(57)【要約】      （修正有）【課題】金型内で電解質膜とシール部材とを一体成形する際に、電解質膜を所望の位置に保持することが可能な燃料電池用積層部材を提供する。【解決手段】燃料電池は、電解質膜と一対の電極とを備える発電体１２と、発電体１２と一体で形成されたシール部１６と、発電体１２の両側に配置されてシール部１６と接触するガスセパレータ３０を備える。また、シール部１６が発電体１２を内包する内包領域と重なる領域において、発電体１２と一方のガスセパレータ３０との間で、発電体１２と一方のガスセパレータ３０との間の距離を高さとして形成された支持部を備える。ここでシール部１６は、発電体１２と一方のガスセパレータ３０との間において、支持部の周囲に形成される空間を埋めるように形成されている。【選択図】図１
2008192400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電解質膜と、該電解質膜の両面に形成された一対の電極と、を備える発電体と、
前記発電体の外周部で該発電体の外周部を内包し、該発電体と一体で形成されたシール部と、
前記発電体の両側に配置され、前記シール部と接触するガスセパレータと、
前記シール部が前記発電体を内包する内包領域と重なる領域において、前記発電体と一方の前記ガスセパレータとの間で、前記発電体と前記一方のガスセパレータとの間の距離を高さとして形成された支持部と
を備え、
前記シール部は、前記発電体と前記一方のガスセパレータとの間において、前記支持部の周囲に形成される空間を埋めるように形成されている
燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記支持部は、前記発電体における前記内包領域よりも中央部よりの領域での前記発電体と前記ガスセパレータとの距離と等しい高さを有する
燃料電池。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記支持部は、前記ガスセパレータに形成した凸部である
燃料電池。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池であって、
前記凸部は、互いに離間して設けられた複数の突起から成る
燃料電池。
【請求項５】
請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記支持部は、前記発電体および前記ガスセパレータとは別体で、前記発電体と前記ガスセパレータとの間に配置したスペーサである
燃料電池。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池であって、
前記スペーサは、複数の粒状体である
燃料電池。
【請求項７】
請求項５記載の燃料電池であって、
前記スペーサは、前記内包領域と重なる領域にわたって連続して設けられた枠体である
燃料電池。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池であって、
前記枠体は、前記発電体と接する第１の凸部、および、前記一方のガスセパレータと接する第２の凸部を備え、
前記第１および第２の凸部は、それぞれ、互いに離間して設けられた複数の突起から成る
燃料電池。
【請求項９】
請求項７または８記載の燃料電池であって、
前記枠体は、前記発電体の外周に近接して設けられ、前記他方のガスセパレータ側へと、前記発電体の断面と重なる高さにまで突出して設けられた位置決め凸部を備える
燃料電池。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の燃料電池であって、
前記発電体は、さらに、前記電極上に配置される多孔質体から成るガス拡散層を備える
燃料電池。
【請求項１１】
請求項１ないし１０いずれか記載の燃料電池であって、さらに、
多孔質体から成り、前記発電体と前記ガスセパレータとの間に配置される一対のガス流路形成部を備え、
少なくとも、前記一方のガスセパレータと接する前記ガス流路形成部は、前記発電体と共に前記シール部と一体で形成されている
燃料電池。
【請求項１２】
表面に電極を形成した電解質膜を備える発電体と、ガスセパレータとを積層して成る燃料電池の製造方法であって、
金型内に、一方の面の外周近傍部において凸部が形成された前記ガスセパレータを、該セパレータの他方の面が前記金型と接するように配置する第１の工程と、
前記発電体の外周部が前記凸部と接するように、前記発電体を前記ガスセパレータ上に配置する第２の工程と、
前記金型内に成形材料を投入することによって、前記発電体の外周部を内包すると共に、前記発電体と前記ガスセパレータとの間の空間が前記成形材料によって埋められるように形成されたシール部を、前記発電体の外周部において前記発電体および前記ガスセパレータと一体成形する第３の工程と
を備える燃料電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の燃料電池の製造方法であって、
前記凸部は、前記第２の工程において前記発電体を配置したときに、該発電体が全体として、前記ガスセパレータから一定の距離だけ離間した平坦面を形成可能となる高さを有する
燃料電池の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の燃料電池の製造方法であって、さらに、
前記第２の工程に先立って、前記ガスセパレータ上に、多孔質体から成るガス流路形成部を配置する第４の工程を備え、
前記第２の工程は、前記ガス流路形成部上に前記発電体を配置する工程である
燃料電池の製造方法。
【請求項１５】
表面に電極を形成した電解質膜を備える発電体と、ガスセパレータとを積層して成る燃料電池の製造方法であって、
金型内に、前記ガスセパレータを配置する第１の工程と、
前記ガスセパレータの外周近傍部上にスペーサを配置する第２の工程と、
前記ガスセパレータ上に、外周部において前記スペーサと接するように前記発電体を配置する第３の工程と、
前記金型内に成形材料を投入することによって、前記発電体の外周部を内包すると共に、前記発電体と前記ガスセパレータとの間において前記スペーサの周囲に形成される空間が前記成形材料によって埋められるように形成されたシール部を、前記発電体の外周部において前記発電体および前記ガスセパレータと一体成形する第４の工程と
を備える燃料電池の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の燃料電池の製造方法であって、
前記スペーサは、複数の粒状体である
燃料電池の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の燃料電池の製造方法であって、
前記スペーサは、前記ガスセパレータの外周近傍部と重なって形成され、前記発電体と接する第１の凸部、および、前記ガスセパレータと接する第２の凸部を備える枠体である、
燃料電池の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５ないし１７いずれか記載の燃料電池の製造方法であって、
前記スペーサは、前記第３の工程において前記発電体を配置したときに、該発電体が全体として、前記ガスセパレータから一定の距離だけ離間した平坦面を形成可能となる高さを有する
燃料電池の製造方法。
【請求項１９】
請求項１５ないし１８いずれか記載の燃料電池の製造方法であって、さらに、
前記第４工程の後に、前記シール部と一体形成された前記発電体と前記ガスセパレータとの間から、前記スペーサを除去する第５の工程を備える
燃料電池の製造方法。
【請求項２０】
請求項１５ないし１９いずれか記載の燃料電池の製造方法であって、さらに、
前記第３の工程に先立って、前記ガスセパレータ上に、多孔質体から成るガス流路形成部を配置する第６の工程を備え、
前記第３の工程は、前記ガス流路形成部上に前記発電体を配置する工程である
燃料電池の製造方法。
【請求項２１】
請求項１２ないし２０いずれか記載の燃料電池の製造方法であって、
前記発電体は、さらに、前記電極上に配置される多孔質体から成るガス拡散層を備える
燃料電池の製造方法。
【請求項２２】
請求項１２ないし２１いずれか記載の燃料電池の製造方法によって製造された燃料電池。
【請求項２３】
複数個積層されることにより燃料電池を構成する燃料電池用積層部材であって、
ガスセパレータと、
前記ガスセパレータの一方の面側に配置され、電解質膜と、該電解質膜の両面に形成された一対の電極と、を備える発電体と、
前記発電体の外周部において、該発電体と前記ガスセパレータとの間に配置され、前記発電体と前記一方のガスセパレータとの間の距離を高さとして形成された支持部と、
前記ガスセパレータの外周部上における前記支持部が形成された領域を含む領域に設けられ、前記発電体の外周部を内包し、前記支持部の周囲に形成される空間を埋めるように、前記ガスセパレータおよび前記発電体と一体で形成されたシール部と
を備える燃料電池用積層部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池、その製造方法、および燃料電池用積層部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般に、電解質層や電極あるいはガスセパレータを含む板状部材を、所定の順序で順次積層することによって形成される。このような構成の一例として、電解質膜と一体で、電解質膜の外周に、ガスシール性を確保するためのシール部材を設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成では、電解質膜を含む部材を金型内に配置した後、金型内にシール部材の材料を充填することによって、電解質膜とシール部材とが一体成形される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４２８３６号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６４２４号公報
【特許文献３】特開２００２−１２４２７６号公報
【特許文献４】特開２００２−３５２８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように電解質膜とシール部材とを金型内で一体成形する場合には、電解質膜あるいは電解質膜を含む部材（例えば、電解質膜と、電解質膜上に形成した電極と、電極上に配置したガス拡散層）の剛性が不十分であるために、成形時に、これらの部材を金型内で所望の位置に保持することが困難となる場合があった。すなわち、成形時に、電解質膜を含む部材を金型内で平面状に保持することが困難となる場合があった。上記電解質膜を含む部材が平面状に維持できず、その外周部が金型内で重力により垂れ下がると、垂れ下がった上記部材が、シール部材の材料が金型内に行き渡るのを妨げる可能性がある。このようにシール部材の材料が金型内で行き渡らない箇所が生じると、金型に応じた所望の形状のシール部材が成型されなくなり、このようなシール部材を用いると、燃料電池におけるガスシール性が不十分になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、金型内で電解質膜とシール部材とを一体成形する際に、電解質膜を所望の位置に保持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、
電解質膜と、該電解質膜の両面に形成された一対の電極と、を備える発電体と、
前記発電体の外周部で該発電体の外周部を内包し、該発電体と一体で形成されたシール部と、
前記発電体の両側に配置され、前記シール部と接触するガスセパレータと、
前記シール部が前記発電体を内包する内包領域と重なる領域において、前記発電体と一方の前記ガスセパレータとの間で、前記発電体と前記一方のガスセパレータとの間の距離を高さとして形成された支持部と
を備え、
前記シール部は、前記発電体と前記一方のガスセパレータとの間において、前記支持部の周囲に形成される空間を埋めるように形成されていることを要旨とする。
【０００７】
以上のように構成された本発明の燃料電池によれば、発電体とガスセパレータとの間に支持部が形成されているため、シール部を、金型を用いて発電体および一方のガスセパレータと一体成形する際に、金型内で支持部によって発電体を支持することができ、剛性の低い発電体が金型内で重力により垂れ下がることがない。したがって、シール部の構成材料が金型内の空間に行き渡るのを、発電体の外周部が妨げることがなく、所望の形状のシール部を形成することができる。
【０００８】
本発明の燃料電池において、前記支持部は、前記発電体における前記内包領域よりも中央部よりの領域での前記発電体と前記ガスセパレータとの距離と等しい高さを有することとしても良い。このような構成とすれば、シール部の構成材料が金型内の空間に行き渡ることを確保する効果を、より高めることができる。
【０００９】
本発明の燃料電池において、前記支持部は、前記ガスセパレータに形成した凸部であることとしても良い。このような構成とすれば、支持部を設けることにより部品点数が増加することがない。
【００１０】
このような本発明の燃料電池において、前記凸部は、互いに離間して設けられた複数の突起から成ることとしても良い。このような構成とすれば、シール部の構成材料は、突起状の凸部間を通過して、金型内の空間に広がることができる。そのため、凸部を設けることに起因するシール部の構成材料の移動の妨げを、抑制することができる。
【００１１】
本発明の燃料電池において、前記支持部は、前記発電体および前記ガスセパレータとは別体で、前記発電体と前記ガスセパレータとの間に配置したスペーサであることとしても良い。このような構成とすれば、支持部の形状を設定する際の自由度を増すことができる。
【００１２】
このような本発明の燃料電池において、前記スペーサは、複数の粒状体であることとしても良い。このような構成とすれば、発電体とガスセパレータとの間に複数の粒状体を配置することにより、金型内で発電体を支持することができる。さらに、支持部を粒状体により形成することで、燃料電池全体を軽量化することができる。
【００１３】
また、本発明の燃料電池において、前記スペーサは、前記内包領域と重なる領域にわたって連続して設けられた枠体であることとしても良い。このような構成とすれば、発電体とガスセパレータとの間に枠体を配置することにより、金型内で発電体を支持することができる。
【００１４】
このような本発明の燃料電池において、前記枠体は、前記発電体と接する第１の凸部、および、前記一方のガスセパレータと接する第２の凸部を備え、前記第１および第２の凸部は、それぞれ、互いに離間して設けられた複数の突起から成ることとしても良い。このような構成とすれば、シール部の構成材料は、第１および第２の凸部を構成する複数の突起間を通過して、金型内の空間に広がることができる。そのため、枠体を設けることに起因するシール部の構成材料の移動の妨げを、抑制することができる。
【００１５】
また、このような燃料電池において、前記枠体は、前記発電体の外周に近接して設けられ、前記他方のガスセパレータ側へと、前記発電体の断面と重なる高さにまで突出して設けられた位置決め凸部を備えることとしても良い。このような構成とすれば、シール部を、金型を用いて発電体および一方のガスセパレータと一体成形する際に、金型内で、位置決め凸部に合わせて発電体を配置すればよい。これにより、発電体の位置決めの動作を簡素化することができる。
【００１６】
本発明の燃料電池において、前記発電体は、さらに、前記電極上に配置される多孔質体から成るガス拡散層を備えることとしても良い。このような構成とすれば、電極に対するガス供給効率を向上させると共に、電極表面における集電性を高め、また、電解質膜を保護することができる。
【００１７】
本発明の燃料電池において、さらに、多孔質体から成り、前記発電体と前記ガスセパレータとの間に配置される一対のガス流路形成部を備え、少なくとも、前記一方のガスセパレータと接する前記ガス流路形成部は、前記発電体と共に前記シール部と一体で形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、シール部とガス流路形成部とを一体化することにより、発電体とガスセパレータとの間に形成されるガス流路におけるガスシール性を向上させることができる。
【００１８】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池の製造方法や、燃料電池用積層部材などの形態で実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
Ａ．第１実施例の燃料電池の構成：
図１は、第１実施例の燃料電池の概略構成を表わす断面模式図であり、図２は、図１において破線で囲んだＸ領域を拡大して示す説明図である。本実施例の燃料電池は、固体高分子型燃料電池である。また、本実施例の燃料電池は、電気化学反応が進行する単位であるセルアセンブリ１０を複数備えると共に、各々のセルアセンブリ１０間にガスセパレータ３０を介在させつつセルアセンブリ１０を積層させたスタック構造を有している。
【００２０】
セルアセンブリ１０は、図１に示すように、発電積層部１１と、シール部１６と、によって構成されている。図２に示すように、発電積層部１１は、発電体１２と、発電体１２を挟持する一対のガス流路形成部１４，１５とによって構成される。発電体１２は、電解質膜２０と、電解質膜２０の表面に形成された一対の電極（カソード２２およびアノード２４）とから成るＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）１３と、ＭＥＡ１３を挟持する一対のガス拡散層２６，２８と、によって形成される。
【００２１】
電解質膜２０は、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。カソード２２およびアノード２４は、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金、あるいは白金と他の金属から成る合金を備えている。カソード２２およびアノード２４を形成するには、例えば、白金等の触媒金属を担持させたカーボン粉を作製し、この触媒担持カーボンと、電解質膜２０を構成する電解質と同様の電解質とを用いてペーストを作製し、作製した触媒ペーストを電解質膜２０上に塗布すればよい。ガス拡散層２６，２８は、カーボン製の多孔質部材であり、例えばカーボンクロスやカーボンペーパによって形成される。電解質膜２０上に触媒電極を形成したＭＥＡ１３とガス拡散層２６，２８とを、プレス接合により一体化することで、発電体１２が作製される。このガス拡散層２６，２８は、後述するガス流路形成部１４，１５よりも平均細孔径が小さな多孔質体によって構成されている。そのため、ガス拡散層２６，２８を設けることによって、触媒電極に対するガス供給効率を向上させると共に、ガス流路形成部１４，１５と触媒電極との間の集電性を高めることができ、さらに電解質膜２０を保護することもできる。ただし、ガス流路形成部１４，１５の構成材料や気孔率によっては、ガス拡散層２６，２８を設けないこととしても良い。
【００２２】
ガス流路形成部１４，１５は、発泡金属や金属メッシュなどの金属製多孔質体、あるいは、カーボン製の多孔質体によって形成される導電性の薄板状部材であり、本実施例では、チタン製の多孔質体を用いている。ガス流路形成部１４，１５は、発電体１２およびガスセパレータ３０と接触するように配置されており、内部に形成される多数の細孔から成る空間は、電気化学反応に供されるガスが通過するセル内ガス流路として機能する。すなわち、カソード２２とガスセパレータ３０との間に配置されるガス流路形成部１４の細孔が形成する空間は、酸素を含有する酸化ガスが通過するセル内酸化ガス流路として機能する。また、アノード２４とガスセパレータ３０との間に配置されるガス流路形成部１５の細孔が形成する空間は、水素を含有する燃料ガスが通過するセル内燃料ガス流路として機能する。
【００２３】
ここで、隣り合うガスセパレータ３０間であって発電積層部１１の外周部には、発電体１２の外周部を内包するシール部１６が設けられている。シール部１６は、弾性材料、すなわち、ゴム（例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム）や、熱可塑性エラストマによって形成されている。図１および図２に示すように、シール部１６は、一方の側において、隣接する一方のガスセパレータ３０と隙間無く接触している。ここで、上記隣接する一方のガスセパレータ３０の表面では、シール部１６が発電体１２を内包する内包領域と重なる領域において、発電体１２と接する複数の凸部である支持凸部６２が形成されている（図２参照）。そのため、シール部１６における上記一方の側は、上記複数の支持凸部６２に対応する形状となっている。シール部１６は、発電積層部１１と共に、上記隣接する一方のガスセパレータ３０と一体で形成されており、上記隣接する一方のガスセパレータ３０に形成された支持凸部６２は、シール部１６を形成する際に発電体１２を支持する働きを有する。支持凸部６２の構成およびシール部１６の製造工程については、後に詳述する。なお、シール部１６の他方の側にはガス止め凸部６０が形成されており、シール部１６は、このガス止め凸部６０の頭頂部において、隣接する他方のガスセパレータ３０と接触する。
【００２４】
図３は、発電積層部１１とシール部１６とが一体形成されたセルアセンブリ１０の概略構成を表わす平面図である。図３に示すように、シール部１６は、略四角形状の薄板状部材であり、外周部に設けられた６つの穴部（後述する６つの穴部４０〜４５）と、中央部に設けられて発電積層部１１が組み込まれている略四角形の穴部とを有している。この図３は、図１における右側から見た図であって、既述したガス止め凸部６０が形成された側を表わしており、中央部に設けられた穴部に嵌め込まれた発電積層部１１においては、ガス流路形成部１４が表面に表われている。
【００２５】
図３に示すように、ガス止め凸部６０は、シール部１６の中央部に設けられた穴部に組み込まれたガス流路形成部１４の外周、および、シール部１６の外周部に設けられた６つの穴部の各々を囲むように、全体として連続して形成された線状凸部である。シール部１６は、弾性材料から成るため、燃料電池内で積層方向に平行な方向に押圧力が加えられることにより、上記したガス止め凸部６０とガスセパレータ３０との接触部位において、ガスシール性を確保可能となる。ここで、ガス止め凸部６０は、全体として高さおよび頭頂部の幅が略一定に形成されている。そのため、ガス流路形成部１４および６つの穴部を囲むガス止め凸部６０は、全体として略均一な応力を、隣接するガスセパレータ３０との間に生じることができ、良好なガスシール性を実現することができる。なお、以下の説明では、発電積層部１１において、シール部１６の中央部に形成される穴部で露出している部分に対応する領域を、発電領域ＤＡと呼ぶ。
【００２６】
ガスセパレータ３０は、図１に示すように、ガス流路形成部１４と接するカソード側プレート３１と、ガス流路形成部１５と接するアノード側プレート３２と、カソード側プレート３１およびアノード側プレート３２に挟持される中間プレート３３と、を備えている。これら３枚のプレートは、導電性材料、例えばステンレス鋼あるいはチタンやチタン合金といった金属によって形成される薄板状部材であり、カソード側プレート３１、中間プレート３３、アノード側プレート３２の順に重ね合わされて、例えば拡散接合により接合されている。これら３種のプレートは、いずれも凹凸のない平坦な表面を有すると共に、各々、所定の位置に所定形状の穴部を有している。図４は、カソード側プレート３１の形状を示す平面図であり、図５は、アノード側プレート３２の形状を示す説明図であり、図６は、中間プレート３３の形状を示す説明図である。これら図４〜図６は、各プレートを、図３に示すシール部１６と同じ側、すなわち、図１における右側から見た様子を表わす図である。これら図４〜図６では、既述した発電領域ＤＡを、一点破線で囲んで示している。
【００２７】
カソード側プレート３１、アノード側プレート３２は、いずれも、その外周部においてシール部１６と同様の位置に、６つの穴部を備えている。これらの６つの穴部は、スタック構造を形成するために各々の薄板状部材が積層された際に互いに重なり合って、燃料電池内部において積層方向に平行に流体を導くマニホールドを形成する。上記各薄板状部材では、略四角形状である外周の一辺の近傍に穴部４０が形成されている。また、近傍に穴部４０が形成された辺と対向する辺の近傍には、穴部４１が形成されている。さらに、他の２辺のうちの一方の辺の近傍には穴部４２，４４が形成されており、他方の辺の近傍には穴部４３，４５が形成されている。なお、中間プレート３３は、上記６つの穴部のうち、穴部４４，４５は有していないが、後述する複数の冷媒孔５８が、穴部４４，４５に対応する位置に重なるように設けられている。
【００２８】
上記各薄板状部材が備える穴部４０は、燃料電池に対して供給された酸化ガスを各セル内酸化ガス流路に分配する酸化ガス供給マニホールドを形成し（図中、Ｏ2 inと表わす）、穴部４１は、各セル内酸化ガス流路から排出されて集合した酸化ガスを外部へと導く酸化ガス排出マニホールドを形成する（図中、Ｏ2 outと表わす）。また、穴部４３は、燃料電池に対して供給された燃料ガスを各セル内燃料ガス流路に分配する燃料ガス供給マニホールドを形成し（図中、Ｈ2 inと表わす）、穴部４２は、各セル内燃料ガス流路から排出されて集合した燃料ガスを外部へと導く燃料ガス排出マニホールドを形成する（図中、Ｈ2 outと表わす）。さらに、穴部４４は、燃料電池に対して供給された冷却水などの冷媒を各ガスセパレータ３０内に分配する冷媒供給マニホールドを形成し（図中、ＣＬＴ inと表わす）、穴部４５は、各ガスセパレータ３０から排出されて集合した冷媒を外部へと導く冷媒排出マニホールドを形成する（図中、ＣＬＴ outと表わす）。
【００２９】
また、カソード側プレート３１は、穴部４０におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの一辺（図４における上端部）に沿って設けられ、カソード側プレート３１を貫通して形成された酸化ガス供給スリット５０を備えている。また、同様に、穴部４１におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの他の一辺（図４における下端部）に沿って設けられた酸化ガス排出スリット５１を備えている（図４参照）。
【００３０】
アノード側プレート３２は、カソード側プレート３１と同様に、穴部４０におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの一辺（図５における上端部）に沿って設けられ、アノード側プレート３２を貫通して形成された燃料ガス排出スリット５２を備えている。また、穴部４１におけるプレート中央部側の辺の近傍において発電領域ＤＡの他の一辺（図５における下端部）に沿って設けられた燃料ガス供給スリット５３を備えている（図５参照）。これらの燃料ガス排出スリット５２および燃料ガス供給スリット５３は、それぞれ、酸化ガス供給スリット５０および酸化ガス排出スリット５１と重ならないように、プレートのさらに中央部寄りに配置されている。
【００３１】
中間プレート３３においては、穴部４０の形状が他のプレートとは異なっており、中間プレート３３の穴部４０は、この穴部４０のプレート中央部側の辺が、プレート中央部方向へと突出する複数の突出部を備える形状となっている。穴部４０が有する上記複数の突出部を、連通部５４と呼ぶ。この連通部５４は、中間プレート３３とカソード側プレート３１とが積層されたときに酸化ガス供給スリット５０と重なり合うように形成されており、酸化ガス供給マニホールドと酸化ガス供給スリット５０とを連通させる。また、穴部４１においても同様に、酸化ガス排出スリット５１と重なるように、複数の連通部５５が設けられている（図６参照）。さらに、中間プレート３３には、穴部４３および穴部４２の各々に連通して、アノード側プレート３２の燃料ガス供給スリット５３あるいは燃料ガス排出スリット５２と重なる形状の、連通部５７および連通部５６が設けられている。
【００３２】
燃料電池の内部において、穴部４０が形成する酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスは、中間プレート３３の連通部５４が形成する空間と、カソード側プレート３１の酸化ガス供給スリット５０とを介して、ガス流路形成部１４内に形成されるセル内酸化ガス流路へと流入する。セル内酸化ガス流路において酸化ガスは、ガス流路形成部１４に平行な方向（面方向）に流れると共に、面方向に垂直な方向（積層方向）へとさらに拡散する。積層方向に拡散した酸化ガスは、ガス流路形成部１４からガス拡散層２６を介してカソード２２に至り、電気化学反応に供される。このように電気化学反応に寄与しつつセル内酸化ガス流路を通過した酸化ガスは、ガス流路形成部１４から、カソード側プレート３１の酸化ガス排出スリット５１および中間プレート３３の連通部５５が形成する空間を介して、穴部４１が形成する酸化ガス排出マニホールドへと排出される。同様に、燃料電池の内部において、穴部４３が形成する燃料ガス供給マニホールドを流れる燃料ガスは、中間プレート３３の連通部５７が形成する空間と、アノード側プレート３２の燃料ガス供給スリット５３とを介して、ガス流路形成部１５内に形成されるセル内燃料ガス流路へと流入する。セル内燃料ガス流路において燃料ガスは、面方向に流れると共に、積層方向へとさらに拡散する。積層方向に拡散した燃料ガスは、ガス流路形成部１５からガス拡散層２８を介してアノード２４に至り、電気化学反応に供される。このように電気化学反応に寄与しつつセル内燃料ガス流路を通過した燃料ガスは、ガス流路形成部１５から、アノード側プレート３２の燃料ガス排出スリット５２および中間プレート３３の連通部５６が形成する空間を介して、穴部４２が形成する燃料ガス排出マニホールドへと排出される。
【００３３】
図３ないし図６では、図１に示した断面図に相当する位置を、１−１断面として示している。図１では、１−１断面において、穴部４０が形成する酸化ガス供給マニホールドから、中間プレート３３の連通部５４およびカソード側プレート３１の酸化ガス供給スリット５０を介して、ガス流路形成部１４内へと酸化ガスが供給される様子が矢印で表わされている。また、１−１断面において、ガス流路形成部１４から、カソード側プレート３１の酸化ガス排出スリット５１および中間プレート３３の連通部５５を介して、穴部４１が形成する酸化ガス排出マニホールドへと酸化ガスが排出される様子が表わされている。
【００３４】
また、アノード側プレート３２には、さらに、既述した支持凸部６２が形成されている。支持凸部６２は、アノード側プレート３２となる薄板をプレス成形することにより設けられており、発電領域ＤＡの外側であって発電体１２と重なる領域（既述した内包領域と重なる領域）において、互いに離間する規則的な位置に設けられた複数個の突起として形成されている（図５参照）。これらの支持凸部６２の高さは、ガス流路形成部１５の厚みと略同一となるように形成されている（図１、図２参照）。
【００３５】
なお、中間プレート３３は、さらに、発電領域ＤＡを含む領域に、互いに平行に形成された細長い複数の冷媒孔５８を備えている。これらの冷媒孔５８の端部は、中間プレート３３を他の薄板状部材と重ね合わせたときに、穴部４４，４５と重なり合い、冷媒が流れるためのセル間冷媒流路をガスセパレータ３０内で形成する。すなわち、燃料電池の内部において、穴部４４が形成する冷媒供給マニホールドを流れる冷媒は、上記冷媒孔５８によって形成されるセル間冷媒流路に分配され、セル間冷媒流路から排出される冷媒は、穴部４５が形成する冷媒排出マニホールドに排出される。
【００３６】
Ｂ．第１実施例の燃料電池の製造方法：
本実施例では、燃料電池を作製する際に、シール部１６を、発電積層部１１に加えて、隣接する一方のガスセパレータ３０と一体で成形している。図７は、本実施例の燃料電池の製造工程を表わす説明図である。また、図８（Ａ）は、所定の形状の金型を用いて、射出成形によって、シール部１６を、発電積層部１１およびガスセパレータ３０と一体形成する様子を表わす説明図であり、図８（Ｂ）は、一体形成された部材の様子を表わす断面模式図である。
【００３７】
本実施例の燃料電池を製造する際には、まず、発電体１２と、ガス流路形成部１４，１５と、ガスセパレータ３０とを用意する（ステップＳ１００）。また、シール部１６を一体成形するための金型を用意する（ステップＳ１１０）。金型は、図８（Ａ）に示すように、上型７２と下型７０とを備えている。金型内には、ガスセパレータ３０と発電体１２とガス流路形成部１４，１５が丁度嵌り込む凹凸形状が形成されている。また、上型７２には、形成すべきシール部１６の形状に対応する凹凸形状、具体的には、既述したガス止め凸部６０の形状に対応する凹凸形状が形成されている。
【００３８】
次に、下型７０に、ガスセパレータ３０を配置する（ステップＳ１２０）。本実施例では、ガスセパレータ３０は、カソード側プレート３１を下方にし、支持凸部６２が形成されたアノード側プレート３２を上方にして、配置される。そして、配置したガスセパレータ３０上に、さらに、ガス流路形成部１５、発電体１２、ガス流路形成部１４を順次配置する（ステップＳ１３０）。このように各部材を金型内に配置したときには、発電体１２におけるガス流路形成部１５と重なる領域は、ガス流路形成部１５によって支持される。また、発電体１２におけるガス流路形成部１５と重ならない外周領域は、ガスセパレータ３０に設けられた支持凸部６２によって支持される（図８（Ａ）参照）。既述したように、支持凸部６２は、発電体１２が配置される領域にわたって設けられており、ガス流路形成部１５の厚みと略同一の高さとなるように形成されている。そのため、金型内では、発電体１２は、ガス流路形成部１５および支持凸部６２に支持されることによって、全体として、ガスセパレータ３０から一定の距離だけ離間した平坦面を形成する状態で保持される。
【００３９】
金型内に各部材を配置すると、所定の型圧で型締めし、射出成形を行なってシール部１６を一体成形する（ステップＳ１４０）。図８（Ａ）に示すように、各部材が配置された金型内には、発電積層部１１の外側近傍において、シール部１６の形状を有する空間ＳＰが形成される。この空間ＳＰは、図８（Ａ）に示すように、ガスセパレータ３０のアノード側プレート３２側の面と、下型７０および上型７２の内壁面と、発電積層部１１の外周部表面とによって区画される。また、金型の上型７２においては、マニホールド用穴部４０〜４５が形成される位置に、開口７４を備えて厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている。射出成形の際には、シール部１６の成形材料としての液状ゴムが、上述した開口７４から貫通孔を介して空間ＳＰへと投入された後、加硫工程が行われる。なお、本実施例では、射出成形時には、燃料電池を組み立てた際に燃料電池に加えられる締結圧と同じ圧力が、発電積層部１１およびガスセパレータ３０に加えられるように、型締めが行なわれる。すなわち、積層された燃料電池内と同じ状態にして、シール部１６の一体形成が行なわれる。
【００４０】
このような射出成形においては、成形材料がガス拡散層２６，２８およびガス流路形成部１４，１５の端部に含浸されるように、すなわち、これらの多孔質体の外周部の細孔内に成形材料が入り込んで、発電積層部１１とシール部１６とが一体化するように、成形材料の投入圧力が制御される。また、成形材料にシランカップリング剤を添加することにより、シール部１６とガスセパレータ３０の接触面における結合力が確保され、シール部１６とガスセパレータ３０とが接着・密着される。射出成形後、型開きすることで、図８（Ｂ）に示すように、セルアセンブリ１０とガスセパレータ３０とが一体化した構成単位が得られる。
【００４１】
このようにして構成単位を複数作製すると、これらの構成単位を複数積層すると共に、構成単位から成る積層体の両端部に、出力端子を備える集電板と、絶縁性材料から成る絶縁板と、剛性の高いエンドプレートとをさらに積層して組み立てを行なう。そして、組み立てた積層体全体に積層方向に締結圧を加えつつ固定して（ステップＳ１５０）、燃料電池を完成する。
【００４２】
以上のように構成された本実施例の燃料電池によれば、ガスセパレータ３０に支持凸部６２を設けているため、シール部１６を一体形成する際に、金型内で支持凸部６２によって発電体１２を支持することができ、剛性の低い発電体１２が金型内で重力により垂れ下がることがない。すなわち、支持凸部６２によって、金型内で発電体１２を積層方向に位置決めすることができる。したがって、成形材料が金型内の空間ＳＰに行き渡るのを、発電体１２の外周部が妨げることがなく、所望の形状のシール部１６を形成することができる。特に、本実施例では、支持凸部６２を、ガス流路形成部１５の厚み、すなわち、ガスセパレータ３０の平坦部と発電体１２との距離と、略同一の高さに形成しているため、発電体１２が全体として、ガスセパレータから一定の距離だけ離間した平坦面を形成する状態で保持されることになる。そのため、成形材料が金型内の空間ＳＰに行き渡ることを確保する効果を、より高めることができる。
【００４３】
ここで、金型内での発電体１２外周の垂れ下がりを抑制するための他の方法として、例えば、発電体１２の外周部に心材を備えさせて、発電体１２の外周部の強度を高める構成も考えられる。しかしながらこの場合には、発電体１２の外周部に心材を配置する作業を、発電体１２の作製時に個々の発電体１２に対して行う必要があり、製造工程が複雑化してしまう。これに対して、本実施例では、アノード側プレート３２をプレス成形して支持凸部６２を形成すればよいため、一度に複数のアノード側プレート３２を処理することが可能となり、製造工程の複雑化を抑制しつつ、発電体１２外周の垂れ下がりを抑えることができる。
【００４４】
また、本実施例の支持凸部６２は、互いに離間して配置された複数の突起として形成されているため、成形材料は、突起状の支持凸部６２間を通過して、金型内の空間ＳＰに広がることができる。そのため、支持凸部６２を設けることに起因する成形材料の移動の妨げを、抑制することができる。
【００４５】
Ｃ．第２実施例の燃料電池：
第１実施例では、金型内で発電体１２を保持するための支持部を、ガスセパレータ３０に設けたが、異なる構成としてもよい。例えば、上記支持部を、ガスセパレータ３０とは別体で形成しても良い。このような構成の一例を、第２実施例として以下に説明する。図９は、第２実施例の燃料電池の構成の概略を、図１と同様に表わす断面模式図である。第２実施例の燃料電池は、発電体１２を保持する支持部として、支持凸部６２に代えて複数の粒状体１６２を備える他は、第１実施例の燃料電池と同様の構成を有している。そのため、以下の説明では、第１実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。
【００４６】
第２実施例の燃料電池が備えるガスセパレータ１３０では、アノード側プレート１３２は、支持凸部６２を有することなく、発電体１２と重なる領域を含めて全体が平坦面となっている。また、ガスセパレータ１３０のアノード側プレート１３２と発電体１２との間には、樹脂製の粒状体１６２が複数配置されている。この粒状体１６２は、中空の球状体であって、球状体の径は、ガス流路形成部１５の厚みと略同一である。また、粒状体１６２は、第１実施例で支持凸部６２が配置された場所と同様に、発電体１２と重なる領域全体に配置されている。なお、粒状体１６２を構成する樹脂は、燃料電池が発電する環境下で安定であって、燃料電池の発電に対する影響が充分に小さい樹脂であればよい。粒状体１６２を構成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）等の樹脂を用いることができる。また、樹脂だけでなく、ガラスやセラミック（例えば、ＺｒＯ2やＣｅＯ2）によって粒状体１６２を作製しても良い。
【００４７】
第２実施例の燃料電池は、図７に示した第１実施例と同様の工程により製造される。ステップ１００では、発電体１２、ガス流路形成部１４，１５、ガスセパレータ１３０と共に、粒状体１６２が用意される。図１０は、シール部１６を、第１実施例と同様に、射出成形により発電積層部１１およびガスセパレータ１３０と一体形成する様子を表わす説明図である。第２実施例では、下型７０にガスセパレータ１３０を配置し（ステップＳ１２０）、その後ガスセパレータ１３０上に、ガス流路形成部１５、発電体１２、ガス流路形成部１４を順次配置する際に（ステップＳ１３０）、ガス流路形成部１５の周囲に、さらに粒状体１６２を配置する。配置した粒状体１６２によって発電体１２の外周部が支持されるため、金型内で、発電体１２は、全体として、ガスセパレータ１３０から一定の距離だけ離間した平坦面となるように保持される。なお、粒状体１６２を配置する際には、ガスセパレータ１３０上の所望の位置で粒状体１６２を保持するために、例えば接着剤を用いて、粒状体１６２をガスセパレータ１３０上に固着させることとしても良い。
【００４８】
以上のように構成された第２実施例の燃料電池によれば、第１実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、金型内でシール部１６を一体成形する際に、発電体１２を平坦な状態で保持して発電体１２の垂れ下がりを抑え、所望の形状のシール部１６を形成することができる。このような一体形成の際には、粒状体が球状に形成されているため、成形材料は、粒状体１６２間の隙間を通過して、金型内の空間ＳＰに広がることができる。
【００４９】
さらに、第２実施例によれば、粒状体１６２を、中空に形成しているため、燃料電池全体を軽量化できるという効果が得られる。粒状体１６２を中空に形成しない場合であっても、シール部１６の構成材料よりも単位体積あたりの重量密度が低い樹脂によって粒状体１６２を構成する場合には、同様に軽量化の効果が得られる。また、粒状体１６２の構成材料は樹脂に限るものではないが、粒状体に起因する燃料電池内部の短絡を抑制するために、絶縁性材料を用いることが望ましい。
【００５０】
また、粒状体１６２の形状は、中空の球状体に限るものではなく、球形以外の形状の粒状体を用いても良い。粒状体の径あるいは高さが、ガス流路形成部１５の高さと略同一であれば、金型内で発電体１２を平坦面として保持する同様の効果が得られる。
【００５１】
なお、粒状体１６２の剛性が、シール部１６の剛性と大きく異なる場合には、ガス止め凸部６０に対応する位置には、粒状体１６２を配置しないこととしても良い。例えば、粒状体１６２の剛性がシール部１６の剛性よりも高い場合には、ガス止め凸部６０に対応する位置に粒状体１６２が配置されていると、シール部１６において、下部に粒状体１６２が配置された部位ではより大きな反力が生じ、ガス止め凸部６０全体として生じる反力が不均一になる。このようにガス止め凸部６０全体で反力が不均一になると、シール部１６によるシール性が低下する可能性があるが、シール部１６の下部には粒状体１６２を配置しないことで、上記問題を抑制することができる。
【００５２】
Ｄ．第３実施例の燃料電池：
金型内で発電体１２を保持するための支持部を、ガスセパレータ３０とは別体で形成する他の例を、第３実施例として以下に説明する。第３実施例の燃料電池は、発電体１２を保持する支持部として、粒状体１６２に代えて枠体２６２を備える他は、第２実施例の燃料電池と同様の構成を有しているため、以下の説明では、第１および第２実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。図１１は、第３実施例の燃料電池の構成の概略を表わす断面模式図である。第３実施例の燃料電池は、第２実施例と同様に、ガスセパレータ１３０および発電積層部１１と一体形成されるシール部１６を備えている。図１１では、ガスセパレータ１３０と発電積層部１１とシール部１６とが一体化された構成単位の断面であって、酸化ガス供給マニホールドを形成する穴部４０近傍の外周領域断面の様子を表わしている。
【００５３】
第３実施例の燃料電池が備える枠体２６２は、ガス流路形成部１５の外周全体を囲む形状を有する枠状部材である。図１２は、枠体２６２の構成を表わす平面図であり、ガスセパレータ１３０上に、ガス流路形成部１５と共に枠体２６２を配置した様子を表わしている。図１２では、枠体２６２にハッチを付して示している。枠体２６２は、略四角形状の薄板状部材であり、図１２に示すように、ガスセパレータ１３０上に配置すると、その外周が穴部４０〜４５の各々の中央部側の辺と丁度重なる大きさを有している。また、枠体２６２には、中央部を含む広い領域にわたって略四角形状の穴部が形成されており、この穴部は、発電領域ＤＡすなわちガス流路形成部１５と丁度重なる大きさを有している。
【００５４】
また、枠体２６２は、両面に突出する複数の凸部である支持凸部を有している。これら支持凸部の各々は、発電体１２側に突出して発電体１２と接する第１の凸部６４と、ガスセパレータ３０側に突出してガスセパレータ３０と接する第２の凸部６５と、を備えている。これら複数の支持凸部は、各々の面において、隣り合う支持凸部同士が互いに離間するように設けられている。さらに枠体２６２は、上記第１の凸部６４が形成された面側において、上記複数の第１の凸部６４よりも外周よりの位置に、枠体２６２の外周に沿って配置された複数の位置決め凸部６６を備えている。この位置決め凸部６６は、図１２に示すガス流路形成部１５上にさらに発電体１２が配置されたときに、発電体１２の外周よりもさらに外側に位置決め凸部６６の頭頂部が位置するように設けられている。
【００５５】
ここで、枠体２６２は、支持凸部が設けられた位置において、ガス流路形成部１５と略同一の厚みを有している。また、枠体２６２は、位置決め凸部６６が設けられた位置において、ガス流路形成部１５の厚みよりも厚く形成されている。そして、位置決め凸部６６の高さは、位置決め凸部６６の頭頂部が、ガス流路形成部１５上に配置される発電体１２の端面に近接して配置される高さとなっている
【００５６】
このような枠体２６２は、絶縁性材料によって形成することが望ましく、例えば弾性材料、すなわち、ゴム（例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム）や、熱可塑性エラストマーによって形成することができる。特に、シール部１６と同じ材料によって枠体２６２を形成するならば、発電積層部１１およびガスセパレータ３０を積層・締結して燃料電池を組み立てる際に、シール部１６のガス止め凸部６０において、望ましくない反力が生じることが無く好ましい。
【００５７】
第３実施例の燃料電池も、図７に示した工程と同様の工程により製造される。ステップ１００では、発電体１２、ガス流路形成部１４，１５、ガスセパレータ１３０と共に、枠体２６２を用意する。そして、下型７０にガスセパレータ１３０を配置し（ステップＳ１２０）、その後ガスセパレータ１３０上に、ガス流路形成部１５、発電体１２、ガス流路形成部１４を順次配置する際に（ステップＳ１３０）、ガス流路形成部１５の周囲に、さらに枠体２６２を配置する。このとき、ガス流路形成部１５および枠体２６２上に発電体１２を配置する際には、枠体２６２に設けた位置決め凸部６６に発電体１２の外周を沿わせつつ、発電体１２を配置することで、発電体１２が所望の位置に位置決めされる。また、枠体２６２に設けた支持凸部によって発電体１２の外周部が支持されることで、発電体１２は、金型内で、全体として、ガスセパレータ１３０から一定の距離だけ離間した平坦面となるように保持される。各部材を金型内に配置した後に、既述したように射出成形および組み立て・締結を行なうことで、第３実施例の燃料電池が得られる。
【００５８】
以上のように構成された第３実施例の燃料電池によれば、第１実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、金型内でシール部１６を一体成形する際に、発電体１２を平坦な状態で保持して発電体１２の垂れ下がりを抑え、所望の形状のシール部１６を形成することができる。このような一体形成の際には、支持凸部および位置決め凸部６６が互いに離間して設けられているため、成形材料は、各々の凸部間の隙間を通過して、金型内の空間ＳＰに広がることができる。
【００５９】
さらに、第３実施例によれば、枠体２６２において、発電体１２を配置すべき位置に対応する位置に、位置決め凸部６６を設けているため、金型内で各部材を積層する際には、位置決め凸部６６に合わせて発電体１２を配置すればよい。これにより、位置決めの動作を簡素化することができる。ここで、位置決め凸部６６を設ける位置は、枠体２６２および発電体１２を製造する際の精度を考慮して、各位置決め凸部６６の内側に確実に発電体１２が嵌り込むように設定することが望ましい。
【００６０】
なお、位置決め凸部６６は、発電体１２の四辺のすべてに沿うように所定の間隔で設ける必要はない。金型内で各部材を積層する際に、位置決め凸部６６によって発電体１２を位置決め可能であれば、位置決め凸部６６は、異なる配置としても良い。また、枠体２６２において、位置決め凸部６６を設けることなく支持凸部６２だけを設けることとしても良く、この場合にも、シール部１６の一体成形時に発電体１２を支持する効果が得られる。
【００６１】
既述した第２および第３実施例では、金型内で発電体１２を保持するための支持部を、ガスセパレータ３０とは別体で形成しているが、このような支持部は、第２および第３実施例とは異なる形状としても良い。シール部１６を一体成形する際に、ガスセパレータ３０上であってガス流路形成部１５の外側に、好ましくはガス流路形成部１５と略同一の高さの部位を有するスペーサを支持部として配置するならば、同様の効果を得ることができる。
【００６２】
Ｅ．第４実施例の燃料電池の製造方法：
第２および第３実施例と同様に、金型を用いてシール部１６を一体成形する際に発電体１２の外周領域に対応する領域にスペーサを配置して、金型内で発電体１２を保持する構成において、シール部１６を形成した後に、上記スペーサを除去することとしても良い。このような構成を、第４実施例として以下に説明する。なお、以下の説明では、既述した実施例の燃料電池と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。
【００６３】
図１３は、第４実施例の燃料電池の製造工程を表わす説明図である。第４実施例の燃料電池を製造する際には、まず、発電体１２と、ガス流路形成部１４，１５と、スペーサと、ガスセパレータ１３０とを用意する（ステップＳ２００）。そして、ステップ１００およびＳ１１０と同様に、金型を用意すると共に、下型７０にガスセパレータ１３０を配置する（ステップＳ２１０およびＳ２２０）。その後、配置したガスセパレータ３０上に、さらに、ガス流路形成部１５、スペーサ、発電体１２、ガス流路形成部１４を順次配置し（ステップＳ２３０）、ステップＳ１４０と同様に射出成形によりシール部１６を一体成形する（ステップ２４０）。シール部１６を一体成形する際には、発電体１２の外周部は、スペーサによって支持され、スペーサの高さをガス流路形成部１５の厚みと略同一にするならば、発電体１２は、全体として、ガスセパレータ１３０から一定の距離だけ離間した平坦面を形成する状態で保持される。シール部１６を一体成形した後には、シール部１６内からスペーサを除去し（ステップＳ２４５）、ステップＳ１５０と同様に組み立て・締結を行なって（ステップＳ２５０）、燃料電池を完成する。
【００６４】
ここで、第４実施例で用いるスペーサは、後の工程でシール部１６内から除去できる材料、例えば昇華性物質によって形成されている。このスペーサの形状としては、種々の形状を選択することができる。例えば、粒状体を用いる第２実施例のように、複数の構成部材によりスペーサを形成しても良い。ただし、スペーサの構成部材は、シール部１６の内部に埋め込まれるのではなく、穴部４０〜４５に連通しており、後の工程でスペーサを昇華させた際には、この連通する部位を介してスペーサは外部に排出・除去される。ステップＳ２４５においてスペーサを除去する工程の具体的な条件は、スペーサの構成材料に応じて設定すれば良く、例えば上記構成材料を昇華させることができる温度に加熱すればよい。なお、図１３では、スペーサの除去の工程を、シール部１６の一体成形の後に行なっているが、ステップＳ２５０において組み立てを行なった後など、さらに後の工程で行なっても良い。
【００６５】
以上のように構成された第４実施例の燃料電池の製造方法によれば、シール部１６の一体成形の際にスペーサを配置するため、既述した実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、金型内でシール部１６を一体成形する際に、発電体１２を平坦な状態で保持して発電体１２の垂れ下がりを抑え、所望の形状のシール部１６を形成することができる。さらに、第４実施例によれば、シール部１６を一体成形した後にスペーサを除去しているため、燃料電池全体を軽量化できるという効果が得られる。
【００６６】
なお、スペーサを構成する物質は、昇華性物質以外の物質であってもよく、例えば加熱により分解させるなどの方法により除去可能であればよい。
【００６７】
Ｆ．変形例：
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６８】
Ｆ１．変形例１：
発電積層部１１およびガスセパレータ３０と一体成形するシール部１６は、射出成形以外の方法により形成しても良い。例えば、圧縮成形により、シール部１６を一体成形することができる。この場合には、金型内の空間ＳＰに固形の未加硫ゴムを充填し、金型を型締めして加熱することにより、成形と加硫とを同時に行う加硫圧縮成形を行なえば良い。
【００６９】
Ｆ２．変形例２：
第１ないし第４実施例では、ガスセパレータは、３枚のプレートを積層した三層構造を有することとしたが、異なる構成としても良い。異なる構造のガスセパレータを用いる場合であっても、ガスセパレータにおいて、ガス流路形成部を配置する領域の外側領域に、例えば複数の突起から成る支持部を設ければ、第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、ガス流路形成部を配置する領域の外側領域を、支持部としてのスペーサを配置可能な形状、例えば平坦面に形成し、スペーサを配置するならば、第２および第３実施例と同様の効果を得ることができる。また、ガスセパレータにおける発電領域ＤＡが平坦面である必要はなく、例えば、ガスセパレータ表面にセル内ガス流路を形成するための溝を設けることとしても良い。
【００７０】
Ｆ３．変形例３：
第１ないし第４実施例では、シール部１６において、アノード側プレート３２と接する側を平坦面にして、カソード側プレート３１と接する側にガス止め凸部６０を設けたが、異なる形状としても良い。例えば、シール部１６においてガス止め凸部６０を設ける面と平坦面とを逆にして、カソード側プレート３１上で、シール部１６を一体成形することとしても良い。
【００７１】
ここで、実施例のように、シール部１６におけるアノード側プレート３２と接する面を平坦面として、シール部１６とガスセパレータとを接着・密着させる場合には、漏れが生じやすい水素に関するシール性を、より高めることができる。また、シール部１６におけるカソード側プレート３１と接する面を平坦面としてガスセパレータと接着・密着させる場合には、一般的にガス圧がより高い酸化ガス側において、シール性をより高めることができる。
【００７２】
Ｆ４．変形例４：
第１ないし第４実施例では、発電積層部１１を構成する各部材は、いずれも略同一の大きさであって互いに重なり合い、発電積層部１１の端部は１つの平面を形成することとしたが、異なる構成としても良い。すなわち、ＭＥＡ１３とガス拡散層２６，２８とは、各々が異なる大きさに形成される、あるいは、各々の外周の位置が互いにずれるように配置されることとしても良い。
【００７３】
Ｆ５．変形例５：
実施例では、燃料電池は固体高分子型燃料電池としたが、異なる種類の燃料電池であっても良い。例えば、固体酸化物電解質型燃料電池とすることができる。シール部の構成材料を、ゴムや熱可塑性エラストマーなどの弾性材料から適宜選択可能な運転温度を示す燃料電池であれば、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施例の燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。
【図２】図１において破線で囲んだＸ領域を拡大して示す説明図である。
【図３】セルアセンブリ１０の概略構成を表わす平面図である。
【図４】カソード側プレート３１の形状を示す平面図である。
【図５】アノード側プレート３２の形状を示す説明図である。
【図６】中間プレート３３の形状を示す説明図である。
【図７】第１実施例の燃料電池の製造工程を表わす説明図である。
【図８】シール部１６を一体形成する様子、および、一体形成された部材の様子を表わす説明図である。
【図９】第２実施例の燃料電池の構成の概略を表わす断面模式図である。
【図１０】シール部１６を射出成形により一体形成する様子を表わす説明図である。
【図１１】第３実施例の燃料電池の構成の概略を表わす断面模式図である。
【図１２】枠体２６２の構成を表わす平面図である。
【図１３】第４実施例の燃料電池の製造工程を表わす説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…セルアセンブリ
１１…発電積層部
１２…発電体
１３…ＭＥＡ
１４，１５…ガス流路形成部
１６…シール部
２０…電解質膜
２２…カソード
２４…アノード
２６，２８…ガス拡散層
３０，１３０…ガスセパレータ
３１…カソード側プレート
３２，１３２…アノード側プレート
３３…中間プレート
４０〜４５…穴部
５０…酸化ガス供給スリット
５１…酸化ガス排出スリット
５２…燃料ガス排出スリット
５３…燃料ガス供給スリット
５４〜５７…連通部
５８…冷媒孔
６０…ガス止め凸部
６２…支持凸部
６４…第１の凸部
６５…第２の凸部
６６…位置決め凸部
７０…下型
７２…上型
７４…開口
１６２…粒状体
２６２…枠体
【図１】
2008192400.tif 000003
【図２】
2008192400.tif 000004
【図３】
2008192400.tif 000005
【図４】
2008192400.tif 000006
【図５】
2008192400.tif 000007
【図６】
2008192400.tif 000008
【図７】
2008192400.tif 000009
【図８】
2008192400.tif 000010
【図９】
2008192400.tif 000011
【図１０】
2008192400.tif 000012
【図１１】
2008192400.tif 000013
【図１２】
2008192400.tif 000014
【図１３】
2008192400.tif 000015