(57)【要約】【課題】燃料電池スタック等の積層構造を構成する積層構成部品が自ら昇温ないし保温機能を備えており、もって燃料電池の発電効率など積層構造の作動効率を維持向上させることができる積層構成部品を提供する。【解決手段】燃料電池スタック等の積層構造を構成するための積層構成部品１であって、前記積層構造を温める面状発熱体２を有することにした。当該積層構成部品１は、燃料電池用セパレータ、燃料電池用ガスケットまたはその他のガスケット等の相手取付部材５と一体化される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタック等の積層構造を構成するための積層構成部品（１）であって、前記積層構造を温める面状発熱体（２）を有することを特徴とする積層構成部品。
【請求項２】
請求項１の積層構成部品であって、当該積層構成部品（１）が燃料電池用セパレータ（５）と一体化されることを特徴とする積層構成部品。
【請求項３】
請求項１の積層構成部品において、当該積層構成部品（１）が燃料電池用ガスケット（１０）と一体化されることを特徴とする積層構成部品。
【請求項４】
請求項１の積層構成部品において、当該積層構成部品（１）がガスケットと一体化されることを特徴とする積層構成部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池スタック等の積層構造を構成するための積層構成部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子形の燃料電池は、現在８０℃前後で作動させたときに発電効率が最も良い。しかしながら、起動時は燃料電池スタック本体の温度が常温であるために発電効率が低下する。また、寒冷地における燃料電池の起動に課題があり、すなわち寒冷地では、燃料電池スタック内の水分が凍結して燃料のための流路を塞いでしまうために、発電効率低下の問題が発生している。
【０００３】
現在、それらの対策として、特開平１０−１４４３３８号公報に掲載されているように、保温した液体を冷却水の流路に流すことによってスタックを昇温させたり、または特開平６−３２５７８６号公報に掲載されているように、保温した空気をスタック内に送って昇温させたりする技術が考案されているが、これらの方法では、前もって液体または空気を加熱する必要があるために、これらの流体を加熱するのに時間がかかる不都合がある。また、流体の保温機を別途設ける必要があるために、コストやスペース（占有体積）の面で不都合がある。また、温度制御の面でも課題があり、温度を制御するためのシステムが必要である。特にＰＣや携帯電話等に使用される小型燃料電池においては、燃料電池システム全体を小型化することが目標とされているために、寒冷地用に加熱装置を別体で設けることは不可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１４４３３８号公報
【特許文献２】
特開平６−３２５７８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、燃料電池スタック等の積層構造を構成する積層構成部品が自ら昇温ないし保温機能を備えており、もって燃料電池の発電効率など積層構造の作動効率を維持向上させることができる積層構成部品を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による積層構成部品は、燃料電池スタック等の積層構造を構成するための積層構成部品であって、前記積層構造を温める面状発熱体を有することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２による積層構成部品は、上記した請求項１の積層構成部品であって、当該積層構成部品が燃料電池用セパレータと一体化されることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３による積層構成部品は、上記した請求項１の積層構成部品であって、当該積層構成部品が燃料電池用ガスケットと一体化されることを特徴とするものである。
【０００９】
更にまた、本発明の請求項４による積層構成部品は、上記した請求項１の積層構成部品であって、当該積層構成部品がガスケットと一体化されることを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成を備えた本発明の積層構成部品のように、燃料電池スタック等の積層構造を構成する積層構成部品に積層構造を温める面状発熱体を設けると、この面状発熱体の発熱作用によって積層構造を加熱し、積層構造の温度を制御することが可能となる（請求項１）。
【００１１】
本発明の積層構成部品は単独で積層構造に組み込まれ、または燃料電池用セパレータ（請求項２）、燃料電池用ガスケット（請求項３）、または燃料電池に限らず用途を特定しないガスケット（請求項４）と一体化されて積層構造に組み込まれる。
【００１２】
面状発熱体の構造は特に限定しないが、後記するように自己温度調節機能および過熱防止機能を有するものが好適であり、例えば本願出願人が先に提案した特許第２６１０４７４号に係る面状発熱体を用いるのが好適である。
【００１３】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００１４】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一の積層構成部品は以下の内容を備えている。
【００１５】
▲１▼  燃料電池スタック内に自己温度調節機能ならびに過熱防止機能を有した面状発熱体を利用した製品。
▲２▼  セパレータに自己温度調節機能ならびに過熱防止機能を有した面状発熱体を貼り合わせた製品。
▲３▼  自己温度調節機能ならびに過熱防止機能を有した面状発熱体とガスケットの一体品（燃料電池用に限られない）。
▲４▼  自己温度調節機能ならびに過熱防止機能を有した面状発熱体とガスケットの一体品を燃料電池スタック内に使用した製品。
▲５▼  本発明では、自己温度調節機能ならびに過熱防止機能を有している面状発熱体を燃料電池内に使用して、スタック内の温度を昇温するシステムを提案する。
【００１６】
実施形態は、以下のとおりである。
【００１７】
すなわち、自己温度調節機能ならびに過熱防止機能を有した面状発熱体をセパレータに貼り合わせて燃料電池内に組み込む。面状発熱体に電力を供給して昇温する。面状発熱体は自己温度調節機能を有するため過熱防止になっている。面状発熱体の温度調節は、面状発熱体の組成を変えることによって可能である。
【００１８】
面状発熱体の最下層には粘着剤が塗布されており、熱圧着することによってセパレータに一体化することが可能である。また、粘着剤付き面状発熱体にガスケットを一体成形することによって、保温機能付きの樹脂フィルム一体形ガスケットが製作できる。
【００１９】
また、粘着剤付き面状発熱体とガスケットの一体品は、燃料電池スタック内に直接組み込むことも可能である。
【００２０】
上記構成によれば、以下の効果を奏することができる。
【００２１】
すなわち、セパレータに面状発熱体を貼り合わせた面状発熱体とセパレータの一体品をスタックに組み込む。寒冷地における燃料電池の作動時には、面状発熱体に電力を供給することにより、セパレータを約８０℃前後まで昇温させる。自己温度調節機能ならびに過熱防止機能を有している面状発熱体であるために、８０℃付近まで達したときに温度が一定になる。これにより、燃料電池の起動から長時間を要さずに高出力が得られる。
【００２２】
また、ＰＣや携帯電話等に使用される小型燃料電池も最小スペースで保温のシステムを組み込むことが可能となる。温度制御装置も必要ないため、携帯用の燃料電池には好適である。
【００２３】
また、上記のセパレータにガスケットを一体化することによって、加熱システム付きセパレータ一体ガスケットを製作することもでき、組立工数の削減と、昇温装置の削減が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２５】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る積層構成部品１の平面図であって、そのＡ−Ａ線拡大断面図が図２に示されている。当該積層構成部品１は燃料電池用構成部品であって、以下のように構成されている。
【００２６】
すなわち先ず、図１に示すように、当該積層構成部品１を燃料電池スタックに組み込むべく所定の平面形状に形成された面状発熱体２が設けられており、図２に示すように、この面状発熱体２の一面（図上下面）に粘着剤３が塗布されており、更にこの粘着剤３が離型フィルム４によって覆われている。
【００２７】
粘着剤３は、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２を相手取付部材に粘着させるために設けられており、離型フィルム４は、粘着作業を行なうまでの間、粘着剤３を外部から遮断してこれを保護するために設けられている。
【００２８】
したがって、粘着作業を行なうに際しては、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２から離型フィルム４を引き剥がし、図３に示すように、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２の一面を相手取付部材５に押し付けるようにして、粘着剤３の粘着作用によって相手取付部材５に貼り付ける。相手取付部材５は具体的には、燃料電池用セパレータである。
【００２９】
図４に示すように、面状発熱体２は、発熱体層６を有しており、この発熱体層６の平面方向に所定の間隔を介して一対の電極７，７が配置されるとともに、発熱体層６の両面にそれぞれシリコーン粘着剤８を介して絶縁体層９が貼り付けられている。
【００３０】
したがって、この積層構成部品１ないし面状発熱体２を相手取付部材５であるセパレータに貼り付けて、このセパレータをスタックに組み込み、面状発熱体２を発熱させることにより、スタックを加熱し、スタックの温度を制御することができる。尚、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２はこれを相手取付部材５であるセパレータに貼り付けることなく、スタックに直接組み込むことも可能である。
【００３１】
第二実施例・・・
図５は、本発明の第二実施例に係る積層構成部品１の平面図であって、そのＢ−Ｂ線拡大断面図が図６に示されている。当該積層構成部品１は燃料電池用構成部品であって、以下のように構成されている。
【００３２】
すなわち先ず、図５に示すように、当該積層構成部品１を燃料電池スタックに組み込むべく所定の平面形状に形成された面状発熱体２が設けられており、図６に示すように、この面状発熱体２の一面（図上下面）に粘着剤３が塗布されており、更にこの粘着剤３が離型フィルム４によって覆われている。
【００３３】
また、当該実施例においては、面状発熱体２の他面（図上上面）にゴム状弾性材製のガスケット１０が一体成形されており、このガスケット１０は、リップ部１１を有する断面山形状に成形されている。
【００３４】
上記粘着剤３は、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２およびガスケット１０の一体品を相手取付部材に粘着させるために設けられており、上記離型フィルム４は、粘着作業を行なうまでの間、粘着剤３を外部から遮断してこれを保護するために設けられている。
【００３５】
したがって、粘着作業を行なうに際しては、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２およびガスケット１０の一体品から離型フィルム４を引き剥がし、図７に示すように、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２およびガスケット１０の一体品の一面を相手取付部材５に押し付けるようにして、粘着剤３の粘着作用によって相手取付部材５に貼り付ける。相手取付部材５は具体的には、燃料電池用セパレータである。
【００３６】
上記第一実施例に係る図４に示したように、面状発熱体２は、発熱体層６を有しており、この発熱体層６の平面方向に所定の間隔を介して一対の電極７，７が配置されるとともに、発熱体層６の両面にそれぞれシリコーン粘着剤８を介して絶縁体層９が貼り付けられている。
【００３７】
したがって、この積層構成部品１ないし面状発熱体２およびガスケット１０の一体品を相手取付部材５であるセパレータに貼り付けて、このセパレータをスタックに組み込み、面状発熱体２を発熱させることにより、スタックを加熱し、スタックの温度を制御することができる。尚、当該積層構成部品１ないし面状発熱体２およびガスケット１０の一体品はこれを相手取付部材５であるセパレータに貼り付けることなく、スタックに直接組み込むことも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３９】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１による積層構成部品においては燃料電池スタック等の積層構造を構成するための積層構成部品に積層構造を温める面状発熱体が設けられているために、この面状発熱体の発熱作用によって積層構造を加熱し、積層構造の温度を制御することができ、積層構造が燃料電池であれば、その発電効率を高めることができる。特に寒冷地においては、燃料電池の起動から出力が高まるまでに長時間を要していたところ、この時間を短縮することができ、よって極めて有用である。また、ＰＣや携帯電話等に使用される小型燃料電池の分野においても、最小スペースで保温システムを組み込むことができる。
【００４０】
また、請求項２によれば燃料電池用セパレータと、請求項３によれば燃料電池用ガスケットと、請求項４によればガスケットと一体化されて積層構造に組み込まれる請求項１の積層構成部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る積層構成部品の平面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図３】同積層構成部品をセパレータと一体化した状態の断面図
【図４】面状発熱体の詳細構造を示す断面図
【図５】本発明の第二実施例に係る積層構成部品の平面図
【図６】図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図
【図７】同積層構成部品をセパレータと一体化した状態の断面図
【符号の説明】
１  積層構成部品
２  面状発熱体
３  粘着剤
４  離型フィルム
５  相手取付部材（セパレータ）
６  発熱体層
７  電極
８  シリコーン粘着剤
９  絶縁体層
１０  ガスケット
１１  リップ部
【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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