(57)【要約】【課題】膜電極複合体１０の高分子電解質膜１１を両側から第一のガスケット３０と第二のガスケット４０で挟み込む密封構造において、高分子電解質膜１１の曲げ変形や破損を防止すると共に、所要のシール面圧を確保する。【解決手段】第一のガスケット３０は、高分子電解質膜１１と密接されるシール突条３１を有し、第二のガスケット４０は、肉厚ｔが0.02〜0.1mmの薄肉部分の平坦なシール面４１を有し、このシール面４１で高分子電解質膜１１と密接される。このため、シール突条３１を圧縮することによる高分子電解質膜１１に対する第二のガスケット４０の面圧の分散が抑えられる。【選択図】図１
2008034383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極複合体（１０）の高分子電解質膜（１１）を、その厚さ方向一側に配置されたセパレータ（２０Ａ）に一体的に設けたゴム状弾性材料からなる第一のガスケット（３０）と、厚さ方向他側に配置されたセパレータ（２０Ｂ）に一体的に設けたゴム状弾性材料からなる第二のガスケット（４０）で挟み込む密封構造において、前記第一のガスケット（３０）は、前記高分子電解質膜（１１）と密接されるシール突条（３１）を有し、前記第二のガスケット（４０）は、前記高分子電解質膜（１１）と密接される平坦なシール面（４１）を有し、肉厚（ｔ）を0.02〜0.1mmとしたことを特徴とする燃料電池の密封構造。
【請求項２】
第二のガスケット（４０）が、セパレータ（２０Ｂ）の表面に、ゴム溶液又は液状ゴムを、ドクターブレード法、スタンプ法、スクリーン印刷法、及びインクジェット塗布法から選択された方法により塗布して硬化させたものであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の密封構造。
【請求項３】
第二のガスケット（４０）が、セパレータ（２０Ｂ）に形成されたガスケット装着溝（２４）に設けられ、この第二のガスケット（４０）のうち、第一のガスケット（３０）のシール突条（３１）と向かい合う部分から幅方向へずれた位置に、前記ガスケット装着溝（２４）の底面に形成された深溝（２５）による厚肉部（４３）を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の密封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池において、膜電極複合体の高分子電解質膜とその両側に配置されたセパレータとの間を密封するための密封構造に関するものである。
【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（ＭＥＡ）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スタックとなっている。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】
この種の燃料電池においては、燃料ガスや酸化ガス、カソード面から排出される水や余剰の酸化ガス、冷媒などをシールする必要があり、そのためのガスケットが各燃料電池セルに設けられている。ガスケットは、ゴム状弾性材料からなるものであって、セパレータの表面に一体に設けられ、膜電極複合体の表面に密接されるものがよく知られている。
【０００４】
図１３は、従来技術による燃料電池の密封構造を、分離状態で示す部分断面図で、この図１３において、参照符号１１０は高分子電解質膜（プロトン膜）１１１と、その両側に積層状態に設けた触媒電極層１１２及びガス拡散層（ＧＤＬ）１１３を備えた膜電極複合体（ＭＥＡ）であり、この膜電極複合体１１０の両側にそれぞれセパレータ１２０が重ねられて、燃料電池セル１００が構成される。
【０００５】
膜電極複合体１１０において、高分子電解質膜１１１の周縁は、触媒電極層１１２及びガス拡散層１１３の周縁から張り出しており、この張り出し部１１１ａには、その両側のセパレータ１２０に一体的に設けられたガスケット１３０が密接されている。ガスケット１３０は、ゴム状弾性材料からなるものであって、所要の面圧を得るために、シール突条１３１を形成することが知られている。
【０００６】
ところが、膜電極複合体１１０における高分子電解質膜１１１は、薄肉で剛性に乏しいため、多数の燃料電池セル１００を積層して締め付け、スタックとして組み立てた状態では、高分子電解質膜１１１（張り出し部１１１ａ）の両側のガスケット１３０，１３０に、例え僅かでも組み付け精度によるずれ（オフセット）があると、シール突条１３１による面圧極大部のずれδによって、所要の密封面圧を確保できなくなるばかりか、高分子電解質膜１１１が曲げモーメントを受けて変形したり、破損してしまうといった問題がある。
【０００７】
そこで、このようなオフセットによる高分子電解質膜１１１の曲げ変形や破損を防止する方法として、ガスケット１３０，１３０のうちの一方を、シール突条のないフラットシールとしたものが、例えば、下記の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２７６８２０号公報
【０００８】
ところが、この場合、シール突条によるシール面は所要の面圧が確保できるものの、フラットシール側ではシール突条側に比較して面圧が低下し、所要のシール性が得られなくなってしまうといった問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、その技術的課題とするところは、膜電極複合体の高分子電解質膜を両側からガスケットで挟み込む密封構造において、高分子電解質膜の曲げ変形や破損を防止すると共に、所要のシール面圧を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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の密封構造は、膜電極複合体の高分子電解質膜を、その厚さ方向一側に配置されたセパレータに一体的に設けたゴム状弾性材料からなる第一のガスケットと、厚さ方向他側に配置されたセパレータに一体的に設けたゴム状弾性材料からなる第二のガスケットで挟み込む密封構造において、前記第一のガスケットは、前記高分子電解質膜と密接されるシール突条を有し、前記第二のガスケットは、前記高分子電解質膜と密接される平坦なシール面を有し、肉厚を0.02〜0.1mmとしたものである。
【００１１】
上記構成によれば、第一のガスケットにおけるシール突条を高分子電解質膜に所要の圧縮状態で密接させることによる前記シール突条の圧縮反力は、高分子電解質膜を介して第二のガスケットに作用するが、この第二のガスケットの肉厚を0.02〜0.1mmとすることによって、圧縮変形が抑えられるので、高分子電解質膜に対する面圧の分散が抑えられると共に、高分子電解質膜の屈曲変形も抑えられる。
【００１２】
ここで、第二のガスケットの肉厚の上限を0.1mmと規定したのは、この種のガスケットには、通常、硬度がJIS A 30〜80のゴム状弾性材料が用いられるので、このような硬度の範囲では、第二のガスケットの肉厚が0.1mmを超えると、第一のガスケットのシール突条に対する圧縮量を大きくしても第二のガスケットの面圧が前記シール突条の面圧と同等以上にならないからである。また、第二のガスケットの肉厚の下限を0.02mmと規定したのは、厚さ0.02mm未満では、セパレータあるいは高分子電解質膜の表面粗さを埋めることができず、この表面粗さに起因する隙間漏れが発生してしまうからである。
【００１３】
請求項２の発明に係る燃料電池の密封構造は、請求項１に記載された第二のガスケットが、セパレータの表面に、ゴム溶液又は液状ゴムを、ドクターブレード法、スタンプ法、スクリーン印刷法、及びインクジェット塗布法から選択された方法により塗布して硬化させたものである。
【００１４】
請求項３の発明に係る燃料電池の密封構造は、請求項１に記載された第二のガスケットが、セパレータに形成されたガスケット装着溝に設けられ、この第二のガスケットのうち、第一のガスケットのシール突条と向かい合う部分から幅方向へずれた位置に、前記ガスケット装着溝の底面に形成された深溝による厚肉部を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る燃料電池の密封構造によれば、第一のガスケットのシール突条に高分子電解質膜を介して対向する第二のガスケットの肉厚を、0.02〜0.1mmとすることによって、高分子電解質膜に対する第二のガスケットの面圧の分散が抑えられ、したがって、所要のシール面圧を確保することができ、しかも高分子電解質膜の曲げ変形や破損を防止することができる。
【００１６】
本発明において、肉厚が0.02〜0.1mmの第二のガスケットは、ドクターブレード法、スタンプ法、スクリーン印刷法、又はインクジェット塗布法を用いることによって、セパレータの表面に容易に設けることができる。
【００１７】
本発明において、第二のガスケットを、セパレータに形成されたガスケット装着溝に設け、第一のガスケットのシール突条と向かい合う部分から幅方向へずれた位置に、ガスケット装着溝に形成した深溝による厚肉部を有する構成とすれば、その成形の際に、成形用ゴム溶液又は液状ゴムを前記深溝へ射出することによって、ガスケット装着溝内の材料の流れ（賦形）が良好に行われるので、射出成形法でも、セパレータに肉厚が0.02〜0.1mmの薄肉ガスケットを容易に一体成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る燃料電池の密封構造の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明の第一の形態による燃料電池の密封構造を、分離状態で示す部分断面図である。
【００１９】
図１において、参照符号１０は高分子電解質膜（プロトン膜）１１と、その両側に積層状態に設けた触媒電極層１２及びガス拡散層（ＧＤＬ）１３を備えた膜電極複合体（ＭＥＡ）であり、この膜電極複合体１０の両側にそれぞれセパレータ２０Ａ，２０Ｂが重ねられて、燃料電池セル１が構成される。
【００２０】
膜電極複合体１０において、高分子電解質膜１１の周縁は、触媒電極層１２及びガス拡散層１３の周縁から張り出しており、この張り出し部１１ａが、一方のセパレータ２０Ａに一体的に設けられた第一のガスケット３０と、他方のセパレータ２０Ｂに一体的に設けられた第二のガスケット４０の間に挟み込まれることによって、燃料ガス（水素）や酸化ガス、その電気化学反応により生成されて排出される水や余剰の酸化ガス、冷媒などが、それぞれの流路から漏れることのないように密封されている。
【００２１】
図２は、第一又は第二のガスケットを取り付けたセパレータの表面を示す図である。この図２において、参照符号２０ａは、燃料ガス又は酸化ガスを流す多数の流路溝が形成される発電部となる領域であり、２０ｂ〜２０ｄは流路孔（マニホールド）である。そして第一のガスケット３０及び第二のガスケット４０は、発電部となる領域２０ａ及び流路孔２０ｂの開口部を取り囲むように設けられた部分と、他の流路孔２０ｃ，２０ｄの開口部をそれぞれ取り囲むように設けられた部分からなる。
【００２２】
第一のガスケット３０及び第二のガスケット４０は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、パーフルオロゴム（ＦＦＫＭ）などから選択された、硬度がJIS A 30〜80、好ましくはJIS
A 40〜60のゴム状弾性材料からなるものである。
【００２３】
そしてこのうち、第一のガスケット３０は、断面が山形のシール突条３１を有するものであって、上述のゴム状弾性材料の液状ゴムを用い、通常の圧縮成形、ＬＩＭ成形あるいはＳＩＭ成形によって成形してからセパレータ２０Ａの表面に貼り付けるか、あるいはセパレータ２０Ａの表面に一体成形することができる。
【００２４】
また、第二のガスケット４０は、幅Ｗが高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａに対する第一のガスケット３０のシール突条３１の密接幅よりも大きく、また前記張り出し部１１ａと密接されるシール面４１が平坦であって、好ましくは、肉厚ｔを0.02〜0.1mmとする。このような薄膜状の第二のガスケット４０は、上述のゴム状弾性材料の液状ゴム又はゴム溶液を、ドクターブレード法、スタンプ法、スクリーン印刷法、及びインクジェット塗布法から選択された方法で、セパレータ２０Ｂの表面に塗布して硬化させることによって成形することができる。
【００２５】
上記構成において、燃料電池セル１を多数積層し、不図示のボルト・ナットで締め付けて燃料電池スタックとして組み立てた状態では、膜電極複合体１０における高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａが、第一のガスケット３０のシール突条３１と第二のガスケット４０の平坦なシール面４１との間に挟み込まれる。
【００２６】
ここで、第一のガスケット３０のシール突条３１は所要の圧縮状態にあり、高分子電解質膜１１は薄肉（0.1mm程度）で剛性が低いため、シール突条３１の圧縮による反力は、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａを介して第二のガスケット４０に厚さ方向への圧縮力として加わる。そして本発明によれば、第二のガスケット４０は、その肉厚ｔを0.02〜0.1mmとすることによって圧縮変形が抑えられるので、前記張り出し部１１ａに対する面圧の分散が抑えられ、すなわちシール面４１のうちシール突条３１と向かい合う部分のピーク面圧は、前記張り出し部１１ａに対するシール突条３１のピーク面圧として、所要の密封性を確保することができる。またこのため、張り出し部１１ａの屈曲変形も防止される。
【００２７】
しかも、多数の燃料電池セル１を積層して組み立てた状態において、セパレータ２０Ａ，２０Ｂの寸法精度や組立精度の誤差などによって、高分子電解質膜１１（張り出し部１１ａ）の両側の第一のガスケット３０と第二のガスケット４０に互いに僅かなずれ（オフセット）を生じていても、張り出し部１１ａには、シール突条同士で挟み込んだ場合のような曲げモーメントを生じない。
【００２８】
次に図３は、上述した第一の形態による燃料電池の密封構造を、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａを補強フィルム１４で補強したものに適用した例を、分離状態で示す部分断面図である。すなわち、この例においては、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａの両面に、その所要の剛性を確保するために合成樹脂等からなる補強フィルム１４が貼り付けられており、したがって、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａが、第一のガスケット３０のシール突条３１と第二のガスケット４０の平坦なシール面４１との間に、補強フィルム１４，１４を介して挟み込まれる。
【００２９】
次に図４は、本発明の第二の形態による燃料電池の密封構造を、分離状態で示す部分断面図である。
【００３０】
この形態において、第一の形態と異なるところは、セパレータ２０Ａ，２０Ｂの、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａとの対向部に隆起部２１，２２が段付き形成され、第一のガスケット３０が、セパレータ２０Ａの隆起部２１に形成されたガスケット装着溝２３に設けられており、第二のガスケット４０が、セパレータ２０Ｂの隆起部２２に形成されたガスケット装着溝２４に設けられたことにある。
【００３１】
詳しくは、セパレータ２０Ａに形成された隆起部２１の隆起高さは、膜電極複合体１０における触媒電極層１２とガス拡散層１３の厚さの和と略同等であって、第一のガスケット３０は、その基部３２が、前記隆起部２１に形成されたガスケット装着溝２３の内面に一体的に接着（成形）され、この基部３２から立ち上がるシール突条３１は、隆起部２１より高く突出している。
【００３２】
また、他方のセパレータ２０Ｂに形成された隆起部２２の隆起高さも、膜電極複合体１０における触媒電極層１２とガス拡散層１３の厚さの和と略同等であって、第二のガスケット４０は、肉厚が0.02〜0.1mmの薄膜状であって、前記隆起部２２に形成されたガスケット装着溝２４に一体的に接着（成形）され、その平坦なシール面４１は、前記隆起部２２と同一平面もしくはそれより僅かに高くなっている。すなわちガスケット装着溝２４の深さは、第二のガスケット４０の肉厚と同等もしくはそれ以下となっている。
【００３３】
上記の構成においても、燃料電池セル１を多数積層し、不図示のボルト・ナットで締め付けて燃料電池スタックとして組み立てた状態では、膜電極複合体１０における高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａが、第一のガスケット３０のシール突条３１と第二のガスケット４０の平坦なシール面４１との間に挟み込まれる。
【００３４】
そして、第二のガスケット４０は、その肉厚ｔを0.02〜0.1mmとすることによって圧縮変形が抑えられるので、シール面４１のうちシール突条３１と向かい合う部分のピーク面圧を、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａに対するシール突条３１のピーク面圧と略同等として、所要の密封性を確保することができる。またこのため、張り出し部１１ａの屈曲変形も防止され、第一のガスケット３０と第二のガスケット４０に互いに僅かなずれ（オフセット）があっても、張り出し部１１ａには、シール突条同士で挟み込んだ場合のような曲げモーメントを生じない。
【００３５】
なお、セパレータ２０Ｂに隆起部２２が形成されていないもの（先に説明した図１あるいは図３に示される第一の形態）においては、セパレータ２０Ｂ側のガス拡散層１３及び触媒電極層１２の、スタック組立後の厚みと、第二のガスケット４０の肉厚ｔが等しくないと、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａと、ガス拡散層１３及び触媒電極層１２に挟まれた部分との間で、積層方向に高低差による曲げ応力を生じてしまう。これに対し、第二の形態のように、セパレータ２０Ｂに隆起部２２を設け、この隆起部２２に形成したガスケット装着溝２４に、第二のガスケット４０を、シール面４１が隆起部２２と同一平面をなすように設けたものは、セパレータ２０Ｂ側のガス拡散層１３及び触媒電極層１２と、第二のガスケット４０の肉厚ｔが等しくなくても、隆起部２２の隆起高さやガスケット装着溝２４の深さを適切に設定することによって、高分子電解質膜１１をフラットな状態で積層することができる。
【００３６】
また、この第二の形態では、第一及び第二のガスケット３０，４０が、セパレータ２０Ａ，２０Ｂの隆起部２１，２２に形成したガスケット装着溝２３，２４に設けられているので、対向する隆起部２１，２２が高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａに接触するまで、積層した燃料電池セル１を締め付けることによって、各燃料電池セル１におけるセパレータ２０Ａ、膜電極複合体１０、セパレータ２０Ｂの間隙や第一のガスケット３０のシール突条３１に対する圧縮量等を容易に管理することができる。
【００３７】
次に図５は、上述した第二の形態による燃料電池の密封構造を、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａを補強フィルム１４で補強したものに適用した例を、分離状態で示す部分断面図である。すなわち、この例においては、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａの両面に、その所要の剛性を確保するために合成樹脂等からなる補強フィルム１４が貼り付けられており、したがって、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａが、第一のガスケット３０のシール突条３１と第二のガスケット４０の平坦なシール面４１との間に、補強フィルム１４，１４を介して挟み込まれる。
【００３８】
次に図６は、本発明の第三の形態による燃料電池の密封構造において、第二のガスケットを取り付けたセパレータの表面を示す図、図７は、図６におけるVII−VII位置の断面を、分離状態で示す部分断面図である。
【００３９】
この形態も、上述した第二の形態と同様に、セパレータ２０Ａ，２０Ｂの、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａとの対向部に隆起部２１，２２が段付き形成され、第一のガスケット３０が、セパレータ２０Ａの隆起部２１に形成されたガスケット装着溝２３に設けられており、第二のガスケット４０が、セパレータ２０Ｂの隆起部２２に形成されたガスケット装着溝２４に設けられている。そして、この第三の形態において、図４あるいは図５に示される第二の形態と異なるところは、第二のガスケット４０が、肉厚ｔが0.02〜0.1mmの薄肉の本体部４２と、この本体部４２における第一のガスケット３０のシール突条３１と向かい合う部分から幅方向へずれた位置に、ガスケット装着溝２４の底面に形成された深溝２５による厚肉部４３が、図６に示されるように、延長方向全長にわたって連続して形成されたことにある。
【００４０】
好ましくは、燃料電池セル１の積層・組立状態において、第一のガスケット３０と第二のガスケット４０に互いにある程度のオフセットがあっても、シール突条３１が厚肉部４３と対向することのないように、発生し得るオフセット量を見込んで、厚肉部４３は、第二のガスケット４０の一側縁部に沿って形成されている。
【００４１】
上述のように、厚肉部４３は、第一のガスケット３０のシール突条３１と向かい合う部分から幅方向へずれた位置に形成されているので、燃料電池セル１の積層・組立状態では、シール突条３１の圧縮反力が、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａを介して第二のガスケット４０における薄肉の本体部４２に厚さ方向への圧縮力として加わるようになっている。このため、第一又は第二の形態と同様、張り出し部１１ａに対する面圧の分散が抑えられて、所要の密封性を確保することができ、張り出し部１１ａの屈曲変形も防止される。
【００４２】
この形態によれば、第二のガスケット４０は、射出成形法によって成形することができる。これについて更に説明すると、図８は、射出成形法による第二のガスケットの成形過程を示す部分断面図で、図中の参照符号５０はセパレータ２０Ｂに接離される金型である。この金型５０は、図示の型閉じ状態において、セパレータ２０Ｂのガスケット装着溝２４との間に画成される成形用キャビティ５１に成形用ゴム溶液又は液状ゴム（以下、成形材料という）を射出する多数のランナ５２が、成形用キャビティ５１の延長方向に対する所定間隔で開設されている。また、ランナ５２の成形用キャビティ５１側の開口は、流路が絞られたゲート５３となっており、このゲート５３は、図示の型閉じ状態において、深溝２５上に位置するように形成されている。
【００４３】
すなわち、セパレータ２０Ｂに第二のガスケット４０を一体に成形する際には、図８に示されるように型閉じすることによって、セパレータ２０Ｂとの間に成形用キャビティ５１を画成し、この成形用キャビティ５１内へ、ゲート５３を介して成形材料を射出する。
【００４４】
ここで、成形用キャビティ５１に深溝２５が存在しない場合を仮定すると、この場合、射出された成形材料は、0.02〜0.1mmの狭い成形用キャビティ５１内を、その延長方向へ円滑に流れにくく、このため成形不良が起こりやすい。これに対し、図８に示される方法では、各ゲート５３からの成形材料が深溝２５へ向けて射出され、この深溝２５において成形用キャビティ５１の断面積が大きくなっているので、成形材料が成形用キャビティ５１の延長方向へ円滑に流れて互いに合流し、更に延長方向全域で、深溝２５から浅溝部分へ賦形される。このため、射出成形法でもセパレータ２０Ｂに容易に一体成形することができる。
【００４５】
図９〜図１３は、試験結果を示すものであって、このうち図９は、先に説明した図４に示される第一及び第二のガスケット３０，４０による密封構造について、第二のガスケット４０の肉厚ｔを0.1mmとした場合の、高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａに対する面圧を第一のガスケット３０のシール突条３１の圧縮量との関係でＦＥＭ解析した結果を示す線図、図１０は、同じく第二のガスケット４０の肉厚ｔを0.3mmとした場合の線図、図１１は、同じく肉厚ｔを0.5mmとした場合の線図、図１２は、シール突条３１の圧縮量を0.6mmとした場合の、第二のガスケット４０の肉厚ｔと高分子電解質膜１１の張り出し部１１ａに対する面圧の関係を示す線図である。
【００４６】
なお、この試験の条件としては、第一及び第二のガスケット３０，４０に、硬度JIS A 50のゴム状弾性材料からなるものを用い、第一及び第二のガスケット３０，４０で挟み込む高分子電解質膜１１は、膜厚が0.1mm、弾性率が2GPa、ポアソン比0.35であり、解析温度を25℃とした。
【００４７】
この試験結果から明らかなように、第二のガスケット４０の肉厚ｔを0.5mm、あるいは0.3mmとした場合は、第二のガスケット４０のシール面圧が、第一のガスケット３０のシール突条３１のシール面圧より低いが、肉厚ｔを小さくするほど第二のガスケット４０のシール面圧が上昇してシール突条３１のシール面圧との差が小さくなり、肉厚ｔを0.1mmとした場合、図９に示されるように、圧縮量が0.5mm以上でシール突条３１側のシール面圧と第二のガスケット４０側のシール面圧がほぼ均衡している。したがって、第二のガスケット４０の肉厚ｔを0.1mm以下とすれば良いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一の形態による燃料電池の密封構造を、分離状態で示す部分断面図である。
【図２】本発明の第一の形態による燃料電池の密封構造において、第一又は第二のガスケットを取り付けたセパレータの表面を示す図である。
【図３】第一の形態による燃料電池の密封構造を、高分子電解質膜の張り出し部を補強フィルムで補強したものに適用した例を、分離状態で示す部分断面図である。
【図４】本発明の第二の形態による燃料電池の密封構造を、分離状態で示す部分断面図である。
【図５】第二の形態による燃料電池の密封構造を、高分子電解質膜の張り出し部を補強フィルムで補強したものに適用した例を、分離状態で示す部分断面図である。
【図６】本発明の第三の形態による燃料電池の密封構造において、第二のガスケットを取り付けたセパレータの表面を示す図である。
【図７】図６におけるVII−VII位置の断面を、分離状態で示す部分断面図である。
【図８】図７に示される第二のガスケットの成形過程を示す部分断面図である。
【図９】第二のガスケットの肉厚ｔを0.1mmとした場合の、高分子電解質膜に対する面圧をシール突条の圧縮量との関係でＦＥＭ解析した結果を示す線図である。
【図１０】第二のガスケットの肉厚ｔを0.3mmとした場合の、高分子電解質膜に対する面圧をシール突条の圧縮量との関係でＦＥＭ解析した結果を示す線図である。
【図１１】第二のガスケットの肉厚ｔを0.5mmとした場合の、高分子電解質膜に対する面圧をシール突条の圧縮量との関係でＦＥＭ解析した結果を示す線図である。
【図１２】シール突条の圧縮量を0.6mmとした場合の、第二のガスケットの肉厚ｔと高分子電解質膜の張り出し部に対する面圧の関係を示す線図である。
【図１３】従来技術による燃料電池の密封構造を、分離状態で示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  燃料電池セル
１０  膜電極複合体
１１  高分子電解質膜
１１ａ  張り出し部
１２  触媒電極層
１３  ガス拡散層
１４  補強フィルム
２０Ａ，２０Ｂ  セパレータ
２１，２２  隆起部
２３，２４  ガスケット装着溝
２５  深溝
３０  第一のガスケット
３１  シール突条
３２  基部
４０  第二のガスケット
４１  シール面
４２  本体部
４３  厚肉部
５０  金型
５１  成形用キャビティ
５２  ランナ
５３  ゲート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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