(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のセル部品本体と、このセル部品本体の表面にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体的に成形されたガスケットからなり、前記ガスケットが、適当に圧縮された状態で他のセル部品に密接されるシール突条と、このシール突条よりも幅が大きく、かつ前記シール突条よりも小さな圧縮率で圧縮された状態で前記他のセル部品に密接される平坦シール部と、前記シール突条と平坦シール部の間の谷部を備えることを特徴とする燃料電池セル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルを構成する部品であって、発電領域の周囲を密封するガスケットを一体に有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、高分子電解質膜（イオン交換膜）の両面に一対の触媒電極層を設けた膜電極複合体（以下ＭＥＡという）の厚さ方向両側を、セパレータで挟持した燃料電池セルを多数積層したセルスタック構造となっている。そして、酸化ガス（酸素）が各セパレータの一方の面に形成された酸化ガス流路から一方の触媒電極層（カソード）に供給され、燃料ガス（水素）が各セパレータの他方の面に形成された燃料ガス流路から他方の触媒電極層（アノード）に供給され、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって、電力を発生するものである。
【０００３】
燃料ガスや酸化ガスが外部へリークしたり、互いに混合したりしないように、ＭＥＡの発電領域の周囲は、ガスケットによって密封されており、このガスケットは、セパレータの表面に一体に設けられてＭＥＡの表面に密接されるものがよく知られている。
【０００４】
図５は、従来の燃料電池セル部品として、ガスケットを一体に有するセパレータの一部を示す断面図である。すなわちこの図５において、参照符号１０１は燃料電池のセパレータであって、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等のゴム材料からなるガスケット１０２が設けられている。ガスケット１０２はシール突条１０２ａが形成されていて、このシール突条１０２ａが図中一点鎖線で示されるＭＥＡ１０３に圧縮状態で密接されることによって、燃料ガスや酸化ガスに対する密封を行うものである（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００５】
ガスケット１０２は、圧縮に対する反力が大きいと、セルスタック全体としての締付荷重が著しく大きくなってしまうため、低反力化が要求されており、このためガスケット１０２（シール突条１０２ａ）の断面積を小さくする必要がある。また、シリコーンゴムやＥＰＤＭは安価ではあるものの、燃料ガス（水素）の不透過性は劣るため、ガスケット１０２の断面積を小さくすると燃料ガスの透過漏れが大きくなって、発電効率の低下を来たすばかりでなく、漏れた燃料ガスによる危険性も増大するおそれがある。
【０００６】
したがって、燃料ガスの透過漏れを抑制するため、ガスケット１０２を、シリコーンゴムやＥＰＤＭの外側を燃料ガス不透過性に優れたフッ素ゴムやブチルゴムで被覆した構造とすることも提案されているが（例えば特許文献２参照）、生産コストが高くなり、生産効率が低下するといった問題が指摘される。
【特許文献１】特開２００１−３３２２７５号公報
【特許文献２】特開２００４−５５４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ガスケットを一体に有する燃料電池セル部品において、ガスケットの材質がガス不透過性に劣るものであっても、ガスの透過漏れを極力減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る燃料電池セル部品は、板状のセル部品本体と、このセル部品本体の表面にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体的に成形されたガスケットからなり、前記ガスケットが、適当に圧縮された状態で他のセル部品に密接されるシール突条と、このシール突条よりも幅が大きく、かつ前記シール突条よりも小さな圧縮率で圧縮された状態で前記他のセル部品に密接される平坦シール部と、前記シール突条と平坦シール部の間の谷部を備えるものである。この構成によれば、ガスケットが、シール突条及びこのシール突条よりも幅の大きい平坦シール部を有することによって、ガスの透過距離が長くなるので、ガスの透過圧力が有効に減衰されて透過漏れが減少する。しかも平坦シール部の圧縮率がシール突条の圧縮率より小さいため、圧縮に対するガスケットの反力が抑えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る燃料電池セル部品によれば、ガスケットの材質がガス不透過性に劣るものであっても、ガスの透過距離が長くなることによって、ガスケットの圧縮に対する反力の上昇を抑えつつガスの透過漏れを有効に抑制することができる。またこのため、生産コストの上昇を防止することができる。
【００１１】
また、シール突条と平坦シール部が互いに連続した密接面を形成することによって、ガスの透過距離を一層長くしてガスの透過漏れ抑制効果を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る燃料電池セル部品の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る燃料電池セル部品の第一の形態を示す未圧縮状態の要部断面図、図２は、圧縮状態の要部断面図である。
【００１３】
すなわち、第一の形態による燃料電池セル部品は、図１に示されるように、導電性を有するカーボン又は金属製のセパレータ１と、このセパレータ１の表面に、シリコーンゴム（ＶＭＱ）やエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体的に成形されたガスケット２からなる。なお、セパレータ１は請求項１に記載されたセル部品本体に相当するものである。
【００１４】
ガスケット２は、断面が山形のシール突条２１と、セパレータ１の表面からの標高（肉厚）ｈ２がシール突条２１の標高ｈ１よりも低く、幅ｗ２がシール突条２１の幅ｗ１よりも大きく、上面が平坦な平坦シール部２２とを備え、シール突条２１と平坦シール部２２との間は谷部２３となっている。
【００１５】
セルスタックとしての組立状態では、図２に示されるように、ガスケット２におけるシール突条２１が密封対象ガス（特に燃料ガス）Ｇ側、平坦シール部２２がその外側（密封対象ガスＧと反対側）に位置する。そしてシール突条２１及び平坦シール部２２は、適当に圧縮された状態で膜電極複合体（以下ＭＥＡという）３の表面に密接されるもので、上述のようにｈ１＞ｈ２であるため、平坦シール部２２の圧縮率はシール突条２１の圧縮率よりも小さい。好ましくは、シール突条２１の圧縮率は２０〜５０％、平坦シール部２２の圧縮率は１〜１０％とする。なお、ＭＥＡ３は請求項１に記載された他のセル部品に相当するものである。
【００１６】
上記構成を備える第一の形態の燃料電池セル部品によれば、シール突条２１は圧縮率が相対的に大きいため、密封対象ガスＧに対する密封性が高いものとなっており、しかも密封対象ガスＧがこのシール突条２１を僅かに透過して谷部２３による隙間へ達しても、その外側にはシール突条２１よりも幅の大きい（ｗ１＜ｗ２）平坦シール部２２が存在し、適当な圧縮状態でＭＥＡ３に密接していることによってガスＧの透過圧力が有効に減衰されるので、透過漏れが減少する。このため、特に燃料ガスの透過漏れによる発電効率の低下や、漏れた燃料ガスによる危険性の増大を有効に抑えることができる。
【００１７】
またこのため、ガスケット２の材料としてシリコーンゴムやエチレンプロピレンゴムなど、燃料ガスに対する不透過性は高くないが比較的安価なゴム材料を使用できるので、生産コストも低く抑えることができる。
【００１８】
また、平坦シール部２２の圧縮率がシール突条２１の圧縮率よりも十分に小さいため、圧縮に対するガスケット２の反力の増大が抑えられる。したがって、セルスタック全体としての締付荷重も抑えられる。
【００１９】
次に図３は、本発明に係る燃料電池セル部品の第二の形態を示す未圧縮状態の要部断面図、図４は、圧縮状態の要部断面図である。
【００２０】
第二の形態による燃料電池セル部品において、上述した第一の形態と異なるところは、シール突条２１の圧縮率が２０〜５０％、平坦シール部２２の圧縮率が１〜１０％となるようにガスケット２を圧縮したときに、図４に示されるように、シール突条２１及び平坦シール部２２の変形によってその間の谷部２３が埋まってしまう程度に、谷部２３を浅く形成したことにある。その他の部分は、第一の形態と同様に構成されている。
【００２１】
このようにすれば、ＭＥＡ３に対してシール突条２１及び平坦シール部２２が互いに連続した密接面を形成するので、密封対象ガスＧの透過距離Ｌが一層長くなり、ガスＧの透過漏れ抑制効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る燃料電池セル部品の第一の形態を示す未圧縮状態の要部断面図である。
【図２】本発明に係る燃料電池セル部品の第一の形態を示す圧縮状態の要部断面図である。
【図３】本発明に係る燃料電池セル部品の第二の形態を示す未圧縮状態の要部断面図である。
【図４】本発明に係る燃料電池セル部品の第二の形態を示す圧縮状態の要部断面図である。
【図５】従来の燃料電池セル部品として、ガスケットを一体に有するセパレータの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  セパレータ（セル部品本体）
２  ガスケット
２１  シール突条
２２  平坦シール部
２３  谷部
３  ＭＥＡ（他のセル部品）
Ｇ  密封対象ガス
【図１】
0005447762.tif 000002
【図２】
0005447762.tif 000003
【図３】
0005447762.tif 000004
【図４】
0005447762.tif 000005
【図５】
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