(57)【要約】【課題】本発明の目的は、シール材溜まり部内の気泡による不具合を抑制する燃料電池を提供することにある。【解決手段】本発明は、電解質膜１４と電解質膜１４の外周部１５を除いた領域を挟持する一対の電極（１６，１８）とを有する膜−電極アッセンブリ１０と、膜−電極アッセンブリ１０を挟持し、ガス流路（３４ａ，３４ｂ）が形成された一対の燃料電池用セパレータ１２と、燃料電池用セパレータ１２と電解質膜１４の外周部１５間をシールするシール材２０とを有する燃料電池１であって、シール材２０に対向する燃料電池用セパレータ１２のシール面とガス流路（３４ａ，３４ｂ）との間に、シール材２０の余剰分を溜めるシール材溜まり部３８が形成され、シール材溜まり部３８とガス流路（３４ａ，３４ｂ）との境界部に、シール材溜まり部３８内に存在する気泡をガス流路（３４ａ，３４ｂ）へ排出させる排出手段３９が形成される。【選択図】図２
2009199741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と前記電解質膜の外周部を除いた領域を挟持する一対の電極とを有する膜−電極アッセンブリと、前記膜−電極アッセンブリを挟持し、ガス流路が形成された一対の燃料電池用セパレータと、前記燃料電池用セパレータと前記電解質膜間をシールするシール材とを有する燃料電池であって、
前記シール材に対向する前記燃料電池用セパレータのシール面と前記ガス流路との間に、前記シール材の余剰分を溜めるシール材溜まり部が形成され、
前記シール材溜まり部と前記ガス流路との境界部に、前記シール材溜まり部内に存在する気泡を前記ガス流路へ排出させる排出手段が形成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、前記排出手段は、前記ガス流路の底面からの高さが前記シール材溜まり部の最深部と同等以下であることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池であって、前記シール材溜まり部は、断面視が矩形状であることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１又は２記載の燃料電池であって、前記シール材溜まり部は、断面視が傾斜形状であることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項３記載の燃料電池であって、前記シール材溜まり部の側面と底面との境界部は、円弧状又は多角形状であることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項３又は５記載の燃料電池であって、前記シール材溜まり部の側面及び底面のうち少なくともいずれか一方が傾斜していることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載の燃料電池であって、前記シール材溜まり部と前記シール面との境界部は、円弧状又は多角形状であることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか１項に記載の燃料電池であって、前記シール材溜まり部と前記排出手段の境界部は、円弧状又は多角形状であることを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
水蒸気交換膜と、前記水蒸気交換膜を挟持し、ガス流路が形成された一対の加湿器用セパレータと、前記加湿器用セパレータと前記水蒸気交換膜間をシールするシール材とを有する加湿器であって、
前記シール材に対向する前記加湿器用セパレータのシール面と前記ガス流路との間に、前記シール材の余剰分を溜めるシール材溜まり部が形成され、
前記シール材溜まり部と前記ガス流路との境界部に、前記シール材溜まり部内に存在する気泡を前記ガス流路へ排出させる排出手段が形成されることを特徴とする加湿器。
【請求項１０】
請求項９記載の加湿器であって、前記排出手段は、前記ガス流路の底面からの高さが前記シール材溜まり部の最深部と同等以下であることを特徴とする加湿器。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の加湿器であって、前記シール材溜まり部は、断面視が矩形状であることを特徴とする加湿器。
【請求項１２】
請求項９又は１０記載の加湿器であって、前記シール材溜まり部は、断面視が傾斜形状であることを特徴とする加湿器。
【請求項１３】
請求項１１記載の加湿器であって、前記シール材溜まり部の側面と底面との境界部は、円弧状又は多角形状であることを特徴とする加湿器。
【請求項１４】
請求項１１又は１３記載の加湿器であって、前記シール材溜まり部の側面及び底面のうち少なくともいずれか一方が傾斜していることを特徴とする加湿器。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の加湿器であって、前記シール材溜まり部と前記シール面との境界部は、円弧状又は多角形状であることを特徴とする加湿器。
【請求項１６】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の加湿器であって、前記シール材溜まり部と前記排出手段の境界部は、円弧状又は多角形状であることを特徴とする加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び加湿器に使用されるセパレータの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、２つの流体を分離するためのセパレータは、燃料電池、加湿器等に用いられている。図９は、一般的な燃料電池の構成を示す模式断面図である。図９に示すように、燃料電池３は、電解質膜６０と電解質膜６０の外周部を除いた領域を挟持する一対の電極（アノード極６２及びカソード極６４）とを有する膜−電極アッセンブリ６６と、膜−電極アッセンブリ６６を挟持する一対の燃料電池用セパレータ６８と、燃料電池用セパレータ６８間及び燃料電池用セパレータ６８と電解質膜６０間をシールするシール材７０とを有する。
【０００３】
燃料電池用セパレータ６８には、反応ガスが流れるガス流路７２が形成されている。また、シール材７０と対向する燃料電池用セパレータ６８のシール面には、シール材溜まり部７４が形成されている。燃料電池３の組み立て、接合の際に加えられる圧力によって、燃料電池用セパレータ６８間、燃料電池用セパレータ６８と電解質膜６０間のシール材７０の余剰分がはみ出し、ガス流路７２に流れ込む場合がある。シール材７０がガス流路７２に流れ込むと、流路面積が縮小、閉塞等して、燃料電池３の性能を低下させる場合がある。しかし、燃料電池用セパレータ６８のシール面にシール材溜まり部７４を形成することによって、シール材７０の余剰分がシール材溜まり部７４に流れ込み、ガス流路７２に流れ込むことを防止することができる（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００４】
図１０は、図９のシール材溜まり部の構成を示す拡大模式断面図である。図１０に示すように、シール材溜まり部７４にシール材７０の余剰分が流れ込むと、シール材溜まり部７４内に気泡７６が発生する。これは、シール材７０の余剰分が流れ込む際に、エア等のガスを巻き込みながらシール材溜まり部７４に流れ込むため、シール材溜まり部７４内に気泡７６が発生する。そして、シール材溜まり部７４内に発生する気泡により、以下の不具合が生じる場合がある。
【０００５】
シール材が熱硬化性の接着剤であれば、シール材の熱硬化工程が必要になる。この熱硬化工程の熱によって、シール材溜まり部内の気泡が膨張する。膨張した気泡は、接着剤の接着性を弱め、接着剤を部分的に分断し、ガスリークが発生する場合がある。また、燃料電池の運転時でも、燃料電池の発電時に生じる熱によって、シール材溜まり部内の気泡が膨張し、上記のようにガスリークが発生する場合がある。また、水蒸気交換膜と、水蒸気交換膜を挟持し、ガス流路が形成された一対の加湿器用セパレータと、加湿器用セパレータ間、加湿器用セパレータと水蒸気交換膜間をシールするシール材とを有し、加湿器用セパレータのシール面に上記同様のシール材溜まり部が形成される加湿器も、シール材溜まり部内に発生する気泡により、上記同様の不具合が生じる。例えば、特許文献３では、シール材溜まり部内に気泡が発生することを抑制する構造のシール材溜まり部が設けられた燃料電池が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３６７６３１号公報
【特許文献２】特開２００７−５９３３０号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００５／１０４２８７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、シール材溜まり部内の気泡による不具合を抑制する燃料電池及び加湿器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電解質膜と前記電解質膜の外周部を除いた領域を挟持する一対の電極とを有する膜−電極アッセンブリと、前記膜−電極アッセンブリを挟持し、ガス流路が形成された一対の燃料電池用セパレータと、前記燃料電池用セパレータと前記電解質膜間をシールするシール材とを有する燃料電池であって、前記シール材に対向する前記燃料電池用セパレータのシール面と前記ガス流路との間に、前記シール材の余剰分を溜めるシール材溜まり部が形成され、前記シール材溜まり部と前記ガス流路との境界部に、前記シール材溜まり部内に存在する気泡を前記ガス流路へ排出させる排出手段が形成される。
【０００９】
また、前記燃料電池において、前記排出手段は、前記ガス流路の底面からの高さが前記シール材溜まり部の最深部と同等以下であることが好ましい。
【００１０】
また、前記燃料電池において、前記シール材溜まり部は、断面視が矩形状であることが好ましい。
【００１１】
また、前記燃料電池において、前記シール材溜まり部は、断面視が傾斜形状であることが好ましい。
【００１２】
また、前記燃料電池において、前記シール材溜まり部の側面と底面との境界部は、円弧状又は多角形状であることが好ましい。
【００１３】
また、前記燃料電池において、前記シール材溜まり部の側面及び底面のうち少なくともいずれか一方が傾斜していることが好ましい。
【００１４】
また、前記燃料電池において、前記シール材溜まり部と前記シール面との境界部は、円弧状又は多角形状であることが好ましい。
【００１５】
また、前記燃料電池において、前記シール材溜まり部と前記排出手段の境界部は、円弧状又は多角形状であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、水蒸気交換膜と、前記水蒸気交換膜を挟持し、ガス流路が形成された一対の加湿器用セパレータと、前記加湿器用セパレータと前記水蒸気交換膜間をシールするシール材とを有する加湿器であって、前記シール材に対向する前記加湿器用セパレータのシール面と前記ガス流路との間に、前記シール材の余剰分を溜めるシール材溜まり部が形成され、前記シール材溜まり部と前記ガス流路との境界部に、前記シール材溜まり部内に存在する気泡を前記ガス流路へ排出させる排出手段が形成される。
【００１７】
また、前記加湿器において、前記排出手段は、前記ガス流路の底面からの高さが前記シール材溜まり部の最深部と同等以下であることが好ましい。
【００１８】
また、前記加湿器において、前記シール材溜まり部は、断面視が矩形状であることが好ましい。
【００１９】
また、前記加湿器において、前記シール材溜まり部は、断面視が傾斜形状であることが好ましい。
【００２０】
また、前記加湿器において、前記シール材溜まり部の側面と底面との境界部は、円弧状又は多角形状であることが好ましい。
【００２１】
また、前記加湿器において、前記シール材溜まり部の側面及び底面のうち少なくともいずれか一方が傾斜していることが好ましい。
【００２２】
また、前記加湿器において、前記シール材溜まり部と前記シール面との境界部は、円弧状又は多角形状であることが好ましい。
【００２３】
また、前記加湿器において、前記シール材溜まり部と前記排出手段との境界部は、円弧状又は多角形状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、シール材溜まり部内の気泡による不具合を抑制する燃料電池及び加湿器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態について以下説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す分解模式斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す一部模式断面図である。図１に示すように、燃料電池１は、膜−電極アッセンブリ１０、膜−電極アッセンブリ１０を挟持する一対の燃料電池用セパレータ１２を有する。図２に示すように、燃料電池１を構成する膜−電極アッセンブリ１０は、電解質膜１４と、電解質膜１４の外周部１５を除いた領域を挟持する一対の電極（アノード極１６、カソード極１８）とを有する。また、図２に示すように燃料電池１には、燃料電池用セパレータ１２間、燃料電池用セパレータ１２と電解質膜１４の外周部１５間をシールするシール材２０が設けられている。
【００２７】
図１に示すように、燃料電池用セパレータ１２には、アノードガス入口２２及び出口２４、カソードガス入口２６及び出口２８、冷却水入口３０及び出口３２が形成されている。また、図１及び図２に示すように、燃料電池用セパレータ１２には、膜−電極アッセンブリ１０に反応ガスを供給するために、膜−電極アッセンブリ１０側にガス流路（アノードガス流路３４ａ又はカソードガス流路３４ｂ）が形成され、膜−電極アッセンブリ１０と反対側には、冷却水流路３６が形成されている。一方の燃料電池用セパレータ１２に形成されたアノードガス流路３４ａは、アノードガス入口２２及び出口２４と連通する。そして、燃料電池１の外部から導入されるアノードガスがアノードガス入口２２からアノードガス流路３４ａを通り、アノードガス出口２４から燃料電池１の外部へ排出される。アノードガス流路３４ａを通るアノードガスは、膜−電極アッセンブリ１０に供給され、燃料電池１の発電に利用される。また、他方の燃料電池用セパレータ１２に形成されたカソードガス流路３４ｂは、カソードガス入口２６及び出口２８と連通する。そして、燃料電池１の外部から導入されるカソードガスがカソードガス入口２６からカソードガス流路３４ｂを通り、カソードガス出口２８から燃料電池１の外部へ排出される。カソードガス流路３４ｂを通るカソードガスは、膜−電極アッセンブリ１０に供給され、燃料電池１の発電に利用される。また、燃料電池用セパレータ１２に形成された冷却水流路３６は、冷却水入口３０及び出口３２と連通し、燃料電池１の外部から導入される冷却水が冷却水入口３０から冷却水流路３６を通り、冷却水出口３２から燃料電池１の外部へ排出される。
【００２８】
図２に示すように、燃料電池用セパレータ１２には、シール材２０に対向する燃料電池用セパレータ１２のシール面とアノードガス流路３４ａ又はカソードガス流路３４ｂとの間にシール材溜まり部３８が形成されている。また、図１に示すようにシール材溜まり部３８は、アノードガス流路３４ａの周囲（カソードガス流路３４ｂの周囲も同様）、各ガス入口及び出口の周囲に形成されている（図１に示す点線部）。シール材溜まり部３８は、燃料電池３の組み立て、接合の際に加えられる圧力によって、はみ出すシール材２０の余剰分を溜めるものである。これにより、シール材２０の余剰分がアノードガス流路３４ａ又はカソードガス流路３４ｂにはみ出すことを抑制することができる。シール材溜まり部３８の容積は、シール材２０の余剰分を収容できる大きさに設定されることが好ましい。しかし、シール材２０の余剰分がガス流路を閉塞しない程度であれば、シール材２０の余剰分を全て収容できる大きさでなくてもよい。また、シール材溜まり部３８にシール材２０の余剰分が収容された状態で、シール材溜まり部３８にガス流路（アノードガス流路３４ａ又はカソードガス流路３４ｂ）と通じる空間が存在していてもよい。
【００２９】
また、燃料電池用セパレータ１２には、シール材溜まり部３８とアノードガス流路３４ａ、カソードガス流路３４ｂとの境界部に、シール材溜まり部３８内に存在する気泡をアノードガス流路３４ａ、カソードガス流路３４ｂへ排出させる排出手段が形成されている。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、燃料電池用セパレータに形成される排出手段の構成の一例を示す模式断面図である。図３の断面図は、図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。すなわち、シール材溜まり部３８の長手方向に直行する断面図である。図３（Ａ）に示すシール材溜まり部３８とアノードガス流路３４ａとの境界部に形成される排出手段３９は、アノードガス流路３４ａの底面からの高さが、シール材溜まり部３８の最深部と同等（又はそれより低くてもよい）に形成されている。すなわち、シール材溜まり部３８（及びアノードガス流路３４ａ）は、シール面１２ａより掘り下げた形状となり、シール材溜まり部３８は、シール面１２ａ及びアノードガス流路３４ａに隣接することとなる。また、シール材溜まり部３８の長手方向に直行する断面視において、シール材溜まり部３８の底面は、アノードガス流路３４ａに向かうにつれて深くなるか、一定の深さとなる。上記排出手段３９によって、図９及び図１０に示すようなシール材溜まり部とは異なり、シール材溜まり部３８とアノードガス流路３４ａとの間に、シール材溜まり部３８内の気泡がアノードガス流路３４ａへ排出されることを防ぐ壁が無くなり（すなわち、本実施形態では、シール材溜まり部３８とアノードガス流路３４ａとが繋がっている）、シール材溜まり部３８内の気泡をアノードガス流路３４ａへ排出させることができる。また、図３（Ｂ）に示すように、シール材溜まり部３８とアノードガス流路３４ａとの境界部に形成される排出手段３９は、シール材溜まり部３８内の気泡をアノードガス流路３４ａへ排出させることができる程度の高さであれば、アノードガス流路３４ａの底面からの高さがシール材溜まり部３８の最深部より高くなるように形成されてもよい。さらに、図３（Ｃ）に示すように、シール材溜まり部３８とアノードガス流路３４ａとの境界部に形成される排出手段３９に、シール材溜まり部３８内の気泡をアノードガス流路３４ａへ排出させる通路が形成されていれば、シール材溜まり部３８内の気泡をアノードガス流路３４ａへ排出させることができない高さ、例えば、アノードガス流路３４ａの底面からの高さがシール面１２ａと同等の高さであってもよい。本実施形態では、シール材溜まり部３８内の気泡をアノードガス流路３４ａへ効率良く排出させることができる点で、シール材溜まり部３８とアノードガス流路３４ａとの境界部に形成される排出手段３９は、アノードガス流路３４ａの底面からの高さがシール材溜まり部３８の最深部と同等以下に形成されているものであることが好ましい（図３（Ａ）に示す排出手段３９）。シール材溜まり部３８とカソードガス流路３４ｂとの境界部に形成される排出手段３９も同様である。以下、図３（Ａ）に示す排出手段３９を例に説明する。
【００３０】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、燃料電池用セパレータのシール面に形成されるシール材溜まり部の構成の一例を示す模式断面図である。図４に示すシール材溜まり部の断面図は、図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。すなわち、シール材溜まり部３８の長手方向に直行する断面図である。図４（Ａ）に示すように、シール材溜まり部３８の溝形状は矩形状であっても、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、シール面１２ａからガス流路（アノードガス流路３４ａ、カソードガス流路３４ｂ）に向かって傾斜した傾斜形状であってもよい。また、矩形状、傾斜形状のシール材溜まり部３８は、ガス流路に向かって深くなるように形成されている。そして、シール材溜まり部３８の傾斜面は直線（図４（Ｂ））であっても曲線（図４（Ｃ））であってもよい。上記いずれの構成でも、シール材２０の余剰分を溜めることができる。
【００３１】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、燃料電池用セパレータのシール面に形成されるシール材溜まり部の構成の他の一例を示す模式断面図である。図５に示すシール材溜まり部の断面図は、図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。すなわち、シール材溜まり部３８の長手方向に直行する断面図である。図４（Ａ）に示す矩形状のシール材溜まり部のように側面と底面との境界部（図４（Ａ）に示すＺ）が直角（又は鋭角）であると、シール材溜まり部３８へシール材２０が流れる際に、気泡がシール材溜まり部３８内に発生し易くなる。しかし、図５（Ａ）に示すように、シール材溜まり部３８の側面と底面との境界部（図５に示すＺ）を円弧状又は多角形状（不図示）にすることにより、シール材溜まり部３８へシール材２０が流れる際に、気泡がシール材溜まり部３８内に発生することを抑制することができる。図５（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、側面及び底面のうち少なくともいずれか一方がガス流路に向かって深くなるように傾斜した傾斜形状でもよい。また、本実施形態では、側面と底面との境界部、燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部（図５に示すＸ）及びシール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部のうち少なくともいずれか一方を円弧状又は多角形状としたものであってもよいし、それらを組み合わせたものであってもよい。燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部及びシール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部を円弧状又は多角形状にする効果については、後述する。
【００３２】
図６（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池用セパレータのシール面に形成されるシール材溜まり部の構成の他の一例を示す模式断面図である。図６に示すシール材溜まり部の断面図は、図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。すなわち、シール材溜まり部３８の長手方向に直行する断面図である。シール材溜まり部３８は、燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａからアノードガス流路３４ａに向かって傾斜しているもの（図６（Ａ）は傾斜面が直線状、図６（Ｂ）は傾斜面が曲線状）であり、燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部（図６に示すＸ）及びシール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部が、円弧状である。又は燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部及びシール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部が多角形状（不図示）である。カソードガス流路３４ｂが形成された燃料電池用セパレータ１２側も同様である。図６（Ａ），（Ｂ）では、燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部及びシール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部を円弧状としたが、本実施形態では、燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部及びシール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部のうち少なくともいずれか一方を円弧状又は多角形状としたものであってもよい。さらに、燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部及びシール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部のうち少なくともいずれか一方を円弧状とし、他方を多角形状としたものであってもよい。燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａとシール材溜まり部３８との境界部を円弧状又は多角形状とすることによって、燃料電池用セパレータ１２のシール面１２ａ上のシール材２０が、シール材溜まり部３８へ流れ易くなり、シール材２０のガス流路（アノードガス流路３４ａ、カソードガス流路３４ｂ）へのはみ出しを抑制することができる。また、シール材溜まり部３８と排出手段３９との境界部を円弧状又は多角形状とすることによって、シール材溜まり部３８へシール材２０が流れる際に、シール材溜まり部３８内に発生する気泡をガス流路（アノードガス流路３４ａ、カソードガス流路３４ｂ）へ排出させ易くすることができる。
【００３３】
本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータ１２は、カーボン、金属、導電性樹脂等が用いられる。本実施形態に用いられるアノード極１６及びカソード極１８はそれぞれ、不図示の触媒層と拡散層とを備える。拡散層は、反応ガスの拡散性が高い材料であれば特に制限されるものではない。例えば、カーボンクロス、カーボンペーパ等の多孔質カーボン材料等が挙げられる。触媒層は、例えば、白金、ルテニウム等の金属触媒を担持したカーボンとパーフルオロスルホン酸系の電解質等とを混合して成膜されたもの等が挙げられる。本実施形態に用いられる電解質膜１４は、ガス不透過性であり、電子伝導性を有さずイオン伝導性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、パーフルオロスルホン酸系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜等が挙げられる。
【００３４】
本実施形態に用いられるシール材２０は、絶縁性を有し燃料電池を構成する部材を接着させることができるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、一般的な液状ガスケット、エチレンプロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の射出成形材、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
【００３５】
上記本実施形態に係る燃料電池は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、定置用電源等として使用することができる。
【００３６】
図７は、本発明の実施形態に係る加湿器の構成の一例を示す分解模式斜視図である。図８は、本発明の実施形態に係る加湿器の構成の一例を示す一部模式断面図である。図７に示すように、加湿器２は、水蒸気交換膜４０と、水蒸気交換膜４０を挟持する一対の加湿器用セパレータ４２とを有する。図８に示すように、加湿器２には、加湿器用セパレータ４２間、加湿器用セパレータ４２と水蒸気交換膜４０間をシールするシール材４４が設けられている。
【００３７】
図７に示すように、加湿器用セパレータ４２には、湿潤ガス入口４６及び出口４８、乾燥ガス入口５０及び出口５２が形成されている。また、図７及び図８に示すように、加湿器用セパレータ４２には、水蒸気交換膜４０に湿潤ガスを接触させるため又は水蒸気交換膜に乾燥ガスを接触させるためのガス流路（湿潤ガス流路５４ａ又は乾燥ガス流路５４ｂ）が形成されている。一方の加湿器用セパレータに形成された湿潤ガス流路５４ａは、湿潤ガス入口４６及び出口４８と連通する。そして、加湿器２の外部から導入される湿潤ガスが湿潤ガス入口４６から湿潤ガス流路５４ａを通り、湿潤ガス出口４８から加湿器２の外部へ排出される。湿潤ガス流路５４ａを通る湿潤ガスは水蒸気交換膜４０と接触し、湿潤ガス中の水分が水蒸気交換膜４０に吸水される。他方の加湿器用セパレータ４２に形成された乾燥ガス流路５４ｂは、乾燥ガス入口５０及び出口５２と連通する。そして、加湿器２の外部から導入される乾燥ガスが乾燥ガス入口５０から乾燥ガス流路５４ｂを通り、乾燥ガス出口５２から加湿器２の外部へ排出される。乾燥ガス流路５４ｂを通る乾燥ガスは水蒸気交換膜４０と接触し、湿潤ガスから吸水した水蒸気交換膜４０内の水分が乾燥ガスに供給され、乾燥ガスが加湿される。
【００３８】
このような乾燥ガスを加湿する加湿器２は、例えば、空調器、燃料電池の湿度を確保するために使用される。燃料電池に使用される加湿器の場合、上記乾燥ガスは、燃料電池に供給されるカソードガス又はアノードガスであり、上記湿潤ガスは、燃料電池から排出されるアノードガス又はカソードガス（アノードオフガス、カソードオフガス）である。
【００３９】
図８に示すように、シール材４４に対向する加湿器用セパレータ４２のシール面と湿潤ガス流路５４ａとの間にシール材溜まり部５６が形成されている。また、図７に示すようにシール材溜まり部５６は、湿潤ガス流路５４ａの周囲（乾燥ガス流路５４ｂの周囲も同様）、各ガス入口及び出口の周囲に形成されている（図７に示す点線部）。シール材溜まり部５６は、加湿器２の組み立て・接合の際に加えられる圧力によって、はみ出すシール材４４の余剰分を溜めるものである。これによりシール材４４の余剰分が湿潤ガス流路５４ａにはみ出すことを抑制することができる。また、本実施形態の加湿器用セパレータ４２には、シール材溜まり部５６と湿潤ガス流路５４ａとの境界部に、シール材溜まり部５６内に存在する気泡を湿潤ガス流路５４ａへ排出させる排出手段５７が形成されている。排出手段５７は、上記説明した全ての構造（例えば、図３〜５）を採用することができる。乾燥ガス流路５４ｂが形成された加湿器用セパレータ４２も同様である。
【００４０】
本実施形態に用いられる加湿器用セパレータ４２を構成する材料は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド等のエンプラ系樹脂等の樹脂、金属等を使用することができる。
【００４１】
本実施形態に用いられる水蒸気交換膜４０は、ガス不透過性であり、水等を選択的に通すもの、又は水等を蓄えることができるものであれば特に制限されるものではなく、公知の樹脂膜使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂膜、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエンカビニリデン、ポリエステル等の樹脂膜、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂の樹脂膜、フッ素系スルホン酸高分子イオン交換樹脂膜等が挙げられる。
【００４２】
本実施形態に用いられるシール材４４は、上記説明した燃料電池に用いられるシール材と同様のものが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す分解模式斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す一部模式断面図である。
【図３】燃料電池用セパレータに形成される排出手段の構成の一例を示す模式断面図である。
【図４】燃料電池用セパレータのシール面に形成されるシール材溜まり部の構成の一例を示す模式断面図である。
【図５】燃料電池用セパレータのシール面に形成されるシール材溜まり部の構成の他の一例を示す模式断面図である。
【図６】燃料電池用セパレータのシール面に形成されるシール材溜まり部の構成の他の一例を示す模式断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る加湿器の構成の一例を示す分解模式斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る加湿器の構成の一例を示す一部模式断面図である。
【図９】一般的な燃料電池の構成を示す一部模式断面図である。
【図１０】図９のシール材溜まり部の構成を示す拡大模式断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  燃料電池、２  加湿器、３  燃料電池、１０  膜−電極アッセンブリ、１２  燃料電池用セパレータ、１２ａ  シール面、１４  電解質膜、１５  外周部、１６  アノード極、１８  カソード極、２０  シール材、２２  アノードガス入口、２４  アノードガス出口、２６  カソードガス入口、２８  カソードガス出口、３０  冷却水入口、３２  冷却水出口、３４ａ  アノードガス流路、３４ｂ  カソードガス流路、３６  冷却水流路、３８  シール材溜まり部、３９，５７  排出手段、４０  水蒸気交換膜、４２  加湿器用セパレータ、４４  シール材、４６  湿潤ガス入口、４８  湿潤ガス出口、５０  乾燥ガス入口、５２  乾燥ガス出口、５４ａ  湿潤ガス流路、５４ｂ  乾燥ガス流路、５６  シール材溜まり部、６０  電解質膜、６２  アノード極、６４  カソード極、６６  膜−電極アッセンブリ、６８  燃料電池用セパレータ、７０  シール材、７２  ガス流路、７４  シール材溜まり部、７６  気泡。
【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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