(57)【要約】【課題】燃料電池内部のシール部についての検査を容易かつ確実に実施できる技術を提供する。【解決手段】燃料電池１００の単セル１１０は、膜電極接合体１０と、膜電極接合体１０の両側に配置される第１と第２のセパレータ２０，３０とを備える。膜電極接合体１０の外周には、第１と第２のセパレータ２０，３０のそれぞれに接着され、シール部として機能するゴム層４０が配置されている。また、ゴム層４０には、水素供給用マニホールド６１を構成するマニホールド孔４１が形成されており、そのマニホールド孔４１内には、第２のセパレータ３０に対するゴム層４０の接着状態の評価のために試験的に外力が付与される接着試験部４５が設けられている。【選択図】図３
2014082034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の両側に配置される第１と第２のセパレータと、
前記膜電極接合体が配置されている発電領域の外周において、前記第１と第２のセパレータのうちの少なくとも一方の表面に接着され、前記発電領域に供給される流体の漏洩を防止するシール部と、
前記第１または第２のセパレータの表面のうちの前記流体に曝される部位に接着され、前記シール部の接着状態の評価のために試験的に外力が付与される接着試験部と、
を備える、燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記膜電極接合体の両側に配置されている前記第１と第２のセパレータを有する複数の発電体が積層された積層体を備え、
前記積層体は、前記発電領域の外周において、前記積層体を積層方向に貫通している、前記流体のマニホールドを有し、
前記シール部は、前記マニホールドからの前記流体の漏洩を防止し、
前記接着試験部は、前記マニホールド内に設けられている、燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池であって、
前記シール部は、前記積層体において、前記発電体同士の間に配置され、前記第１または第２のセパレータに接着されているシールガスケットを含み、
前記接着試験部は、前記シールガスケットの接着状態の評価のためのガスケット接着試験部を含む、燃料電池。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記接着試験部は、曝される前記流体の種類ごとに設けられている、燃料電池。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記接着試験部は、
前記第１のセパレータと前記シール部との間の接着界面における接着状態の評価のために設けられた第１の接着試験部と、
前記第２のセパレータと前記シール部との間の接着界面における接着状態の評価のために設けられた第２の接着試験部と、を含む、燃料電池。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記接着試験部は、前記セパレータの表面から突起する複数の突起部として形成されている、燃料電池。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記接着試験部は、前記シール部と同じ材料で構成されているとともに、前記シール部と同じ接着方法で、前記シール部と同じ面に接着されている、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、通常、膜電極接合体と、膜電極接合体を狭持する２枚のセパレータと、を備え、膜電極接合体を狭持しているセパレータ同士の間には、反応ガスや冷媒などの流体の漏洩を防止するシール部が形成される。シール部のシール不良は、燃料電池の性能低下の原因となるため、燃料電池の製造後には、シール部についての適切な検査が容易かつ確実に実施されることが望ましい。例えば、特許文献１には、膜電極接合体を狭持するセパレータ同士を接着する接着剤によって形成されたシール部の検査のために、Ｘ線の照射による燃料電池の内部の撮像を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された検査方法では、撮影画像に現れにくいシール部の実質的な劣化状態を検出することが困難であるという問題がある。撮影画像に現れにくい実質的な劣化状態としては、例えば、シール部の化学的腐食に伴うシール部の強度不足やシール不良、接着不良などがある。また、特許文献１の技術では、Ｘ線を照射するための装置が必要であり、検査のためのコストが高くなってしまうという問題がある。
【０００５】
ところで、燃料電池の製造後の検査においては、任意の数のサンプルを分解してシール部の検査を行う抜き取り検査を行うことができる。しかし、抜き取り検査では、全ての燃料電池について、シール部の製造不良を確実に検出することができなかった。
【０００６】
また、燃料電池のシール部は、燃料電池の運転中には反応ガスや冷媒などの流体に曝されるため、経年劣化を生じやすい。そのため、シール部の検査は、燃料電池の製造時に限らず、燃料電池の使用開始後の所定の定期的なタイミングで、燃料電池の個体ごとに、容易かつ確実に実施できることが望ましい。そのほか、燃料電池のシール部の検査については、検査のための設備の小型化や低コスト化、検査工程の簡易化、効率化等が要求されてきた。しかし、これまで、こうした要求に対して十分な工夫がなされてこなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は；膜電極接合体と；前記膜電極接合体の両側に配置される第１と第２のセパレータと；前記膜電極接合体が配置されている発電領域の外周において、前記第１と第２のセパレータのうちの少なくとも一方の表面に接着され、前記発電領域に供給される流体の漏洩を防止するシール部と；前記第１または第２のセパレータの表面のうちの前記流体に曝される部位に接着され、前記シール部の接着状態の評価のために試験的に外力が付与される接着試験部と；を備える。この形態の燃料電池によれば、接着試験部に対する接着状態の評価結果を指標として、シール部の接着状態の不良を容易かつ確実に検査できる。
【０００９】
（２）上記形態の燃料電池は、前記膜電極接合体の両側に配置されている前記第１と第２のセパレータを有する複数の発電体が積層された積層体を備え；前記積層体は、前記発電領域の外周において、前記積層体を積層方向に貫通している、前記流体のマニホールドを有し；前記シール部は、前記マニホールドからの前記流体の漏洩を防止し；前記接着試験部は、前記マニホールド内に設けられているものとしても良い。この形態の燃料電池によれば、接着試験部がマニホールド内に設けられているため、試験のために接着試験部に対して付与する外力を、燃料電池の外部から容易に付与することができる。
【００１０】
（３）上記形態の燃料電池において、前記シール部は、前記積層体において、前記発電体同士の間に配置され、前記第１または第２のセパレータに接着されているシールガスケットを含み；前記接着試験部は、前記シールガスケットの接着状態の評価のためのガスケット接着試験部を含むものとしても良い。この形態の燃料電池によれば、発電体同士の間に接着して配置されているシールガスケットの接着状態についての評価試験を容易かつ確実に実施することができる。
【００１１】
（４）上記形態の燃料電池において、前記接着試験部は、曝される前記流体の種類ごとに設けられていても良い。この形態の燃料電池によれば、曝される流体の種類ごとにシール部の劣化状態を容易かつ確実に検出することができる。
【００１２】
（５）上記形態の燃料電池において、前記接着試験部は；前記第１のセパレータと前記シール部との間の接着界面における接着状態の評価のために設けられた第１の接着試験部と；前記第２のセパレータと前記シール部との間の接着界面における接着状態の評価のために設けられた第２の接着試験部と；を含むものとしても良い。この形態の燃料電池によれば、第１のセパレータとシール部との間の接着界面と、第２のセパレータとシール部との間の接着界面と、の両方について、シール部の接着状態を容易かつ確実に検査することができる。即ち、シール部の有する接着界面ごとの接着状態を容易かつ確実に検査することができる。
【００１３】
（６）上記形態の燃料電池において、前記接着試験部は、前記セパレータの表面から突起する複数の突起部として形成されていても良い。この形態の燃料電池によれば、接着試験部が突起部として形成されているため、接着試験部に引っ張り方向の外力を付与しやすくなり、シール部の接着性の試験が容易に実施できる。また、接着試験部としての突起部が複数設けられているため、シール部の接着状態の試験を、その突起部の数だけ実施することができる。
【００１４】
（７）上記形態の燃料電池において、前記接着試験部は、前記シール部と同じ材料で構成されているとともに、前記シール部と同じ接着方法で、前記シール部と同じ面に接着されていても良い。この形態の燃料電池によれば、シール部の接着状態が、接着試験部の接着状態に、より反映されるため、シール部の接着性の検査精度を向上させることができる。
【００１５】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１６】
本発明は、燃料電池以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池の検査方法や検査装置、当該装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。また、検査のための被検査部が予め設けられている燃料電池の製造方法や製造装置、その製造装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料電池の構成を示す概略断面図。
【図２】単セルの概略正面図。
【図３】接着試験部の形成部位における単セルの概略断面図である。
【図４】接着試験部に対して実施される接着状態の評価試験を説明するための模式図。
【図５】単セルの製造工程の手順を示す説明図。
【図６】第２実施形態の単セルの構成を示す概略図。
【図７】第３実施形態の単セルの構成を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
A．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての燃料電池の構成を示す概略断面図である。なお、図１では、燃料電池１００に含まれる任意の単セル１１０と、当該単セル１１０に隣接するセパレータ２０，３０の一部を図示してあり、他の部位の図示は、便宜上、省略してある。また、図１中の一点鎖線は、図示された切断面の切断方向が変わる境界線を示している。
【００１９】
この燃料電池１００は、反応ガスとして水素（燃料ガス）と酸素（酸化剤ガス）の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１００は、発電体である複数の単セル１１０が積層された積層構造（スタック構造）を有する。各単セル１１０は、膜電極接合体１０と、第１と第２のセパレータ２０，３０と、ゴム層４０と、を備える。膜電極接合体１０は、電解質膜１と、電解質膜１の両面に配置された第１と第２の電極２，３と、を備える。
【００２０】
電解質膜１は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示すフッ素樹脂系のイオン交換膜である。第１と第２の電極２，３は、触媒を担持した導電性粒子（例えば、白金担持カーボン）と、電解質膜１と同様な電解質樹脂と、を含む薄膜によって構成することができる。第１と第２の電極２，３には、供給された反応ガスを拡散させるためのガス拡散層が積層されるものとしても良い。なお、本実施形態の燃料電池１００では、第１の電極２が水素の供給を受けてアノード（燃料極）として機能し、第２の電極３が、酸素の供給を受けてカソード（酸化剤極）として機能する。
【００２１】
第１と第２のセパレータ２０，３０は、金属板などの導電性を有する板状基材によって構成することができる。第１と第２のセパレータ２０，３０はそれぞれ、膜電極接合体１０の第１と第２の電極２，３と電気的に導通するように配置され、集電板として機能する。第１と第２のセパレータ２０，３０にはそれぞれ、プレス加工などによって形成された厚み方向の凹凸によって、ガスケット配置部２２，３２と、ガス流路溝２３，３３と、冷媒流路溝２４，３４と、が形成されている。
【００２２】
ガスケット配置部２２，３２は、第１と第２のセパレータ２０，３０のそれぞれの外周縁部において互いに対応する位置に形成されている。ガスケット配置部２２，３２は、膜電極接合体１０が配置されている側に向かって、隣接する単セル１１０同士の接触界面から落ち込む段差部として形成されている。これによって、燃料電池１００を構成したときには、隣接する単セル１１０同士の間に、第１と第２のセパレータ２０，３０のガスケット配置部２２，３２に挟まれた、シールガスケット５０を配置するための空間が形成される。
【００２３】
ここで、燃料電池１００は、単セル１１０の積層体をその積層方向に沿って貫通し、各単セル１１０の内部に設けられた流体流路に接続される、反応ガスおよび冷媒の流通するマニホールド６０を有している。各単セル１１０のガスケット配置部２２，３２には、マニホールド６０を構成するマニホールド孔２１，３１が貫通孔として形成されている。なお、マニホールド６０は、各流体ごとに供給用と排出用とが形成されるが、それらの具体的な形成位置については後述する。
【００２４】
シールガスケット５０は、第１のセパレータ２０のガスケット配置部２２に面接触する台座部５１と、台座部５１から突起して単セル１１０を構成したときに第２のセパレータ３０のガスケット配置部３２に接触する突起部５２と、を有している。シールガスケット５０は、無端枠状のゴム部材によって構成され、各流体のマニホールド６０と、発電領域（単セル１１０において膜電極接合体１０が配置される領域）と、を囲むように配置される。なお、本実施形態の単セル１１０では、シールガスケット５０の台座部５１は、接着層５３によって、第１のセパレータ２０のガスケット配置部２２に接着されて、各単セル１１０と一体化されている。
【００２５】
ガス流路溝２３，３３および冷媒流路溝２４，３４は、第１と第２にセパレータ２０，３０の発電領域の波板状の凹凸によって形成されている。より具体的には、ガス流路溝２３，３３は、第１と第２のセパレータの電極２，３と対向する面の凹部として形成されている。また、冷媒流路溝２４，３４は、その反対側の面において、ガス流路溝２３，３３によって形成された凸部に挟まれた凹部として形成されている。即ち、各単セル１１０において、ガス流路溝２３，３３と冷媒流路溝２４，３４とは交互に配列されて形成されている。
【００２６】
なお、第１のセパレータ２０に形成されたガス流路溝２３は、単セル１１０を構成したときに開口部が第１の電極２によって覆われ、発電領域における水素の流路を構成する。また、第２のセパレータ３０に形成されたガス流路溝３３は、単セル１１０を構成したときに開口部が第２の電極３によって覆われ、発電領域における酸素の流路を構成する。第１と第２のセパレータ２０，３０の冷媒流路溝２４，３４は、燃料電池１００を構成したときに互いに対向しあい、各単セル１１０の間において発電領域における冷媒の流路を構成する。
【００２７】
ゴム層４０は、第１と第２のセパレータ２０，３０の間における膜電極接合体１０の外周の領域に配置されており、流体の漏洩を防止するシール部として機能する。ゴム層４０は、両面に、接着層（プライマー層）４２を有しており、第１と第２のセパレータ２０，３０同士を電気的に絶縁しつつ一体的に接着する。なお、ゴム層４０は膜電極接合体１０の外周縁部を包含することにより、膜電極接合体１０の外周縁部において、燃料電池反応に用いられる前の反応ガスが供給された電極とは反対の電極へと移動してしまう、いわゆる、クロスリークの発生を抑制する。
【００２８】
なお、ゴム層４０は、例えば、以下の樹脂部材によって構成することができる。
＜ゴム層４０の材料例＞
フッ素ゴム（ＦＫＭ）／シリコン系の樹脂部材／エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）／ウレタン／ニトリルゴム（ＮＢＲ）／スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）／イソプレンゴム（ＩＲ）／天然ゴム  等
【００２９】
ゴム層４０は、第１と第２のセパレータ２０，３０のガスケット配置部２２，３２に狭持されている部位に、マニホールド６０を構成する貫通孔であるマニホールド孔４１を有している。なお、本実施形態の燃料電池１００の全ての単セル１１０では、ゴム層４０のマニホールド孔４１内に、ゴム層４０の接着性の試験を行うための接着試験部（図示は省略）が配置さていれるが、その詳細については後述する。また、ゴム層４０には、反応ガスのマニホールド６０と発電領域の水素流路または酸素流路とを接続する反応ガスのための連通流路が形成されるが、その図示および説明は省略する。
【００３０】
図２は、燃料電池１００の任意の単セル１１０を第１のセパレータ２０の側から、燃料電池１００の積層方向に沿ってみたときの概略正面図である。なお、図２では、図１で説明した各構成部に同じ符号を付してある。また、図２では、発電領域１１を一点鎖線で図示してある。さらに、図２では、シールガスケット５０の図示を省略する替わりに、シールガスケット５０によって形成されるシールラインＳＬを二点鎖線で図示してある。
【００３１】
燃料電池１００は、マニホールド６０として、水素の供給用および排出用のマニホールド６１，６２と、酸素の供給用および排出用のマニホールド６３，６４と、冷媒の供給用および排出用のマニホールド６５，６６と、を有している。各流体の供給用マニホールド６１，６３，６５は、発電領域１１を挟んで、それぞれの排出用マニホールド６２，６４，６６と対角または対向する位置に形成されている。なお、シールガスケット５０によって形成されるシールラインＳＬは、反応ガスの各マニホールド６１〜６４をそれぞれ囲むように形成されるとともに、冷媒用のマニホールド６５，６６と発電領域１１とをともに囲むように形成される。
【００３２】
ところで、燃料電池１００の運転中には、各マニホールド６１〜６６においては、ゴム層４０が流体に曝されることになる。そのため、各マニホールド６１〜６６内においては、その流体によって、ゴム層４０やその接着層４２の構成部材の経年劣化が促進され、ゴム層４０と、第１と第２のセパレータ２０，３０との間の接着性が低下してしまう可能性がある。特に、水素供給用マニホールド６１には、高濃度の水素が高圧力で流入するため、経年劣化が促進されやすい。
【００３３】
そこで、本実施形態の単セル１１０には、水素供給用マニホールド６１内にゴム層４０の接着状態を評価するための指標となる接着試験部４５が配置されている。具体的に、接着試験部４５は、第２のセパレータ３０のマニホールド孔３１の内周縁を、第１のセパレータ２０のマニホールド孔２１の内周縁よりも水素供給用マニホールド６１内に突出するように形成された延長部３５の上に接着されている。
【００３４】
図３は、接着試験部４５の形成部位（図２のＸ−Ｘ切断）における単セル１１０の概略断面図である。接着試験部４５は、ゴム層４０の水素供給用マニホールド６１を構成するマニホールド孔４１内において、第２のセパレータ３０の延長部３５の上の２つの並列に配列された突起部として形成されている。接着試験部４５は、ゴム層４０と同じ材料によって形成されるとともに、ゴム層４０の接着層４２と同じ接着剤によって形成された接着層４６によって、延長部３５に接着されている。なお、詳細は後述するが、接着試験部４５は、ゴム層４０の形成工程において、ゴム層４０とともに形成される。
【００３５】
このように、接着試験部４５はゴム層４０とともに形成され、水素供給用マニホールド６１においてゴム層４０とともに水素に曝されるため、接着試験部４５の接着状態をゴム層４０の接着状態の指標とすることができる。従って、接着試験部４５の接着状態を評価することにより、その評価結果に基づいて、ゴム層４０と第１と第２のセパレータ２０，３０との間の接着状態を評価することができる。
【００３６】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、接着試験部４５に対して実施される接着状態の評価試験を説明するための模式図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）にはそれぞれ、第２のセパレータ３０の延長部３５に接着された接着試験部４５を模式的に図示してある。図４（Ａ）は評価試験中の接着試験部４５を示しており、図４（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ評価試験において破断された接着試験部４５を示している。
【００３７】
接着試験部４５の接着状態の評価試験では、接着試験部４５に対して試験的に外力を付与し、接着試験部４５を第２のセパレータ３０から脱落させる（図４（Ａ））。具体的には、突起部として形成されている接着試験部４５を突起方向に引っ張る外力を、接着試験部４５が破断して第２のセパレータ３０から脱落するまで付与する。
【００３８】
接着試験部４５の破断が、接着試験部４５の根元の接着層４６において発生した場合には、接着試験部４５の接着性が著しく低下していると評価することができる（図４（Ｂ））。従って、この場合には、ゴム層４０の接着性についても低下していると評価することができる。これに対して、接着試験部４５の破断が、接着層４６より上の接着試験部４５の本体部位において発生した場合には、接着試験部４５の接着性は良好であると評価することができる（図４（Ｃ））。従って、この場合には、ゴム層４０の接着性についても良好な状態であると評価することができる。
【００３９】
このように、本実施形態の燃料電池１００においては、各単セル１１０について、接着試験部４５に対する接着性の評価試験を行うことにより、全ての単セル１１０についてのゴム層４０の接着状態の検査を実施することができる。従って、各単セル１１０のゴム層４０におけるシール性の低下などの劣化を容易かつ確実に検出することができる。
【００４０】
また、本実施形態の単セル１１０には、接着試験部４５が２つの並列な突起部として形成されている。１回の評価試験では１個の突起部が破断されるため、本実施形態の単セル１１０であれば、２回の評価試験を実施することができる。即ち、ゴム層４０の接着状態の評価試験を、異なる２回のタイミングで行うことができる。例えば、単セル１１０の製造後における製造不良の検査のタイミングと、燃料電池１００の使用を開始した後の所定の定期検査のタイミングとに、ゴム層４０の接着性の評価試験を実施することができる。
【００４１】
ところで、前記したように、本実施形態の接着試験部４５は、単セル１１０の製造工程において、ゴム層４０とともに同時に形成される。具体的な単セル１１０の製造工程の一例を以下に説明する。
【００４２】
図５は、本実施形態の単セル１１０の製造工程の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、第１と第２のセパレータ２０，３０を準備する。ステップＳ２０では、第２のセパレータ３０に膜電極接合体１０を配置するとともに、ゴム層４０および接着試験部４５を形成する。具体的には、第２のセパレータ３０の表面に、ゴム層４０の接着層４２を形成するための接着剤などのプライマーを塗布し、第２のセパレータ３０の上にゴム層４０の金型を配置する。ここで、金型はゴム層４０を形成するためのキャビティと、接着試験部４５を形成するためのキャビティと、を有している。この金型内に樹脂部材を流入させて射出成形（インジェクション成形）を行うとともに、当該樹脂部材を加硫して、ゴム層４０と接着試験部４５とが形成される。
【００４３】
ステップＳ３０では、接着剤が塗布された第１のセパレータ２０が、第２のセパレータ３０に接着されている膜電極接合体１０およびゴム層４０の上に配置され、ホットプレスにより、ゴム層４０と接着される。ステップＳ４０では、第１のセパレータ２０の面上に、接着剤が塗布されるとともに、シールガスケット５０を成形するための金型が配置され、シールガスケット５０が射出成形によって形成される。これらの一連の工程によって、単セル１１０が完成する。
【００４４】
以上のように、本実施形態の燃料電池１００によれば、各単セル１１０の水素供給用マニホールド６１内に、ゴム層４０とともに形成された、ゴム層４０の接着状態の指標となる接着試験部４５が形成されている。従って、各単セル１１０を分解することなく、ゴム層４０の接着状態を容易かつ確実に検査することができる。
【００４５】
B．第２実施形態：
図６は、本発明の第２実施形態としての燃料電池において積層される単セル１１０Ａの構成を示す概略図である。図６は、酸素供給用マニホールド６３内および冷媒供給用マニホールド６５内に第２のセパレータ３０の延長部３５および接着試験部４５が追加されている点以外は、図２とほぼ同じである。なお、第２実施形態の燃料電池の構成は、以下に説明する点以外は、第１実施形態の燃料電池１００とほぼ同じである。
【００４６】
第２実施形態の単セル１１０Ａでは、第１実施形態で説明したのと同様な接着試験部４５が、水素供給用マニホールド６１内に加えて、酸素供給用マニホールド６３内と、冷媒供給用マニホールド６５内とに設けられている。ここで、ゴム層４０の経年劣化は、曝される流体の種類に応じて異なる場合がある。しかし、第２実施形態の燃料電池であれば、接着層４２が曝される流体の種類ごとに、ゴム層４０の接着状態の評価試験を行うことができる。従って、燃料電池におけるゴム層４０の経年劣化を、より確実に検出することができる。
【００４７】
C．第３実施形態：
図７は、本発明の第３実施形態としての燃料電池の構成を説明するための概略図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）にはそれぞれ、第３実施形態の燃料電池を構成する３種類の単セル１１１，１１２，１１３の概略断面図を図示してある。なお、第３実施形態の燃料電池の構成は、以下に説明する点以外は、第１実施形態の燃料電池１００と同様である。第３実施形態の燃料電池では、３種類の単セル１１１〜１１３が組み合わされて積層されている。３種類の単セル１１１〜１１３にはそれぞれ、異なる接着界面の接着状態を評価対象とする接着試験部が形成されている。
【００４８】
第１の単セル１１１では、第１の実施形態で説明した単セル１１０と同様に、水素供給用マニホールド６１内に設けられた第２のセパレータ３０の延長部３５に、接着試験部４５が接着されている（図７（Ａ））。第２の単セル１１２では、第２のセパレータ３０の延長部３５と同様な、水素供給用マニホールド６１内に突出するように形成された第１のセパレータ２０の延長部２５に接着試験部４５が接着されている（図７（Ｂ））。なお、この第２の単セル１１２は、第１のセパレータ２０にゴム層４０および接着試験部４５が形成された後に、第２のセパレータ３０がゴム層４０に接着されることによって形成されるものとしても良い。
【００４９】
第３の単セル１１３では、第２の単セル１１２における第１のセパレータ２０の延長部２５に、シールガスケット５０と第１のセパレータ２０との接着状態の指標となる接着試験部５５が接着層５６を介して接着されている。この接着試験部５５は、ゴム層４０の接着試験部４５と同様に、並列に配置された２つの突起部として形成されている。シールガスケット５０の接着試験部５５は、第１のセパレータ２０に対するシールガスケット５０の射出成形の際に、シールガスケット５０とともに成形される。即ち、接着試験部５５は、シールガスケット５０と同じ材料で形成されており、同じ接着剤で形成された接着層５６によって第１のセパレータ２０の延長部２５に接着されている。
【００５０】
このように、第３実施形態の燃料電池では、３種類の単セル１１１〜１１３のそれぞれに設けられた接着試験部４５，５５の接着状態を指標として、第１のセパレータ２０とゴム層４０およびシールガスケット５０の接着状態と、第２のセパレータ３０とゴム層４０との接着状態の評価をすることができる。即ち、燃料電池のシール部として流体に曝されるゴム層４０およびシールガスケット５０の有する接着界面ごとに、その接着状態を評価することができる。
【００５１】
D．変形例：
D1．変形例１：
上記実施形態では、各接着試験部４５，５５は、各単セル１１０のマニホールド６０内に形成されていた。しかし、各接着試験部４５，５５は、マニホールド６０内に設けられていなくても良い。各接着試験部４５，５５は、燃料電池に供給される流体に曝される場所であって、接着状態の評価試験の際に、試験的に外力を付与できる場所に形成されていれば良い。ただし、接着試験部４５，５５がマニホールド６０内に形成されていれば、接着状態の評価試験において外力を付与しやすく、外部からの視認も容易であるため好ましい。
【００５２】
D2．変形例２：
上記実施形態では、燃料電池を構成する全ての単セル１１０，１１０Ａ，１１１〜１１３に接着試験部４５または接着試験部５５が形成されていたが、接着試験部４５，５５は燃料電池を構成する全ての単セル１１０，１１０Ａ，１１１〜１１３に形成されていなくても良い。接着試験部４５，５５は、所定の積層位置における単セル１１０，１１０Ａ，１１１〜１１３にのみ形成されていても良い。
【００５３】
D3．変形例３：
上記実施形態では、接着試験部４５，５５は、並列に配列された２つの突起部として形成されていたが、接着試験部４５，５５は他の構成を有しているものとしても良い。例えば、接着試験部４５，５５は、１個の突起部として形成されても良いし、並列に配列された３個以上の突起部として形成されても良い。また、接着試験部４５，５５は突起部以外の形状を有していても良い。ただし、接着試験部４５，５５が突起部として形成されていれば、評価試験において、引っ張り方向の外力を付与しやすくなるため好ましい。
【００５４】
D4．変形例４：
上記実施形態では、接着試験部４５，５５は、セパレータ２０，３０に対する接着状態の評価対象となるゴム層４０やシールガスケット５０と、同じ材料で構成されるとともに、同じ接着方法で、第１または第２のセパレータ２０，３０の同じ面に接着されていた。しかし、接着試験部４５，５５は、セパレータ２０，３０に対する接着状態の評価対象となるゴム層４０やシールガスケット５０と、異なる材料で構成されていても良いし、異なる接着方法で接着されていても良いし、異なる面に接着されていても良い。また、上記実施形態では、接着試験部４５，５５は、ゴム層４０やシールガスケット５０の形成工程において同時に形成されていた。しかし、接着試験部４５，５５は、ゴム層４０やシールガスケット５０とは異なる工程で形成されても良い。ただし、接着試験部４５，５５は、ゴム層４０やシールガスケット５０と同じ条件で形成され接着されている方が、ゴム層４０やシールガスケット５０の接着状態についてのより確実な指標となり得るため好ましい。
【００５５】
D5．変形例５：
上記実施形態では、ゴム層４０やシールガスケット５０、接着試験部４５，５５は接着剤などの別部材を用いて形成された接着層４２，５３，４６，５６を有していた。しかし、別部材を用いて形成された接着層４２，５３，４６，５６は省略されても良い。この場合には、単セルの製造工程において、ゴム層４０やシールガスケット５０、接着試験部４５，５５の構成部材を溶融させてセパレータ２０，３０に接着させるものとしても良い。
【００５６】
D6．変形例６：
上記第１実施形態では、接着試験部４５を破断させる評価試験を説明したが（図４）、接着状態の評価試験は、他の方法によって行われるものとしても良い。評価試験では、接着試験部４５の接着状態を評価できればよく、接着試験部４５を必ずしも破断させる必要はない。
【００５７】
D7．変形例７：
上記第２実施形態では、各供給用マニホールド６１，６３，６５内にそれぞれ接着試験部４５が形成されていた。しかし、第２実施形態の接着試験部４５は、各供給用マニホールド６１，６３，６５内に加えて、各排出用マニホールド６２，６４，６６内に設けられるものとしても良いし、各排出用マニホールド６２，６４，６６内のみに設けられるものとしても良い。
【００５８】
D8．変形例８：
上記第３実施形態では、各接着界面ごとの接着試験部４５，５５が、異なる種類の単セル１１１〜１１３に設けられていた。しかし、第３実施形態の各接着試験部４５，５５は、同一の単セルにおいて、互いに干渉しない部位にそれぞれ形成されるものとしても良い。
【００５９】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１…電解質膜
２…第１の電極
３…第２の電極
１０…膜電極接合体
１１…発電領域
２０…第１のセパレータ
２１…マニホールド孔
２２…ガスケット配置部
２３…ガス流路溝
２４…冷媒流路溝
２５…延長部
３０…第２のセパレータ
３１…マニホールド孔
３２…ガスケット配置部
３３…ガス流路溝
３４…冷媒流路溝
３５…延長部
４０…ゴム層
４１…マニホールド孔
４２…接着層
４５…接着試験部
４６…接着層
５０…シールガスケット
５１…台座部
５２…突起部
５３…接着層
５５…接着試験部
５６…接着層
６０…マニホールド
６１…水素供給用マニホールド
６２…水素排出用マニホールド
６３…酸素供給用マニホールド
６４…酸素排出用マニホールド
６５…冷媒供給用マニホールド
６６…冷媒排出用マニホールド
１００…燃料電池
１１０，１１０Ａ，１１１〜１１３…単セル
ＳＬ…シールライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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