(57)【要約】【課題】接着材等のシール材をセパレータのシール配置面に配置するにあたり、ガスおよび／またはシール材の一部（過剰部）の排出性の向上に有利な燃料電池セパレータを提供することを課題とする。【解決手段】燃料電池セパレータは、活物質または冷媒が流れる流路と流路以外の表面にシール材が配置されるシール配置面とを備える。セパレータ１は、セパレータ１の厚み方向にガスおよび／またはシール材の一部を逃がす空所３を備える。【選択図】図１
2008084732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質または冷媒が流れる流路とシール材が配置されるシール配置面とをもつセパレータにおいて、
前記セパレータは、ガスおよび／または前記シール材の一部を前記セパレータの厚み方向に逃がす空所を具備する燃料電池セパレータ。
【請求項２】
請求項１において、前記セパレータの外縁面と前記空所との間には、前記セパレータの外縁面と前記空所とを遮断して非連通とする強化壁部が設けられている燃料電池セパレータ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記空所は、前記セパレータの厚み方向に連通すると共に、前記セパレータの前記外縁面に切欠状に開放されている燃料電池セパレータ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記空所は、前記セパレータの厚み方向に連通すると共に、前記セパレータの前記外縁面に非開放である燃料電池セパレータ。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項において、前記空所が形成されている領域には、前記セパレータおよび／または燃料電池に関する情報を表示する情報表示部が設けられている燃料電池セパレータ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか一項において、前記空所はセパレータの厚み方向にピンホール状に貫通している燃料電池セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールを行うシール材が配置される燃料電池セパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には、セパレータの角部を面取りして接着材溜まりの空所を形成した燃料電池のシール構造が開示されている。このものによれば、セパレータ間の接着材はセパレータの面方向に沿って流れて接着材溜まりの空所に至る。特許文献３には、燃料電池に使用されるセパレータの外縁部を形成する外端面に開口する流出孔をもつ誘導経路が形成されたセパレータが開示されている。このものによれば、過剰な接着材を誘導経路に誘導し、誘導経路の先端の流出孔からセパレータの外方に流出させる。このものでは、接着材のバリ取り工程が簡素化されるとされている。
【０００３】
特許文献４には、セパレータ間に介在する過剰な接着材を収容する収容部がセパレータの表面に形成されている。このものによれば、過剰な接着材がセパレータの面方向に沿って流れ、収容部に収容される。特許文献５には、ガス流路溝の外側に配置されたシール溝内に接着材を設け、流体圧をガス流路溝に供給し、流体圧によって接着材をセパレータの面方向に沿って移動させてシール必要部分に押しつける技術が開示されている。特許文献６には、セルの組付中に、セパレータの外縁面に治具をあてがい、２枚のセパレータ間の過剰の接着材をセパレータの面方向に沿って流出させると共に、セパレータの外縁面と治具との間の隙間から流出させる燃料電池製造方法および治具が開示されている。このものによれば、接着材流出用の空所がセパレータの厚み方向に貫通するように形成されているものではない。
【特許文献１】特開２００２−３６７６３１号公報（図６〜図８）
【特許文献２】特開２００６−１５６１７６号公報（図７〜図９）
【特許文献３】特開２００５−３１７４０７号公報（図２）
【特許文献４】特開２００５−３１７２５２号公報（図２）
【特許文献５】特開２００５−２１６７３３号公報（図２，図３）
【特許文献６】特開２００５−２１６８０２号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した技術によれば、接着材の流出と共に空気等のガスが抜かれると考えられる。しかし産業界では、燃料電池の性能を向上させるべく、接着材等のシール材をセパレータに配置するにあたり、ガスの排出性、接着材等のシール材等の抜き性の更なる向上が要請されている。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、接着材等のシール材をセパレータのシール配置面に配置するにあたり、ガスおよび／またはシール材の一部（過剰部分）の排出性の向上に有利な燃料電池セパレータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
様相１に係る燃料電池セパレータは、活物質または冷媒が流れる流路とシール材が配置されるシール配置面とをもつセパレータにおいて、セパレータは、ガスおよび／またはシール材の一部をセパレータの厚み方向に逃がす空所を具備する。この場合、ガスおよび／またはシール材の一部（過剰部分）を空所によりセパレータの厚み方向に逃がすことができる。シール材としては、一般的には、流動性を有する塗布材であるが、場合によっては、所定の形状に成形されたガスケットでも良い。ガスケットとセパレータとの間に残留する空気などのガスを逃がすことができる。シール材としては、隣接するセパレータ間に位置しセパレータに対面するように配置されても良いし、あるいは、プロトン伝導膜または他の要素を介してセパレータに対面して、隣接するセパレータ間をシールするものでも良い。
【０００７】
様相２に係る燃料電池セパレータによれば、上記した様相において、セパレータの外縁面と空所との間には、セパレータの外縁面と空所とを遮断して非連通とする強化壁部が設けられている。この場合、セパレータの外縁面側の強度および剛性が確保される。
【０００８】
様相３に係る燃料電池セパレータによれば、上記した様相において、空所は、セパレータの厚み方向に連通すると共に、セパレータの外縁面に切欠状に開放されている。この場合、ガスの抜け面積が増加する。
【０００９】
様相４に係る燃料電池セパレータによれば、上記した様相において、空所が形成されている領域には、セパレータおよび／または燃料電池に関する情報を表示する情報表示部が設けられている。この場合、ガスおよび／またはシール材を逃がすための空所が形成されている領域には情報表示部が設けられている。このため空所を有効利用することにより、セパレータおよび／または燃料電池に関する情報が表示される。
【発明の効果】
【００１０】
セパレータの厚み方向にガスおよび／またはシール材の一部を、セパレータの空所によりセパレータの外部に逃がすことができる。このため空気等のガスの残り、シール材の過剰部分が排出される。従ってセパレータ間におけるシール性が良好に維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
セパレータは、活物質または冷媒が流れる流路とシール材が配置されるシール配置面とを備える。活物質としては、水素等の燃料、酸素等の酸化剤が挙げられる。冷媒としては、冷却水等の冷却液、空気等の冷却ガスが挙げられる。セパレータのシール配置面にはシール材が配置される。シール材は互いに隣接するセパレータ同士の境界をシールするものである。この場合、シール材は、セパレータ間を直接的にシールしても良いし、あるいは、プロトン伝導膜あるいは他の要素を介してセパレータ間をシールしても良い。シール材としては、シール機能を有すれば良い。しかしシール材としては、シール機能の他に、セパレータ同士を接着させる接着機能を有していても良いし、隣接するセパレータ同士の電気絶縁性を高める電気絶縁機能を有していても良い。
【００１２】
セパレータの材質としては、特に限定されず、金属系、炭素系、樹脂系、セラミックス系、炭素−樹脂混合系、金属−樹脂混合系、セラミックス−樹脂系が例示される。ガスおよび／またはシール材をセパレータの厚み方向に逃がす空所がセパレータに形成されている。これによりシール材を介してセパレータ同士を積層させるとき、ガスおよび／またはシール材の過剰部分をセパレータの厚み方向に逃がすことができる。
【００１３】
セパレータは、厚み方向に貫通する酸化剤流入孔、厚み方向に貫通する酸化剤流出孔、厚み方向に貫通する燃料流入孔、厚み方向に貫通する燃料流出孔とを備えており、空所は、酸化剤流入孔、酸化剤流出孔、燃料流入孔および燃料流出孔に対して独立した位置に設けられている形態が例示される。
【００１４】
空所は、セパレータの厚み方向に連通すると共に、セパレータの外縁面に非開放である形態が例示される。この場合、セパレータの外縁面の強度、剛性が確保される。セパレータの外縁面と空所との間には、セパレータの外縁面と空所とを遮断して非連通とする強化壁部が設けられている形態が例示される。この場合、強化壁部によりセパレータの外縁面の強度および剛性が確保される。空所は、セパレータの厚み方向に連通すると共に、セパレータの外縁面に切欠状に開放されている形態が例示される。この場合、空所の開口面積が確保される。
【００１５】
セパレータにこれを貫通する酸化剤入口孔が形成されている場合には、酸化剤入口孔の投影面積を１００と相対表示すると、空所の投影面積は１００〜１の範囲内、７０〜２の範囲内、５０〜５の範囲内が例示される。但しこれに限定されるものではない。また、空所としてはセパレータの厚み方向にピンホール状に貫通している形態が例示される。ピンホール状の空所をセパレータにおいて単数あるいは多数分散させて形成することができる。この場合、ピンホールの径は径小であるため、セパレータの強度および剛性が確保される。ピンホールの径は５ミリメートル以下、３ミリメートル以下、１ミリメートル以下が例示される。
【００１６】
更に、空所が形成されている領域には、セパレータおよび／または燃料電池に関する情報を表示する情報表示部が設けられている形態が例示される。情報表示部は、セパレータや燃料電池に関する情報を表示するものである。具体的には、生産者情報（生産地、生産者、生産日等）、販売者情報（販売地、販売者、販売日等）、製品情報（型式、材質、仕様、商品名等、製造過程情報）が例示される。情報表示部は、光学的特性、磁気的特性、視覚的特性、凹および／または凸による凹凸特性のうちの少なくともひとつによる情報表示部である。光学的特性は、光吸収性および／または光反射性に基づく識別性である。磁気的特性は磁極、磁束密度等による識別性である。視覚的特性は人の肉眼による識別性である。識別情報表示部としては、文字、数字、記号、模様等が例示される。バーコード、ＱＲコードが例示される。情報表示部の形成手段としては、印刷、機械的刻印、切削加工、レーザビーム（高エネルギ密度ビーム）の照射、インクジェット、熱による刻印、インクスタンプ、エッチング等が挙げられ、これらのうちの少なくとも一つが採用される。印刷は、凸版印刷、オフセット印刷、活字等を隆起させる隆起印刷、発泡印刷等の公知の印刷方法が例示される。情報表示部は、空所が形成される領域に設けられている場合には、セパレータが摩耗したとしても、情報表示部の摩耗が抑制される。故に、長期にわたって情報表示部はその機能を発揮することができる。燃料電池は、高分子電解質形燃料電池であっても良いし、リン酸形燃料電池でも良いし、固体酸化物形燃料電池であっても良い。プロトン伝導膜としては高分子型膜または酸化物型膜が例示される。
【実施例１】
【００１７】
以下、図１〜図４を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は燃料電池構成部品として機能するセパレータ１の概念を示す平面図である。図２はセパレータ１と積層される他のセパレータ１Ｂの概念を示す平面図である。図３はセパレータ１および他のセパレータ１Ｂを接着する過程を模式的に示す断面図である。図１および図２に示すように、セパレータ１，１Ｂを構成するセパレータ本体１０は、炭素系、金属系、樹脂系、炭素−樹脂系のいずれでも良い。炭素系は、黒鉛等の炭素系材料を固めたものが例示される。金属系は、ステンレス鋼、金属間化合物が例示される。樹脂系は射出成形品、圧縮成形品等が例示される。炭素−樹脂系は、樹脂をバインダとして炭素系材料を固めたものが例示される。
【００１８】
セパレータ１，１Ｂは、後述する逃がし孔３（空所）を除いて基本的には同一形状、同一材質である。従って以下、セパレータ１について説明する。セパレータ１を構成するセパレータ本体１０は、ほぼ四角の平板形状をなしている。セパレータ本体１０は、セパレータ本体１０の２次元的な面方向に沿った複数（２個）の表面１１と、セパレータ本体１０の輪郭形状を規定する複数（４個）の外縁面１５とをもつ。外縁面１５はセパレータ本体１０の厚み方向に沿っている。セパレータ１のセパレータ本体１０の表面１１には、貫通窓状の酸化剤入口孔２０、貫通窓状の酸化剤出口孔２１、貫通窓状の燃料入口孔２２、貫通窓状の燃料出口孔２３、貫通窓状の冷媒入口孔２４、貫通窓状の冷媒出口孔２５が流路として形成されている。なお、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５の位置は、図１および図２に示す形態に限定されるものではなく、適宜選択される。
【００１９】
更に、セパレータ１の一方の表面１１には、凹状をなす一方の表面流路１７が流路として形成されている。セパレータ１の他方の表面１１（裏面）には、凹状をなす他方の表面流路１８が流路として形成されている。一方の表面流路１７および他方の表面流路１８は、セパレータ１において表裏の関係とされている。表面１１において、表面流路１７，１８の底面にはシール材は塗布されない。
【００２０】
表面流路１７の内縁部１７ｘで包囲される部分には、流れる活物質または冷媒（水）に対応する所定のパターンをもつ案内溝が形成されている。表面流路１８の内縁部１８ｘで包囲される部分には、流れる活物質または冷媒（水）に対応する所定のパターンをもつ案内溝（図４参照）が形成されている。スタックでは、セパレータ１，１Ｂは複数種類用意されている。即ち、一方の表面流路１７及び他方の表面流路１８の関係としては、次の（１）〜（３）形態が例示される。
（１）表面流路１７および表面流路１８のうちいずれかが燃料流路であり、残りが酸化剤流路である。
（２）表面流路１７および表面流路１８のうちいずれかが燃料流路であり、残りが冷媒流路である。冷媒としては冷却水が例示される。
（３）表面流路１７および表面流路１８のうちいずれかが酸化剤流路であり、残りが冷媒流路である。
【００２１】
図１に示すように、セパレータ１のセパレータ本体１０は、セパレータ本体１０の面方向に沿った平坦な表面１１をもつ。表面１１は、セパレータ１の組付時に別のセパレータ１Ｂ（他の部材）の表面１１と接触する部位であり、凹状の表面流路１７，１８の底面を含まない。表面１１において、前記した酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５、表面流路１７，１８以外の部分は、接着面１６（シール材配置面）とされている。流動性をもつ接着材８ａが接着面１６に塗布配置され、相手側のセパレータに接着される。ここで、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５、表面流路１７，１８には、接着材８ａは塗布されない。なお、セパレータ１において、接着面１６は比較的に投影面積が大きいため、接着材の消費量が多く、接着材コストも無視できない。
【００２２】
本実施例によれば、図１に示すように、セパレータ１には、空所となる逃がし孔３が複数個（２個）形成されている。逃がし孔３は、セパレータ１において表面流路１７，１８の外側に形成されている。つまり、逃がし孔３は、セパレータ１の外縁面１５と表面流路１７，表面流路１８の縁部１７ｘ，１８ｘとの間に位置している。具体的には、一方の逃がし孔３は、燃料入口孔２２と冷媒入口孔２４との間に配置されている。他方の逃がし孔３は、燃料出口孔２３と冷媒出口孔２５との間に配置されている。但し、逃がし孔３の位置はこれに限定されるものではない。また、逃がし孔３の数は単数としても良い。
【００２３】
逃がし孔３はセパレータ１の厚み方向（図３の矢印ｔ方向）に貫通する開口窓形状とされている。逃がし孔３は内壁面３４をもつ。セパレータ１が成形型で形成される場合には、逃がし孔３は一般的にはセパレータ１を成形型で形成するときに同時に形成される。但し、場合によっては、セパレータ１に対して切削加工、レーザビームに代表される高エネルギビーム加工等で後処理で形成しても良い。
【００２４】
次に、セパレータ組１００を組付ける工程について説明する。上記したセパレータ１（図１参照）を用意する。更に別のセパレータ１Ｂ（図２参照）を用意する。セパレータ１，１Ｂには、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５がそれぞれ対応する位置に形成されている。しかし、別のセパレータ１Ｂには逃がし孔３が形成されていない。
【００２５】
図３（Ａ）に示すように、シール材として機能する流動性をもつ固化可能な接着材８ａをセパレータ１の表面１１のうち接着面１６に塗布する。必要に応じて、図３（Ａ）に示すように、別のセパレータ１Ｂのうちセパレータ１に対面する表面１１の接着面１６にも接着材８ａを塗布する。接着材８ａは、セパレータ１,１Ｂ間におけるシール性、接着性および電気絶縁性を図る機能をもつ。ここで、接着材８ａは、基本的には、逃がし孔３、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５、表面流路１７，１８には塗布されない。
【００２６】
その後、セパレータ１，１Ｂの間に膜電極接合体を配置し、その状態で、セパレータ１の表面１１（接着面１６）と別のセパレータ１Ｂの表面１１（接着面１６）とを互いに対面させて、両者を密着させる。これにより図３（Ｂ）に示すように、セパレータ１と別のセパレータ１Ｂとは、接着材層８により接着されて一体化される。これにより２枚１組のセパレータ組１００が形成される。
【００２７】
図４は上記したように形成した２枚１組のセパレータ組１００の要部の概念の断面を模式的に示す。セパレータ組１００では、セパレータ１，１Ｂ間に膜電極接合体６が挟持されて保持されている。膜電極接合体６は、多孔質性および導電性をもつ燃料極６０と、プロトン伝導性をもつ固体高分子型のプロトン伝導膜６３と、多孔質性および導電性をもつ酸化剤極６４とを厚み方向に順に積層して形成されている。燃料極６０は、カーボン繊維等の導電繊維の集積体を撥水性をもつバインダで固めた燃料側ガス拡散層６１と、プロトン伝導膜６３に対面する燃料側触媒層６２とで形成されている。酸化剤極６４は、カーボン繊維等の導電繊維の集積体を撥水性をもつバインダで固めた酸化剤側ガス拡散層６６と、プロトン伝導膜６３に対面する酸化剤側触媒層６５とで形成されている。プロトン伝導膜６３としては、炭化フッ素系のポリマー（例えばパーフルオロスルホン酸樹脂）で形成しても良いし、炭化水素系のポリマーで形成しても良い。
【００２８】
図４に示すように、プロトン伝導膜６３の外縁６３ｗは、燃料側ガス拡散層６１の外縁、燃料側触媒層６２の外縁、酸化剤側触媒層６５の外縁、酸化剤側ガス拡散層６６の外縁よりも、面方向に沿った外方に突出している。外縁６３ｗは接着材層８で固定されている。燃料側ガス拡散層６１および酸化剤側ガス拡散層６６は、カーボン繊維等の導電性繊維の集積体でペーパー状またはクロス状に形成されている。導電性繊維は、撥水性をもつフッ素樹脂等のバインダで互いに接合されている。
【００２９】
本実施例によれば、逃がし孔３は、セパレータ１にこれの厚み方向に沿って（矢印ｔ方向）形成されている。従って、セパレータ組１００の組付工程の際に、接着材８ａに入り込んだ空気等のガスを逃がし孔３からセパレータ１の厚み方向（矢印ｔ方向）に沿って矢印Ａ１方向にセパレータ１の外部に逃がすことができる。同様に、未硬化の接着材８ａを逃がし孔３からセパレータ１の厚み方向に沿って矢印Ａ１方向にセパレータ１の外部に逃がすことができる。この結果、接着材層８におけるガス溜まりが抑制され、接着材層８におけるシールラインの途切れ、接着ラインの途切れが抑制され、セパレータ組１００の高品質化に有利である。
【００３０】
本実施例によれば、図１に示すように、逃がし孔３は、セパレータ１において余っているスペース（デッドスペース）を有効利用すべく、余っているスペースに形成されている。ここで、余っているスペースとは、セパレータ１において、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５、表面流路１７，１８が形成されていない領域を意味する。このように逃がし孔３は、セパレータ１のうち、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５、表面流路１７，１８に対面していない領域に、接着材層８は形成されている。
【００３１】
セパレータ１，１Ｂを接着材層８で接着させるとき、ガスや過剰の接着材８ａは、セパレータ１，１Ｂの合わせ面において、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５から排出できるため、逃がし孔３を形成せずとも別段の支障はない。しかしながら酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５が形成されていないデッドスペースの領域では、前記したガスの抜けや過剰の接着材８ａの抜けが期待できないため、逃がし孔３を形成することは有意義である。
【００３２】
ここで、セパレータ１のうち逃がし孔３、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５といった空間に対面する領域には、接着材層８は形成されていないので、接着材層８を構成する接着材８ａの塗布量が低減され、コスト低減に有利となる。本実施例によれば、逃がし孔３は開口窓形状をなしており、その投影サイズはＬＡ×ＬＢ（図１参照）であり、酸化剤入口孔２０の投影面積を１００として相対表示すると、逃がし孔３の投影面積は４０〜１０程度であり、比較的大きい。このような比較的大きめの逃がし孔３が形成されているため、セパレータ１の軽量化、セパレータ１の材料節減に有利である。そればかりか、セパレータ１に塗布される接着材８ａの塗布量もかなり低減され、生産コスト低減に大いに有利となる。殊に、燃料電池スタックを構成するにあたり、セパレータ組１００は多数枚厚み方向に積層されるため、接着材８ａの塗布量の低減は、コスト低減に有利となる。
【００３３】
本実施例によれば、図１に示すように、逃がし孔３は、セパレータ本体１０の厚み方向（矢印ｔ方向）に連通すると共に、セパレータ本体１０の外縁面１５に非開放である。換言すると、セパレータ本体１０の外縁面１５と逃がし孔３との間には、セパレータ本体１０の外縁面１５と逃がし孔３とを遮断して非連通とする強化壁部２７が設けられている。このためセパレータ本体１０の外縁面１５側における強度および剛性を確保するのに有利である。
【００３４】
更に本実施例によれば、セパレータ１において表面流路１７，１８と逃がし孔３との間には壁部２８が形成されている。また燃料電池の発電時において、表面流路１７，１８における活物質等が逃がし孔３に逃げることは、壁部２８により抑えられている。なお、接着面１６に塗布されたシール材が表面流路１７，１８に流入しないように流入防止用の堰や流入防止用の溝を設けることができる。
【００３５】
なお図４に示すように、セパレータ１，１Ｂ間に、逃がし孔３に対面するように接着材８ａが塗布されず、接着材層８が配置されていない領域Ｍ１が存在する。この領域Ｍ１において、電気絶縁性が高いシート状の絶縁部材４８を貼り付け等により配置させることもできる。この場合、セパレータ１と別のセパレータ１Ｂとの電気絶縁性を一層高めたい場合に有利である。
【実施例２】
【００３６】
図５は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図５に示すように、一方の逃がし孔３Ｂは、橋架状をなす仕切壁部２９で外側の第１逃がし孔３ｆと内側の第２逃がし孔３ｓとに分割されている。他方の逃がし孔３Ｃは、セパレータ１の厚み方向に貫通する複数のスリットで形成されている。スリット間には仕切壁部２９ｃが形成されている。仕切壁部２９，２９ｃにより逃がし孔３Ｂ，３Ｃ付近は補強されている。この場合、仕切壁部２９，２９ｃにより逃がし孔３Ｂ，３Ｃ付近が補強されるため、セパレータ１の厚みが薄い場合に適する。
【実施例３】
【００３７】
図６は実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図６に示すように、別のセパレータ１Ｂの表面１１のうち、セパレータ１の逃がし孔３に対面する領域には、情報表示部４が設けられている。情報表示部４は、セパレータ組１００または燃料電池に関する情報を表示するものである。具体的には、生産者情報（生産地、生産者、生産日等）、販売者情報（販売地、販売者、販売日等）、製品情報（型式、原材料、仕様、商品名等、製造過程）が例示される。情報表示部４の形成手段としては、印刷、機械的刻印、切削加工、レーザビームの照射、インクジェット、熱による刻印、インクスタンプ、エッチング等のうちの少なくとも一つが挙げられる。
【００３８】
情報表示部４は、セパレータ１とセパレータ１Ｂとを接着する前に形成しても良いし、あるいは、セパレータ１とセパレータ１Ｂとを接着した後に形成しても良い。情報表示部４が接着工程前に形成されるときであっても、逃がし孔３への接着材８ａの漏れは少ないため、情報表示部４の表示機能が損なわれることが抑制される。情報表示部４はセパレータ１の逃がし孔３の内部に形成されているため、情報表示部４と他の部材との接触、衝突が抑制される。よって、情報表示部４の摩耗が抑制される。酸化剤入口孔２０の投影面積を１００として相対表示すると、逃がし孔３の投影面積は４０〜１０程度であり、比較的大きい。このように逃がし孔３の投影面積は比較的大きいため、情報表示部４を設ける表示スペースが確保され、表示する情報量を増加させることができる。
【実施例４】
【００３９】
図７は実施例４を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図７に示すように、別のセパレータ１Ｂのうちセパレータ１の逃がし孔３に対面する領域には、接着材層８の接着材部分８２が配置されている。接着材層８は高い電気絶縁性をもつ。このため逃がし孔３においてセパレータ１の母材と別のセパレータ１Ｂの母材とが直接的に対面することが接着材部分８２により抑えられる。故に、逃がし孔３においてセパレータ２と別のセパレータＢ１との電気絶縁性を高めたい場合に有利である。
【実施例５】
【００４０】
図８は実施例５を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図８に示すように、セパレータ１のうち、酸化剤入口孔２０、酸化剤出口孔２１、燃料入口孔２２、燃料出口孔２３、冷媒入口孔２４、冷媒出口孔２５、表面流路１７，１８が形成されていない領域において、セパレータ１を厚み方向に貫通する微小なピンホール状をなす逃がし孔３Ｄが複数個形成されている。この場合、セパレータ１の強度を確保しつつ、空気等のガスをセパレータ１の外部に逃がすのに有利である。このようにセパレータ１の強度が確保されるため、セパレータ１が薄肉の場合に適する。セパレータ１の接着面１６において、ガスが溜まり易い部位が認められたときには、先端が尖った針部材等をセパレータ１の厚み方向に貫通させることができる。この場合、ピンホール状をなす逃がし孔３Ｄが形成される。
【実施例６】
【００４１】
図９は実施例６を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図９に示すように、逃がし孔３をもつ二枚のセパレータ１同士が接着材層８が接着されることにより、セパレータ組１００Ｅが形成されている。この場合においても、接着工程の際に、接着材８ａに入り込んだガス、過剰の接着材８ａを逃がし孔３からセパレータ１の厚み方向に沿って矢印Ａ１方向にセパレータ１の外部に逃がすことができる。この結果、接着材層８におけるシールラインの途切れ、接着ラインの途切れが抑制され、セパレータ組１００Ｅの高品質化に有利である。
【実施例７】
【００４２】
図１０は実施例７を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図１０に示すように、逃がし孔３をもつ二枚のセパレータ１の間に、逃がし孔３を有しない別のセパレータ１Ｂを配置する。これにより各セパレータ１，１Ｂが接着材層８で接着されることにより、セパレータ組１００Ｆが形成されている。ここで、一方のセパレータ１の表面１１とセパレータ１Ｂの表面１１との間に、一方の接着材層８Ｂが配置されている。他方のセパレータ１の表面１１とセパレータ１Ｂの表面１１との間に、他方の接着材層８Ｃが配置されている。この場合においても、接着工程の際に、接着材８ａに入り込んだガス、過剰の接着材８ａを逃がし孔３からセパレータ１の厚み方向に沿って矢印Ａ１方向にセパレータ１の外部に逃がすことができる。この結果、接着材層８Ｂ，８Ｃにおけるシールラインの途切れ、接着ラインの途切れが抑制され、セパレータ組１００Ｆの高品質化に有利である。
【実施例８】
【００４３】
図１１は実施例８を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図１１に示すように、別のセパレータ１Ｂの表面１１のうち、セパレータ１の逃がし孔３に対面する領域には、情報表示部４が設けられている。情報表示部４はセパレータ１の逃がし孔３の内部に形成されているため、情報表示部４と他の部材との接触、衝突が抑制され、情報表示部４の摩耗が抑制される。図１１に示すように、情報表示部４は別のセパレータ１Ｂの厚み方向の両側に設けられているため、表示される情報量が増加する。
【実施例９】
【００４４】
図１２は実施例９を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図１２に示すように、逃がし孔３が形成されていない別のセパレータ１Ｂの表面１１に接着材８ａを塗布させる。必要に応じて、逃がし孔３をもつセパレータ１の表面１１に接着材８ａを塗布しても良い。二枚のセパレータ１と、その間に配置されている別のセパレータ１Ｂとを接着させて一体化させる。これにより３枚１組のセパレータ組１００Ｆが形成される。別のセパレータ１Ｂのうちセパレータ１の逃がし孔３に対面する領域には、高い電気絶縁性をもつ接着材層８Ｂ，８Ｃの接着材部分８２が配置されている。このためセパレータ１と別のセパレータ１Ｂとの電気絶縁性を高めたい場合に有利である。
【実施例１０】
【００４５】
図１３は実施例１０を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図１３（Ａ）に示すように、セパレータ１，１Ｂの表面１１間には接着材層８が配置されている。接着材層８はプロトン伝導膜６３の外縁６３ｗも接着で固定している。しかしセパレータ１，１Ｂの表面１１間に、電気絶縁性が高い接着材層８が配置されていない領域Ｍ１が存在する。この領域Ｍ１において、電気絶縁性が高いシート状の絶縁部材４８が、逃がし孔３に対面するように貼り付け等により保持されて配置されている。このためセパレータ１と別のセパレータ１Ｂとの電気絶縁性を高めたい場合に有利である。更にガス抜き用の逃がし孔３はピンホール状とされており、セパレータ１の厚み方向に貫通している。
【実施例１１】
【００４６】
図１４および図１５（Ａ）（Ｂ）は実施例１１を示す。図１５（Ａ）（Ｂ）は図１４のＷ１５−Ｗ１５線に沿った断面を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図１４に示すように、セパレータ１の外縁面１５には逃がし孔３Ｋが形成されている。実施例１と同様に、逃がし孔３Ｋはデッドスペースに形成されている。図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、逃がし孔３Ｋは、セパレータ本体１０の厚み方向（矢印ｔ方向）に貫通して連通する第１開口３１ｆと、セパレータ本体１０の外縁面１５に開放されている第２開口３１ｓとをもつ。更に、逃がし孔３Ｋは、互いに対向する一対の対向面３３ｋと、対向面３３ｋ同士を繋ぐ底面３５ｋとをもつ。
【００４７】
接着工程の際に、接着材８ａに入り込んだガス、過剰の接着材８ａを逃がし孔３Ｋの第１開口３１ｆからセパレータ１の厚み方向に沿って矢印Ａ１方向にセパレータ１の外部に逃がすことができる。更に、接着材８ａに入り込んだガス、過剰の接着材８ａを逃がし孔３Ｋの第２開口３１ｓから矢印Ａ２方向にセパレータ１の外部に逃がすことができる。
【００４８】
図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、別のセパレータ１Ｂのうちセパレータ１の逃がし孔３Ｋに対面する領域には、高い電気絶縁性をもつ接着材層８の接着材部分８２が配置されている。この場合、接着材部分８２によりセパレータ１の母材と別のセパレータ１Ｂの母材との直接対面が抑えられている。このため、セパレータ１とセパレータ１Ｂとの電気絶縁性を一層高めたい場合に有利である。
【００４９】
図１５（Ｂ）に示す形態によれば、セパレータ１の逃がし孔３の底面３５ｋには情報表示部４が設けられている。情報表示部４をセパレータ１の側方から矢印ＷＡ方向に視認することができる。情報表示部４はセパレータ１の底面３５ｋに位置しており、逃がし孔３Ｋの内部に形成されているため、情報表示部４と他の部材との接触、衝突が抑制され、情報表示部４の摩耗が抑制される。
【実施例１２】
【００５０】
図１６および図１７（Ａ）（Ｂ）は実施例１２を示す。図１７（Ａ）（Ｂ）は図１６のＷ１７−Ｗ１７線に沿った断面を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図１６に示すように、セパレータ１の外縁面１５には段付きの逃がし孔３Ｎが形成されている。図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、逃がし孔３Ｎは、相対的に大きな空洞をもつ第１逃がし孔３Ｎａと、相対的に小さな空洞をもつ第２逃がし孔３Ｎｂとを備えている。このように逃がし孔３Ｎは、セパレータ１の厚み方向に貫通する段付き構造とされている。第２逃がし孔３Ｎｂはセパレータ１の表面１１に露出しているが、第２逃がし孔３Ｎｂの投影面積は第１逃がし孔３Ｎａの投影面積よりも小さい。
【００５１】
第１逃がし孔３Ｎａは、セパレータ１の外縁面１５に開放されている開口３１ｎと、互いに対向する一対の対向面３３ｎと、一対の対向面３３ｎ同士を繋ぐ底面３５ｎとを備えている。図１７（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２逃がし孔３Ｎｂは、第１逃がし孔３Ｎａと外部とをセパレータ１の厚み方向（矢印ｔ方向）に沿って貫通させており、セパレータ１の表面１１において開放する開口３６ｎをもつ。
【００５２】
接着工程の際に、接着材８ａに入り込んだガス、過剰の接着材８ａを逃がし孔３Ｎの開口３１ｎからセパレータ１の外縁面１５側へセパレータ１の外部に矢印Ａ４方向に逃がすことができる。更に、接着材８ａに入り込んだガス、過剰の接着材８ａを逃がし孔３Ｎの開口３６ｎからセパレータ１の厚み方向（矢印ｔ方向）に沿って矢印Ａ３方向にセパレータ１の外部に逃がすことができる。
【００５３】
図１７（Ｂ）に示す形態によれば、セパレータ１の逃がし孔３Ｎのうち大きな空洞側の第第１逃がし孔３Ｎａの底面３５ｎには、情報表示部４が設けられている。ユーザー等は、情報表示部４をセパレータ１の外縁面１５の側方から矢印ＷＡ方向に視認することができる。情報表示部４はセパレータ１の逃がし孔３Ｎの内部に形成されているため、情報表示部４と他の部材との接触、衝突が抑制され、情報表示部４の摩耗が抑制される。
【実施例１３】
【００５４】
図１８および図１９（Ａ）（Ｂ）は実施例１３を示す。図１８（Ａ）（Ｂ）は図１８のＷ１９−Ｗ１９線に沿った断面を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。図１８に示すように、実施例１と同様に、セパレータ１の表面１１にはこれを厚み方向に貫通する内壁面３４をもつ逃がし孔３が形成されている。更に、セパレータ１の外縁面１５に開口する逃がし孔３Ｒが外縁面１５に形成されている。図１９（Ａ）（Ｂ）に示すように、逃がし孔３Ｒは、セパレータ本体１０の厚み方向（矢印ｔ方向）には貫通しておらず、表面１１側に未貫通壁部２７ｒをもつため、外縁面１５における強度および剛性が確保される。逃がし孔３Ｒは、セパレータ１の外縁面１５に開放されている開口３１ｒと、互いに対向する一対の対向面３３ｒと、対向面３３ｒ同士を繋ぐ底面３５ｒとをもつ。
【００５５】
図１９（Ｂ）に示す形態によれば、セパレータ１の逃がし孔３Ｒの底面３５ｒには情報表示部４が設けられている。情報表示部４をセパレータ１の外縁面１５の側方から矢印ＷＡ方向に視認することができる。情報表示部４はセパレータ１の逃がし孔３Ｒの内部に形成されているため、情報表示部４と他の部材との接触、衝突が抑制され、情報表示部４の摩耗が抑制される。
【００５６】
上記した実施例によれば、シール材として、セパレータ１,１Ｂ間におけるシール性、接着性および電気絶縁性を図る機能を接着材８ａが採用されている。しかしこれに限らず、シール材としては、シール性および電気絶縁性を有するものの、必ずしも接着性を有せずとも良い、更に、隣接するセパレータが電気的に導通しても良いセパレータ組の場合には、シール材は、電気絶縁性を備えずとも良い。要するに、シール材は、セパレータ１,１Ｂ間におけるシール性を維持するものであれば良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態および実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。ある実施例で採用されている特有の構造は、他の実施例にも適用することもできる。即ち、上記した実施例はあくまでも例示であり、実施例特有の構造を、その構造を有しない実施例に適用することもできる。
【００５７】
上記した記載から次の技術的思想も把握される。
（付記項１）活物質または冷媒が流れる流路とシール材が配置されるシール配置面とをもつセパレータにおいて、セパレータは、ガスおよび／またはシール材の一部をセパレータの外部に逃がす空所を具備しており、空所は、セパレータの外縁面において、セパレータの厚み方向の一方または双方に貫通する切欠状に開放されている燃料電池セパレータ。この場合、ガスおよび／またはシール材の一部を空所を介してセパレータの外部に逃がすことができる。
（付記項２）複数のセパレータと、複数のセパレータ間に介在するシール材で形成されたシール層とを備える燃料電池セパレータ組において、複数のセパレータのうち少なくとも一つは、ガスおよび／またはシール材の一部をセパレータの厚み方向に逃がす空所を具備する燃料電池セパレータ組。シール材はシール性を有するものであればよく、更に、接着性または電気絶縁性を有していても良い。
（付記項３）複数のセパレータと、複数のセパレータ間に介在する電気絶縁性をもつシール材で形成されたシール層とを備える燃料電池セパレータ組において、シール材が配置されていない領域において、電気絶縁性を有する絶縁部材が配置されている燃料電池セパレータ組。セパレータ間の電気絶縁性を高めることができる。シール層は、セパレータ間に直接介在していても良いし、あるいは、プロトン伝導膜などの他の要素を介してセパレータ間に介在していても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は例えば車両用、定置用、電気機器用、電子機器用、携帯用の燃料電池システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１に係り、セパレータを模式的に示す平面図である。
【図２】実施例１に係り、別のセパレータを模式的に示す平面図である。
【図３】実施例１に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図４】実施例１に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着しつつ膜電極接合体をセパレータで挟持した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図５】実施例２に係り、セパレータを模式的に示す平面図である。
【図６】実施例３に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図７】実施例４に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図８】実施例５に係り、セパレータを模式的に示す平面図である。
【図９】実施例６に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図１０】実施例７に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔３付近を模式的に示す断面図である。
【図１１】実施例８に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図１２】実施例９に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図１３】（Ａ）（Ｂ）は実施例１０に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着しつつ膜電極接合体をセパレータで挟持した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図１４】実施例１１に係り、セパレータを模式的に示す平面図である。
【図１５】（Ａ）（Ｂ）は実施例１１に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図１６】実施例１２に係り、セパレータを模式的に示す平面図である。
【図１７】（Ａ）（Ｂ）は実施例１２に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【図１８】実施例１３に係り、セパレータを模式的に示す平面図である。
【図１９】（Ａ）（Ｂ）は実施例１３に係り、二枚のセパレータを接着材層により接着した状態の逃がし孔付近を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
図中、１,１Ｂはセパレータ、１０はセパレータ本体、１１は表面、１５は外縁面、１６は接着面（シール材配置面）、１７，１８は表面流路（流路）、２０は酸化剤入口孔（流路）、２１は酸化剤出口孔（流路）、２２は燃料入口孔（流路）、２３は燃料出口孔（流路）、２４は冷媒入口孔（流路）、２５は冷媒出口孔（流路）、２７は強化壁部、３は逃がし孔３（空所）、４は接着材層（シール材層）、６は膜電極接合体、６０は燃料極、６１は燃料側ガス拡散層、６２は燃料側触媒層、６３はプロトン伝導膜、６４は酸化剤極、６５は酸化剤側触媒層、６６は酸化剤側ガス拡散層、１００はセパレータ組を示す。
【図１】
2008084732.tif 000003
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008084732.tif 000018
【図１７】
2008084732.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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