積層一体としたＭＥＡ）５４と合体締結した場合、この締結力によりガスケット５３が図５（ｂ）に示すように圧縮され変形する。この場合、ガスケット５３は、接着剤層５２によってその下面全面がシール対象基材５１に強固に固着されているから、圧縮の際のガスケット５３の横流れ及び横方向への膨出が抑制され、これにより他方のシール対象基材５４に対して大きな反力が作用する。この大きな反力により、他方のシール対象基材５４が変形を来すことがある。特に、燃料電池のように、層厚が薄く且つ脆い材質からなるＭＥＡを他方のシール対象基材とし、高圧縮下でセパレータと締結する場合は、このような現象を生じ易いという点が指摘されている。
【０００７】
また、圧縮力によりガスケット５３の内部、特にガスケット本体部５３ａの中央部Ｐ１における内部応力が高くなる為、経時的にガスケット５３の亀裂発生及び永久歪増大を来たし、これによりシール性が低下する。更に、鍔部５３ｂの基部Ｐ２（鍔部５３ｂとガスケット本体部５３ａとの境界部）における接着剤層５２に大きなせん断応力がかかる為に、接着耐久性が低下することもある。このような現象は、図示のような断面形状が山形のガスケット本体部５３の両側に鍔部５３ｂ，５３ｂを備えたガスケット５３の場合に顕著であり、その為、高圧縮下で用いられる燃料電池用等としての適性を充分に備えているとは言えなかった。
【０００８】
特許文献４のガスケットは、ガスケット本体部に対して鍔部を含む取付部が、嵩高で容積が大とされているので、圧縮の際にガスケット本体部のみが過圧縮されるのは必至であり、その為、ガスケット本体部の内部応力が過多となり、経時的に亀裂、シールラインの蛇行、座屈等の不具合が生じることが予想される。また、特許文献５に開示されたガスケットは、上記のような鍔部のない形状であって、ガスケットの断面形状における高さｈと、最大幅ｗとが、ｈ／ｗ≧１の関係にあることを特徴としている。このように鍔部がない形状の場合は、上記のように鍔部の基部におけるせん断応力が大きいことによる接着耐久性の低下は懸念されないが、接着幅に対してガスケットの高さが大であるから、シールラインの蛇行やガスケットの座屈が生じる懸念があり、これはシール性低下と言うガスケットとして備えるべき性状の致命的な不具合となる。特に、圧縮量が多い場合は顕著となる。
【０００９】
特許文献６には、燃料電池における金属セパレータに一体化されるシール部材を、根元部と、根元部から柱状に立ち上がる柱状部と、柱状部の先端に設けられる円弧状先端部とよりなるものとし、柱状部の幅寸法Ｗと、根元部から円弧状先端部までの高さ寸法Ｈとが、Ｈ／Ｗ≦１．５となるように設定することが開示されている。しかし、このような寸法設定は、シール材の先端部の金属セパレータの面方向（横方向）への追従性を意図してなされたもので、金属セパレータに対する耐接着性を勘案してなされるものではない。
【００１０】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、低反力、高圧縮、接着耐久性が求められる部位での使用適性に優れたガスケット構造体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るガスケット構造体は、シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが固着一体とされたガスケット構造体であって、上記ゴム製ガスケットは、断面形状が山形状であり、底面部が全面に亘って上記接着剤層を介して上記シール対象基材の所定部位に固着一体とされており、該ゴム製ガスケットにおける頂部の上記底面部からの高さ（以下、高さＨと言う）／該底面部の幅（以下、幅Ｄと言う）が、１／２より大で且つ１より小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るガスケット構造体は、前記ゴム製ガスケットの両側斜面部の少なくとも一方に、断面Ｒ形状の凹部がその長手方向に沿って形成されているものであっても良い。また、前記ゴム製ガスケットの幅方向端部の底面部に対する立上角度を９０°以下としても良い。更に、ゴム製ガスケットが、前記シール対象部材の所定部位に対して、接着剤を介してゴム材の加硫成型により固着一体に形成されたものとしても良い。そして、本発明に係るガスケット構造体は、前記ゴム製ガスケットの前記高さＨを２ｍｍ以下とし、該ゴム製ガスケットが、１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用されるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るガスケット構造体は、シール対象基材の所定部位に、接着剤層を介して、ゴム製ガスケットがその底面部の全面に亘って固着一体とされたものであるから、ゴム製ガスケットが所定部位に対して強固に固着一体とされ、このガスケット構造体が、梱包や搬送等の流通におかれてもシール対象基材とゴム製ガスケットとが分離することがない。そして、本ガスケット構造体は、燃料電池やハードディスク装置等の組立工場にそのまま持ち込まれ、他のシール対象基材と締結一体とすることにより、当該シール対象基材と他のシール対象基材との間にゴム製ガスケットが圧縮状態で挟圧され、両者間のシールがなされる。従って、上記の組立工場では、別途準備したガスケットをシール対象基材間に介装する作業が不要とされ、組立て作業の効率化が図られる。
【００１４】
上記ゴム製ガスケットは、断面が山形で、前述のような鍔部を有さない形状であるから、他のシール対象基材との間に挟圧され、圧縮される際のゴム製ガスケットの横流れ及び横方向への膨出抑制作用が過多とならず、これにより他方のシール対象基材に対して大きな反力が作用することがない。従って、ゴム製ガスケットが低反力の圧縮状態で挟装される為、高圧縮状態下でも他方のシール対象基材に変形を来す懸念もない。また、横流れ及び横方向への膨出抑制作用が過多とならないことにより、ゴム製ガスケットの中央部における内部応力も過剰な高さになることがない。従って、経時的なゴム製ガスケットの亀裂発生及び永久歪増大を来たすことがなく、これにより良好なシール性が維持され、シール機能の信頼性が高められる。更に、ゴム製ガスケットが鍔部を有さない形状であることから、ゴム製ガスケットの両側端部における接着剤層に大きなせん断応力がかかることがなく、接着耐久性が低下することもない。
【００１５】
加えて、ゴム製ガスケットの断面形状が山形であって、該ゴム製ガスケットにおける頂部の底面部からの高さＨ／該底面部の幅Ｄが、１／２より大で且つ１より小さく設定されているから、シール対象基材に対する接着剤層を介した固着一体化が安定的になされると共に、他方のシール対象基材との間に挟装された際において、シール性を維持するに充分な反力が発現されながらも、ゴム製ガスケットのシールラインの蛇行や、座屈が生じる懸念がなく、これによっても信頼性の高いシール性が得られる。因みに、上記高さＨ／幅Ｄが１より大きい場合は、圧縮時のゴム製ガスケットの倒れ、座屈、或いはシールラインの蛇行等が発生し易くなり、シール性が低下する傾向となる。また、高さＨ／幅Ｄが１／２より小さい場合は、圧縮時の内部応力が高くなり、亀裂が発生し易く、亀裂によるシール性低下の原因となる。更に、底面部の幅Ｄが相対的に大となる為、ゴム製ガスケットのための幅広の設置スペースをシール対象基材に確保する必要がある。
【００１６】
前記ゴム製ガスケットの両側斜面部の少なくとも一方に、断面Ｒ形状の凹部がその長手方向に沿って形成されているものとした場合、他方のシール対象基材との間に挟装された際における圧縮力の一部が、この凹部の外方への膨出作用で吸収され、ゴム製ガスケットの中央部における内部応力が高くなることが抑制される。特に、凹部がＲ形状であることにより、圧縮力の吸収作用が分散し、これにより内部応力も分散し、亀裂発生や永久歪増大等の可能性もより低下する。また、圧縮力の吸収作用により、ゴム製ガスケットの両側端部における接着剤層にかかるせん断応力がより緩和され、接着耐久性がより向上する。
【００１７】
前記ゴム製ガスケットの幅方向端部の底面部に対する立上角度を９０°以下とした場合、前記圧縮時において、ゴム製ガスケットの両側端部から外方への膨出により、ゴム製ガスケットの中央部における内部応力及び該両側端部における接着剤層にかかるせん断応力が緩和される。この立上角度が９０°を超えると、内部応力及び接着剤層にかかるせん断応力が高くなり、上記亀裂の発生や接着耐久性が低下する傾向となる。また、ゴム製ガスケットをシール対象基材に対して成型一体に形成する場合は、金型開き時に当該部位がアンダーカット部となることから、生産性が劣り、最悪の場合は、ゴム製ガスケットや接着剤層に亀裂が生じたりして製品歩留まりが低下する事態にもなる。
【００１８】
前記ゴム製ガスケットが、前記シール対象部材の所定部位に対して、接着剤を介してゴム材の加硫成型により固着一体に形成されたものである場合、ゴム材の加硫と接着剤の硬化とにより、ゴム製ガスケットがシール対象基材に対して強固に固着一体とされる。しかも、成型によってシール対象基材に固着一体とされるから、事前に成型したゴム製ガスケットを接着剤によってシール対象基材に固着したものに比べて効率的に得られ、製造コストの低減化が図られる。
【００１９】
本発明のガスケット構造体を、前記ゴム製ガスケットの前記高さＨを２ｍｍ以下とし、該ゴム製ガスケットが１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用されるものとした場合、例えば、燃料電池のセパレータとＭＥＡとの間のシールのように、低反力、高圧縮及び接着耐久性が要求される仕様適性を充分に備えたものとなる。高さＨが２ｍｍを超えると、１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用した場合、圧縮時の反力が大きくなり、これにより内部応力が高くなり、亀裂等の発生によってシール性が低下する傾向となる。
【００２０】
本発明において、ゴム製ガスケットを構成するゴム材としては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、ＶＭＱ等から選ばれたいずれかのゴム材が好ましく採用される。また、接着剤層を構成する接着剤としては、熱硬化性の接着剤が用いられ、具体的には、エポキシ系、フェノール系、カップリング剤系、ポリイミド系、ゴム糊系の接着剤が好ましく採用される。この接着剤は、ゴム製ガスケットをシール対象基材に対してゴム材の加硫成型により一体に形成する場合は、加硫成型時における加硫温度で硬化し、この硬化の際にゴム材及びシール対象基材の界面において化学反応を起こし、両被接着部材を強固に一体とするものである。更に、シール対象基材としては、カーボンプレートやＳＵＳ等の金属材が採用される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態のガスケット構造体を燃料電池のセパレータに適用した例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＸ−Ｘ線矢視拡大断面図であり、（ｂ）は他方のシール対象基材を合体締結し同ゴム製ガスケットが圧縮変形した状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は他の実施形態の図１（ａ）（ｂ）と同様図である。
【図４】同ガスケット構造体の製造方法における成型工程での成型装置の断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は従来のガスケット構造体における図１（ａ）（ｂ）と同様図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すガスケット構造体１は、燃料電池のセパレータであって、後記する高分子電解質膜（ＭＥＡ）５等と合体されて燃料電池構成用スタック（不図示）が構成されるものである。このガスケット構造体としてのセパレータ１は、カーボンプレート或いはＳＵＳ等のメタルプレート等をシール対象基材２とし、このシール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤層４を介してゴム製のガスケット３が一体固着されたものである。シール対象基材２は、適所に冷媒、水素及び酸素等の媒体流通用の開口部（シール対象媒体の流通域）２ａ…を複数備え、また、シール対象基材２の板面にはこれら開口部２ａのいずれかと連通する媒体流通路帯（シール対象媒体の流通域）２ｂが形成されている。これら開口部２ａ…及び媒体流通路帯２ｂの周りに所定幅の所定部位２ｃが形成され、この所定部位２ｃにゴム製ガスケット３が一体固着され、上記スタックの複数が締結合体されて燃料電池が構成された際に、このゴム製ガスケット３によって上記媒体の漏出の防止が図られる。
【００２３】
上記ゴム製ガスケット３は、断面が山形の形状で長手方向にビード状に連なるよう形成され、その両側裾部（幅方向端部）３ｂ，３ｂは、底面部３ｃに対し９０°以下の角度（立上角度）αで立上がり、傾斜面部３ｄ，３ｄを経てその頂部３ａに連なっている。該ゴム製ガスケット３における頂部３の底面部３ｃ（上記接着剤層４との界面）からの高さＨが２ｍｍ以下とされ、該高さＨ／該底面部の幅Ｄが、１／２より大で且つ１より小さく設定されている（１／２≦高さＨ／幅Ｄ≦１）。
【００２４】
上記構成のセパレータとしてのガスケット構造体１は２枚で対をなし、該対間に、前記ＭＥＡ５を挟装して１個の単位セル（不図示）を構成し、この単位セルを多数重ね合わさせて燃料電池本体、即ち、スタック（不図示）が形成される。このスタックの両端に集電板（不図示）を配しこれらをボルト（不図示）で締結一体として燃料電池が構成される。図２（ｂ）は、このボルトでの締結の際に、セパレータ１のシール対象基材２と、他方のシール対象基材であるＭＥＡ５との間でゴム製ガスケット３が圧縮変形した状態を示す。このような締結状態では、ゴム製ガスケット３がシール対象基材２とＭＥＡ５との間で圧縮変形した状態で介在するから、シール対象基材２とＭＥＡ５との間がシールされ、媒体流通路帯２ｂを流通する媒体（不図示）の外部への漏出が阻止される。前記開口部２ａ周りにもゴム製ガスケット３が圧縮変形した状態で存在するから、該開口部２ａ内を流通する媒体の外部への漏出が阻止される。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、上記締結時の圧縮力はゴム製ガスケット３の頂部３ａに負荷される。この時、頂部３ａに負荷された圧縮力は、底面部３ｃが接着剤層４を介してシール対象基材２に強固に固着されているから、両側の傾斜面部３ｄ，３ｄを外方に膨出するよう作用する。この膨出作用によって圧縮力が分散し、ゴム製ガスケット３の中央部Ｐ１における内部応力が過度に高くなることがない。従って、この圧縮状態におけるゴム製ガスケット３の経時的な亀裂発生及び永久歪増大を来たすことがなく、これにより良好なシール性が維持され、シール機能の信頼性が高められる。また、圧縮力が分散される結果、両側の裾部３ｂ，３ｂにおける接着剤層４の部分Ｐ２，Ｐ２にかかるせん断応力が小さくなり、接着剤層４による接着耐久性も向上する。
【００２６】
図示のような燃料電池におけるセパレータ（シール対象基材）２と、ＭＥＡ（他のシール対象基材）５との間の高さ空間Ｈｓは通常１ｍｍ以下とされる。このような関係のシール対象部材２，５間に高圧縮状態で介装されるゴム製ガスケット３は、上記高さＨが２ｍｍ以下であること、及び、１／２≦高さＨ／幅Ｄ≦１であることにより、低反力状態で且つその内部応力も過度に高くならない状態に維持される。従って、経時的な亀裂発生及び永久歪増大を招く懸念がなく、また、ゴム製ガスケット３の倒れ、座屈、シールラインの蛇行等も発生する懸念がない。更に、両側裾部３ｂ，３ｂの底面部３ｃに対する立上角度αが９０°以下とされていることにより、ゴム製ガスケット３の中央部における内部応力及び該側裾部３ｂ，３ｂにおける接着剤層４にかかるせん断応力が緩和される。これらにより、この種燃料電池用のガスケット構造体としての適性が著しく増大する。
【００２７】
図３（ａ）（ｂ）は他の実施形態のガスケット構造体を示し、図例のガスケット構造体１では、断面が山形形状のゴム製ガスケット３の両側斜面部３ｄ，３ｄに、断面Ｒ形状の凹部３ｅ，３ｅがその長手方向に沿って形成されている。このような凹部３ｅ，３ｅを形成することにより、図３（ａ）（ｂ）に示すＭＥＡ（他方のシール対象基材）５との間に挟装された際における圧縮力の一部が、この凹部３ｅ，３ｅの外方への膨出作用で吸収され、ゴム製ガスケット３の中央部Ｐ１における内部応力が過度に高くなることが抑制される。特に、凹部３ｅ，３ｅがＲ形状であることにより、圧縮力の吸収作用が分散し、これにより内部応力も分散し、亀裂発生や永久歪増大等の可能性もより低下する。また、圧縮力の吸収作用により、ゴム製ガスケット３の両側裾部３ｂ，３ｂにおける接着剤層４（Ｐ２部分）にかかるせん断応力がより緩和され、接着耐久性が一層向上する。
【００２８】
この場合、凹部３ｅ，３ｅにおけるＲ形状の曲率半径を大きく設定し、両側裾部３ｂ，３ｂから立上がって頂部３ａに連なる両側斜面部３ｄ，３ｄが緩やかな曲線を描くようにすることが望ましい。曲率半径が小さく斜面部３ｄ，３ｄが起伏角度の大きい曲線を描く場合は、上記圧縮力の吸収作用が充分に発揮されず、特にＰ２部分でのせん断応力が大きくなる傾向となる。この実施形態でも、１／２≦高さＨ／幅Ｄ≦１、角度α＜９０°、Ｈｓ≦１ｍｍである例を示しており、従って、これらによる作用効果は上述の通りである。また、図示では斜面部３ｄ，３ｄの両方に凹部３ｅ，３ｅを形成した例を示しているが、少なくとも一方に凹部３ｅを形成したものであっても良い。
その他の構成は上記の実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００２９】
図４は、図２に示す上記ガスケット構造体（セパレータ）１を製造する要領の一例を示している。図４は、射出成型法或いはトランスファー成型法に適用される金型６の一部を示しており、該金型６は、下金型７及び上金型８よりなる。下金型７は上記シール対象基材２を収容し得るキャビティ７ａを備える。また、上金型８は、上記ゴム製ガスケット３の形状に対応するよう形成された環状のキャビティ８ａと、未加硫ゴム材３Ｒの注入ゲート８ｂ及び該注入ゲート８ｂとキャビティ８ａとを繋ぐランナ部分８ｃとを備える。この注入ゲート８ｂ及びランナ部分８ｃは、環状のキャビティ８ａに沿った適所に設けられる。
【００３０】
上記金型６において、先ず、下金型７に形成されたキャビティ７ａ内に上記シール対象基材２を配置し、該シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤４Ｒを塗布した上で下金型７に上金型８を型締め合体させる。接着剤４Ｒの塗布は、シール対象基材２をキャビティ６ａ内に配置する前に行っても良い。上記所定部位２ｃの幅は、上金型８のキャビティ８ａの幅、即ち、ゴム製ガスケット３の底面部３ｃ幅と同じとされ、接着剤４Ｒは、該所定部位２ｃの幅と略同じ幅に塗布される。そして、注入装置（不図示）から注入ゲート８ｂに未加硫ゴム材３Ｒを注入し、注入されたゴム材３Ｒは、注入圧によりランナ部分８ｃを経て逐次キャビティ８ａ内に至る。
【００３１】
全キャビティ８ａ内がゴム材３Ｒで充分に充填されると保圧状態に保ち、ゴム材３Ｒを加硫する。この加硫は、金型を加熱するか、未加硫ゴム材３Ｒの保有する熱によってなされ、この加硫に伴い接着剤４Ｒの硬化が促進される。その後、脱型（型開き）し、注入ゲート８ｂ及びランナ部分８ｃに残存するゴム材を切除すれば、図２に示すように、シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤層４を介してゴム製ガスケット３が固着一体とされたガスケット構造体１が得られる。このように、未加硫ゴム材３Ｒの成型と同時に、接着剤層４を介したシール対象基材２との一体固着がなされるから、極めて効率的にガスケット構造体１が得られる。そして、キャビティ８ａの前記裾部３ｂに対応する部位のキャビティ壁の傾斜角度は、９０°以下の前記立上角度αとされるから、脱型の際にはアンダーカットとならず、その為生産性が劣ることもなく、ゴム製ガスケット３や接着剤層４に亀裂が生じたりして製品歩留まりが低下することもない。
【００３２】
ゴム製ガスケット３を事前に成型し、シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤を塗布して該ゴム製ガスケット３を貼着一体とすることも除外するものではないが、燃料電池用等に適用する場合には、幅が小さくゴム特有の可撓性を有するゴム製ガスケット３を上記所定部位２ｃに沿って正確に配置することは極めて難しく、熟練した技量を必要とされる。これに対し、図４に示すような成型によって、ゴム製ガスケット３をシール対象基材２の所定部位２ｃに固着一体に成型する場合は、このような困難性を伴うことがない。
尚、図３に示すガスケット構造体１も、そのゴム製ガスケット３の形状に符合するキャビティ８ａを備えた上型を準備することにより、同様に得られることは言うまでもない。
【００３３】
尚、上記実施形態では、シール対象基材２のガスケット３が一体固着される部位が平坦である例について述べたが、シール対象基材２の表面に環状溝を形成し、上記所定部位２ｃをこの環状溝の底部に設定するようにしても良い。また、燃料電池のセパレータに適用した例について述べたが、ハードディスク装置、その他の機器或いは自動車部品等を構成するものであって、シール対象基材とガスケットとが一体固着された状態で流通に供せられるものにも、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ セパレータ（ガスケット構造体）
２ シール対象基材
２ｃ 所定部位
３ ゴム製ガスケット
３ａ 頂部
３ｂ 裾部（幅方向端部）
３ｃ 底面部
３ｄ 斜面部
３ｅ 凹部
３Ｒ ゴム材
４ 接着剤層
４Ｒ 接着剤
Ｈ 頂部の上記底面部からの高さ
Ｄ 底面部の幅
Ｈｓ 高さ空間
α 立上角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが一体固着されたガスケット構造体、例えば、燃料電池のスタックを構成するセパレータの全周囲及び媒体用開口部周りにガスケットを一体に備えるガスケット構造体、或いは、ハードディスク装置等におけるカバーとガスケットとが一体とされたガスケット構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように、シール対象基材とガスケットとが一体とされたガスケット構造体の例としては、特許文献１乃至特許文献６に示される先行技術を挙げることができる。これら特許文献に開示されたガスケット構造体は、上記燃料電池のセパレータ或いはハードディスク装置等におけるカバーをシール対象基材とし、この基材の所定部位に対してゴム製ガスケットを固着形成したものである。このように、基材に対してガスケットが一体に固着されていると、そのまま燃料電池やハードディスク装置等の組立工場に持込んで製造に供することができるから、極めて効率的である。しかし、特許文献１に開示されたガスケット構造体の場合、基材とガスケットとは、ゴム材の加硫成型によって一体とされたものであるから、相互の固着力は左程強くなく、その為、組立工場への持込過程での梱包や輸送時に両者が剥がれるといった事態が生じることがある。
【０００３】
特許文献２、特許文献３及び特許文献４に開示されたガスケット構造体の場合、基材に対してガスケットが接着剤を介して貼着一体とされている。また、特許文献５には、シリコーン接着剤からなるガスケットシール成形材料を、ディスペンサシステムを用いて基材の所定部位に一体成形してガスケット構造体を得る例（同特許文献５の００３３欄参照）が記載されている。これらの特許文献によるガスケット構造体の場合は、ガスケットと基材とが接着剤若しくは接着機能部によって強固に固着一体とされているから、前記のように組立工場への持込過程での梱包や輸送時に両者が剥がれるといった事態が起こる可能性が少なくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１００２号公報
【特許文献２】特開２００４−７６８７７号公報
【特許文献３】特開２００３−５６７０４号公報
【特許文献４】特開２００５−１６７０３号公報
【特許文献５】特開２００１−１８２８３６号公報
【特許文献６】特開２００４−２０７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、接着剤等によってガスケットが基材に対して貼着一体とされている場合は、梱包や輸送時の不具合が生じる懸念が少ないが、燃料電池用等のガスケット構造体のように、低反力、高圧縮、接着耐久性が要求され、しかも、ガスケットが１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用される場合には、以下のような解決すべき課題がなお残存していた。このような課題について、図５を参照して説明する。図５に示すガスケット構造体５０は、シール対象基材５１の所定部位に接着剤層５２を介してゴム製ガスケット５３が固着一体に形成されたものである。ガスケット５３は、断面が山形でビード状に連なるガスケット本体部５３ａと、該ガスケット本体部５３ａの両側部に沿って形成された鍔部５３ｂ、５３ｂとよりなり、ガスケット本体部５３ａと両側部の鍔部５３ｂ、５３ｂとは、ゴム材の加硫成型により一体に形成されている。また、シール対象基材５１とガスケット５３との固着一体化は、前記にように、ゴム材の加硫成型時に接着剤を介してシール対象基材５１に加硫接着する方法、或いは、事前に加硫成型したゴム成型体を接着剤によりシール対象基材５１に接着する方法によりなされる。そして、接着剤層５２はガスケット５３の下面全面に亘っている。
【０００６】
図５に示すようなガスケット構造体５０を、他方のシール対象基材（例えば、高分子電解質膜と触媒電極層とを積層一体としたＭＥＡ）５４と合体締結した場合、この締結力によりガスケット５３が図５（ｂ）に示すように圧縮され変形する。この場合、ガスケット５３は、接着剤層５２によってその下面全面がシール対象基材５１に強固に固着されているから、圧縮の際のガスケット５３の横流れ及び横方向への膨出が抑制され、これにより他方のシール対象基材５４に対して大きな反力が作用する。この大きな反力により、他方のシール対象基材５４が変形を来すことがある。特に、燃料電池のように、層厚が薄く且つ脆い材質からなるＭＥＡを他方のシール対象基材とし、高圧縮下でセパレータと締結する場合は、このような現象を生じ易いという点が指摘されている。
【０００７】
また、圧縮力によりガスケット５３の内部、特にガスケット本体部５３ａの中央部Ｐ１における内部応力が高くなる為、経時的にガスケット５３の亀裂発生及び永久歪増大を来たし、これによりシール性が低下する。更に、鍔部５３ｂの基部Ｐ２（鍔部５３ｂとガスケット本体部５３ａとの境界部）における接着剤層５２に大きなせん断応力がかかる為に、接着耐久性が低下することもある。このような現象は、図示のような断面形状が山形のガスケット本体部５３の両側に鍔部５３ｂ，５３ｂを備えたガスケット５３の場合に顕著であり、その為、高圧縮下で用いられる燃料電池用等としての適性を充分に備えているとは言えなかった。
【０００８】
特許文献４のガスケットは、ガスケット本体部に対して鍔部を含む取付部が、嵩高で容積が大とされているので、圧縮の際にガスケット本体部のみが過圧縮されるのは必至であり、その為、ガスケット本体部の内部応力が過多となり、経時的に亀裂、シールラインの蛇行、座屈等の不具合が生じることが予想される。また、特許文献５に開示されたガスケットは、上記のような鍔部のない形状であって、ガスケットの断面形状における高さｈと、最大幅ｗとが、ｈ／ｗ≧１の関係にあることを特徴としている。このように鍔部がない形状の場合は、上記のように鍔部の基部におけるせん断応力が大きいことによる接着耐久性の低下は懸念されないが、接着幅に対してガスケットの高さが大であるから、シールラインの蛇行やガスケットの座屈が生じる懸念があり、これはシール性低下と言うガスケットとして備えるべき性状の致命的な不具合となる。特に、圧縮量が多い場合は顕著となる。
【０００９】
特許文献６には、燃料電池における金属セパレータに一体化されるシール部材を、根元部と、根元部から柱状に立ち上がる柱状部と、柱状部の先端に設けられる円弧状先端部とよりなるものとし、柱状部の幅寸法Ｗと、根元部から円弧状先端部までの高さ寸法Ｈとが、Ｈ／Ｗ≦１．５となるように設定することが開示されている。しかし、このような寸法設定は、シール材の先端部の金属セパレータの面方向（横方向）への追従性を意図してなされたもので、金属セパレータに対する耐接着性を勘案してなされるものではない。
【００１０】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、低反力、高圧縮、接着耐久性が求められる部位での使用適性に優れたガスケット構造体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るガスケット構造体は、シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが固着一体とされたガスケット構造体であって、上記ゴム製ガスケットは、断面形状が山形状であり、底面部が全面に亘って上記接着剤層を介して上記シール対象基材の所定部位に固着一体とされており、該ゴム製ガスケットにおける頂部の上記底面部からの高さ（以下、高さＨと言う）／該底面部の幅（以下、幅Ｄと言う）が、１／２より大で且つ１より小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るガスケット構造体は、前記ゴム製ガスケットの両側斜面部の少なくとも一方に、断面Ｒ形状の凹部がその長手方向に沿って形成されているものであっても良い。また、前記ゴム製ガスケットの幅方向端部の底面部に対する立上角度を９０°以下としても良い。更に、ゴム製ガスケットが、前記シール対象部材の所定部位に対して、接着剤を介してゴム材の加硫成型により固着一体に形成されたものとしても良い。そして、本発明に係るガスケット構造体は、前記ゴム製ガスケットの前記高さＨを２ｍｍ以下とし、該ゴム製ガスケットが、１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用されるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るガスケット構造体は、シール対象基材の所定部位に、接着剤層を介して、ゴム製ガスケットがその底面部の全面に亘って固着一体とされたものであるから、ゴム製ガスケットが所定部位に対して強固に固着一体とされ、このガスケット構造体が、梱包や搬送等の流通におかれてもシール対象基材とゴム製ガスケットとが分離することがない。そして、本ガスケット構造体は、燃料電池やハードディスク装置等の組立工場にそのまま持ち込まれ、他のシール対象基材と締結一体とすることにより、当該シール対象基材と他のシール対象基材との間にゴム製ガスケットが圧縮状態で挟圧され、両者間のシールがなされる。従って、上記の組立工場では、別途準備したガスケットをシール対象基材間に介装する作業が不要とされ、組立て作業の効率化が図られる。
【００１４】
上記ゴム製ガスケットは、断面が山形で、前述のような鍔部を有さない形状であるから、他のシール対象基材との間に挟圧され、圧縮される際のゴム製ガスケットの横流れ及び横方向への膨出抑制作用が過多とならず、これにより他方のシール対象基材に対して大きな反力が作用することがない。従って、ゴム製ガスケットが低反力の圧縮状態で挟装される為、高圧縮状態下でも他方のシール対象基材に変形を来す懸念もない。また、横流れ及び横方向への膨出抑制作用が過多とならないことにより、ゴム製ガスケットの中央部における内部応力も過剰な高さになることがない。従って、経時的なゴム製ガスケットの亀裂発生及び永久歪増大を来たすことがなく、これにより良好なシール性が維持され、シール機能の信頼性が高められる。更に、ゴム製ガスケットが鍔部を有さない形状であることから、ゴム製ガスケットの両側端部における接着剤層に大きなせん断応力がかかることがなく、接着耐久性が低下することもない。
【００１５】
加えて、ゴム製ガスケットの断面形状が山形であって、該ゴム製ガスケットにおける頂部の底面部からの高さＨ／該底面部の幅Ｄが、１／２より大で且つ１より小さく設定されているから、シール対象基材に対する接着剤層を介した固着一体化が安定的になされると共に、他方のシール対象基材との間に挟装された際において、シール性を維持するに充分な反力が発現されながらも、ゴム製ガスケットのシールラインの蛇行や、座屈が生じる懸念がなく、これによっても信頼性の高いシール性が得られる。因みに、上記高さＨ／幅Ｄが１より大きい場合は、圧縮時のゴム製ガスケットの倒れ、座屈、或いはシールラインの蛇行等が発生し易くなり、シール性が低下する傾向となる。また、高さＨ／幅Ｄが１／２より小さい場合は、圧縮時の内部応力が高くなり、亀裂が発生し易く、亀裂によるシール性低下の原因となる。更に、底面部の幅Ｄが相対的に大となる為、ゴム製ガスケットのための幅広の設置スペースをシール対象基材に確保する必要がある。
【００１６】
前記ゴム製ガスケットの両側斜面部の少なくとも一方に、断面Ｒ形状の凹部がその長手方向に沿って形成されているものとした場合、他方のシール対象基材との間に挟装された際における圧縮力の一部が、この凹部の外方への膨出作用で吸収され、ゴム製ガスケットの中央部における内部応力が高くなることが抑制される。特に、凹部がＲ形状であることにより、圧縮力の吸収作用が分散し、これにより内部応力も分散し、亀裂発生や永久歪増大等の可能性もより低下する。また、圧縮力の吸収作用により、ゴム製ガスケットの両側端部における接着剤層にかかるせん断応力がより緩和され、接着耐久性がより向上する。
【００１７】
前記ゴム製ガスケットの幅方向端部の底面部に対する立上角度を９０°以下とした場合、前記圧縮時において、ゴム製ガスケットの両側端部から外方への膨出により、ゴム製ガスケットの中央部における内部応力及び該両側端部における接着剤層にかかるせん断応力が緩和される。この立上角度が９０°を超えると、内部応力及び接着剤層にかかるせん断応力が高くなり、上記亀裂の発生や接着耐久性が低下する傾向となる。また、ゴム製ガスケットをシール対象基材に対して成型一体に形成する場合は、金型開き時に当該部位がアンダーカット部となることから、生産性が劣り、最悪の場合は、ゴム製ガスケットや接着剤層に亀裂が生じたりして製品歩留まりが低下する事態にもなる。
【００１８】
前記ゴム製ガスケットが、前記シール対象部材の所定部位に対して、接着剤を介してゴム材の加硫成型により固着一体に形成されたものである場合、ゴム材の加硫と接着剤の硬化とにより、ゴム製ガスケットがシール対象基材に対して強固に固着一体とされる。しかも、成型によってシール対象基材に固着一体とされるから、事前に成型したゴム製ガスケットを接着剤によってシール対象基材に固着したものに比べて効率的に得られ、製造コストの低減化が図られる。
【００１９】
本発明のガスケット構造体を、前記ゴム製ガスケットの前記高さＨを２ｍｍ以下とし、該ゴム製ガスケットが１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用されるものとした場合、例えば、燃料電池のセパレータとＭＥＡとの間のシールのように、低反力、高圧縮及び接着耐久性が要求される仕様適性を充分に備えたものとなる。高さＨが２ｍｍを超えると、１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用した場合、圧縮時の反力が大きくなり、これにより内部応力が高くなり、亀裂等の発生によってシール性が低下する傾向となる。
【００２０】
本発明において、ゴム製ガスケットを構成するゴム材としては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、ＶＭＱ等から選ばれたいずれかのゴム材が好ましく採用される。また、接着剤層を構成する接着剤としては、熱硬化性の接着剤が用いられ、具体的には、エポキシ系、フェノール系、カップリング剤系、ポリイミド系、ゴム糊系の接着剤が好ましく採用される。この接着剤は、ゴム製ガスケットをシール対象基材に対してゴム材の加硫成型により一体に形成する場合は、加硫成型時における加硫温度で硬化し、この硬化の際にゴム材及びシール対象基材の界面において化学反応を起こし、両被接着部材を強固に一体とするものである。更に、シール対象基材としては、カーボンプレートやＳＵＳ等の金属材が採用される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態のガスケット構造体を燃料電池のセパレータに適用した例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＸ−Ｘ線矢視拡大断面図であり、（ｂ）は他方のシール対象基材を合体締結し同ゴム製ガスケットが圧縮変形した状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は他の実施形態の図１（ａ）（ｂ）と同様図である。
【図４】同ガスケット構造体の製造方法における成型工程での成型装置の断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は従来のガスケット構造体における図１（ａ）（ｂ）と同様図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すガスケット構造体１は、燃料電池のセパレータであって、後記する高分子電解質膜（ＭＥＡ）５等と合体されて燃料電池構成用スタック（不図示）が構成されるものである。このガスケット構造体としてのセパレータ１は、カーボンプレート或いはＳＵＳ等のメタルプレート等をシール対象基材２とし、このシール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤層４を介してゴム製のガスケット３が一体固着されたものである。シール対象基材２は、適所に冷媒、水素及び酸素等の媒体流通用の開口部（シール対象媒体の流通域）２ａ…を複数備え、また、シール対象基材２の板面にはこれら開口部２ａのいずれかと連通する媒体流通路帯（シール対象媒体の流通域）２ｂが形成されている。これら開口部２ａ…及び媒体流通路帯２ｂの周りに所定幅の所定部位２ｃが形成され、この所定部位２ｃにゴム製ガスケット３が一体固着され、上記スタックの複数が締結合体されて燃料電池が構成された際に、このゴム製ガスケット３によって上記媒体の漏出の防止が図られる。
【００２３】
上記ゴム製ガスケット３は、断面が山形の形状で長手方向にビード状に連なるよう形成され、その両側裾部（幅方向端部）３ｂ，３ｂは、底面部３ｃに対し９０°以下の角度（立上角度）αで立上がり、傾斜面部３ｄ，３ｄを経てその頂部３ａに連なっている。該ゴム製ガスケット３における頂部３の底面部３ｃ（上記接着剤層４との界面）からの高さＨが２ｍｍ以下とされ、該高さＨ／該底面部の幅Ｄが、１／２より大で且つ１より小さく設定されている（１／２≦高さＨ／幅Ｄ≦１）。
【００２４】
上記構成のセパレータとしてのガスケット構造体１は２枚で対をなし、該対間に、前記ＭＥＡ５を挟装して１個の単位セル（不図示）を構成し、この単位セルを多数重ね合わさせて燃料電池本体、即ち、スタック（不図示）が形成される。このスタックの両端に集電板（不図示）を配しこれらをボルト（不図示）で締結一体として燃料電池が構成される。図２（ｂ）は、このボルトでの締結の際に、セパレータ１のシール対象基材２と、他方のシール対象基材であるＭＥＡ５との間でゴム製ガスケット３が圧縮変形した状態を示す。このような締結状態では、ゴム製ガスケット３がシール対象基材２とＭＥＡ５との間で圧縮変形した状態で介在するから、シール対象基材２とＭＥＡ５との間がシールされ、媒体流通路帯２ｂを流通する媒体（不図示）の外部への漏出が阻止される。前記開口部２ａ周りにもゴム製ガスケット３が圧縮変形した状態で存在するから、該開口部２ａ内を流通する媒体の外部への漏出が阻止される。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、上記締結時の圧縮力はゴム製ガスケット３の頂部３ａに負荷される。この時、頂部３ａに負荷された圧縮力は、底面部３ｃが接着剤層４を介してシール対象基材２に強固に固着されているから、両側の傾斜面部３ｄ，３ｄを外方に膨出するよう作用する。この膨出作用によって圧縮力が分散し、ゴム製ガスケット３の中央部Ｐ１における内部応力が過度に高くなることがない。従って、この圧縮状態におけるゴム製ガスケット３の経時的な亀裂発生及び永久歪増大を来たすことがなく、これにより良好なシール性が維持され、シール機能の信頼性が高められる。また、圧縮力が分散される結果、両側の裾部３ｂ，３ｂにおける接着剤層４の部分Ｐ２，Ｐ２にかかるせん断応力が小さくなり、接着剤層４による接着耐久性も向上する。
【００２６】
図示のような燃料電池におけるセパレータ（シール対象基材）２と、ＭＥＡ（他のシール対象基材）５との間の高さ空間Ｈｓは通常１ｍｍ以下とされる。このような関係のシール対象部材２，５間に高圧縮状態で介装されるゴム製ガスケット３は、上記高さＨが２ｍｍ以下であること、及び、１／２≦高さＨ／幅Ｄ≦１であることにより、低反力状態で且つその内部応力も過度に高くならない状態に維持される。従って、経時的な亀裂発生及び永久歪増大を招く懸念がなく、また、ゴム製ガスケット３の倒れ、座屈、シールラインの蛇行等も発生する懸念がない。更に、両側裾部３ｂ，３ｂの底面部３ｃに対する立上角度αが９０°以下とされていることにより、ゴム製ガスケット３の中央部における内部応力及び該側裾部３ｂ，３ｂにおける接着剤層４にかかるせん断応力が緩和される。これらにより、この種燃料電池用のガスケット構造体としての適性が著しく増大する。
【００２７】
図３（ａ）（ｂ）は他の実施形態のガスケット構造体を示し、図例のガスケット構造体１では、断面が山形形状のゴム製ガスケット３の両側斜面部３ｄ，３ｄに、断面Ｒ形状の凹部３ｅ，３ｅがその長手方向に沿って形成されている。このような凹部３ｅ，３ｅを形成することにより、図３（ａ）（ｂ）に示すＭＥＡ（他方のシール対象基材）５との間に挟装された際における圧縮力の一部が、この凹部３ｅ，３ｅの外方への膨出作用で吸収され、ゴム製ガスケット３の中央部Ｐ１における内部応力が過度に高くなることが抑制される。特に、凹部３ｅ，３ｅがＲ形状であることにより、圧縮力の吸収作用が分散し、これにより内部応力も分散し、亀裂発生や永久歪増大等の可能性もより低下する。また、圧縮力の吸収作用により、ゴム製ガスケット３の両側裾部３ｂ，３ｂにおける接着剤層４（Ｐ２部分）にかかるせん断応力がより緩和され、接着耐久性が一層向上する。
【００２８】
この場合、凹部３ｅ，３ｅにおけるＲ形状の曲率半径を大きく設定し、両側裾部３ｂ，３ｂから立上がって頂部３ａに連なる両側斜面部３ｄ，３ｄが緩やかな曲線を描くようにすることが望ましい。曲率半径が小さく斜面部３ｄ，３ｄが起伏角度の大きい曲線を描く場合は、上記圧縮力の吸収作用が充分に発揮されず、特にＰ２部分でのせん断応力が大きくなる傾向となる。この実施形態でも、１／２≦高さＨ／幅Ｄ≦１、角度α＜９０°、Ｈｓ≦１ｍｍである例を示しており、従って、これらによる作用効果は上述の通りである。また、図示では斜面部３ｄ，３ｄの両方に凹部３ｅ，３ｅを形成した例を示しているが、少なくとも一方に凹部３ｅを形成したものであっても良い。
その他の構成は上記の実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００２９】
図４は、図２に示す上記ガスケット構造体（セパレータ）１を製造する要領の一例を示している。図４は、射出成型法或いはトランスファー成型法に適用される金型６の一部を示しており、該金型６は、下金型７及び上金型８よりなる。下金型７は上記シール対象基材２を収容し得るキャビティ７ａを備える。また、上金型８は、上記ゴム製ガスケット３の形状に対応するよう形成された環状のキャビティ８ａと、未加硫ゴム材３Ｒの注入ゲート８ｂ及び該注入ゲート８ｂとキャビティ８ａとを繋ぐランナ部分８ｃとを備える。この注入ゲート８ｂ及びランナ部分８ｃは、環状のキャビティ８ａに沿った適所に設けられる。
【００３０】
上記金型６において、先ず、下金型７に形成されたキャビティ７ａ内に上記シール対象基材２を配置し、該シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤４Ｒを塗布した上で下金型７に上金型８を型締め合体させる。接着剤４Ｒの塗布は、シール対象基材２をキャビティ６ａ内に配置する前に行っても良い。上記所定部位２ｃの幅は、上金型８のキャビティ８ａの幅、即ち、ゴム製ガスケット３の底面部３ｃ幅と同じとされ、接着剤４Ｒは、該所定部位２ｃの幅と略同じ幅に塗布される。そして、注入装置（不図示）から注入ゲート８ｂに未加硫ゴム材３Ｒを注入し、注入されたゴム材３Ｒは、注入圧によりランナ部分８ｃを経て逐次キャビティ８ａ内に至る。
【００３１】
全キャビティ８ａ内がゴム材３Ｒで充分に充填されると保圧状態に保ち、ゴム材３Ｒを加硫する。この加硫は、金型を加熱するか、未加硫ゴム材３Ｒの保有する熱によってなされ、この加硫に伴い接着剤４Ｒの硬化が促進される。その後、脱型（型開き）し、注入ゲート８ｂ及びランナ部分８ｃに残存するゴム材を切除すれば、図２に示すように、シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤層４を介してゴム製ガスケット３が固着一体とされたガスケット構造体１が得られる。このように、未加硫ゴム材３Ｒの成型と同時に、接着剤層４を介したシール対象基材２との一体固着がなされるから、極めて効率的にガスケット構造体１が得られる。そして、キャビティ８ａの前記裾部３ｂに対応する部位のキャビティ壁の傾斜角度は、９０°以下の前記立上角度αとされるから、脱型の際にはアンダーカットとならず、その為生産性が劣ることもなく、ゴム製ガスケット３や接着剤層４に亀裂が生じたりして製品歩留まりが低下することもない。
【００３２】
ゴム製ガスケット３を事前に成型し、シール対象基材２の所定部位２ｃに接着剤を塗布して該ゴム製ガスケット３を貼着一体とすることも除外するものではないが、燃料電池用等に適用する場合には、幅が小さくゴム特有の可撓性を有するゴム製ガスケット３を上記所定部位２ｃに沿って正確に配置することは極めて難しく、熟練した技量を必要とされる。これに対し、図４に示すような成型によって、ゴム製ガスケット３をシール対象基材２の所定部位２ｃに固着一体に成型する場合は、このような困難性を伴うことがない。
尚、図３に示すガスケット構造体１も、そのゴム製ガスケット３の形状に符合するキャビティ８ａを備えた上型を準備することにより、同様に得られることは言うまでもない。
【００３３】
尚、上記実施形態では、シール対象基材２のガスケット３が一体固着される部位が平坦である例について述べたが、シール対象基材２の表面に環状溝を形成し、上記所定部位２ｃをこの環状溝の底部に設定するようにしても良い。また、燃料電池のセパレータに適用した例について述べたが、ハードディスク装置、その他の機器或いは自動車部品等を構成するものであって、シール対象基材とガスケットとが一体固着された状態で流通に供せられるものにも、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ セパレータ（ガスケット構造体）
２ シール対象基材
２ｃ 所定部位
３ ゴム製ガスケット
３ａ 頂部
３ｂ 裾部（幅方向端部）
３ｃ 底面部
３ｄ 斜面部
３ｅ 凹部
３Ｒ ゴム材
４ 接着剤層
４Ｒ 接着剤
Ｈ 頂部の上記底面部からの高さ
Ｄ 底面部の幅
Ｈｓ 高さ空間
α 立上角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが固着一体とされたガスケット構造体であって、
上記ゴム製ガスケットは、断面形状が山形状であり、底面部が全面に亘って上記接着剤層を介して上記シール対象基材の所定部位に固着一体とされており、該ゴム製ガスケットにおける頂部の上記底面部からの高さ／該底面部の幅が、１／２より大で且つ１より小さいことを特徴とするガスケット構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットの両側斜面部の少なくとも一方に、断面Ｒ形状の凹部がその長手方向に沿って形成されていることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットの幅方向端部の底面部に対する立上角度が９０°以下であることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットが、前記シール対象部材の所定部位に対して、接着剤を介してゴム材の加硫成型により固着一体に形成されたものであることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットの前記高さが２ｍｍ以下であり、該ゴム製ガスケットが、１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用されるものであることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項１】
シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが固着一体とされたガスケット構造体であって、
上記ゴム製ガスケットは、断面形状が山形状であり、底面部が全面に亘って上記接着剤層を介して上記シール対象基材の所定部位に固着一体とされており、該ゴム製ガスケットにおける頂部の上記底面部からの高さ／該底面部の幅が、１／２より大で且つ１より小さいことを特徴とするガスケット構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットの両側斜面部の少なくとも一方に、断面Ｒ形状の凹部がその長手方向に沿って形成されていることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットの幅方向端部の底面部に対する立上角度が９０°以下であることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットが、前記シール対象部材の所定部位に対して、接着剤を介してゴム材の加硫成型により固着一体に形成されたものであることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のガスケット構造体において、
前記ゴム製ガスケットの前記高さが２ｍｍ以下であり、該ゴム製ガスケットが、１ｍｍ以下の高さ空間に介在されるよう使用されるものであることを特徴とするガスケット構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８０９６３（Ｐ２０１０−１８０９６３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５４８４（Ｐ２００９−２５４８４）
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【出願人】（０００２２５３５９）内山工業株式会社 (204)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【出願人】（０００２２５３５９）内山工業株式会社 (204)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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