(57)【要約】      （修正有）【課題】必要強度を維持したまま、接着剤溜まりを形成できる燃料電池のシール部構造の提供。【解決手段】ＭＥＡ１９を挟んで対向する２つの部材３５、１８の少なくとも一方の部材の接着剤塗布部に、電解質膜１１と平行な方向に拡散層端面１３ａ１６ａより外側に、接着剤溜まり４２、４４を形成した燃料電池のシール部構造。接着剤溜まり４２、４４が、段差３６を、拡散層の端面位置から電解質膜１１と平行な方向に外側に後退させることにより、形成されている。接着剤溜まりを形成した部材がシーリングプレート３５である。【選択図】図１
2007087763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＡを挟んで対向する２つの部材の少なくとも一方の部材の接着剤塗布部に、電解質膜と平行な方向に拡散層端面より外側に、接着剤溜まりを形成した燃料電池のシール部構造。
【請求項２】
前記接着剤溜まりが、接着剤の余剰分を吸収できる容積を有する請求項１記載の燃料電池のシール部構造。
【請求項３】
前記接着剤溜まりの高さが、拡散層との干渉逃げ用の段差の高さと等しいかそれより小である請求項１または請求項２記載の燃料電池のシール部構造。
【請求項４】
前記接着剤溜まりが、拡散層との干渉逃げ用の段差を、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜と平行な方向に外側に後退させることにより、形成されている請求項１〜請求項３の何れか一項記載の燃料電池のシール部構造。
【請求項５】
前記接着剤溜まりが、拡散層との干渉逃げ用の段差を、該段差の伸長方向に沿って複数箇所にて、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜と平行な方向に外側にＵ字状に後退させることにより、形成されている請求項１〜請求項３の何れか一項記載の燃料電池のシール部構造。
【請求項６】
拡散層との干渉逃げ用の段差が、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差の伸長方向に連続状に設けられており、前記接着剤溜まりが、前記段差から電解質膜と平行な方向に外側に隔たった位置に設けられ前記段差の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されている請求項１〜請求項３の何れか一項記載の燃料電池のシール部構造。
【請求項７】
拡散層との干渉逃げ用の段差が、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差の伸長方向に断続状に設けられており、前記接着剤溜まりが、前記段差から電解質膜と平行な方向に外側に隔たった位置に設けられ前記段差の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されている請求項１〜請求項３の何れか一項記載の燃料電池のシール部構造。
【請求項８】
前記接着剤溜まりを形成した部材がシーリングプレートである請求項１〜請求項７の何れか一項記載の燃料電池のシール部構造。
【請求項９】
前記接着剤溜まりを形成した部材がセパレータである請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項７の何れか一項記載の燃料電池のシール部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のシール部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００４−１８５８１１号公報に開示されているように、または、図１１、図１２に示すように、固体高分子電解質型燃料電池１０は、膜−電極アッセンブリ（Membrane-Electrode Assembly 、または、ＭＥＡともいう）１９をセパレータ１８で挟んで構成される。セパレータ１８には、燃料電池１０の発電領域のガス流路２７、２８、ガスマニホールド３０、３１、および発電領域のガス流路２７、２８とガスマニホールド３０、３１とを連通する連通路３４が形成され、連通路３４は、ＭＥＡ側からシーリングプレート３５で覆われる。ＭＥＡ１９を挟んで対向する２つの部材（セパレータ１８とセパレータ１８、または、連通路３４部位ではセパレータ１８とシーリングプレート３５）には、発電領域のガス流路２７、２８、ガスマニホールド３０、３１、連通路３４部位の周囲の接着剤塗布部には接着剤が流動可能状態で塗布され、ついで加熱硬化されて、シールされるとともに接着される。
接着剤の塗布量には許容公差内のばらつきがあり、多い側にばらついた時の余剰接着剤がガス流路側２７、２８にはみ出してガス流路２７、２８部分を部分的に閉塞することがないように、セパレータ１８にははみ出してきた接着剤を受け入れる、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり３７が形成されている。セパレータ１８には、拡散層との干渉逃げ用の段差３６が形成されており、段差３６は、燃料電池モジュール組み立て時に下側のセパレータ上にＭＥＡを配置する時にＭＥＡを正規の位置に配置するできるようにするために、拡散層１３、１６の端面位置とほぼ同じ位置（拡散層位置決め位置）に形成されている。そして、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり３７は段差３６側面と拡散層１３、１６の端面との間を通ってはみ出してきた位置で余剰接着剤を吸収できるように、段差３６の側面のすぐ内側（ガス流路２７、２８側）に、段差３６の側面と接着剤溜まり３７の幅方向外側端とが一致するように、形成されていた。
【特許文献１】特開２００４−１８５８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、連通路部位では、セパレータ１８とシーリングプレート３５とでＭＥＡ１９の電解質膜１１を挟む。そして、シーリングプレート３５は樹脂製で、セパレータ１８に比べて薄いので、シーリングプレート３５にセパレータと同様に段差３６（シーリングプレートの段差とセパレータ１８の段差３６は互いに対応する部位にあるので、シーリングプレートの段差にも符号３６を付す）のすぐ内側に、シーリングプレート厚み方向に凹状の接着剤溜まりを形成すると、シーリングプレート３５の接着剤溜まり部位での残厚が少なくなり、スタック締結荷重がかかったときにシーリングプレート３５の強度が不足してシーリングプレート３５が損傷するおそれがある。そのおそれをなくすために、従来は、シーリングプレート３５には、図１２に示すように、段差３６部位に、接着剤溜まりを形成していない。
その結果、セパレータ１８とシーリングプレート３５とでＭＥＡ１９の電解質膜１１を挟む部位では、余剰接着剤が拡散層１３、１６とシーリングプレート３５との間の隙間３８を通って発電領域のガス流路２７、２８側へと流動し、連通路３４の一部や発電領域のガス流路２７、２８の一部を閉塞するおそれがあるという課題があった。
【０００４】
本発明の目的は、ＭＥＡを挟む２つの部材（セパレータとシーリングプレート、またはセパレータとセパレータ）に、該部材の接着剤溜まり部位の残厚として、該部材の拡散層との干渉逃げ用の段差よりガス流路側の厚さ以上の厚さを維持したまま（すなわち、必要強度を維持したまま）、接着剤溜まりを形成でき、余剰接着剤の発電領域のガス流路側へのはみ出しと、該はみ出しによるガス流路の一部および／または連通路の一部の閉塞を、抑制できる燃料電池のシール部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明は、つぎのとおりである。
（１）  ＭＥＡを挟んで対向する２つの部材の少なくとも一方の部材の接着剤塗布部に、電解質膜と平行な方向に拡散層端面より外側に、接着剤溜まりを形成した燃料電池のシール部構造。
（２）  前記接着剤溜まりが、接着剤の余剰分を吸収できる容積を有する（１）記載の燃料電池のシール部構造。
（３）  前記接着剤溜まりの高さが、拡散層との干渉逃げ用の段差の高さと等しいかそれより小である（１）または（２）記載の燃料電池のシール部構造。
（４）  前記接着剤溜まりが、拡散層との干渉逃げ用の段差を、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜と平行な方向に外側に後退させることにより、形成されている（１）〜（３）の何れかに記載の燃料電池のシール部構造。
（５）  前記接着剤溜まりが、拡散層との干渉逃げ用の段差を、該段差の伸長方向に沿って複数箇所にて、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜と平行な方向に外側にＵ字状に後退させることにより、形成されている（１）〜（３）の何れかに記載の燃料電池のシール部構造。
（６）  拡散層との干渉逃げ用の段差が、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差の伸長方向に連続状に設けられており、前記接着剤溜まりが、前記段差から電解質膜と平行な方向に外側に隔たった位置に設けられ前記段差の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されている（１）〜（３）の何れかに記載の燃料電池のシール部構造。
（７）  拡散層との干渉逃げ用の段差が、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差の伸長方向に断続状に設けられており、前記接着剤溜まりが、前記段差から電解質膜と平行な方向に外側に隔たった位置に設けられ前記段差の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されている（１）〜（３）の何れかに記載の燃料電池のシール部構造。
（８）  前記接着剤溜まりを形成した部材がシーリングプレートである（１）〜（７）の何れかに記載の燃料電池のシール部構造。
（９）  前記接着剤溜まりを形成した部材がセパレータである（１）〜（３）、（５）〜（７）の何れかに記載の燃料電池のシール部構造。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）の燃料電池のシール部構造によれば、ＭＥＡを挟んで対向する２つの部材（セパレータとシーリングプレート、または、セパレータとセパレータ）の少なくとも一方の部材（シーリングプレートまたはセパレータ）の接着剤塗布部に、電解質膜と平行な方向に拡散層端面より外側に、接着剤溜まりを形成したので、接着剤溜まりを、該接着剤溜まりが形成される部材の拡散層との干渉逃げ用の段差より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）の、厚さの厚い部分に形成することができ、該接着剤溜まりが形成される部材の接着剤溜まり部位の残厚として、該部材の拡散層との干渉逃げ用の段差よりガス流路側（厚さの薄い部分）の厚さ以上の厚さを維持したまま（すなわち、必要強度を維持したまま）、接着剤溜まりを形成でき、余剰接着剤の発電領域のガス流路側へのはみ出しと、該はみ出しによるガス流路の一部および／または連通路の一部の閉塞を、抑制できる。
上記（２）の燃料電池のシール部構造によれば、接着剤溜まりが、接着剤の余剰分を吸収できる容積を有するので、接着剤の、燃料電池の発電領域のガス流路側へのはみ出しを、抑制できる。
上記（３）の燃料電池のシール部構造によれば、接着剤溜まりの高さが、拡散層との干渉逃げ用の段差の高さと等しいかそれより小であるので、該接着剤溜まりが形成される部材の接着剤溜まり部位の残厚として、該部材の拡散層との干渉逃げ用の段差よりガス流路側（厚さの薄い部分）の厚さ以上の厚さを維持することができる。
上記（４）の燃料電池のシール部構造は、シーリングプレートにのみ適用され、セパレータに適用すると拡散層の位置決めができなくなるのでセパレータには適用されない。
上記（４）の燃料電池のシール部構造によれば、接着剤溜まりが、拡散層との干渉逃げ用の段差を、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜と平行な方向に外側に後退させることにより、形成されているので、シーリングプレートの成形用金型の段差位置を変更するだけで、接着剤溜まりを形成できる。ＭＥＡの位置決めは、セパレータの段差と拡散層端面による位置決めにより行われる。
上記（５）の燃料電池のシール部構造によれば、接着剤溜まりが、拡散層との干渉逃げ用の段差を、該段差の伸長方向に沿って複数箇所にて、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）にＵ字状に後退させることにより、形成されているので、接着剤溜まりが形成される部材の拡散層との干渉逃げ用の段差部の形状をＵ字状に変更するだけで、接着剤溜まりを形成できる。ＭＥＡの位置決めは、Ｕ字状接着剤溜まりが形成されていない段差部分と拡散層端面による位置決めにより行われる。
上記（６）の燃料電池のシール部構造によれば、拡散層との干渉逃げ用の段差が、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差の伸長方向に連続状に設けられており、接着剤溜まりが、段差から電解質膜と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されているので、段差より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に凹溝を設けるだけで接着剤溜まりを形成できる。ＭＥＡの位置決めは、段差と拡散層端面による位置決めにより行われる。
上記（７）の燃料電池のシール部構造によれば、拡散層との干渉逃げ用の段差が、拡散層の端面位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差の伸長方向に断続状に設けられており、接着剤溜まりが、段差から電解質膜と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ断続状段差の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されているので、断続状段差より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に凹溝を設けるだけで接着剤溜まりを形成できる。ＭＥＡの位置決めは、断続状段差と拡散層端面による位置決めにより行われる。
上記（８）の燃料電池のシール部構造によれば、接着剤溜まりを形成した部材がシーリングプレートであり、従来接着剤溜まりを形成できなかったシーリングプレートに生じていた余剰接着剤のはみ出しという課題を、シーリングプレートに強度低下を伴わずに接着剤溜まりを形成することにより、解決できる。
上記（９）の燃料電池のシール部構造によれば、接着剤溜まりを形成した部材がセパレータであり、シーリングプレートに接着剤溜まりを形成する上記（８）の構造をセパレータに拡大したものであり、シーリングプレートの場合と同様に、部材の強度低下を伴わずに、余剰接着剤のはみ出しという課題を解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の燃料電池を、図１〜図１０を参照して説明する。
図１、図３、図４は本発明の実施例１（段差を外側にシフトさせて接着剤溜まりを形成する場合、シーリングプレートまたはセパレータの接着剤溜まりに適用、ただしシーリングプレートとセパレータの両方に適用することを除く）を示しており、
図５は本発明の実施例２（段差にＵ字状部を設けて接着剤溜まりを形成する場合、シーリングプレートおよび／またはセパレータの接着剤溜まりに適用）を示しており、
図６は本発明の実施例３（連続状の段差から外側に隔たった位置に溝を設けて接着剤溜まりを形成する場合、シーリングプレートおよび／またはセパレータの接着剤溜まりに適用）を示しており、
図７は本発明の実施例４（断続状の段差から外側に隔たった位置に溝を設けて接着剤溜まりを形成する場合、シーリングプレートおよび／またはセパレータの接着剤溜まりに適用）を示しており、
図１は、また、本発明の実施例５（実施例１〜実施例４の接着剤溜まりをシーリングプレートに適用）を示しており、
図２は本発明の実施例６（実施例２〜実施例４の接着剤溜まりをセパレータに適用）を示している。
図８〜図１０は何れの実施例にも適用可能である。本発明の実施例１〜６に共通な構成部分には、本発明の実施例１〜６にわたって同じ符号を付してある。
まず、本発明の全実施例に共通な構成部分とその作用、効果を図１〜図４、図８〜図１０を参照して説明する。
【０００８】
本発明の燃料電池１０は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池である。燃料電池１０は、たとえば家庭用などの定置型の燃料電池、または燃料電池自動車に搭載される移動型の燃料電池である。
固体高分子電解質型燃料電池（セル）１０は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）１９とセパレータ１８との積層体からなる。
膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリ１９とセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれガス拡散用の拡散層１３、１６が設けられる。拡散層１３、１６は膜−電極アッセンブリ１９の一部としてもよい。
膜−電極アッセンブリ１９とセパレータ１８を重ねてセルモジュール１９（１セルモジュールの場合は、セル１０はセルモジュールと同じになる）を構成し、セルモジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、両端のエンドプレート２２をセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）にボルト・ナット２５にて固定し、燃料電池スタック２３を構成する。一端のエンドプレートに設けた調整ネジにてその内側に設けたバネを介してセル積層体にセル積層方向の締結荷重をかける。
【０００９】
セパレータ１８は、カーボンセパレータ、メタルセパレータ、導電性樹脂セパレータ、メタルセパレータと樹脂フレームとの組合せ、等の何れかからなる。図示例はセパレータ１８がカーボンセパレータからなる場合を示している。
セパレータ１８には、燃料電池の発電領域において、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。セパレータ１８には、非発電領域において、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９が形成されている。燃料ガスマニホールド３０は燃料ガス流路２７と連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８と連通しており、冷媒マニホールド２９は冷媒流路２６と連通している。
セパレータ１８には、発電領域のガス流路２７、２８とガスマニホールド３０、３１を連通する連通路３４が形成されており、連通路３４はＭＥＡ１９側からシーリングプレート３５によって覆われている。連通路３４はセパレータ１８とシーリングプレート３５との間にトンネル状に形成されている。
燃料ガス、酸化ガス、冷媒は、セル内において互いにシールされている。各セルモジュールのＭＥＡ１９を挟む２つの部材（すなわちセパレータ１８とセパレータ１８、または連通路３４部位ではセパレータ１８とシーリングプレート３５）間は、接着剤３３によってシールされており、隣接するセルモジュール同士の間は、ガスケット３２によってシールされている。ただし、ガスケット３２は接着剤で形成されてもよい。
【００１０】
各セル１０の、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- 
カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【００１１】
ＭＥＡ１９において、電解質膜１１は、電極１４、１７および拡散層１３、１６より外側（燃料電池の発電領域から遠ざかる方向）に突出している。そして、電解質膜１１が突出している部位で、ＭＥＡ１９を挟む２つの部材（すなわちセパレータ１８とセパレータ１８、または連通路３４部位ではセパレータ１８とシーリングプレート３５）同士は、接着剤３３によりシール接着される。また、電解質膜１１が突出している部位で、電解質膜１１とそれに対向する部材（セパレータ１８またはシーリングプレート３５）は、接着剤３３によりシール接着される。
【００１２】
セパレータ１８には、拡散層１３、１６との干渉を逃げるための段差４０が形成されており、段差４０より内側（燃料電池の発電領域に近い側）部分は段差４０より外側（燃料電池の発電領域に遠い側）部分より、ほぼ拡散層１３、１６の厚み分（より正確には拡散層１３、１６の厚みからセパレータと電解質膜１１との間の接着剤層の厚みを差し引いた厚み分）、板厚が薄くなっている。セパレータ１８に形成される段差４０は、燃料電池モジュール組み立て時に下側のセパレータ上にＭＥＡを配置する時にＭＥＡを正規の位置に配置することができるようにするために、拡散層１３、１６の端面位置とほぼ同じ位置（拡散層１３、１６の端面位置と同じ位置か若干外側位置）である拡散層位置決め位置に形成される。
【００１３】
シーリングプレート３５にも、セパレータ１８と同様に、拡散層１３、１６との干渉を逃げるための段差４１が形成されている。シーリングプレート３５において、段差４１より内側（燃料電池の発電領域に近い側）部分は段差４１より外側（燃料電池の発電領域に遠い側）部分より、ほぼ拡散層１３、１６の厚み分（より正確には拡散層１３、１６の厚みからセパレータと電解質膜１１との間の接着剤層の厚みを差し引いた厚み分）、板厚が薄くなっている。
【００１４】
接着剤３３の塗布量には許容公差内のばらつきがあり、多い側にばらついた時の余剰接着剤がガス流路側２７、２８にはみ出してガス流路２７、２８部分を部分的に閉塞することがないように、セパレータ１８には、はみ出してきた接着剤を受け入れるための、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３（従来のセパレータ１８の接着剤溜まり３７に対応するもの）が形成されてもよい。ただし、後述する本発明の実施例５のように、セパレータ１８に段差４０から電解質膜１１と平行方向に外側（燃料電池の発電領域に遠い側）に凹状の接着剤溜まり４４が形成される場合は、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３は形成されない。
【００１５】
ＭＥＡ１９を挟んで対向する２つの部材（シーリングプレート３５とセパレータ１８、またはセパレータ１８とセパレータ）の少なくとも一方の部材（シーリングプレート３５またはセパレータ１８）の接着剤塗布部に、電解質膜１１と平行な方向に拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａより外側に、接着剤溜まり４２、４４（接着剤溜まり４２はシーリングプレート３５に形成された接着剤溜まり、接着剤溜まり４４はセパレータ１８に形成された接着剤溜まり）が形成されている。
【００１６】
従来は、シーリングプレート３５には接着剤溜まりは形成されなかったが、本発明ではシーリングプレート３５にも接着剤溜まり４２が形成され、シーリングプレート配置部位の余剰接着剤がガス流路２７、２８側にはみ出すことを抑制している。
セパレータ１８にも接着剤溜まりが形成されるが、セパレータ１８に形成される接着剤溜まりは、後述する本発明の実施例１〜４では、段差４０のすぐ内側に位置しセパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３か、または、段差４０より外側に位置し電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域に遠い側）に凹状の接着剤溜まり４４か、からなり、後述する本発明の実施例１〜４では、段差４０のすぐ内側に位置しセパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３からなる。
【００１７】
各接着剤溜まり４２、４３、４４は、接着剤の余剰分を丁度（過不足なく）吸収できる容積（断面積でもよい）を有する。従来のセパレータ１８の接着剤溜まり３７は、接着剤の余剰分を丁度（過不足なく）吸収できる容積（断面積）となっているから、各接着剤溜まり４２、４３、４４の容積（断面積）を、従来のセパレータ１８の接着剤溜まり３７の容積（断面積）と等しくなるように、またはほぼ等しくなるように、設定すればよい。
【００１８】
望ましくは、各接着剤溜まり４２、４３、４４の高さ（シーリングプレート、セパレータの厚み方向の接着剤溜まりの高さ、または深さ）は、拡散層との干渉を逃がすための逃げ用の段差３６（セパレータの段差３６とシーリングプレート３５の段差３６は、高さが同じ）の高さと等しいかそれより小である。これによって、接着剤溜まり４２、４３、４４部位でのシーリングプレート３５、セパレータ１８の残厚は、シーリングプレート３５、セパレータ１８の段差３６より内側（燃料電池の発電領域に近い側）の厚みの小の部分の厚さ以上となり、スタック締結荷重がかかった時でも強度が維持される。
【００１９】
上記構成を採ることにより、つぎの作用・効果が得られる。
まず、ＭＥＡ１９を挟んで対向する２つの部材（セパレータ１８とシーリングプレート３５、または、セパレータ１８とセパレータ１８）の少なくとも一方の部材（シーリングプレート３５またはセパレータ１８）の接着剤塗布部に、電解質膜１１と平行な方向に拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａより外側に、接着剤溜まり４２、４４を形成したので、接着剤溜まり４２、４４を、該接着剤溜まり４２、４４が形成される部材（シーリングプレート３５またはセパレータ１８）の拡散層との干渉逃げ用の段差３６より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）の、厚さの厚い部分（段差３６より内側の厚さの薄い部分に比べて厚さが厚い）に形成することができ、接着剤溜まり４２、４４が形成される部材（シーリングプレート３５またはセパレータ１８）の接着剤溜まり４２、４４部位の残厚として、部材（シーリングプレート３５またはセパレータ１８）の拡散層との干渉逃げ用の段差３６よりガス流路側（厚さの薄い部分）の厚さ以上の厚さを維持したまま（すなわち、必要強度を維持したまま）、接着剤溜まり４２、４４を形成できる。接着剤溜まり４２、４４の形成によって、接着剤３３の余剰分の発電領域のガス流路２７、２８側へのはみ出しと、余剰接着剤３３の余剰分のはみ出しによるガス流路２７、２８の一部および／または連通路３４の一部の閉塞を、抑制できる。
【００２０】
接着剤溜まり４２、４４が、接着剤３３の余剰分を吸収できる容積を有するので、接着剤３３の、燃料電池の発電領域のガス流路２７、２８側へのはみ出しを、抑制できる。また、接着剤溜まり４２、４４の容積は、接着剤３３の余剰分を過不足なく吸収できる容積としてある。これによって、容積が不足した場合には接着剤の一部が発電領域のガス流路２７、２８側へのはみ出すおそれがあるのを防止でき、容積が大き過ぎた場合には接着剤溜まり４２、４４に空間（接着剤で埋められていない部分）ができて電解質膜１１がその空間に晒されクロスリークが生じやすくなるのを防止することができる。
【００２１】
また、接着剤溜まり４２、４４の高さが、拡散層との干渉逃げ用の段差３６の高さと等しいかそれより小であるので、該接着剤溜まり４２、４４が形成される部材（シーリングプレート３５またはセパレータ１８）の接着剤溜まり４２、４４部位の残厚として、該部材の拡散層との干渉逃げ用の段差３６よりガス流路２７、２８側（厚さの薄い部分）の厚さ以上の厚さを維持することができ、要求される強度（スタック締結荷重に耐える荷重）を維持することができる。
【００２２】
つぎに、本発明の各実施例に特有な構造とその作用・効果を説明する。
〔実施例１〕−−−図１、図３、図４
本発明の実施例１では、図１、図３、図４に示すように、接着剤溜まり４２が、拡散層との干渉逃げ用の段差３６を、拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａ位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜１１と平行な方向に外側（発電領域から遠い側）に後退させることにより、形成されている。
本発明の実施例１は、接着剤溜まり４２がシーリングプレート３５に形成される場合のみに適用され、接着剤溜まり４４がセパレータ１８に形成される場合には、拡散層の位置決めができなくなるため、適用されない。
セパレータ１８には、電解質膜１１と平行な方向に凹状の接着剤溜まり４４の代わりに、従来の接着剤溜まり３７と同様な、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が形成される。接着剤溜まり４３の外側端の位置はセパレータ１８の段差３６の位置と合致する。
段差３６を外側（発電領域から遠い側）に後退させることにより、（電解質膜１１と平行な方向に）段差３６と拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａとの間に、接着剤溜まり４２が形成される。接着剤３３の余剰分は接着剤溜まり４２に入って接着剤溜まり４２を埋める。
接着剤溜まり４２の高さはシーリングプレート３５の段差３６の高さに等しい。
【００２３】
本発明の実施例１の作用・効果については、接着剤溜まり４２が、拡散層との干渉逃げ用の段差３６を、拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａ位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜１１と平行な方向に外側（発電領域から遠い側）に後退させることにより、形成されているので、シーリングプレート３５の成形用金型の段差位置を変更するだけで、接着剤溜まり４２を形成できる。ＭＥＡ１９の位置決めは、セパレータ１８の段差３６と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
【００２４】
〔実施例２〕−−−図５
本発明の実施例２では、図５に示すように、シーリングプレート３５の接着剤溜まり４２が、拡散層との干渉逃げ用の段差３６を、該段差３６の伸長方向に沿って複数箇所にて、拡散層１３、１６の端面位置１３ａ、１６ａとほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜１１と平行な方向に外側にＵ字状に後退させることにより、形成されている。
また、セパレータ１８には、接着剤溜まり４４が、拡散層との干渉逃げ用の段差３６を、該段差３６の伸長方向に沿って複数箇所にて、拡散層１３、１６の端面位置１３ａ、１６ａとほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜１１と平行な方向に外側にＵ字状に後退させることにより、形成されてもよいし、あるいは、電解質膜１１と平行な方向に凹状の接着剤溜まり４４の代わりに、従来の接着剤溜まり３７と同様な、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が形成されてもよい。接着剤溜まり４３の外側端の位置はセパレータ１８の段差３６の位置と合致する。
【００２５】
本発明の実施例２の作用・効果については、シーリングプレート３５に、接着剤溜まり４２が、拡散層との干渉逃げ用の段差３６を、該段差３６の伸長方向に沿って複数箇所にて、拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａ位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）にＵ字状に後退させることにより、形成されているので、シーリングプレート３５の拡散層との干渉逃げ用の段差３６の形状を複数のＵ字状に変更するだけで、接着剤溜まり４２を形成できる。ＭＥＡ１９の位置決めは、Ｕ字状接着剤溜まりが形成されていない段差３６部分と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
セパレータ１８に、接着剤溜まり４４が形成される場合は、接着剤溜まり４４が、拡散層との干渉逃げ用の段差３６を、該段差３６の伸長方向に沿って複数箇所にて、拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａ位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）にＵ字状に後退させることにより、形成されているので、セパレータ１８の段差３６の形状をＵ字状に変更するだけで、接着剤溜まり４４を形成できる。ＭＥＡ１９の位置決めは、Ｕ字状接着剤溜まりが形成されていない段差３６部分と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
また、セパレータ１８に、電解質膜１１と平行な方向に凹状の接着剤溜まり４４の代わりに、従来の接着剤溜まり３７と同様な、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が形成される場合は、ＭＥＡ１９の位置決めは、セパレータ１８の段差３６と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
【００２６】
〔実施例３〕−−−図６
本発明の実施例３では、図６に示すように、拡散層との干渉逃げ用の段差３６が、拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａ位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差３６の伸長方向に連続状に設けられている。
シーリングプレート３５に形成される接着剤溜まり４２は、シーリングプレートの段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されている。
セパレータ１８には、セパレータ１８の段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から成る接着剤溜まり４４が、形成されてもよい。あるいは、セパレータ１８には、接着剤溜まり４４の代わりに、従来の接着剤溜まり３７と同様な、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が形成されてもよい。接着剤溜まり４３の外側端の位置はセパレータ１８の段差３６の位置と合致する。
【００２７】
本発明の実施例３の作用・効果については、シーリングプレート３５に、接着剤溜まり４２が、段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されるので、段差３６より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に凹溝を設けるだけで接着剤溜まり４２を形成できる。
セパレータ１８に、接着剤溜まり４４が形成される場合は、接着剤溜まり４４が、段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されるので、段差３６より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に凹溝を設けるだけで接着剤溜まり４４を形成できる。ＭＥＡ１９の位置決めは、セパレータ１８の段差３６と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
また、セパレータ１８に、接着剤溜まり４４の代わりに、従来の接着剤溜まり３７と同様な、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が形成される場合は、ＭＥＡ１９の位置決めは、セパレータ１８の段差３６と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
【００２８】
〔実施例４〕−−−図７
本発明の実施例４では、図７に示すように、拡散層との干渉逃げ用の段差３６が、拡散層１３、１６の端面１３ａ、１６ａ位置とほぼ同じ位置である拡散層位置決め位置に該段差３６の伸長方向に断続状に設けられている。
シーリングプレート３５には、シーリングプレートの段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から成る接着剤溜まり４２が形成されている。
セパレータ１８には、セパレータ１８の段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から成る接着剤溜まり４４が、形成されてもよい。あるいは、セパレータ１８には、接着剤溜まり４４の代わりに、従来の接着剤溜まり３７と同様な、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が形成されてもよい。接着剤溜まり４３の外側端の位置はセパレータ１８の段差３６の位置と合致する。
【００２９】
本発明の実施例４の作用・効果については、シーリングプレート３５に、接着剤溜まり４２が、段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されるので、段差３６より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に凹溝を設けるだけで接着剤溜まり４２を形成できる。
セパレータ１８に、接着剤溜まり４４が形成される場合は、接着剤溜まり４４が、段差３６から電解質膜１１と平行な方向に外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に隔たった位置に設けられ段差３６の伸長方向に連続状に設けられた凹溝から形成されるので、段差３６より外側（燃料電池の発電領域から遠い側）に凹溝を設けるだけで接着剤溜まり４４を形成できる。ＭＥＡ１９の位置決めは、セパレータ１８の段差３６と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
また、セパレータ１８に、接着剤溜まり４４の代わりに、従来の接着剤溜まり３７と同様な、セパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が形成される場合は、ＭＥＡ１９の位置決めは、セパレータ１８の段差３６と拡散層端面１３ａ、１６ａによる位置決めにより行われる。
【００３０】
〔実施例５〕−−−図１
本発明の実施例５では、実施例１〜４で説明した接着剤溜まり４２が、シーリングプレート１８に形成された場合に係る。
セパレータ１８には、電解質膜１１と平行な方向に形成される接着剤溜まり４４が設けられてもよいし、あるいは、セパレータ１８にはセパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３が設けられてもよい。
また、実施例１のシーリングプレートの段差３６を外側にシフトさせてシーリングプレート３５に接着剤溜まり４２を形成する構造は、セパレータ１８の接着剤溜まり４４には適用されない。何となれば、セパレータ１８もシーリングプレート３５も、段差３６が外側にシフトすると、拡散層端面１３ａ、１６ａを段差３６で位置決めすることができなくなるからである。
その他の、シーリングプレート３５の接着剤溜まり４２の構造、作用・効果は、実施例１〜４で説明したシーリングプレート３５の接着剤溜まり４２の構造、作用・効果に準じる。
【００３１】
〔実施例６〕−−−図２
本発明の実施例６では、実施例２〜４で説明した接着剤溜まり４４がセパレータ１８に形成された場合に係る。
セパレータ１８に、電解質膜１１と平行な方向に形成される接着剤溜まり４４が設けられる場合は、セパレータ１８にはセパレータ厚み方向に凹状の接着剤溜まり４３は設けられない。
また、実施例１の段差３６を外側にシフトさせてシーリングプレート３５に接着剤溜まり４２を形成する構造は、セパレータ１８の接着剤溜まり４４には適用されない。何となれば、セパレータ１８もシーリングプレート３５も、段差３６が外側にシフトすると、拡散層端面１３ａ、１６ａを段差３６で位置決めすることができなくなるからである。
その他のセパレータ１８の接着剤溜まり４４の構造、作用・効果は、実施例２〜４で説明したセパレータ１８の接着剤溜まり４４の構造、作用・効果に準じる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１の燃料電池のシール部構造の、シーリングプレート部位での、断面図である。
【図２】本発明の実施例６の燃料電池のシール部構造の、セパレータ部位での、断面図である。
【図３】本発明の実施例１の燃料電池のシール部構造の、シーリングプレート部位での、斜視図である。
【図４】本発明の実施例１の燃料電池のシール部構造の、シーリングプレートの、斜視図である。
【図５】本発明の実施例２の燃料電池のシール部構造の、シーリングプレートの、斜視図である。
【図６】本発明の実施例３の燃料電池のシール部構造の、シーリングプレートの、斜視図である。
【図７】本発明の実施例４の燃料電池のシール部構造の、シーリングプレートの、斜視図である。
【図８】本発明の、燃料電池のシール構造が適用された燃料電池の概略側面図である。
【図９】図８の燃料電池の一部の断面図である。
【図１０】図８の燃料電池のセパレータの正面図である。
【図１１】従来の燃料電池のシール構造が適用された燃料電池の、シーリングプレート部位での、断面図である。
【図１２】図１１のシーリングプレートの斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  （固体高分子電解質型）燃料電池
１１  電解質膜
１３、１６  拡散層
１３ａ、１６ａ  拡散層端面
１４  アノード
１７  カソード
１８  セパレータ
１９  膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ）
２０  ターミナル
２１  インシュレータ
２２  エンドプレート
２３  燃料電池スタック
２４  締結部材（テンションプレート）
２５  ボルト・ナット
２６  冷媒流路
２７  燃料ガス流路
２８  酸化ガス流路
２９  冷媒マニホールド
３０  燃料ガスマニホールド
３１  酸化ガスマニホールド
３２  ガスケット
３３  接着剤
３４  連通路
３５  シーリングプレート
３６  （従来燃料電池の）段差
３７  （従来燃料電池の）接着剤溜まり
４０  （セパレータの）段差
４１  （シーリングプレートの）段差
４２  （シーリングプレートの）接着剤溜まり
４３  （セパレータの厚み方向に凹状の）接着剤溜まり
４４  （セパレータの電解質膜と平行な方向に形成された）接着剤溜まり
【図１】
2007087763.tif 000003
【図２】
2007087763.tif 000004
【図３】
2007087763.tif 000005
【図４】
2007087763.tif 000006
【図５】
2007087763.tif 000007
【図６】
2007087763.tif 000008
【図７】
2007087763.tif 000009
【図８】
2007087763.tif 000010
【図９】
2007087763.tif 000011
【図１０】
2007087763.tif 000012
【図１１】
2007087763.tif 000013
【図１２】
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