(57)【要約】【課題】燃料電池の構成部品であるセパレータ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を維持向上させることができる燃料電池用セパレータを提供する。【解決手段】セパレータ本体２の表面または肉厚内に、このセパレータ本体２を温めるためのヒータ４を設けることにした。ヒータ４としては、非導電性皮膜で被覆したニクロム線５等が好適である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータ本体（２）の表面または肉厚内に前記セパレータ本体（２）を温めるヒータ（４）を設けたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用セパレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子形燃料電池は、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。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、燃料電池の構成部品であるセパレータ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を維持向上させることができる燃料電池用セパレータ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、本発明の燃料電池用セパレータは、セパレータ本体の表面または肉厚内に前記セパレータ本体を温めるヒータを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成を備えた本発明のセパレータのように、セパレータ本体の表面または肉厚内にこのセパレータ本体を温めるためのヒータを設けると、このヒータによる加熱作用によって、セパレータの温度を制御することが可能となる。
【０００８】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【０００９】
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セパレータは以下の内容を備えている。
【００１０】
▲１▼  樹脂セパレータにヒータを一体成形した製品。
▲２▼  ヒータ一体型のセパレータとガスケットの一体品。
▲３▼  本発明では、セパレータ内に直接、非導電性の樹脂等で皮膜されたニクロム線等のヒータを一体成形し、そのヒータに電力を供給することによって、セパレータの温度を昇温するシステムを提案する。温度制御は、ヒータと同時に熱電対をセパレータに一体化することにより、これを行なう。
【００１１】
実施形態は、以下のとおりである。
【００１２】
すなわち、樹脂セパレータを成形する際にヒータを同時に一体成形する。ヒータの周囲には、電気を通さないように非導電性の樹脂皮膜等で覆う。樹脂セパレータは一般的に導電性を高くするため、カーボン含有率を６０〜９０％にする。そのため通常、圧縮成形において成形する。圧縮成形する金型内に、カーボンを含有する樹脂を置き、その上にヒータを置き、圧縮成形において一体成形する。射出成形する場合にも同様に行なう。
【００１３】
一体成形されたヒータとセパレータの側面に熱電対穴を加工して熱電対を一体化することによって、ヒータ一体形セパレータが完成する。熱電対は、セパレータを成形する際に一体成形しても良い。
【００１４】
ヒータ一体形セパレータ上にガスケットを成形すると、ガスケットが一体化され、スタック組付工数の小さい燃料電池部品が完成する。
【００１５】
ヒータ一体形セパレータを燃料電池スタックとして組み付ける。寒冷地であっても、ヒータでスタックを温めることができるために、燃料電池の発電効率が良くなる。
【００１６】
上記構成によれば、以下の効果を奏することができる。
【００１７】
すなわち、寒冷地における燃料電池の作動時に、昇温システムのあるセパレータに電力を供給することによって、セパレータを約８０℃前後まで昇温させる。８０℃まで達したとき温度一定になるように制御する。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータの平面図、図２は同セパレータの正面図、図３は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ線断面図をそれぞれ示している。
【００２２】
当該実施例に係るセパレータ１は先ず、樹脂等の所定の材料によって図示するような平板状に形成されたセパレータ本体２を有しており、このセパレータ本体２の平面内に、流路を形成するための孔部３等が所要数設けられている。
【００２３】
また、セパレータ本体２の肉厚内には、図３および図４に示すように、加熱用のヒータ４が設けられており、このヒータ４が、非導電性皮膜で被覆したニクロム線５によって構成されている。ニクロム線５は、セパレータ本体２を効率的に加温することができるよう、セパレータ本体２平面のできるだけ広い範囲に亙って配置されている。また、その端部５ａ，５ｂは、配線等を接続することができるようにセパレータ本体２の側面部２ａに露出している。
【００２４】
また、このセパレータ１には併せて、電源接続端子部や熱電対（何れも図示せず）等が設けられている。
【００２５】
上記構成のセパレータ１を製作するに際しては、樹脂製のセパレータ本体２を成形する際にヒータ４を同時に一体成形する。上記したようにヒータ４の周囲は電気を通さないように非導電性皮膜等で覆っておく。樹脂製のセパレータ本体２は一般に、導電性を高くすべくカーボン含有率を６０〜９０％と高めに設定されるので、一般に圧縮成形法により成形される。したがって当該セパレータ１の製作に際しては、圧縮成形する金型内に、カーボンを含有する樹脂を置き、その上にヒータ４を置き、圧縮成形により一体成形することになる。尚、射出成形等も可能である。
【００２６】
次いで、一体成形されたヒータ４とセパレータ本体２の側面に熱電対穴（図示せず）を加工して熱電対を一体化することにより、ヒータ一体形のセパレータを製作する。尚、熱電対は、セパレータ本体２を成形する際に一体成形しても良い。
【００２７】
また、ヒータ一体形セパレータ上にガスケット（図示せず）を成形することにより、ヒータ一体形セパレータ１にガスケットが一体化された、スタック組付工数が少なくて済む燃料電池用構成部品を製作することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００２９】
すなわち、上記構成を備えた本発明のセパレータにおいては、セパレータ本体の表面または肉厚内にセパレータ本体を温めるためのヒータが設けられているために、このヒータによる加熱作用によってセパレータの温度を制御することができ、燃料電池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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る燃料電池用セパレータの平面図
【図２】同セパレータの正面図
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線断面図
【符号の説明】
１  燃料電池用セパレータ
２  セパレータ本体
２ａ  側面部
３  孔部
４  ヒータ
５  ニクロム線
５ａ，５ｂ  端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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