(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極を設け、他方の面にカソード電極を設けた電極膜構造体を、一対のセパレータで挟持した燃料電池であって、アノード電極又はカソード電極の外周部分に対向したセパレータ面に溝を設け、この溝の中にフィンを有する円形断面形状のシールを設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極を設け、他方の面にカソード電極を設けた電極膜構造体を、一対のセパレータで挟持した燃料電池であって、前記一対のセパレータの電極膜構造体の外周側に、燃料ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔と、燃料ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔と、冷却媒体を供給するための連通孔と、冷却媒体を排出するための連通孔とを貫通して設け、前記一対のセパレータに設けられた連通孔のうち、少なくとも一方のセパレータに設けられた連通孔の周囲であって電極膜構造体を配置する側に溝を設け、この溝の中にフィンを有する円形断面形状のシールを設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極を設け、他方の面にカソード電極を設けた電極膜構造体と、複数のセパレータとからなるものを一単位として複数組積層した燃料電池であって、隣接するセパレータ間に冷却媒体の流路を形成し、該流路を取り囲む部位であって隣接するセパレータの少なくとも一方の面に溝を設け、この溝の中にフィンを有する円形断面形状のシールを設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極を設け、他方の面にカソード電極を設けた電極膜構造体と、複数のセパレータとからなるものを一単位として複数組積層した燃料電池であって、前記一対のセパレータの電極膜構造体の外周側に、燃料ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔と、燃料ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔と、冷却媒体を供給するための連通孔と、冷却媒体を排出するための連通孔とを貫通して設け、隣接するセパレータに設けた連通孔のうち、少なくとも一方のセパレータに設けられた連通孔の周囲であって膜電極構造体を配置する側とは反対側に溝を設け、この溝の中にフィンを有する円形断面形状のシールを設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
前記溝の幅寸法ａを２．０〜４．０ｍｍの範囲に設定し、深さ寸法ｂを０．０５〜１．０ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記シールを円形断面形状のシール本体と、シール本体からシールの幅方向に延びるフィンとで構成し、シール本体の直径寸法φを０．５〜１．６ｍｍの範囲に設定し、シール全体での幅寸法Ｌを１．０〜３．１ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体高分子電解質膜とその両側のアノード電極とカソード電極とで構成された電極膜構造体を、一対のセパレータで挟持した燃料電池に係るものであり、特に、電極間やセパレータ間の組み付け性、シール性の向上を図ることができる燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード電極とカソード電極とを対設した電極膜構造体をセパレータによって挟持したものを一単位とし、これらを複数積層することにより構成された固体高分子電解質型の燃料電池が開発され、種々の用途に実用化されつつある。
【０００３】
この燃料電池の一例を図２３によって説明する。同図において１は固体高分子電解質膜であって、この固体高分子電解質膜１の両面に固体高分子電解質膜１より小さい面積のアノード電極２とカソード電極３が配置されている。そして、アノード電極２とカソード電極３との各々の外周部分に、ガスシール用のシール部材４，５が配置されている。
上記シール部材４，５には、固体高分子電解質膜１に接触する面とは反対側に位置する面に、アノード電極２、カソード電極３の電極面を取り囲むようにシールリップ６が一体的に突設されている。
【０００４】
そして、アノード電極２の外側に、アノード電極２との間に燃料ガスの案内溝７を有し、燃料ガスの供給機能と集電機能とを発揮するセパレータ８が接触配置されている。同様にカソード電極３の外側には、カソード電極３との間に酸化剤ガスの案内溝９を有し、酸化剤ガスの供給機能と集電機能とを発揮するセパレータ１０が接触配置されている。
このように構成された燃料電池が複数組積層され、この積層体が図示しない締め付け手段で積層方向に締め付けられてスタックとしての燃料電池が構成されている。
【０００５】
前述した燃料電池においては、アノード電極２やカソード電極３とシール部材４，５との厚さの違いをシールリップ６で吸収することができ、これによってアノード電極２とセパレータ８及びカソード電極３とセパレータ１０とを良好に接触させることができるので、電池性能の向上に寄与できる点で優れている（特許第２９２２１３２号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、固体高分子電解質膜１にシール部材４，５を重ねる段階で、シール部材４，５とアノード電極２とカソード電極３とを位置ずれなくセットすることが困難であるという問題がある。そして、アノード電極２側のシール部材４とカソード電極３側のシール部材５とに、固体高分子電解質膜１の面に沿う方向での位置ずれが生ずると、セパレータ８，１０に密接するシールリップ６、６の位置が微妙にずれ、これによってシールリップ６の基部側で固体高分子電解質膜１に作用するシールリップ６の各々のシール反力が偏り、したがって、固体高分子電解質膜１にアンバランスな力が作用して、固体高分子電解質膜１がよれを起こしたり、しわが発生してしまうという問題がある。その結果、アノード電極２とシール部材４、カソード電極３とシール部材５との組み付け時における寸法精度を厳密に管理しなくてはならず、製造が困難であるという問題がある。
【０００７】
また、固体高分子電解質型の燃料電池においては固体高分子電解質膜１とアノード電極２とカソード電極３とを重合させても厚さ方向で数百ミクロンときわめて薄いため、上記シールリップ６に十分な高さ寸法、つまり十分な弾性変形量を確保できずシール性に問題があった。
更に、シール性を確保するためにシールリップ６のつぶれ代を大きくすると、今度は燃料電池を積層した状態での締め付け力が大きくなり、締め付け部材の大型化、締め付け装置の大型化を招いたり、セパレータ８，１０が締め付け力に耐えられず破損する虞があるという問題がある。
【０００８】
これに対して、セパレータに溝を形成し、溝内に位置ずれなくシール部材を安定した状態でセットし、このシール部材を対応する部位に密着させるようなシール構造が採用される場合がある。図２４、図２５はこの一例を示すもので、セパレータ８，１０の溝１１内に角形断面の形状のシール本体を有するシールＳが装着されている。シールＳにはその角部にフィンＦが形成され、このフィンＦによりシールＳの装着安定性を確保している。したがって、シールＳを溝１１に装着する場合に、シールＳのねじれをできる限り抑えてシールＳを装着できる。尚、図２４はフィンＦを両側に設けた場合、図２５はフィンＦを片側に設けた場合を示す。
【０００９】
ところが、このような構造においては、図２４、図２５のいずれのタイプのシールＳの場合でも、シールＳが倒れを起こした場合に、シール高さがＨ１から高さＨ２に減少すると共に、矢印で示すようにシールＳにかかる荷重が圧縮方向でズレを起こしモーメント荷重が作用してしまう。したがって、シール反力が場所によってばらつき、均一なシール性が得られないという問題がある。
そこで、この発明は、シールの組み付け性が良好で、シール性に優れた小型化が可能となる燃料電池を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、固体高分子電解質膜（例えば、実施形態における固体高分子電解質膜１５）の一方の面にアノード電極（例えば、実施形態におけるアノード電極Ａ）を設け、他方の面にカソード電極（例えば、実施形態におけるカソード電極Ｃ）を設けた電極膜構造体（例えば、実施形態における電極膜構造体１２）を、一対のセパレータ（例えば、実施形態におけるアノード側セパレータ１３，カソード側セパレータ１４）で挟持した燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池Ｎ）であって、アノード電極又はカソード電極の外周部分に対向したセパレータ面（例えば、実施形態における面１３ａ，１４ａ）に溝（例えば、実施形態における溝３８）を設け、この溝の中にフィン（例えば、実施形態におけるフィンＦ）を有する円形断面形状のシール（例えば、実施形態におけるシールＳ１）を設けたことを特徴とする。
【００１１】
このように構成することで、溝の中のシールのシール高さを高く設定することができ、組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となる。
また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となる。
更に、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となり、かつ、倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しない。
そして、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となる。
また、シールを溝に装着する場合に、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することが可能となる。
そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められる。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極を設け、他方の面にカソード電極を設けた電極膜構造体を、一対のセパレータで挟持した燃料電池であって、前記一対のセパレータの電極膜構造体の外周側に、燃料ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔（例えば、実施形態における入り口側燃料ガス連通孔２２ａ）と、燃料ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔（例えば、実施形態における出口側燃料ガス連通孔２２ｂ）と、酸化剤ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔（例えば、実施形態における入り口側酸化剤ガス連通孔２３ａ）と、酸化剤ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔（例えば、実施形態における出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂ）と、冷却媒体を供給するための連通孔（例えば、実施形態における入り口側冷却媒体連通孔２４ａ）と、冷却媒体を排出するための連通孔（例えば、実施形態における出口側冷却媒体連通孔２４ｂ）とを貫通して設け、前記一対のセパレータに設けられた連通孔のうち、少なくとも一方のセパレータに設けられた連通孔の周囲であって電極膜構造体を配置する側に溝（例えば、実施形態における溝３９）を設け、この溝の中にフィンを有する円形断面形状のシール（例えば、実施形態におけるシールＳ２）を設けたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成することで、前記セパレータに設けられた、燃料ガスを含む反応ガス供給・排出用の連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガス供給・排出用の連通孔と、冷却媒体供給・排出用の連通孔の周囲において、請求項１と同様に、溝の中のシールのシール高さを高くして組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となり、また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となり、更に、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となり、かつ、倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しないようにすることができる。
そして、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となり、また、シールを溝に装着する場合に、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することが可能となり、そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められる。
【００１４】
請求項３に記載した発明は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極を設け、他方の面にカソード電極を設けた電極膜構造体と、複数のセパレータとからなるものを一単位として複数組積層した燃料電池であって、隣接するセパレータ間に冷却媒体の流路（例えば、実施形態における分岐流路溝３５）を形成し、該流路を取り囲む部位であって隣接するセパレータの少なくとも一方の面（例えば、実施形態における面１３ｂ）に溝（例えば、実施形態における溝３９）を設け、この溝の中にフィンを有する円形断面形状のシール（例えば、実施形態におけるシールＳ１）を設けたことを特徴とする。
【００１５】
このように構成することで、互いに隣接するセパレータ間に形成された冷却媒体の流路の周囲においても、前述した請求項１及び請求項２と同様に、溝の中のシールのシール高さを高くして組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となり、また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となり、更に、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となり、かつ、倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しないようにすることができる。
そして、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となり、また、シールを溝に装着する場合に、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することが可能となり、そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められる。
【００１６】
請求項４に記載した発明は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極を設け、他方の面にカソード電極を設けた電極膜構造体と、複数のセパレータとからなるものを一単位として複数組積層した燃料電池であって、前記一対のセパレータの電極膜構造体の外周側に、燃料ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔と、燃料ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガスを供給するための連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガスを排出するための連通孔と、冷却媒体を供給するための連通孔と、冷却媒体を排出するための連通孔とを貫通して設け、隣接するセパレータに設けた連通孔のうち、少なくとも一方のセパレータに設けられた連通孔の周囲であって膜電極構造体を配置する側とは反対側に溝を設け、この溝の中にフィンを有する円形断面形状のシールを設けたことを特徴とする。
【００１７】
このように構成することで、隣接するセパレータ間に形成された各連通孔の周囲においても、前述した請求項１〜請求項３と同様に、溝の中のシールのシール高さを高くして組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となり、また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となり、更に、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となり、かつ、倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しないようにすることができる。
そして、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となり、また、シールを溝に装着する場合に、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することが可能となり、そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められる。
【００１８】
請求項５に記載した発明は、前記溝の幅寸法ａを２．０〜４．０ｍｍの範囲に設定し、深さ寸法ｂを０．０５〜１．０ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする。
このように構成することで、セパレータの強度を確保しつつ、安定的に製造可能なシール径の下限に基づいて適正圧縮率を確保することが可能となる。また、セパレータの外周寸法を小さくし、シールの取付ばらつきに対応することが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載した発明は、前記シールを円形断面形状のシール本体と、シール本体からシールの幅方向に延びるフィンとで構成し、シール本体の直径寸法φを０．５〜１．６ｍｍの範囲に設定し、シール全体での幅寸法Ｌを１．０〜３．１ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする。
このように構成することで、目視にて確認できる範囲にフィンを設定することが可能となり、シール全体をシールセット時における位置ずれを許容できる幅寸法とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの発明の実施形態の燃料電池を示す分解斜視図である。図２は図１のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図である。図１、図２において燃料電池Ｎは電極膜構造体１２とこれを挟持するアノード側セパレータ（セパレータ）１３及びカソード側セパレータ（セパレータ）１４を備え、これらが複数組積層され、例えばボルト、ナット等の締め付け機構により一体化されてスタックとしての車両用の燃料電池が構成されるものである。
電極膜構造体１２は、固体高分子電解質膜１５と、この固体高分子電解質膜１５を挟んで配設されるアノード側電極触媒層１６及びカソード側電極触媒層１７を有するとともに、前記アノード側電極触媒層１６及びカソード側電極触媒層１７の各々の外側に、アノード側多孔質導電体１８及びカソード側多孔質導電体１９が配置されている。
【００２１】
ここで、上記アノード側多孔質導電体１８及びカソード側多孔質導電体１９は、例えば、多孔質カーボンペーパー、多孔質カーボンクロス又は多孔質カーボンフェルトから形成されている。また、前記固体高分子電解質膜１５として、ペルフルオロスルホン酸ポリマーを用いている。一方、アノード側電極触媒層１６、カソード側電極触媒層１７はＰｔを主体としたものである。尚、上記アノード側電極触媒層１６とアノード側多孔質導電体１８とでアノード電極Ａが構成され、上記カソード側電極触媒層１７とカソード側多孔質導電体１９とでカソード電極Ｃが構成される。
固体高分子電解質膜１５には、これを挟んで対設されるアノード電極Ａ及びカソード電極Ｃの外周端部からはみ出して外側に広がるようにはみ出し部１５ａが設けられ、このはみ出し部１５ａに対応する位置に両側から後述するアノード側のシールＳ１とカソード側のシールＳ１とが直接密着するようになっている。
【００２２】
図１に示すように、カソード側セパレータ１４は、その平面内であって外周縁部に位置する横方向両端上部側に、水素含有ガス等の燃料ガスを通過させるための入口側燃料ガス連通孔（連通孔）２２ａと、酸素含有ガス又は空気である酸化剤ガスを通過させるための入口側酸化剤ガス連通孔（連通孔）２３ａとを備えている。カソード側セパレータ１４の横方向両端中央側に、純水やエチレングリコールやオイル等の冷却媒体を通過させるための入口側冷却媒体連通孔（連通孔）２４ａと、使用後の前記冷却媒体を通過させるための出口側冷却媒体連通孔（連通孔）２４ｂとが設けられている。また、カソード側セパレータ１４の平面内であって外周縁部に位置する横方向両端下部側に、燃料ガスを通過させるための出口側燃料ガス連通孔（連通孔）２２ｂと、酸化剤ガスを通過させるための出口側酸化剤ガス連通孔（連通孔）２３ｂとが、入口側燃料ガス連通孔２２ａ及び入口側酸化剤ガス連通孔２３ａと対角位置になるように設けられている。
【００２３】
カソード側セパレータ１４のカソード電極Ｃに対向する面（セパレータ面）１４ａには、入口側酸化剤ガス連通孔２３ａに近接して複数本、例えば、６本のそれぞれ独立した酸化剤ガス流路溝２５が、水平方向に蛇行しながら重力方向に向かって設けられている。酸化剤ガス流路溝２５は、３本の酸化剤ガス流路溝２６に合流し、この酸化剤ガス流路溝２６が出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂに近接して終端している。
【００２４】
図３に示すように、カソード側セパレータ１４には、このカソード側セパレータ１４を貫通するとともに、一端が面１４ａとは反対側の面１４ｂで入口側酸化剤ガス連通孔２３ａに連通する一方、他端が前記面１４ａ側で酸化剤ガス流路溝２５に連通する酸化剤ガス連結流路２７と、一端が前記面１４ｂ側で出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂに連通する一方、他端が前記面１４ａ側で酸化剤ガス流路溝２６に連通する酸化剤ガス連結流路２９とが、前記カソード側セパレータ１４を貫通して設けられている。
【００２５】
図４、図５に示すように、アノード側セパレータ１３の平面内であって外周縁部に位置する横方向両端側には、カソード側セパレータ１４と同様に、入口側燃料ガス連通孔２２ａ、入口側酸化剤ガス連通孔２３ａ、入口側冷却媒体連通孔２４ａ、出口側冷却媒体連通孔２４ｂ、出口側燃料ガス連通孔２２ｂ及び出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂが形成されている。
【００２６】
図４に示すように、前記アノード側セパレータ１３の面（セパレータ面）１３ａには、入口側燃料ガス連通孔２２ａに近接して複数本、例えば、６本の燃料ガス流路溝３０が形成される。この燃料ガス流路溝３０は、水平方向に蛇行しながら重力方向に向かって延在し、３本の燃料ガス流路溝３１に合流してこの燃料ガス流路溝３１が出口側燃料ガス連通孔２２ｂの近傍で終端している。
【００２７】
アノード側セパレータ１３には、入口側燃料ガス連通孔２２ａを面１３ｂ側から燃料ガス流路溝３０に連通する燃料ガス連結流路３２と、出口側燃料ガス連通孔２２ｂを前記面１３ｂ側から燃料ガス流路溝３１に連通する燃料ガス連結流路３３とが、前記アノード側セパレータ１３を貫通して設けられている。
【００２８】
図５に示すように、アノード側セパレータ１３の面１３ｂには、入口側冷却媒体連通孔２４ａ及び出口側冷却媒体連通孔２４ｂに近接して複数本の主流路溝３４ａ、３４ｂが形成されている。主流路溝３４ａ、３４ｂ間には、それぞれ複数本に分岐する分岐流路溝（流路）３５が水平方向に延在して設けられている。
アノード側セパレータ１３には、入口側冷却媒体連通孔２４ａと主流路溝３４ａとを連通する冷却媒体連結流路３６と、出口側冷却媒体連通孔２４ｂと主流路溝３４ｂとを連通する冷却媒体連結流路３７とが、前記アノード側セパレータ１３を貫通して設けられている。
【００２９】
ここで、図４、図６に示すように、前記固体高分子電解質膜１５のはみ出し部１５ａに対応する位置にはこの固体高分子電解質膜１５を挟持するアノード側セパレータ１３のアノード電極Ａの外周部分に対向する面１３ａに溝３８が設けられ、この溝３８にシールＳ１が装着されている。また、このアノード側セパレータ１３の面１３ａの入口側燃料ガス連通孔２２ａ、入口側酸化剤ガス連通孔２３ａ、入口側冷却媒体連通孔２４ａ、出口側冷却媒体連通孔２４ｂ、出口側燃料ガス連通孔２２ｂ及び出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂの周囲には溝３９が形成され、この溝３９にはシールＳ２が装着されている。
【００３０】
ここで、前記入口側冷却媒体連通孔２４ａと出口側冷却媒体連通孔２４ｂとの周囲の溝３９は、各々冷却媒体連結流路３６、冷却媒体連結流路３７を囲むように形成されている。
また、前記アノード側セパレータ１３と共に電極膜構造体１２を挟持するカソード側セパレータ１４のカソード電極Ｃの外周部分に対向する面１４ａにも、図１、図２に示すように前記アノード側セパレータ１３の面１３ａの溝３８，３９に対応する位置に、溝３８，３９が形成され、各々にシールＳ１，Ｓ２が装着されている。
【００３１】
したがって、図２、図６に示すように、これら電極膜構造体１２を挟持するアノード側セパレータ１３とカソード側セパレータ１４との溝３８に装着された各シールＳ１が、固体高分子電解質膜１５のはみ出し部１５ａを両側から向かい合う位置で挟持して直接密着し電極膜構造体１２の周囲をシールし、また、各連通孔２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの周囲では、溝３９内のシールＳ２どうしが密着してこれらの周囲をシールするようになっている。
【００３２】
図５、図６に示すように、前記アノード側セパレータ１３の面１３ｂには、複数の燃料電池Ｎを積層した際に互いに隣接する前記カソード側セパレータ１４の面１４ｂに対向する位置であって、分岐流路溝３５の周囲を取り囲む位置に溝３８が設けられ、この溝３８にシールＳ１が装着されている。また、このアノード側セパレータ１３の面１３ｂの入口側燃料ガス連通孔２２ａ、入口側酸化剤ガス連通孔２３ａ、入口側冷却媒体連通孔２４ａ、出口側冷却媒体連通孔２４ｂ、出口側燃料ガス連通孔２２ｂ及び出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂの周囲には溝３９が形成され、この溝３９にシールＳ２が装着されている。尚、図３にはこれらシールＳ１，Ｓ２がカソード側セパレータ１４の面１４ｂに当接する位置を２点鎖線で示す。
【００３３】
ここで、図５において前記入口側燃料ガス連通孔２２ａと出口側燃料ガス連通孔２２ｂとの周囲の溝３９は、各々燃料ガス連結流路３２、燃料ガス連結流路３３を囲むように形成されている。また、入口側酸化剤ガス連通孔２３ａと出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂとの周囲の溝３９は、図３に示すように前記カソード側セパレータ１４の面１４ｂの酸化剤ガス連通流路２７，２９を囲むように設けられている。
【００３４】
このようにして、燃料電池Ｎを積層した場合に、カソード側セパレータ１４の面１４ｂとアノード側セパレータ１３の面１３ｂとを重合すると、入口側燃料ガス連通孔２２ａ、出口側燃料ガス連通孔２２ｂ、入口側冷却媒体連通孔２４ａ、出口側冷却媒体連通孔２４ｂ、入口側酸化剤ガス連通孔２３ａ及び出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂの周囲と分岐流路溝３５の周囲でアノード側セパレータ１３側の各シールＳ１，Ｓ２がカソード側セパレータ１４の面１４ｂに密着することで、アノード側セパレータ１３とカソード側セパレータ１４との水密性を確保している。
【００３５】
ここで、図２の要部を拡大した図６によって、前記シールＳ１，Ｓ２について説明する。シールＳ１，Ｓ２は共に、円形断面形状のシール本体ＳＨと前記溝３８，３９の中における倒れを規制するフィンＦを有するものである。この実施形態では、図１，４，５に示すように環状に形成されたシールＳ１，Ｓ２のシール本体ＳＨの片側、具体的には外周側に水平に延出するようにフィンＦが形成されている。そして、シール本体ＳＨとフィンＦとがともに前記溝３８，３９に装着されている。尚、シールＳ１，Ｓ２の材質としてはシリコーン系ゴム、フッソ系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、ブチル系ゴム等が用いられる。
【００３６】
次に、溝３８，３９及びシールＳ１，Ｓ２の寸法について説明する。
図７は、溝幅ａと溝深さｂとの範囲を示すグラフ図である。
溝の寸法を規制するのは以下の理由からである。
（溝の深さ寸法について）
溝の深さ寸法が大きくなればなるほど、溝の部分ではセパレータの肉厚は薄くなってしまう。したがって、シールの反力により溝の部分でセパレータが破損しないように、溝の深さ寸法ｂに制限を加える必要がある。この実施形態のようにカーボン系のセパレータを使用した場合には、セパレータの厚さ寸法は２〜３ｍｍであるため、セパレータの強度保持限界（１）を考慮すると溝の深さ寸法ｂの限界は１ｍｍが妥当である。
【００３７】
一方、安定的に製造可能なシール径の下限は０．５ｍｍ程度であるため、このサイズのシールであっても２０〜３０％程度の適正圧縮率を得るためには、シールの圧縮量確保限界（２）として溝深さが最低０．０５ｍｍ程度は必要である。したがって、溝の深さ寸法ｂの範囲は０．０５〜１ｍｍとするのが望ましい。つまり、０．０５ｍｍより小さいとシールＳＳの圧縮量が確保できず、１ｍｍより大きいとセパレータの強度が確保できないのである。尚、セパレータがカーボン系の材料よりも強度の高い金属製である場合には、上記強度保持限界（１）が広がり、深さ寸法ｂを更に大きくできる。
【００３８】
（溝の幅寸法について）
シール寸法のばらつき、溝への取り付けばらつきを考慮して、シール径に対して片側で約０．５ｍｍの余裕が必要である。安定的に製造可能なシール径の下限は０．５ｍｍ程度であり、これに片側で０．５ｍｍ、つまり両側で１．０ｍｍの余裕寸法を確保し、更にこの実施形態のシールにおいては後述するフィンの幅寸法０．５を加えると２．０ｍｍ程度の最小必要幅（３）が必要となる。
一方、発電部の小型化のため、セパレータ外周寸法規制（４）をする必要から、確保できる溝の幅寸法ａの最大は現状では４．０ｍｍが限界である。
したがって、溝の幅寸法ａの範囲は２．０〜４．０ｍｍとするのが望ましい。つまり、２．０ｍｍより小さいとシール寸法のばらつきに対応することができず、４．０ｍｍより大きいとセパレータが大型化してしまうのである。
【００３９】
次に、シールＳ１，Ｓ２の断面形状及び各部の寸法について説明する。
図８は、この発明の実施形態のシールＳ１，Ｓ２を示し、シール本体ＳＨの片側にフィンＦが設けられたものである。図８において、φはシール本体ＳＨの直径、Ｌ２はフィンＦの長さ、ｄはフィンＦの厚さを示す。
また、図９は、この発明の他の実施形態としてシール本体ＳＨの両側にフィンＦが設けられたものである。図９において、φはシール本体ＳＨの直径、Ｌ１はフィンＦの長さ、ｄはフィンＦの厚さを示す。
シールの各部の寸法、とりわけフィンＦの寸法は以下の理由から決定される。
【００４０】
（フィンの幅寸法について）
フィンＦはシールが捻れた状態で装着されると、これに伴って波を打ったようになる。このことを利用してフィンＦを確認することによりシールの装着状態が適正か否かを判定できる。したがって、上記機能を発揮するためには、フィンＦを目視できる最小の幅とする必要がある。図９に示すように、両側にフィンＦが設けられている場合には、各々のフィンＦを、目視できる最小の幅としなければならないので、フィンＦ全体としては幅Ｌ１の２倍の幅が必要となる。
また、これに対応してフィンＦが片側に設けられているこの実施形態のシールにおいては、図８に示すようにフィンＦの幅Ｌ２は２Ｌ１とする必要がある。つまり、図９に示すように、２つのフィンＦによりシールの倒れを規制する機能を同等に発揮するためには、図８におけるフィンＦの幅Ｌ２が、片側のフィンＦの幅Ｌ１の２倍は必要となるのである。
【００４１】
目視によりフィンＦの捻れを判定できる最小の幅が０．２５ｍｍ程度となるため、図８に示すように片側にフィンＦが設けられている場合は、幅Ｌ２として０．２５の２倍、つまり０．５ｍｍの幅寸法Ｌ２が必要となる。したがって、シールセット時における位置ずれを考慮した余裕しろ約１．０ｍｍ（０．９〜１．０ｍｍ）を顧慮するとフィンＦの幅寸法Ｌ２は０．５〜１．５ｍｍとなる。
【００４２】
よって、このフィンＦにシール本体ＳＨの直径寸法φが、安定的に製造できる０．５ｍｍから最大でも１．６ｍｍであることを考慮すると、片側にフィンＦを有するシールのシール全体での幅寸法Ｌは１．０〜３．１ｍｍとなる。
尚、電極（カソード又はアノード）厚みが０．２５ｍｍの場合、直径寸法φを１．７ｍｍ以上とすると、シールに適正圧縮量（２５％程度）を与えるためには、溝深さを１ｍｍ以上とする必要がありセパレータ破損の虞がある。そのためシール本体ＳＨの直径寸法φの最大値は１．６ｍｍとされる。
一方、図９に示す様に両側にフィンＦを有するシールの場合は各フィンＦの幅寸法Ｌ１が前記余裕代の半分となることを考慮して、０．２５〜０．７５ｍｍとなるので、片側にフィンＦを有する場合と同様にシール全体としては１．０〜３．１ｍｍの幅寸法Ｌとなる。
【００４３】
（フィンの厚さ寸法について）
フィンＦの厚さ寸法ｄについては、捻れ抑制及び加硫成形後の脱型で破損しない厚さとして０．１５ｍｍが必要である。また、圧縮荷重に大きな影響を与えないようにするため、フィンＦの厚さをシール本体ＳＨの直径寸法φ×０．３〜０．５程度とすることが望ましい。したがって、シール本体ＳＨの直径寸法φ０．５〜１．６から、フィンＦの厚さ寸法ｄは０．１５〜０．８ｍｍとなる。
【００４４】
次に、図１０、図１１によって、シールが倒れを起こした場合について説明する。図１０は片側にフィンＦを有するシールが倒れを起こした状態を示す。シールが倒れを起こした場合に、フィンＦによりシール本体ＳＨの倒れは一定の位置で阻止される。この時、シール本体ＳＨは円形断面形状であるため、倒れの度合いにかかわらず、シール本体ＳＨの直径寸法φがシールの高さとなるため、シール高さが変化しないのである。このことは図１１に示すシール本体ＳＨの両側にフィンＦを有するシールの場合も同様である。
このように、シール本体ＳＨを円形断面形状とすることにより、図２４に示す従来の角形断面形状のシール本体を有するシールＳのようにシールＳの倒れの度合いに応じてシール高さが変化（Ｈ１〜Ｈ２）することはない。つまり、シールの圧縮率が変化することはなく、一定のシール反力が確保できる。
【００４５】
次に、圧縮荷重特性についての実験結果を説明する。
サンプル形状としては、図１２に示すように、この発明の実施形態に対応する片側にフィンＦを備えたシールＡと、図１３に示すように、従来技術に対応するシールＢである。
【００４６】
各部の寸法は以下の通りである。
シールＡ、シールＢともに、シールの幅寸法Ｌ＝１．８ｍｍ、フィンの厚さ寸法ｄ＝０．４とする。また、シールＡにおいては、シール高さとなる直径寸法φ＝０．８ｍｍ、シールＢにおいては、シール高さを０．９ｍｍとした。尚、シールＢにおいてシール高さを０．９ｍｍとしたのは、シールＡと同じ高さとすると、断面積が大きく異なることになるため、これを是正して断面積をほぼ同じにするためシールＢの高さを０．１ｍｍ高く設定した。
図１４に測定結果を示す。測定結果はシールＡとシールＢとでシール面圧（ｋＰａ）とシール高さ（ｍｍ）との関係を示すものである。このグラフによれば、シールＢの方が勾配が大きく、面圧の立ち上がりが大きいことが分かる。
したがって、シールＡの方が面圧の立ち上がりが小さい点で有利である。
【００４７】
図１５に示すのは、円形断面形状のシールＡにおける圧縮荷重特性についての実験結果を示す。シール本体の直径寸法φ（ｍｍ）を変化させた場合の面圧（ｋＰａ）の変化を示している。シール本体の直径寸法としては、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．５のものを使用した。
この実験結果によれば、直径が大きくなっても急激な荷重特性の変化は発生しないことがわかる。
【００４８】
ここで、図１４，図１５において面圧を測定する場合には、図１６に示すように、下側治具Ｇ１の溝にシールＡをセットし、図１７に示すように上側治具Ｇ２の装着溝に面圧センサ４０をセットして、上側治具Ｇ２をシールＡの真上から垂直に下降させ、発生する面圧を測定する。
【００４９】
次に、図１８に示すように、前記シールＡとシールＢ（共に同材質）とを圧縮永久歪についての実験結果を示す。ここで、圧縮永久歪みとは、圧縮した状態が続いたことにより、シールが当初の形状に復帰しない場合の歪みを言う。
図１９に示すように、下側治具Ｇ１に幅寸法ａ＝３．５ｍｍ、深さ寸法ｂ＝０．６ｍｍの溝を形成し、溝内にシールを装着する。次に、図２０に示すように上側治具Ｇ２を組み付け、シールを高さ方向で２５％圧縮して治具Ｇ１，Ｇ２を固定する。
【００５０】
具体的にはシールＡ、シールＢ（図１９、図２０はシールＡについてにみ示す）ともにシール本体を０．６ｍｍまで圧縮した。
そして、圧縮状態のまま、恒温槽に入れ熱老化を行う。１００℃にて規定時間処理後取り出して、開放後のシール高さと初期の高さを比較し圧縮歪みを求める。この実験結果によれば、図１８に示すように、シールＡ、シールＢを比較すると同じ劣化時間（単位、時間（ｈｏｕｒ））であれば、シールＢの方がシールＡよりも圧縮永久歪（％）が大きいことが判明した。したがって、シール本体が円形断面形状の場合の方が、圧縮永久歪が小さい点で有利である。
【００５１】
この発明の実施形態によれば以下のような効果がある。
固体高分子電解質膜１５のはみ出し部１５ａを挟むように、アノード側セパレータ１３の面１３ａの溝３８と、カソード側セパレータ１４の面１４ａの溝３８に、円形断面形状のシール本体ＳＨに倒れを規制するフィンＦが設けられたシールＳ１が装着されている。
【００５２】
したがって、溝３８の中のシールＳ１のシール高さを高くして組み込むシールＳ１の断面積を大きくすることが可能となるため、燃料電池Ｎを積層して締結する場合に、各セパレータ１３，１４間において圧縮荷重に対するシールＳ１の面圧変動が緩やかになり、固体高分子電解質膜１５のはみ出し部１５ａにおける各燃料電池Ｎ間のシール応力差を小さくでき、シールＳ１の組み付け性が良好となり良好なシール性を確保できるという効果がある。固体高分子電解質膜１５に、よれ、しわが発生せず、各セパレータ１３，１４への曲げ応力が小さくなり各セパレータ１３，１４の破損を確実に防止できる効果がある。
【００５３】
また、シールＳ１、つまりシール本体ＳＨを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールＳ１の体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となるため、圧縮永久歪等熱に対する耐久性を向上させることができるという効果がある。
そして、シールＳ１の倒れをフィンＦにより防止することが可能となるため、シールＳ１の直線性を保持し、組み込み時の捻れ、よれ、波打ちを解消するとともに取り付け位置の位置合わせも容易となるという効果がある。また、シールＳ１が倒れを生じた場合においても円形断面形状のシール本体ＳＨの圧縮代は変化しないため、シール不良の原因をなくすことができる効果がある。
【００５４】
更に、目視で確認できるフィンＦの向きによりシールＳ１の倒れを確認することが可能となるため、シールＳ１の組み付けを迅速に行うことができ、製造時間を短縮することができる効果がある。また、シールＳ１を溝３８に装着する場合には、フィンＦを溝３８に嵌め込むようにして装着することができるため、シールＳ１を捻れや、波打ちを生ずることなく適正に装着することができる効果がある。
そして、フィンＦが形成されているため、その分だけシールＳ１の引っ張り強度などを高められるため、加硫成形後の脱型時、成形型への張付きが発生した場合に、剥がしの際に過大な引張り、伸びが加えられても、切れ、欠け、破断等の発生が少なくなり歩留まりが向上するという効果がある。
尚、フィンＦがシール本体ＳＨの外周側に設けられているため、シール本体ＳＨが内周側にある分だけ固体高分子電解質膜１５の面積を小さくできるメリットがある。
【００５５】
また、アノード側セパレータ１３とカソード側セパレータ１４との側部外周縁部に、燃料ガスを含む反応ガスを供給・排出するための入り口側燃料ガス連通孔２２ａ、出口側燃料ガス連通孔２２ｂと、酸化剤ガスを含む反応ガスを供給・排出するための入り口側酸化剤ガス連通孔２３ａ、出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂと、冷却媒体を供給・排出するための入り口側冷却媒体連通孔２４ａ、出口側冷却媒体連通孔２４ｂとを貫通して設け、固体高分子電解質膜１５側に対向する各連通孔２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂ、２４ａ，２４ｂの各々の少なくとも一方の周囲に溝３９を設け、この溝３９の中に、円形断面形状のシール本体ＳＨに倒れを規制するフィンＦが設けられたシールＳ２が装着されている。
【００５６】
したがって、前記各連通孔２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂ、２４ａ，２４ｂの周囲において、前述と同様に、溝３９の中のシールＳ２のシール高さを高くして組み込むシールＳ２の断面積を大きくすることが可能となるため、燃料電池Ｎを積層して締結する場合に、各セパレータ１３，１４間において圧縮荷重に対するシールＳ２の面圧変動が緩やかになり、各連通孔２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂ、２４ａ，２４ｂの周囲における各燃料電池Ｎ間のシール応力差を小さくでき、シールＳ２の組み付け性が良好となり良好なシール性を確保できるという効果がある。また、各セパレータ１３，１４への曲げ応力が小さくなり各セパレータ１３，１４の破損を確実に防止できる効果がある。
【００５７】
また、シールＳ２、つまりシール本体ＳＨを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールＳ２の体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となるため、圧縮永久歪等熱に対する耐久性を向上させることができるという効果がある。
そして、シールＳ２の倒れをフィンＦにより防止することが可能となるため、シールＳ２の直線性を保持し、組み込み時の捻れ、よれ、波打ちを解消するとともに取り付け位置の位置合わせも容易となるという効果がある。また、シールＳ２が倒れを生じた場合においても円形断面形状のシール本体ＳＨの圧縮代は変化しないため、シール不良の原因をなくすことができる効果がある。
【００５８】
更に、目視で確認できるフィンＦの向きによりシールＳ２の倒れを確認することが可能となるため、シールＳ２の組み付けを迅速に行うことができ、製造時間を短縮することができる効果がある。また、シールＳ２を溝３９に装着する場合には、フィンＦを溝３９に嵌め込むようにして装着することができるため、シールＳ２を捻れや、波打ちを生ずることなく適正に装着することができる効果がある。
そして、フィンＦが形成されているため、その分だけシールＳ２の引っ張り強度などを高められるため、加硫成形後の脱型時、成形型への張付きが発生した場合に、剥がしの際に過大な引張り、伸びが加えられても、切れ、欠け、破断等の発生が少なくなり歩留まりが向上するという効果がある。
【００５９】
また、燃料電池Ｎを積層した場合に、面１３ｂと面１４ｂとが隣接するアノード側セパレータ１３とカソード側セパレータ１４のうち、アノード側セパレータ１３の分岐流路溝３５を取り囲む部位に設けた溝３８にシールＳ１が装着され、入り口側燃料ガス連通孔２２ａ、出口側燃料ガス連通孔２２ｂと、入り口側酸化剤ガス連通孔２３ａ、出口側酸化剤ガス連通孔２３ｂと、入り口側冷却媒体連通孔２４ａ、出口側冷却媒体連通孔２４ｂの周囲の溝３９にシールＳ１が装着され、各シールＳ１，Ｓ２が、カソード側セパレータ１４の面１４ｂに密着している。
【００６０】
したがって、これら溝３８，３９に装着したシールＳ１，Ｓ２においても前述と同様に、各セパレータ１３，１４間において圧縮荷重に対するシールＳ１，Ｓ２の面圧変動が緩やかになり、各燃料電池Ｎ間のシール応力差を小さくでき、シールＳ１，Ｓ２の組み付け性が良好となり良好なシール性を確保できるという効果がある。また、各セパレータ１３，１４への曲げ応力が小さくなり各セパレータ１３，１４の破損を確実に防止できる効果がある。
また、シールＳ１，Ｓ２、つまりシール本体ＳＨを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールＳ１，Ｓ２の体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となるため、圧縮永久歪等熱に対する耐久性を向上させることができるという効果がある。
【００６１】
そして、シールＳ１，Ｓ２の倒れをフィンＦにより防止することが可能となるため、シールＳ１，Ｓ２の直線性を保持し、組み込み時の捻れ、よれ、波打ちを解消するとともに取り付け位置の位置合わせも容易となるという効果がある。また、シールＳ１，Ｓ２が倒れを生じた場合においても円形断面形状のシール本体ＳＨの圧縮代は変化しないため、シール不良の原因をなくすことができる効果がある。
【００６２】
更に、目視で確認できるフィンＦの向きによりシールＳ１，Ｓ２の倒れを確認することが可能となるため、シールＳ１，Ｓ２の組み付けを迅速に行うことができ、製造時間を短縮することができる効果がある。また、シールＳ１，Ｓ２を溝３８，３９に装着する場合には、フィンＦを溝３８，３９に嵌め込むようにして装着することができるため、シールＳ１，Ｓ２を捻れや、波打ちを生ずることなく適正に装着することができる効果がある。
そして、フィンＦが形成されているため、その分だけシールＳ１，Ｓ２の引っ張り強度などを高められるため、加硫成形後の脱型時、成形型への張付きが発生した場合に、剥がしの際に過大な引張り、伸びが加えられても、切れ、欠け、破断等の発生が少なくなり歩留まりが向上するという効果がある。
【００６３】
そして、前記溝３８，３９の幅寸法ａを２．０〜４．０ｍｍの範囲に設定し、深さ寸法ｂを０．０５〜１．０ｍｍの範囲に設定したことにより、各アノード側セパレータ１３，カソード側セパレータ１４の強度を確保しつつ、安定的に製造可能なシール径の下限に基づいて適正圧縮率を確保することが可能となるため、各セパレータ１３，１４を破損させることがなく、シール性を確保することができる効果がある。また、各セパレータ１３，１４の外周寸法の規制をクリアし、最小シール寸法のばらつきに対応することが可能となるため、燃料電池Ｎの小型化を可能とすると共にシールＳ１，Ｓ２を確実に取り付けることができる効果がある。
【００６４】
更に、前記シールＳ１，Ｓ２を円形断面形状のシール本体ＳＨと、シール本体ＳＨからシールＳ１，Ｓ２の幅方向に延びるフィンＦとで構成し、シール本体ＳＨの直径寸法φを０．５〜１．６ｍｍの範囲に設定し、シール全体での幅寸法Ｌを１．０〜３．１ｍｍの範囲に設定したことにより、目視にて確認できる範囲にフィンＦを設定することが可能となり、シール全体をシールセット時における位置ずれを許容できる幅寸法とすることができるため、シールＳ１，Ｓ２の捻れを目視で確認しながら確実にシールＳ１，Ｓ２を取り付けることができるという効果がある。
【００６５】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、図２１に示すように、互いに面１３ａと面１４ａとを対向させる各アノード側セパレータ１３とカソード側セパレータ１４の各連通孔２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの周囲の溝３９については、片側のみにこれを設け、溝３９内のシールＳ２に対応する面１３ａあるいは面１４ａにこのシールＳ２を密着させてシールを行うようにしてもよい。
【００６６】
また、図２２に示すように、溝３８，３９はシール本体ＳＨとフィンＦの部分に対応して、シール本体ＳＨの部分では溝深さｄ１、フィンＦに対応する部分では溝深さをｄ２とすることもできる。このようにすることにより、溝３８，３９の切削しろが少ない分セパレータの強度低下を防止することができ、また、シールの装着性が高められる。
そして、上記フィンＦあるいはシール本体ＳＨに補強材が設けられたものにも適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、請求項１に記載した発明によれば、溝の中のシールのシール高さを高く設定でき、組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となるため、燃料電池を積層して締結する場合に、圧縮荷重に対するシール部の面圧変動が緩やかになり、各燃料電池間のシール応力差を小さくでき、シールの組み付け性が良好となり良好なシール性を確保できるという効果がある。したがって、セパレータへの曲げ応力が小さくなりセパレータの破損を確実に防止できる効果がある。
【００６８】
また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となるため、圧縮永久歪等熱に対する耐久性を向上させることができるという効果がある。
そして、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となるため、シールの直線性を保持し、組み込み時の捻れ、よれ、波打ちを解消するとともに取り付け位置の位置合わせも容易となるという効果がある。また、シールが倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しないため、シール不良の原因をなくすことができる効果がある。
【００６９】
更に、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となるため、シールの組み付けを迅速に行うことができ、製造時間を短縮することができる効果がある。また、シールを溝に装着する場合には、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することができるため、シールを捻れや、波打ちを生ずることなく適正に装着することができる効果がある。
そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められるため、加硫成形後の脱型時、成形型への張付きが発生した場合に、剥がしの際に過大な引張り、伸びが加えられても、切れ、欠け、破断等の発生が少なくなり歩留まりが向上するという効果がある。
【００７０】
請求項２に記載した発明によれば、前記セパレータに設けられた、燃料ガスを含む反応ガス供給・排出用の連通孔と、酸化剤ガスを含む反応ガス供給・排出用の連通孔と、冷却媒体供給・排出用の連通孔の周囲において、請求項１と同様に、溝の中のシールのシール高さを高くして組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となるため、燃料電池を積層して締結する場合に、圧縮荷重に対するシール部の面圧変動が緩やかになり、各燃料電池間のシール応力差を小さくでき、したがって、セパレータへの曲げ応力が小さくなりセパレータの破損を確実に防止できる効果がある。
【００７１】
また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となるため、圧縮永久歪等熱に対する耐久性を向上させることができるという効果がある。
そして、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となるため、シールの直線性を保持し、組み込み時の捻れ、よれ、波打ちを解消するとともに取り付け位置の位置合わせも容易となるという効果がある。また、シールが倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しないため、シール不良の原因をなくすことができる効果がある。
【００７２】
更に、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となるため、シールの組み付けを迅速に行うことができ、製造時間を短縮することができる効果がある。また、シールを溝に装着する場合には、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することができるため、シールを捻れや、波打ちを生ずることなく適正に装着することができる効果がある。
そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められるため、加硫成形後の脱型時、成形型への張付きが発生した場合に、剥がしの際に過大な引張り、伸びが加えられても、切れ、欠け、破断等の発生が少なくなり歩留まりが向上するという効果がある。
【００７３】
請求項３に記載した発明によれば、互いに隣接するセパレータ間に形成された冷却媒体の流路の周囲においても、前述した請求項１及び請求項２と同様に、溝の中のシールのシール高さを高くして組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となるため、燃料電池を積層して締結する場合に、圧縮荷重に対するシール部の面圧変動が緩やかになり、各燃料電池間のシール応力差を小さくでき、したがって、セパレータへの曲げ応力が小さくなりセパレータの破損を確実に防止できる効果がある。
【００７４】
また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となるため、圧縮永久歪等熱に対する耐久性を向上させることができるという効果がある。
そして、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となるため、シールの直線性を保持し、組み込み時の捻れ、よれ、波打ちを解消するとともに取り付け位置の位置合わせも容易となるという効果がある。また、シールが倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しないため、シール不良の原因をなくすことができる効果がある。
【００７５】
更に、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となるため、シールの組み付けを迅速に行うことができ、製造時間を短縮することができる効果がある。また、シールを溝に装着する場合には、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することができるため、シールを捻れや、波打ちを生ずることなく適正に装着することができる効果がある。
そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められるため、加硫成形後の脱型時、成形型への張付きが発生した場合に、剥がしの際に過大な引張り、伸びが加えられても、切れ、欠け、破断等の発生が少なくなり歩留まりが向上するという効果がある。
【００７６】
請求項４に記載した発明によれば、隣接するセパレータ間に形成された各連通孔の周囲においても、前述した請求項１〜請求項３と同様に、溝の中のシールのシール高さを高くして組み込むシールの断面積を大きくすることが可能となるため、燃料電池を積層して締結する場合に、圧縮荷重に対するシール部の面圧変動が緩やかになり、各燃料電池間のシール応力差を小さくでき、したがって、セパレータへの曲げ応力が小さくなりセパレータの破損を確実に防止できる効果がある。
【００７７】
また、シールを円形断面形状とすることで、低圧縮荷重を実現し、かつ、シールの体積に対して表面積の割合を小さくすることが可能となるため、圧縮永久歪等熱に対する耐久性を向上させることができるという効果がある。
そして、シールの倒れをフィンにより防止することが可能となるため、シールの直線性を保持し、組み込み時の捻れ、よれ、波打ちを解消するとともに取り付け位置の位置合わせも容易となるという効果がある。また、シールが倒れを生じた場合においても円形断面形状のシールの圧縮代は変化しないため、シール不良の原因をなくすことができる効果がある。
【００７８】
更に、目視で確認できるフィンの向きによりシールの倒れを確認することが可能となるため、シールの組み付けを迅速に行うことができ、製造時間を短縮することができる効果がある。また、シールを溝に装着する場合には、フィンを溝に嵌め込むようにして装着することができるため、シールを捻れや、波打ちを生ずることなく適正に装着することができる効果がある。
そして、フィンが形成されているため、その分だけシールの引っ張り強度などを高められるため、加硫成形後の脱型時、成形型への張付きが発生した場合に、剥がしの際に過大な引張り、伸びが加えられても、切れ、欠け、破断等の発生が少なくなり歩留まりが向上するという効果がある。
【００７９】
請求項５に記載した発明によれば、セパレータの強度を確保しつつ、安定的に製造可能なシール径の下限に基づいて適正圧縮率を確保することが可能となるため、セパレータを破損させることがなく、シール性を確保することができる効果がある。また、セパレータの外周寸法の規制をクリアし、最小シール寸法のばらつきに対応することが可能となるため、燃料電池の小型化を可能とすると共にシールを確実に取り付けることができる効果がある。
【００８０】
請求項６に記載した発明によれば、目視にて確認できる範囲にフィンを設定することが可能となり、シール全体をシールセット時における位置ずれを許容できる幅寸法とすることができるため、シールの捻れを目視で確認しながら確実にシールを取り付けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施形態の分解斜視図である。
【図２】  図１のＸ１−Ｘ１に沿う組立状態の断面図である。
【図３】  図１のＸ２矢視図である。
【図４】  図１のＸ３矢視図である。
【図５】  図１のＸ４矢視図である。
【図６】  図２の要部拡大図である。
【図７】  溝断面寸法の範囲を示す図である。
【図８】  前記実施形態のシールの寸法図である。
【図９】  この発明の他の実施形態のシールの寸法図である。
【図１０】  前記実施形態のシールが倒れた状態を示す図である。
【図１１】  前記他の実施形態のシールが倒れた状態を示す図である。
【図１２】  前記実施形態のサンプルであるシールＡの寸法図である。
【図１３】  従来技術に対応するサンプルＢの寸法図である。
【図１４】  圧縮荷重特性結果を示すグラフ図である。
【図１５】  円形断面形状シールの圧縮荷重特性を示すグラフ図である。
【図１６】  面圧の測定方法を示す図である。
【図１７】  面圧の測定方法を示す図である。
【図１８】  圧縮永久歪みを示すグラフ図である。
【図１９】  圧縮永久歪み試験方法を示す図である。
【図２０】  圧縮永久歪み試験方法を示す図である。
【図２１】  この発明の別の実施形態を示す図である。
【図２２】  この発明の更に別の実施形態を示す図である。
【図２３】  従来技術の全体断面図である。
【図２４】  従来技術の角形断面形状のシール本体を備えたシールの断面図である。
【図２５】  従来技術の角形断面形状のシール本体を備えたシールの断面図である。
【符号の説明】
１２  電極膜構造体
１３  アノード側セパレータ（セパレータ）
１３ａ  面（セパレータ面）
１３ｂ  面
１４  カソード側セパレータ（セパレータ）
１４ａ  面（セパレータ面）
１４ｂ  面
１５  固体高分子電解質膜
２２ａ  入り口側燃料ガス連通孔（連通孔）
２２ｂ  出口側燃料ガス連通孔（連通孔）
２３ａ  入り口側酸化剤ガス連通孔（連通孔）
２３ｂ  出口側酸化剤ガス連通孔（連通孔）
２４ａ  入り口側冷却媒体連通孔（連通孔）
２４ｂ  出口側冷却媒体連通孔（連通孔）
３５  分岐流路溝（流路）
３８，３９  溝
Ａ  アノード電極
Ｃ  カソード電極
Ｆ  フィン
Ｎ  燃料電池
Ｓ１，Ｓ２  シール
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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