(57)【要約】【課題】ハンドリング性が改善されたガスケット部材を提供すること。【解決手段】本発明のガスケット部材によれば、シールリップが一対のセパレータからの押圧により変形してシール機能を発揮可能な弾性体から構成されるので、一対のセパレータ間のガスシール性を確保できる上に、該シールリップより高剛性の材質から構成される形状補強部を有しているので、ガスケット部材の変形（捩れや折れなど）が抑制されてハンドリング性が改善される。また、このように、変形が抑制されたことにより、ガスケット部材の内周側に位置する膜電極接合体が該ガスケット部材の取り扱い時に破損や損傷することを防止できる。【選択図】図４
2009099423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜とその固体高分子電解質膜の両面に積層された一対の電極層とを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両面に設けられ各電極層へ供給するガスの流路を有する一対のセパレータとを備えた燃料電池に用いられ、前記膜電極接合体と前記一対のセパレータとの間に配設されてガスシール性を確保するガスケット部材であって、
前記一対のセパレータからの押圧により変形してシール機能を発揮可能な弾性体から構成されるシールリップと、
前記シールリップより剛性の高い材質から構成される形状補強部と、を備えていることを特徴とするガスケット部材。
【請求項２】
前記形状補強部は、前記シールリップの内周側又は外周側の少なくとも一方の側に設けられ、前記シールリップより高剛性の弾性体から構成された肩部であることを特徴とする請求項１記載のガスケット部材。
【請求項３】
前記形状補強部は、内部に埋設された、前記シールリップより高剛性の材料から構成される線状部材であることを特徴とする請求項１記載のガスケット部材。
【請求項４】
前記形状補強部は、少なくとも、前記シールリップの外周側を取り囲む形態に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガスケット部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスケット部材に関し、ハンドリング性が改善されたガスケット部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体高分子型燃料電池の単位セルは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、その両面にそれぞれ積層されるセパレータとから構成される。
【０００３】
膜電極接合体は、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標：デュポン社製）などの固体高分子電解質膜からなる電解質膜と、この電解質膜の一面に配置された触媒層及びガス拡散層から構成され酸化剤ガス（例えば、空気）が供給される空気極（カソード極）と、電解質膜の他面に配置された触媒層及びガス拡散層とから構成され燃料ガス（例えば、水素ガス）が供給される燃料極（アノード極）とを有している。
【０００４】
セパレータは、導電性の材料から気密に成型され、膜電極接合体を間に挟んで積層された場合に、膜電極接合体における空気極側に空気室を形成し、燃料極側に燃料室を形成する。燃料電池スタックが構成される場合には、隣り合う単位セルはセパレータが共通とされている。
【０００５】
一対のセパレータ間のガスシール性を確保する構造の１つに、膜電極接合体の外周側に配設されたガスケット部材がある。例えば、特許文献１には、膜電極接合体の外周側に一体に保持されて一対のセパレータ間をシールするものであって、全体をゴム状弾性体により構成されているガスケット（シール構造体）が記載されている。
【０００６】
特許文献１に記載されるガスケットは、セパレータの内面に密接してシール機能を発揮するシールリップが一体成形されており、かかるシールリップにかかる締結荷重を膜電極接合体にかかる荷重に対して低くする必要性から低硬度のゴム状弾性体が採用されている。
【特許文献１】特開２００６−２２８５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されるガスケットは、低硬度のゴム状弾性体から構成されているので、取り扱い時にガスケットの変形（例えば、捩れや折れなど）が生じ易い。かかるガスケットには膜電極接合体が一体化されているので、ガスケットの捩れや折れによって膜電極接合体の破損又は損傷が生じる虞がある。よって、シールリップにかかる締結荷重を膜電極接合体にかかる荷重に対して低くするという要件を満たすものの、変形の生じ易いガスケットは、ハンドリング性が悪いという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ハンドリング性が改善されたガスケット部材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、請求項１記載のガスケット部材は、固体高分子電解質膜とその固体高分子電解質膜の両面に積層された一対の電極層とを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両面に設けられ各電極層へ供給するガスの流路を有する一対のセパレータとを備えた燃料電池に用いられ、前記膜電極接合体と前記一対のセパレータとの間に配設されてガスシール性を確保するものであって、前記一対のセパレータからの押圧により変形してシール機能を発揮可能な弾性体から構成されるシールリップと、前記シールリップより剛性の高い材質から構成される形状補強部と、を備えている。
【００１０】
請求項２記載のガスケット部材は、請求項１記載のガスケット部材において、前記形状補強部は、前記シールリップの内周側又は外周側の少なくとも一方の側に設けられ、前記シールリップより高剛性の弾性体から構成された肩部である。
【００１１】
請求項３記載のガスケット部材は、請求項１記載のガスケット部材において、前記形状補強部は、内部に埋設された、前記シールリップより高剛性の材料から構成される線状部材である。
【００１２】
請求項４記載のガスケット部材は、請求項１から３のいずれかに記載のガスケット部材において、前記形状補強部は、少なくとも、前記シールリップの外周側を取り囲む形態に配置されている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のガスケット部材によれば、シールリップが一対のセパレータからの押圧により変形してシール機能を発揮可能な弾性体から構成されるので、一対のセパレータ間のガスシール性を確保できる上に、該シールリップより高剛性の材質から構成される形状補強部を有しているので、ガスケット部材の変形（捩れや折れなど）が抑制されてハンドリング性が改善されるという効果がある。
【００１４】
請求項２記載のガスケット部材によれば、請求項１記載のガスケット部材の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。シールリップの内周側又は外周側の少なくとも一方の側には、該シールリップより高剛性の弾性体から構成された肩部を有しており、その肩部が形状補強部として機能する。
【００１５】
よって、肩部をシールリップより高剛性の弾性体から構成し、肩部としての本来の機能に、ガスケット部材の剛性を高める形状補強部としての機能を付加することができる。従って、形状補強部を別途設ける必要がなくなり、ガスケット部材の構成の複雑化を抑制しつつ、ハンドリング性の改善を達成できるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載のガスケット部材によれば、請求項１記載のガスケット部材の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。シールリップより高剛性の材料から構成される線状部材が形状補強部として内部に埋設されているので、ガスケット部材の変形を抑制でき、その結果として、ハンドリング性を改善することができるという効果がある。ここで、形状補強部である線状部材は、内部に埋設されているので、線状部材の成分が外部へ溶出され難い。よって、線状部材からの溶出成分によって膜電極接合体が劣化する危険性を高めることなく、ハンドリング性の改善を達成できる。
【００１７】
請求項４記載のガスケット部材によれば、請求項１から３のいずれかに記載のガスケット部材の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。形状補強部が、少なくとも、シールリップの外周側を取り囲む形態に配置されているので、ガスケット部材の剛性を効果的に高め、該ガスケット部材が捩れたり折れたりするなどの変形を有効に抑制できる。よって、ガスケット部材のハンドリング性を大きく改善させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１から図５を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、燃料電池の単位セル１０が複数積層された燃料電池スタック１００の一部を示す分解斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、燃料電池スタック１００は、内周側に膜電極接合体２０が一体化されているガスケット部材４０と、メタルセパレータ６０とが交互に多数積層された構造（図１では、３枚のガスケット部材４０と３枚のメタルセパレータ６０のみを図示）を有する。なお、この燃料電池スタック１００の積層方向の両端には、エンドプレート（図示せず）が配置されており、ボルト（図示せず）及びナット（図示せず）などを用いて両エンドプレートを締結することによって、交互に積層されるガスケット部材２０及びメタルセパレータ６０を加圧挟持している。
【００２０】
ここで、燃料電池の単位セル１０は、膜電極接合体２０と、膜電極接合体２０の外周側に配設されているガスケット部材４０と、膜電極接合体２０の両面側に位置するメタルセパレータ６０とによって構成される。なお、図１に示すように、１のメタルセパレータ６０は、隣接する単位セル１０のセパレータとして共通に使用されている。
【００２１】
膜電極接合体２０は、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標：デュポン社製）やＡｃｉｐｌｅｘ（登録商標：旭化成（株）製）などの固体高分子電解質膜２１（図２（ｃ）参照）と、該固体高分子電解質膜の両面に各々積層されて接合された一対の電極層２２，２３（図２（ｃ）参照）とから構成される。
【００２２】
膜電極接合体２０における両電極層２２，２３は、どちらも、触媒層（図示せず）とガス拡散層（図示せず）とから構成され、触媒層の側が固体高分子電解質膜に接合されている。これらの電極層は、供給されるガスの種類に応じて、空気極（カソード極）又は燃料極（アノード極）とされる。なお、以下では、電極層２２を空気極２２とし、電極層２３を燃料極２３として説明する。
【００２３】
なお、空気極２２及び燃料極２３における図示されないガス拡散層は、ガス拡散が可能なカーボン製の織物やカーボン製の紙等から構成されるものであり、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボン繊維からなる不織布などが使用される。
【００２４】
また、膜電極接合体２０における図示されない触媒層としては、例えば、白金触媒が担持されたカーボンと電解質とを含んで構成された層を採用することができる。
【００２５】
次に、図２から図４を参照して、本実施形態のガスケット部材４０について説明する。図２（ａ）は、内周側に膜電極接合体２０が一体化されているガスケット部材４０の一面側を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すガスケット部材４０の裏面側を模式的に示す斜視図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における断面図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｃ）では、図面の理解を容易にする目的で、シール構造体４５，５１の詳細な構成を省略して示している。
【００２６】
図３（ａ）は、図２（ａ）において矢印ＩＩＩａ方向から見た部分の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における断面図であり、図３（ｃ）は、図２（ａ）において矢印ＩＩＩｃ方向から見た部分の正面図である。なお、図面の理解を容易にする目的で、図３（ａ）における肩部４５ｂ，４５ｃに対し、並びに、図３（ｃ）における肩部５１ｂ，５１ｃに対してハッチングを施している。また、図４は、シール構造体４５，５１を模式的に示す拡大断面図である。
【００２７】
ガスケット部材４０は、膜電極接合体２０の外周側に配設されて、その両面にそれぞれ対向して配置される一対のメタルセパレータ６０との間のガスシール性を確保するための部材である。このガスケット部材４０は、ガスケット部材４０の一面を構成する空気極ガスケット４１と、他面を構成する燃料極ガスケット４２とから構成される。
【００２８】
空気極ガスケット４１及び燃料極ガスケット４２は、ゴムや樹脂などの絶縁性弾性体から構成される。なお、詳細は後述するが、空気極ガスケット４１及び燃料極ガスケット４２は、どちらも、硬度（又は剛性）の異なる２種類の絶縁性弾性体から構成されている。このような空気極ガスケット４１及び燃料極ガスケット４２は、一方の種類の絶縁性弾性体を該当形状に射出成形した後、他方の種類の絶縁性弾性体を該当形状に射出成型することによって作製することができる。
【００２９】
ここで、各ガスケット４１，４２の一面側（互いに接着される側の面）には、接着フィルムシート（図示せず）が配設されており、これらの接着フィルムシートを対向させて両ガスケット４１，４２を接着させることにより、ガスケット部材４０が作製される。なお、空気極ガスケット４１及び燃料極ガスケット４２には、それぞれ、膜電極接合体２０に応じた開口４１ａ及び４２ａが形成されており、ガスケット部材４０作製時には、空気極ガスケット４１と燃料極ガスケット４２との間に膜電極接合体２０を介在させた上で接着させる。よって、膜電極接合体２０が接着フィルムシート（図示せず）によって固定されて、その結果、ガスケット部材４０は、その内周側に膜電極接合体２０が一体化されたものとして得られる。
【００３０】
ガスケット部材４０は、膜電極接合体２０を挟む両端側に開口部４３，４４を有している。これらの開口部４３，４４は、燃料電池スタック１００の積層方向（図２（ａ）における矢印Ｚ方向又はその反対方向）に燃料ガス（例えば、水素ガス）を流通させる流路とされるものである。
【００３１】
かかる開口部４３，４４から空気極２２や外界へ燃料ガスが漏洩することを防止するため、ガスケット部材４０における空気極ガスケット４１には、開口部４３，４４の周囲にシール構造体４５が形成されている。
【００３２】
このシール構造体４５は、シールリップ部４５ａと、断面視におけるシールリップ部４５ａの両側（即ち、シールリップ４５ａの内周側及び外周側）に位置する肩部４５ｂ，４５ｃと、シールリップ部４５ａと肩部４５ｂとの間に形成される溝部４５ｄと、シールリップ部４５ａと肩部４５ｃとの間に形成される溝部４５ｅとから構成される。
【００３３】
シールリップ部４５ａは、燃料電池スタック１００の構成時（積層時）に対向するメタルセパレータ６０から押圧されて変形し、そのメタルセパレータ６０と密接することによってガスシール機能を発揮する部分である。肩部４５ｂ，４５ｃは、後述する肩部５１ｂ，５１ｃと共に、燃料電池スタック１００の構成時（積層時）に一対のメタルセパレータ６０の間隔を規定する部分である。また、溝部４５ｄ，４５ｅは、圧縮荷重によるシールリップ部４５ａの変形を許容するための絶縁性弾性体の逃げ部として機能する部分である。
【００３４】
より詳細には、シールリップ部４５ａは、ガスシール機能の長期耐久性に対する要求を満たすべく、図４に示すような断面山形状や断面三角形状など、鋭利な先細の先端部を有していると共に、その高さが肩部４５ｂ，４５ｃの高さより高くなる（即ち、先端部が肩部４５ｂ，４５ｃより高い位置となる）ように構成されている。
【００３５】
また、このシールリップ部４５ａは、かかるシールリップ部４５ａにかかる締結荷重を膜電極接合体２０にかかる荷重に対して低くする必要性から低硬度（例えば、硬度４０〜５０度程度）の絶縁性弾性体から構成されている。
【００３６】
また、肩部４５ｂ，４５ｃは、それぞれ、シールリップ部４５ａを所望の圧縮率に制御する（即ち、シールリップ部４５ａを圧縮荷重に対して所望の高さに制御する）ことが要求されることから、圧縮荷重に対する変形が殆ど又は全くない形状が採用される。なお、圧縮荷重に対する変形が殆ど又は全くない形状としては、図４に示すような先端部が平坦である形状（断面台形状又は断面四角形状など）を例示できる。また、肩部４５ｂ，４５ｃの高さは、シールリップ部４５ａを所望の圧縮率に制御できるよう、いずれもシールリップ部４５ａの高さより低く、互いに略同一の高さであるように構成されている。
【００３７】
本実施形態のガスケット部材４０において、肩部４５ｂ及び肩部４５ｃは、シールリップ部４５ａより高剛性（又は高硬度）であり弾性変形し難い絶縁性弾性体から構成されている。肩部４５ｂ，４５ｃを、シールリップ部４５ａより高剛性である絶縁性弾性体から構成することにより、ガスケット部４０の剛性を高めることができるので、取り扱い時（例えば、ガスケット部４０を持ち上げた場合など）に変形し難いものにすることができる。よって、本実施形態のガスケット部４０のハンドリング性を向上させることができる。
【００３８】
また、ガスケット部材４０における空気極ガスケット４１には、対向する２端辺４６ａ，４６ｂ側の開放された凹部４６が形成されている。この凹部４６は、メタルセパレータ６０を積層した場合に空気極側コレクタ６３（図５（ａ）参照）を収容し、酸化剤ガスとしての空気が空気極２２上を矢印Ｘ方向（又はその反対方向）に流通する空気室を形成する。なお、この凹部４６の底面部分は、シールリップ部４５ａと同じ低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
【００３９】
一方で、ガスケット部材４０における燃料極ガスケット４２の外周にはシール構造体５１が形成されている。このシール構造体５１は、燃料電池スタック１００（又は単位セル１０）から外界への燃料ガスの漏洩を防止するものである。
【００４０】
シール構造体５１は、上述したシール構造体４５と同様に、シールリップ部５１ａと、断面視におけるシールリップ部５１ａの両側（即ち、シールリップ４５ａの内周側及び外周側）に位置する肩部５１ｂ，５１ｃと、シールリップ部５１ａと肩部５１ｂとの間に形成される溝部５１ｄと、シールリップ部５１ａと肩部５１ｃとの間に形成される溝部５１ｅとから構成される。
【００４１】
シールリップ部５１ａは、シールリップ４５ａと同様に、燃料電池スタック１００の構成時（積層時）に対向するメタルセパレータ６０から押圧されて変形し、そのメタルセパレータ６０と密接することによってガスシール機能を発揮する部分であり、鋭利な先細の先端部を有していると共に、その高さが肩部５１ｂ，５１ｃの高さより高くなるように構成されている。このシールリップ部５１ａもまた、シールリップ４５ａと同様に、シールリップ部５１ａにかかる締結荷重を膜電極接合体２０にかかる荷重に対して低くする必要性から低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
【００４２】
肩部５１ｂ，５１ｃは、上述した肩部４５ｂ，４５ｃと共に、一対のメタルセパレータ６０の間隔を規定する部分であり、先端部が平坦である形状（断面台形状又は断面四角形状など）を有していると共に、その高さがシールリップ部５１ａの高さより低く、互いに略同一の高さであるように構成されている。この肩部５１ｂ，５１ｃもまた、ガスケット部４０の剛性を高めることができるよう、シールリップ部５１ａより高剛性（又は高硬度）であり弾性変形し難い絶縁性弾性体から構成されている。
【００４３】
また、溝部５１ｄ，５１ｅは、上述した溝部４５ｄ，４５ｅと同様に、圧縮荷重によるシールリップ部５１ａの変形を許容するための絶縁性弾性体の逃げ部として機能する部分である。
【００４４】
また、ガスケット部材４０における燃料極ガスケット４２には、凹部５２が形成されている。この凹部５２は、メタルセパレータ６０を積層した場合に燃料極側コレクタ６２（図５（ａ）参照）を収容し、燃料ガス（例えば、水素）が燃料極２３上を矢印Ｙ方向（又はその反対方向）に流通する燃料室を形成する。なお、この凹部５２の底面部分は、シールリップ部５１ａと同じ低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
【００４５】
次に、図５を参照して、本実施形態のメタルセパレータ６０について説明する。図５（ａ）は、メタルセパレータ６０の一面側を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すメタルセパレータ６０の裏面側を模式的に示す斜視図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＶｃ−Ｖｃ線における断面図である。
【００４６】
メタルセパレータ６０は、板状のセパレータ本体６１と、セパレータ６１の一面に設けられた燃料極側コレクタ６２と、セパレータ６１の他面に設けられた空気極側コレクタ６３とから構成される。
【００４７】
セパレータ本体６１は、隣接する単位セル１０間のガス遮断部材として機能するものであり、導電性の薄板から構成され、ガスケット部材４０の開口部４３，４４に対応する位置（即ち、積層した場合に開口部４３，４４と連通される位置）に、燃料ガスの流路となる開口部６１ａ，６１ｂが開口されている。なお、セパレータ本体６１を構成する導電性の薄板としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金などに金メッキ等の耐腐食導電処理を施した薄板を使用できる。
【００４８】
燃料極側コレクタ６２は、ガスケット部材４０の凹部５２ａ（図２参照）に収容されて膜電極接合体２０における燃料極２３側に接触して電極反応によって生じた電流を集電する集電体である。
【００４９】
この燃料極側コレクタ６２は、セパレータ本体６１の一面側から同じ高さに立設され、開口部６１ａと開口部６１ｂとの間に延びる導電性を有する複数本のリブ６２ａと、これらのリブ６２ａの先端に配設された多数の開口を有する導電性の板材（例えば、エキスパンドメタルやパンチングメタル等のメタル板材など）である集電部材６２ｂとから構成される。そして、セパレータ本体６１と隣接するリブ６２ａと集電部材６２ａとにより囲まれる空間６２ｃが燃料ガス流路として機能する。
【００５０】
一方で、空気極側コレクタ６３は、ガスケット部材４０の凹部４６（図２参照）に収容されて膜電極接合体２０における空気極２２側に接触して電極反応によって生じた電流を集電する集電体である。
【００５１】
この空気極側コレクタ６３は、セパレータ本体６１の他面側から同じ高さに立設され、リブ６２ａと略直交する方向に延びる導電性を有する複数本のリブ６３ａと、これらのリブ６３ａの先端に配設された多数の開口を有する導電性の板材（例えば、エキスパンドメタルやパンチングメタル等のメタル板材など）である集電部材６３ｂとから構成される。そして、セパレータ本体６１と隣接するリブ６３ａと集電部材６３ｂとにより囲まれる空間６３ｃが空気流路として機能する。なお、空気極側コレクタ６３は、多数の開口を有する集電部材６３ｂを有しているので、電極反応の結果として空気極２２において生成された水を空間６３ｃ（空気流路）へ透過することができる。
【００５２】
上述した燃料極側コレクタ６２を構成するリブ６２ａ及び集電部材６２ｂ、並びに、空気側コレクタ６３を構成するリブ６３ａ及び集電部材６３ｂとしては、上述したセパレータ本体６１として採用した材質、即ち、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金などに金メッキ等の耐腐食導電処理を施したものを使用できる。
【００５３】
以上説明したように、この第１実施形態によれば、ガスケット部材４０における空気極ガスケット４１に設けられている肩部４５ｂ，４５ｃ、及び、燃料極ガスケット４２に設けられている肩部５１ｂ，５１ｃが、他の部分（シールリップ部４５ａ，５１など）に比べて高剛性の弾性体から構成されているので、ガスケット部材４０の剛性が高まる。よって、取り扱い時におけるガスケット部材４０の変形（例えば、捩れや折れなど）を抑制でき、ガスケット部材４０のハンドリング性が向上（改善）される。
【００５４】
また、上述のようにガスケット部材４０の変形が抑制されたことにより、ガスケット部材４０に一体化されている膜電極接合体２０が、ガスケット部材４０の取り扱い時に破損や損傷することを防止できるという点においても有効である。
【００５５】
ここで、本実施形態のガスケット部材４０によれば、肩部４５ｂ，４５ｃ，５１ｂ，５１ｃを他の部分より高剛性（又は高硬度）の弾性体から構成することによって、一対のメタルセパレータ６０の間隔を規定するという肩部としての本来の機能に、ガスケット部材４０の剛性を高める機能を付加することができる。従って、ガスケット部材４０の剛性を高めるための部材を別途設ける必要がなくなり、ガスケット部材４０の構成の複雑化を抑制しつつ、ハンドリング性の改善を達成することができる。
【００５６】
特に、肩部５１ｂ，５１ｃは、ガスケット部材４０の外周に配置されているので、ガスケット部材４０の剛性を効果的に高めることができる。その結果、ガスケット部材４０の変形（捩れや折れなど）を有効に抑制することができるので、ガスケット部材４０のハンドリング性が大きく改善されることになる。
【００５７】
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明における第２実施形態のシール構造体４５０，５１０を模式的に示す拡大断面図である。なお、この第２実施形態を説明する上で、上記の第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５８】
上述した第１実施形態におけるガスケット部材４０のシール構造体４５，５１の肩部４５ｂ，４５ｃ，５１ｂ，５１ｃがシールリップ部４５ａ，５１ａより高剛性の絶縁性弾性体から構成されていたのに対し、この第２実施形態のシール構造体４５０，５１０では、肩部４５０ｂ，４５０ｃ，５１０ｂ，５１０ｃがシールリップ部４５ａ，５１ａと同じ低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
【００５９】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、この第２実施形態では、シール構造体４５０，５１０の内部に金属製のワイヤＷを配置する。なお、ワイヤＷは、シール構造体４５０，５１０に沿って周設されている。このように、シール構造体４５０，５１０の内部にワイヤＷを配置したことにより、上述した第１実施形態と同様に、ガスケット部材４０の剛性を高めることができる。
【００６０】
なお、シール構造体４５０，５１０の内部にワイヤＷを配設する場合、図６（ｂ）に示すように、シールリップ部４５ａ，５１ａの内部にワイヤＷを配設する場合に比べ、図６（ａ）に示すように、肩部４５０ｂ，４５０ｃ，５１０ｂ，５１０ｃの内部にワイヤＷを配設する方が、シールリップ部４５ａ，５１ａの厚み方向の圧縮が制限されず、ガスシール機能が阻害されないので好ましい。
【００６１】
以上説明したように、この第２実施形態によれば、シール構造体４５０，５１０の内部にワイヤＷが配設されているので、ガスケット部材４０の剛性が高まり、取り扱い時におけるガスケット部材４０の変形（例えば、捩れや折れなど）を抑制でき、その結果として、ガスケット部材４０のハンドリング性が向上される。
【００６２】
ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ガスケット部材４０の剛性を補強する部材であるワイヤＷは、シール構造体４５０，５１０の内部に埋没されているので、ワイヤＷからの溶出成分はガスケット部材４０の外部へ溶出され難く、ワイヤＷからの溶出成分によって膜電極接合体が劣化する危険性は低い。よって、この第２実施形態によれば、ワイヤＷからの溶出成分によって膜電極接合体が劣化する危険性を高めることなく、ハンドリング性の改善を達成することができる。  
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６３】
例えば、上記各実施形態では、他の部分より高剛性の弾性体から構成された肩部４５ｂ，４５ｃ，５１ｂ，５１ｃや、ワイヤＷを、ガスケット部材４０の剛性を高めるための部材としたが、かかる部材はこれらに限定されるものではない。例えば、空気極ガスケット４１と燃料極ガスケット４２とを接着するために使用した接着フィルムシート（図示せず）として、ガスケット部材４０の剛性を高める補強板とし得る剛性を有するシートを使用する構成であってもよい。
【００６４】
また、上記第２実施形態では、シール構造体４５０，５１０の内部に金属製のワイヤＷを配設したが、金属製のワイヤＷに換えて、他の部分より高剛性を有する樹脂製の線状部材（又は帯状部材）としてもよい。
【００６５】
また、上記各実施形態では、肩部４５ｂ，４５ｃ，５１ｂ，５１ｃや、ワイヤＷを、ガスケット部材４０の剛性を高めるための部材としたが、かかるガスケット部材４０の剛性を高めるための部材の配置位置は、これらに限定されるものではなく、ガスケット部材４０の種々の位置に配置することが可能である。また、肩部４５ｂ，４５ｃ，５１ｂ，５１ｃや、ワイヤＷのように、連続的に周設される部材に限定されず、不連続（間欠的）に周設されるものであったり、不規則に配置されるものであってもよい。
【００６６】
なお、ガスケット部材４０の剛性を高める部材を、シールリップ部４５ａ，５１ａの断面を層状に横切る状態で配置する場合には、シールリップ部４５ａ，５１ａの厚み方向の圧縮が制限されず、ガスシール機能が阻害されないように配置することが好ましい。より好ましくは、ガスケット部材４０の剛性を高める部材が、シールリップ部４５ａ，５１ａの断面を層状に横切ることなく配置されていることが好ましい。
【００６７】
また、上記第１実施形態では、空気極ガスケット４１に形成された肩部４５ｂ，４５ｃと、燃料極ガスケット４２に形成された肩部５１ｂ，５１ｃとの両方を、他の部分より高剛性の弾性体から構成するようにしたが、他の部分より高剛性の弾性体から構成する肩部は、肩部４５ｂ，４５ｃ、又は、肩部５１ｂ，５１ｃのいずれか一方としてもよい。同様に、上記第２実施形態において、ワイヤＷが内部に配設されるシール構造体は、シール構造体４５０又はシール構造体５１０の一方であってもよい。
【００６８】
さらに、シールリップ部４５ａの外周側及び内周側に形成される肩部４５ｂ，４５ｃのうち、他の部分より高剛性の弾性体から構成する肩部を肩部４５ｂ又は肩部４５ｃのいずれか一方としてもよい。同様に、シールリップ部５１ａの外周側及び内周側に形成される肩部５１ｂ，５１ｃのうち、他の部分より高剛性の弾性体から構成する肩部を肩部４５ｂ又は肩部４５ｃのいずれか一方としてもよい。同様に、ワイヤＷが内部に配設される肩部を、肩部４５ｂ（肩部５１ｂ）又は肩部４５ｃ（肩部５１ｃ）のいずれか一方としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】燃料電池の単位セルが複数積層された燃料電池スタックの一部を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、内周側に膜電極接合体が一体化されているガスケット部材の一面側を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すガスケット部材の裏面側を模式的に示す斜視図であり、（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における断面図である。
【図３】（ａ）は、図２（ａ）において矢印ＩＩＩａ方向から見た部分の正面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における断面図であり、（ｃ）は、図２（ａ）において矢印ＩＩＩｃ方向から見た部分の正面図である。
【図４】第１実施形態のシール構造体を模式的に示す拡大断面図である。
【図５】（ａ）は、メタルセパレータの一面側を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、図５（ａ）に示すメタルセパレータの裏面側を模式的に示す斜視図であり、（ｃ）は、図５（ａ）のＶｃ−Ｖｃ線における断面図である。
【図６】第２実施形態のシール構造体を模式的に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０      単位セル
２０      膜電極接合体
２１      固体高分子電解質膜
２２      空気極（一対の電極層の一部）
２３      燃料極（一対の電極層の一部）
４０      ガスケット部材
４５ａ    シールリップ部（シールリップ）
４５ｂ    肩部（形状補強部）
４５ｃ    肩部（形状補強部）
５１ａ    シールリップ部（シールリップ）
５１ｂ    肩部（形状補強部）
５１ｃ    肩部（形状補強部）
６０      メタルセパレータ（セパレータ）
１００    燃料電池スタック
Ｗ        ワイヤ（形状補強部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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