(57)【要約】      （修正有）【課題】スタックの低締結力化、小型化、シールリップの耐久性向上を実現する多重シール構造の高分子電解型燃料電池用ガスケットを提供する。【解決手段】ＭＥＡ９の外周に一体成形して構成されたシール部材１４は、シール性を備えるシールリップを面内平行に連続して設け、かつ、２列のシールリップ１５，１６の一方は、もう一方よりシール高さが低く構成し、シールリップ間の部分の高さは、ＭＥＡの表裏各面のセパレータでシールリップを締め付ける高さより低く形成されている。【選択図】図３（ｂ）
2012195128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２列のシールリップを面内平行に連続して設けられ、
前記２列のシールリップのうち一方のシールリップは山形状をなし、他方のシールリップは、少なくとも一つの山形状を有する多段の山形状にて構成され、
かつ、前記一方のシールリップのシール底辺から山形状部の頂点までの高さは、前記他方のシールリップのシール底辺から山形状部の頂点の高さよりも小さいこと、
を特徴とする高分子電解質型燃料電池用ガスケット。
【請求項２】
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の少なくとも片面の外周に配置されたシール部材と、
前記膜電極接合体と前記シール部材とを挟む一対のセパレータと、
を有する単電池モジュールが複数積層されて積層体を構成し、前記積層体の両端に配置された一対の端板を介して締結部材により挟みつけて組み立てられた燃料電池スタックを備える高分子電解質型燃料電池において、
前記シール部材は、前記膜電極接合体の少なくとも片面の外周部に一体成形して構成され、かつ、シール性をそれぞれ備える２列のシールリップを面内平行に連続して設けられ、前記２列のシールリップのうち一つの可燃ガス側シールリップは山形状をなし、外気側シールリップは、少なくとも一つの山形状を有する多段の山形状にて構成され、
前記可燃ガス側シールリップのシール底辺から山形状部の頂点までの高さは、前記外気側シールリップのシール底辺から山形状部の頂点の高さよりも小さいこと、
を特徴とする高分子電解質型燃料。
【請求項３】
前記シール部材は、シール性をそれぞれ備える３列のシールリップを面内平行に連続して設け、
流体側シールリップの枠体から山形状部の頂点までの高さをＨ1とし、
前記流体側シールリップの次に配置されているシールリップの枠体から山形状部の頂点の高さＨ2とし、
前記シールリップの次に配置されている流体側シールリップの枠体から山形状部の頂点までの高さをＨ3とするとき、
前記高さＨ1，Ｈ2及びＨ3の相関関係は、
Ｈ1＜Ｈ2、かつ、Ｈ3＜Ｈ2を満足するよう形成されており、
前記３列のシールリップ間の部分の高さは、前記膜電極接合体の表裏各面の前記セパレータで前記２列のシールリップを締め付ける高さより低く形成されている、
請求項２記載の高分子電解質型燃料電池用ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、又は、家庭内コージェネレーションシステム等に使用する燃料電池に関し、特に高分子電解質を用いた高分子電解質型燃料電池用ガスケットおよび高分子電解質型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質を用いた燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることで、電力と熱とを同時に発生させるものである。この燃料電池は、基本的には、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、及び高分子電解質膜の両面に形成された一対の電極、すなわち、アノードとカソードから構成される。これらの電極は、白金族金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とし、高分子電解質膜の表面に形成される触媒層、及び触媒層の外面に配置される、通気性と電子導電性を併せ持つガス拡散層を有する。このように高分子電解質膜と電極（ガス拡散層を含む）とが一体的に接合されて組み立てられたものを電解質膜電極接合体（以降、「ＭＥＡ」とする。）と呼ぶ。
【０００３】
また、ＭＥＡの両側には、ＭＥＡを機械的に挟み込んで固定すると共に、隣接するＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性のセパレータがそれぞれ配置される。各セパレータにおいてＭＥＡと接触する部分には、それぞれの電極に燃料ガス又は酸化剤ガスなどの反応ガスを供給し、生成水又は余剰ガスを運び去るためのガス流路が形成される。このようなガス流路は、セパレータと別に設けることもできるが、セパレータの表面にそれぞれ溝を設けてそれぞれガス流路とする方式が一般的である。なお、このように、ＭＥＡが一対のセパレータにより挟み込まれた構造体を、「単電池モジュール」と言う。
【０００４】
各セパレータとＭＥＡとの間に形成されるガス流路への反応ガスの供給、ガス流路からの反応ガス、及び、生成水の排出は、一対のセパレータのうちの少なくとも１つのセパレータの縁部にマニホールド孔と呼ばれる貫通した孔をそれぞれ設け、それぞれのガス流路の出入り口をこれらのマニホールド孔にそれぞれ連通して、各マニホールド孔から各ガス流路に反応ガスを分配することによって行われる。
【０００５】
また、ガス流路に供給される燃料ガス又は酸化剤ガスが外部へリークしたり、２種類のガスが互いに混合したりしないように、ＭＥＡにおける電極が形成されている部分、すなわち、発電領域の外周を囲むように、一対のセパレータの間には、シール部材としてガスシール材又はガスケットが配置される。これらのガスシール材又はガスケットは、それぞれのマニホールド孔の周囲のシールをも行う。
【０００６】
燃料電池は、運転中に発熱するので、電池を良好な温度状態に維持するために、冷却水等で冷却する必要がある。通常、１〜３セル毎に、冷却水を流す冷却部が設けられる。これらのＭＥＡ、セパレータ、及び、冷却部を交互に重ねて行き、１０〜２００セル積層した後、これらのセルの各端部に集電板と絶縁板とを介して端板を配置し、一対の端板でこれらのセルを挟み、締結ボルト（ロッド）等で両端から固定するのが一般的な積層電池（燃料電池スタック）の構造である。締結方式については、各セパレータの縁部に形成された貫通孔を通し、締結ボルトで締め付ける方法、又は、積層電池全体を端板越しに金属のベルトで締め上げる方式が一般的である。
【０００７】
このような積層電池においては、単電池モジュールを面内（積層方向に直交する平面内）で均一な締結力で締め付け、シールを確実に行なうことが重要である。近年では安全性保証のために、可燃ガスと外気とを確実に分離することが可能な２重シールが要求されている。しかし、低コスト化のためにスタックの小型化及び省スペース化も要求されており、２重シールが要求される場合には、締結荷重が増大し、締結部材が複雑になり、スタック体積が増大することが一般的であるため、２重シールとスタックの小型化及び低締結力化の要求とは相反することになる。
【０００８】
かかる燃料電池用のシールに関しては、特許文献１に記載の従来のシール断面図である図６に示すように、シール部の薄肉化、組立性の向上、位置ずれの防止、等が優れているという観点から、リップ２０１を１次リップ２０６と２次リップ２０７の２つから構成しシール性を確保したガスケットが考案されている。
【０００９】
また、特許文献２では、シール性が良好で、反力を低く抑えることができると共に、ガスケットの倒れを防ぐことができるガスケットの一例として、図７に示す環状の内周両側つば部３１１と環状の外周両側つば部３１２とに連結された環状のシール部からなるガスケット３０３が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３６０７１７号公報
【特許文献２】特開２００７−３３５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、安全性保証のために可燃ガスと外気との２重シールが要求される場合には、前記した燃料電池用ガスケットはいずれも、スタックの小型化及び省スペース化と低締結圧化と、密閉すべき流体の圧力に耐えうる強度すなわちシール性の保持、シールの耐食性維持などの複数の課題解決を図ったものではない。
【００１２】
具体的には、特許文献１は、２重に確実なシール性を保持するには、リップが小さすぎるためにシール性が低くなり、特許文献２では、単純に２重シールにした場合はシールに必要な面積が大きくなるため、スタック体積及び締結圧が増大してしまう。また、可燃ガスと接触するシールに発生する応力が大きいと耐食性が低下してしまう。
【００１３】
従って、本発明の目的は、上記従来の課題を解決するものであり、高分子電解質型燃料電池において、確実にシール性を保証可能な多重シール構造を提供し、同時に相反する要求であるスタックの小型化及び低締結力化、可燃ガスに対する耐食性の向上を実現することができる高分子電解質型燃料電池用ガスケットおよび高分子電解質型燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成する。
【００１５】
本発明の第１態様にかかる高分子電解質型燃料電池用ガスケットは、膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表裏両面の外周に配置されたシール部材と、前記膜電極接合体と前記シール部材を挟む一対のセパレータとを有する単電池モジュールが複数層積層されて積層体を構成し、前記積層体の両端に配置された一対の端板を介して締結部材により挟みつけて組み立てられた燃料電池スタックを備える高分子電解質型燃料電池において、
前記シール部材は、前記膜電極接合体の前記表裏両面の外周部に一体成形して構成され、
前記シール部材としては、シール性をそれぞれ備える２列のシールリップを面内平行に連続して設け、前記２列のシールリップのうち一つの可燃ガス側のシールリップが山形状を形成し、前記ガス側のシールリップと連続的に構成された前記可燃ガス側のシールリップの外側に位置した外気側シールリップが、少なくとも一つの山形状を有する多段の山形状を形成し、かつ、前記可燃ガス側シールリップのシール底辺から山形状部の頂点までの高さは、前記外気側シールリップのシール底辺から山形状部の頂点の高さよりも小さいことを特徴とする高分子電解質型燃料電池用ガスケットを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の高分子電解質型燃料電池ガスケットおよび高分子電解質型燃料電池によれば、確実にシール性を保証可能な多重シール構造を提供し、同時に相反する要求であるスタックの小型化及び低締結力化、可燃ガスに対する耐食性の向上を実現するシール構造を提供することができる。さらに、外気側シールリップが直接可燃ガスや水といった流体に接しないためにメインリップの耐久性向上を実現するシール構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの分解斜視図
【図２】図１の燃料電池スタックのＭＥＡとガスケット構造を示す平面図
【図３（ａ）】従来例におけるガスケット構造の部分断面図（図２のＡ−Ａ線と同様な部分についての、従来例におけるガスケット構造の部分断面図）
【図３（ｂ）】本発明の第１実施形態における燃料電池スタックのガスケット構造を示す図（図２のＡ−Ａ線の断面図）
【図３（ｃ）】従来のガスケット構造におけるリップシール頂点の応力と、本発明の第１実施形態のガスケット構造におけるリップシール頂点の応力との比較を示す図
【図４（ａ）】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのガスケットの変形例を示す図
【図４（ｂ）】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのガスケットの変形例を示す図
【図４（ｃ）】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのガスケットの変形例を示す図
【図４（ｄ）】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのガスケットの変形例を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における燃料電池スタックのガスケット構造を示す図
【図６】特許文献１における従来例のシール断面図
【図７】特許文献２における従来例のシール断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）の一例である燃料電池スタック３０の構造を、一部を分解して模式的に示す斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、燃料電池スタック３０は、その中心部に、単電池モジュール（セル）１を複数層積層させてセル積層体２０が構成されている。なお、セル積層体２０の両端部の最外層には、集電板２と、内面に弾性体の一例としての多数の内側バネ４を有する端板３とが配置されている。頭部７ａに外側バネ５が嵌め込まれた４本の締結ボルト７が、セル積層体２０の一方の端部から、端板３と集電板２とセル積層体２０と集電板２と端板３とのそれぞれの角部のボルト孔６を貫通し、ナット８がねじ込まれて締結されるように構成されている。
【００２１】
第１実施形態では、一例として、セル１は６０個積層されてセル積層体２０を構成し、締結部材の一例として、ボルト孔６に挿通される締結ボルト７とナット８とで締結されている。なお、締結部材は、締結ボルト７とナット８とで構成するものに限らず、締結バンドなど他の構成でも良い。
【００２２】
各集電板２は、セル積層体２０の両外側にそれぞれ配置し、発電された電気を効率良く集電できるように、一例として、銅板に金メッキが施したものを使用している。なお、集電板２には、電気伝導性の良好な金属材料、例えば、鉄、ステンレス鋼、又は、アルミニウム等を使用しても良い。また、各集電板２の表面処理には、スズメッキ、又は、ニッケルメッキ等を施してもよい。各集電板２の外側には、電気を絶縁するために電気絶縁性のある材料を用いた端板３を配置し、絶縁の役割も兼用させている。
【００２３】
ここで、端板３には、一例として、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いて射出成形で製作したものを使用している。端板３と一体となっている各配管３ａは、セル積層体２０の各マニホールドに、マニホールド用シール部材の一例として機能しかつマニホールド用貫通穴を有するガスケット（図示せず）を介して押し当てられて連通させて構成している。各端板３の内側には、セル１に荷重を加える前記多数の内側バネ４が、電解質膜電極接合体（以降、「ＭＥＡ」とする。）９の投影部分、つまり、セル１の内側に、集中的に均等に配置され、締め付けた状態で例えば８．４ｋＮの荷重がセル積層体２０に加えられるように締め付け寸法が管理されている。
【００２４】
外側バネ５は、各締結ボルト７の頭部７ａと端板３の外面との間に配置されて、複数本の締結ボルト７と複数個のナット８で組立時に調整されて、例えば１０ｋＮで締結されている。
【００２５】
セル１は、表裏両面の周縁部にシール部材の一例としてのガスケット１４をそれぞれ有するＭＥＡ９を一対の導電性のセパレータ１０、具体的にはアノード側セパレータ１０ａ及びカソード側セパレータ１０ｃで挟み、さらに、一方のセパレータ例えばカソード側セパレータ１０ｃの外側に冷却水セパレータ１０ｗを配置して構成されている。各セパレータ１０ａ，１０ｃ及びＭＥＡ９の周縁部には、燃料ガス、酸化剤ガス、及び、冷却水が流通するそれぞれ一対の貫通孔、すなわち、マニホールド孔１１が穿たれている。
【００２６】
また、冷却水セパレータ１０ｗには、燃料ガス、酸化剤ガス、及び、冷却水が流通する一対の貫通孔、すなわち、マニホールド孔１１が穿たれている。複数個のセル１が積層されたセル積層体２０の状態では、これらマニホールド孔１１が積層されて互いに連通し、燃料ガス間にホールド、酸化剤ガスマニホールド、冷却水マニホールドをそれぞれ独立して形成している。
【００２７】
ＭＥＡの本体部９ａは、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜と、及び高分子電解質膜の周縁部より内側の部分の内外両面に形成された一対の電極層、すなわちアノードとカソードの電極層とより構成されている。電極層は、ガス拡散層と、ガス拡散層と高分子電解質膜との間に配置される触媒層とを有する積層構造を有している。
【００２８】
アノード側セパレータ１０ａ及びカソード側セパレータ１０ｃは、平板状であって、ＭＥＡ９と接触する側の面、すなわち内面は、ＭＥＡの本体部９ａとガスケット１４との形状にそれぞれ対応した形状を有するように構成している。アノード側セパレータ１０ａ及びカソード側セパレータ１０ｃのそれぞれには、一例として、東海カーボン株式会社製グラッシーカーボン（厚さ３ｍｍ）を用いることができる。各セパレータ１０ａ，１０ｃ，１０Ｗでは、各種マニホールド孔及びボルト孔６が該各セパレータ１０ａ，１０ｃ，１０ｗを厚み方向に貫通している。
【００２９】
また、各セパレータ１０ａ，１０ｃ，１０ｗの内面には、燃料ガス流路溝１２ａと酸化剤ガス流路溝１１６ｃとがそれぞれ形成され、セパレータ１０ｗの内面（カソード側セパレータ１０ｃ側の面）には冷却水流路溝１２ｗが形成されている。各種マニホールド孔と、ボルト孔６と、燃料ガス流路溝１２ａと、酸化剤ガス流路溝１１６ｃと、冷却水流路溝等１２ｗとは、切削加工あるいは成形加工によりそれぞれ形成されている。
【００３０】
ＭＥＡ９の表面と裏面とにそれぞれ配置されたガスケット１４は、弾性体で構成されたシール部材であり、ＭＥＡ９と一体形成され、ＭＥＡ９とセパレータ１０ａ，１０ｃとの押圧によって、セパレータ１０ａ，１０ｃの内面の形状に応じてガスケット１４は変形し、ＭＥＡの本体部９ａの外周及びマニホールド孔１１の外周がガスケット１４でシールされている。アノード側セパレータ１０ａ及びカソード側セパレータ１０ｃのＭＥＡ９と反対側の背面（外面）には、各種マニホールド孔１１の周囲に、耐熱性の材質からなるスクイーズパッキン等の一般的なシール部材（図示せず）が配設されている。このパッキンなどのシール部材によって、隣接するセル１間において、各種マニホールド孔１１のセル１間の連接部からの燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却水のそれぞれの漏出が防止される。
【００３１】
ここで、図２に、前記第１実施形態における燃料電池スタック３０のＭＥＡ９のより具体的な構造の平面図を示す。
【００３２】
同図において、ＭＥＡ９の外周部に枠体１３が成形され、ＭＥＡの本体部９ａ及びマニホールド孔１１の外周にガスケット１４を成形して配置している。ＭＥＡの本体部９ａと枠体１３と、ガスケット１４との部分断面Ａ−Ａを図３（ｂ）に示す。図３（ａ）には、従来例のＭＥＡ１０９において同様な部分で切断したときのガスケット構造の部分断面図、図３（ｂ）に前記第１実施形態のガスケット１４の構造の部分断面図を示す。
【００３３】
図３（ａ）及び図３（ｂ）において、ＭＥＡ１０９及びＭＥＡ９の外周に、樹脂から成る枠体１１３及び枠体１３を成形により設け、枠体１１３および枠体１３上の上下面にガスケット１１４およびガスケット１４を一体成形している。ここで、従来例と上述の第１の実施形態とでは、枠体１１３および枠体１３の上下面に成形されたガスケット１１４−１およびガスケット１４−１とガスケット１１４−２，および、ガスケット１４−２はそれぞれ上下で同じ断面形状を持っている。
【００３４】
上述の第１実施形態では、枠体１３の上下面に成形されたガスケット１４−１とガスケット１４−２はそれぞれ上下で同じ断面形状を持つものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図３（ｂ）のＭＥＡ９の上下内部に流れる流体の種類、温度、又は、圧力条件などによっては、上面を従来例のガスケット形状とする一方、下面のみを前記第１実施形態のガスケット１４の形状としてもよい。より具体的には、例えば、上面を冷却水のみが流れる場合には、上面を従来のガスケット１１４によるシールとすることが好ましく、下面を可燃ガス又は酸化剤ガスが流れる場合には、前記第１実施形態の多重シールのガスケット１４を採用すると、上面よりも厳格なシール性が要求される下面において、前記第１実施形態にかかる顕著な効果を発揮することができる。
【００３５】
一例として、枠体１３としてはグラスファイバー添加ポリプロピレン、ガスケット１４としてはオレフィン系熱可塑性エラストマの一種を使用することができる。ガスケット材料として、熱硬化樹脂は成形時の流動性が非常に高く、ＭＥＡ９の電極にまで含浸してしまうため、熱可塑性樹脂の方が好ましい。また、枠体１３とガスケット１４のそれぞれは、接着性を材料自体が有するものを使用すると、更にシール性は向上する。
【００３６】
図３（ａ）は、従来のガスケット１１４の構造を示した部分断面図であり、シールリップ１１４ａは１段の山形状の構造となっている。また、図３（ｂ）は、上述の第１実施形態のシール構造を示した部分断面図である。上下のガスケット１４−１と１４−２は同じ形状をしているため、上側のガスケット１４−１を代表例として、以下、説明する。
【００３７】
枠体１３に一体成形されたガスケット１４−１は、ＭＥＡの本体部９ａの外形である四角形の各辺と並列にＭＥＡ９の面内で平行して２列連続した、四角形枠形状の可燃ガス側の第１シールリップ１５と四角形枠形状の第２シールリップ１６とで構成し、第１シールリップ１５は図３（ｂ）の上下方向（厚み方向）に１段の山形状で構成し、第２シールリップ１６は図３（ｂ）の上下方向（厚み方向）に少なくとも２段の山形状で構成している。
【００３８】
より詳細には、ガスケット１４−１は、図３（ｂ）の断面図において、可燃ガス側（図３（ｂ）の左側）に配置された第１シールリップ１５が、枠体１３の表面から隆起した第１段目の第１上側山形状部１５ａから構成されている。また、ＭＥＡの本体部９ａ側（図３（ｂ）の右側）に配置された第２シールリップ１６は、枠体１３の表面から隆起した第１段目の第２下側山形状部１６ａと、第２下側山形状部１６ａの頂点としての第２下側頂点１６ｂと、第２下側山形状部１６ａの第２下側頂点１６ｂの付近からさらに隆起した第２段目の第２上側山形状部１６ｃと、第２上側山形状部１６ｃの頂点としての第２リップシール頂点１６ｄとで形成されている。平面的に見ても、第２上側山形状部１６ｃの底面部分の曲率半径は、第２下側山形状部１６ａの第２下側頂点１６ｂの付近の曲率半径よりも小さくして、第２上側山形状部１６ｃと第２下側山形状部１６ａとのつなぎ目で段部が形成されるようにしている。
【００３９】
第１シールリップ１５の高さＨ１は、第２シールリップ１６の高さＨ２より低くなるように設定する。そして、さらに、第１上側山形状部１５ａの底部と第２下側山形状部１６ａの底部とが一体となって連続部１４ｐを形成して、第１シールリップ１５及び第２シールリップ１６間が連続した形状となるようにしている。第１シールリップ１５及び第２シールリップ１６間の連続部１４ｐの高さＨ３は、枠体１３からスタック組立後のセパレータ保持位置までの高さＨ４よりも低く設定している。
【００４０】
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の上述の第１実施形態のように構成したガスケット１４−１、１４−２がセパレータ１０ｃとの押圧によって、セパレータ１０ａ，１０ｃの内面の形状に応じてガスケット１４―１が変形して行く様子を示す図である。
【００４１】
スタック組立時にセパレータ１０ａ，１０ｃに、最初に、第２上側山形状部１６ｃが接触して（図４（ｂ））、容易にかつ大きく弾性変形することができる変形容易部として第２上側山形状部１６ｃが機能するようにしている。更にセパレータ１０ａ，１０ｃが押圧され第１上側山形状部１５ａが接触する（図４（ｃ））。第２上側山形状部１６ｃが変形容易部として大きく弾性変形したのち、第２下側山形状部１６ａの頂点の部分が変形してセパレータ１０ａ，１０ｃとの間でのシール面積を拡大させるシール面積拡大部として第２下側山形状部１６ａが機能する（図４（ｃ））。
【００４２】
この結果、スタック組立の際の締付荷重負荷時に、第１シールリップ１５及び第２シールリップ１６の頂点がセパレータ１０ａ又は１０ｃの対向面に対して安定して接触して弾性変形を開始することになり、スタック３０の小型化及び単電池モジュール１の薄型化を確実に実現することができる（図４（ｄ））。加えて、ガスケット１４−１（１４−２）に発生する応力分布については、第１シールリップ１５の第１上側山形状部１５ａに発生する応力σ９は、通常ガス圧より高く、第２シールリップ１６の第２上側山形状部１６ｃに発生する応力σ１より小さくなる。更に、σ１はシール材料の許容応力より低くすると良い。第１シールリップ１５及び第２シールリップ１６が、それぞれセパレータ１０ａ又は１０ｃの対向面に接触してシール性を発揮することにより、第１シールリップ１５は通常運転時の低負荷耐圧時にシール性を発揮し、第２シールリップ１６は異常運転時の高負荷耐圧時にシール性を発揮するように、機能性をもたせることによってより効果的にシール性の保証可能な２重シール構造を提供することができる。
【００４３】
よって、従来よりもシール性が向上するために、従来例よりもシール高さを低くすることができ、反力を小さくすることができるという効果も発揮される。また、枠体１３とガスケット１４の材料として互いに接着性の無いものをそれぞれ使用した場合には、枠体１３のガスケット１４を成形させる部分の表面の表面粗さを粗くしたりすると、シール性の向上に効果がある。ガスケット１４は、合成ゴム、ＥＰＤＭ、又は、シリコーンなどの樹脂材料でも形成することができる。
【００４４】
図３（ｃ）は図３（ａ）の従来のガスケット形状で２重シールにした場合に発生するリップシール頂点１１４ｒの応力２０と、図３（ｂ）の本発明の上述の第１実施形態のガスケット形状の場合に発生する第１リップシール頂点１５ｄの応力２１、第２リップシール頂点１６ｄに発生する応力２２を比較したシミュレーション結果を示す図である。
【００４５】
同図において、縦軸はシールリップ頂点に発生する応力を表し、横軸はガスケットが押圧されたときの圧縮率を表している。シミュレーションは、米国ＳＩＭＵＬＩＡ社の有限要素法を使った汎用構造解析ソフトＡＢＡＱＵＳで実施した。本発明の上述の第１実施形態のガスケット１４の形状では、第１リップシールと第２リップシールに機能性を持たせることにより、第１リップシールに発生する応力２１を従来例より約６４％低減することができる。その結果、ガスケット１１４を２個並列させて構成された２重シール構造と比較して、単電池モジュール１においてガスケット１４の占有面積が少なくて済むため、省スペースが可能となり、スタック３０の小型化及び低締結力化、さらには第１リップシール反力の低応力化により、可燃ガスによるゴムの劣化が少なく耐久性の向上を実現することが可能である。
【００４６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、その他の態様で実施できる。
【００４７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２実施形態のシール構造の部分断面図を示している。
【００４８】
このガスケット１４は、第２シールリップ１６の両側に、それぞれ第１シールリップ１５を構成し、第２シールリップ１６の高さをＨ２、第１リップシールの高さをＨ１とし、その関係がＨ１＜Ｈ２である。同じもしくは異なる流体がそれぞれ直接第１リップシールに接することがないため、可燃ガスなどの流体に対する耐久性の向上を実現することが可能である。
【００４９】
なお、図５では、２つの第１リップシール高さを等しくしているが、これに限定することなく２つのリップシール高さを異なる高さとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の高分子電解質型燃料電池用ガスケットは、ポータブル電源、電気自動車用電源、又は、家庭内コージェネレーションシステム等に使用する燃料電池用ガスケットとして有用である。
【符号の説明】
【００５１】
９，１０９  ＭＥＡ
９ａ  ＭＥＡの本体部
１３，１１３  枠体
１４，１１４，１１４−１，１１４−２，３０３  ガスケット
１４−１  枠体１３上面のガスケット
１４−２  枠体１３下面のガスケット
１４ｐ  連続部
１５    第１シールリップ
１５ａ  第１上側山形状部
１５ｄ  第１リップシール頂点
１６    第２シールリップ
１６ａ  第２下側山形状部
１６ｂ  第２下側頂点
１６ｃ  第２上側山形状部
１６ｄ  第２リップシール頂点
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図４（ｄ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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