JP2021191886A - 積層構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層構造体において、シール性を向上させる技術を提供する。【解決手段】 積層される一対の部材と、一対の部材の間に配置されるシール部材と、一対の部材のそれぞれが有する、シール部材と対向する面に形成される凹部と、を備え、一対の部材のそれぞれに形成される凹部は、シール部材を挟んで互いに対向する位置に配置されており、シール部材は、一対の部材に挟み込まれることによって変形し、凹部と接する表面の一部が凹部の内側に向かって突出する。【選択図】 図１

Description

本発明は、積層構造体に関する。

従来、複数の部材が積層されて形成される積層構造体が知られている。この積層構造体において、積層された複数の部材によって内部空間が形成されているとき、部材間にガスケットを挟んで内部空間の密閉性を維持させる場合がある。例えば、特許文献１には、積層構造体としての固体高分子形燃料電池において、膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」という）と、それぞれに酸素ガスと水素ガスとを流通させる流路が形成されている２つのスペーサと、を備え、スペーサは、ＭＥＡの外周部分を凹凸によって挟み込む技術が開示されている。また、特許文献２には、積層構造体としての固体酸化物形燃料電池において、一対の部材の間に配置されるシール部材を、一対の部材の外周部に配置されている、かみ合わせ部によって噛み合わせる技術が開示されている。

特開２０１６−１３１０８５号公報 特開２００７−３２３９８４号公報

しかしながら、上記先行技術においても、積層構造体において、シール性を向上させるためには、なお改善の余地があった。例えば、特許文献１の技術では、ＭＥＡの外周部分を挟み込むスペーサの外周部は、外側に向かうにしたがって２つのスペーサの間隔が広がるように形成されている。このため、２つのスペーサの間にＭＥＡを挟み込むときに、ＭＥＡの挟み込みの位置ずれや、引き攣れなどによって破損するおそれがあるため、シール性が低下する。また、特許文献２の技術では、一対の部材によってシール部材を挟み込むとき、一対の部材のそれぞれが有する、かみ合わせ部の凹凸部が互い違いに配置されている。このため、シール部材の変形量が大きくなり、破損しやすくなる。シール部材が破損すると、シール性が低下する。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、積層構造体において、シール性を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、積層構造体が提供される。この積層構造体は、積層される一対の部材と、前記一対の部材の間に配置されるシール部材と、前記一対の部材のそれぞれが有する、前記シール部材と対向する面に形成される凹部と、を備え、前記一対の部材のそれぞれに形成される前記凹部は、前記シール部材を挟んで互いに対向する位置に配置されており、前記シール部材は、前記一対の部材に挟み込まれることによって変形し、前記凹部と接する表面の一部が前記凹部の内側に向かって突出する。

この構成によれば、シール部材の凹部と接する表面の一部は、一対の部材に挟み込まれることによって変形し、凹部の内側に向かって突出する。これより、変形したシール部材の表面の一部と凹部とによってラビリンスシールが形成されるため、積層される一対の部材の間からの流体の漏れを抑制することができる。したがって、一対の部材間のシール性を向上させることができる。また、例えば、Ｏリングを用いて一対の部材間のシール性を確保する場合、Ｏリングを収容するための凹部が、一対の部材のそれぞれのシール部材に対向する面に形成される。この場合、凹部は、Ｏリングを収容可能な大きさが必要となる。上述した構成によれば、凹部は、このようなＯリングを収容可能な凹部に比べ小さくすることができる。これにより、積層構造体の積層方向の厚みを薄くすることができる。さらに、変形したシール部材の表面の一部と凹部とによってラビリンスシールを形成するため、Ｏリングが不要となる。これにより、積層構造体を製造するときに、Ｏリングの組付け不良の発生がなくなるとともに、Ｏリングを組み付ける工程が省略されるため、工数を低減することができる。

（２）上記形態の積層構造体において、前記一対の部材は、前記シール部材と対向する面に開口が形成されており、前記開口の外側には、前記開口を囲むように、前記凹部としての溝が形成されてもよい。この構成によれば、一対の部材は、シール部材と対向する面に開口が形成されており、凹部としての溝が開口の外側に開口を囲むように形成される。これにより、一対の部材に挟み込まれることによって凹部の内側に向かって突出するシール部材の表面は、開口を囲むように形成されるため、開口のシール性を向上させることができる。

（３）上記形態の積層構造体において、前記一対の部材は、前記開口の外側において、互いに平行となるように、複数の溝が形成されていてもよい。この構成によれば、一対の部材は、開口の外側において、互いに平行となるように複数の溝が形成されている。これにより、一対の部材に挟み込まれることによって凹部の内側に向かって突出するシール部材の表面は、開口の周囲に少なくとも二重以上に形成されるため、開口のシール性をさらに向上させることができる。

（４）上記形態の積層構造体において、前記一対の部材が有するシール部材と対向する面において、隣り合う溝を連接する連接面は、平面状に形成されており、前記隣り合う溝のうちの前記開口側の溝に、前記開口側で接続する内側接続面と、前記隣り合う溝のうちの前記開口とは反対側の溝に、前記開口とは反対側で接続する外側接続面と、前記連接面とは、同じ高さとなるように形成されてもよい。この構成によれば、一対の部材が有するシール部材と対向する面において、連接面と、内側接続面と、外側接続面とは、同じ高さとなるように形成されている。これにより、一対の部材によって挟み込まれるシール部材では、凹部の内側に向かって突出する表面の一部以外は大きく変形しないため、シール部材全体の変形量を比較的小さくすることができる。シール部材の変形量が小さくなると、例えば、連接面が平面状に形成されておらず、一対の部材の一方の凸部が他方の凹部に入り込むことでシール部材が挟み込まれる場合に比べ、シール部材の引き攣れなどによる破損を抑制することができる。したがって、開口のシール性をさらに向上させることができる。

（５）上記形態の積層構造体は、さらに、前記一対の部材と前記シール部材との間に配置され、前記一対の部材と前記シール部材との間を流れる流体の流れを整流する整流部材を備え、前記整流部材は、前記シール部材と対向する面を有する平面部と、前記一対の部材側に形成され、前記一対の部材と前記シール部材との間を流れる流体の流れを整流する複数の流路と、を有してもよい。この構成によれば、一対の部材とシール部材との間に配置される整流部材は、シール部材と対向する面を有する平面部と、一対の部材側に形成される流路を有する。これにより、流路がシール部材側に配置される整流部材では、流体の流れによってシール部材が流路に引き込まれるおそれがあるが、上述した構成では、シール部材には平面部が接触しているため、シール部材が流体の流れによって変形することを抑制ができる。したがって、シール部材が流体の流れによって変形し、シール性が低下することを抑制することができる。

（６）上記形態の積層構造体において、前記整流部材は、前記平面部の前記シール部材と対向する面に、凹部が形成されており、前記シール部材は、前記一対の部材に挟み込まれることによって変形し、前記整流部材に形成されている凹部と接する表面の一部が前記整流部材に形成されている凹部の内側に向かって突出してもよい。この構成によれば、シール部材の表面のうち、整流部材の凹部と接する表面の一部は、整流部材の凹部の内側に向かって突出する。これにより、整流部材がシール部材によって固定されるとともに、整流部材とシール部材との間のシール性を確保することができる。したがって、流体が、例えば、整流部材とシール部材との間を流れることを抑制できるため、一対の部材とシール部材との間における流体の流れを、整流部材によって整流することができる。

（７）上記形態の積層構造体において、前記整流部材は、前記一対の部材と同じ材料から形成されてもよい。この構成によれば、整流部材を一対の部材と同じ材料（同じ硬さ）とすることで、整流部材の凹部におけるシール部材の変形量を、一対の部材の凹部におけるシール部材の変形量と同じ程度とすることができる。これにより、シール部材が過度に変形することを抑制できるため、シール部材の破損を抑制することができる。したがって、シール性が低下することを抑制することができる。

（８）上記形態の積層構造体において、前記シール部材は、平面状に形成されており、前記平面部が有する前記シール部材と対向する面と、前記一対の部材が有する前記シール部材と対向する面とは、同じ高さに位置してもよい。この構成によれば、一対の部材が有するシール部材と対向する面と、整流部材が有する平面部のシール部材と対向する面とは、同じ高さに位置している。これにより、一対の部材のシール部材と対向する面と整流部材の平面部とのそれぞれに接触する、シール部材の凹部と整流部材の凹部とのそれぞれでの表面の変形量は、同じ程度とすることができる。したがって、シール部材が過度に変形することを抑制できるため、シール性が低下することを抑制することができる。

（９）上記形態の積層構造体において、前記積層構造体は、固体高分子形水電解セルであり、前記一対の部材は、電気分解用の水が流れるアノード側流路が形成されるアノード側スペーサと、水の電気分解によって生成される水素が流れるカソード側流路が形成されるカソード側スペーサと、であり、前記シール部材は、膜電極接合体を２つのガスケットで挟み込んだ積層体であってもよい。この構成によれば、膜電極接合体を２つのガスケットで挟み込んでいる積層体をアノード側スペーサとカソード側スペーサとによって挟み込むことで、固体高分子形電解槽を構成することができる。これにより、アノード側スペーサとカソード側スペーサとに接している２つのガスケットは、挟み込みによって変形し、アノード側スペーサとカソード側スペーサとのそれぞれに形成されている凹部の内側に突出する。したがって、固体高分子形水電解セルでの水の電気分解によって生成される水素ガスなどのガス成分の外部への漏れを抑制することができる。

（１０）上記形態の積層構造体において、前記積層構造体は、複数の固体高分子形水電解セルを有する水電解槽に含まれており、前記一対の部材は、電気分解用の水が流れるアノード側流路が形成されるアノード側スペーサまたは水の電気分解によって生成される水素が流れるカソード側流路が形成されるカソード側スペーサと、バイポーラプレートと、であり、前記シール部材は、前記アノード側スペーサまたは前記カソード側スペーサと、前記バイポーラプレートとによって挟みこまれるガスケットであってもよい。この構成によれば、ガスケットは、アノード側スペーサまたはカソード側スペーサと、バイポーラプレートとの挟み込みによって、ノード側スペーサまたはカソード側スペーサおよびバイポーラプレートに形成されている凹部の内側に突出する。これにより、水電解槽において、アノード側スペーサまたはカソード側スペーサと、バイポーラプレートとの間における水や水素ガスなどのガス成分の外部への漏れを抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、積層構造体を含む各種装置、積層構造体を製造する方法、積層構造体を含む装置の制御方法等の形態で実現することができる。

第１実施形態の水電解セルの模式図である。 複数の水電解セルを備える水電解装置の模式図である。 アノード側スペーサの斜視図である。 アノード側スペーサの部分断面図である。 整流部材の斜視図である。 図３のＡ部拡大図である。 アノード側スペーサの部分拡大図である。 水電解セルでの水の電気分解を説明する図である。 水電解セルの作用を説明する第１の模式図である。 水電解セルの作用を説明する第２の模式図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の水電解セル１の模式図である。図２は、複数の水電解セル１を備える水電解装置５の模式図である。図１に示す本実施形態の水電解セル１は、固体高分子形水電解セルであり、複数個が積層されることで固体高分子形水電解槽（以下、単に「水電解槽」という）２（図２参照）を構成する。水電解槽２は、いわゆる、水電解スタックであり、水電解槽２に直流電力を供給する電力供給部３や、貯留している水を水電解セル１に供給する水タンク４などを備えることで、図２に示す水電解装置５を構成する。水電解装置５は、固体高分子形水電解装置であり、水タンク４の水を電力供給部３の電力によって電気分解することで、酸素ガスと水素ガスを生成する。本実施形態では、水電解装置５が備える複数の水電解槽２のそれぞれは、４個の水電解セル１を積層することで形成される。しかしながら、１つの水電解槽２において積層される水電解セル１の数はこれに限定されない。なお、図１および図２において、水電解セル１が積層される方向をｚ軸方向とし、ｚ軸に垂直な平面上において直交する２つの方向をｘ軸方向とｙ軸方向とする。また、図１に示す水電解セル１や図２に示す水電解槽２を構成する部材の厚みや大きさは、説明の便宜上、実際の厚みや大きさと異なっている。水電解セル１は、特許請求の範囲の「積層構造体」に相当する。

水電解セル１は、バイポーラプレート１０と、アノード側スペーサ２０と、膜電極接合部４０と、カソード側スペーサ５０と、ガスケット３１、３６、６１、６６と、を備える。水電解セル１では、ｚ軸方向のマイナス側から、バイポーラプレート１０、ガスケット３１、アノード側スペーサ２０、ガスケット３６、膜電極接合部４０、ガスケット６１、カソード側スペーサ５０、ガスケット６６の順に積層されている。本実施形態では、水電解セル１は、直方体形状をなしており、４個の水電解セル１と１枚のバイポーラプレート１０が積層されている水電解槽２には、水電解槽２をｚ軸方向に貫通する貫通孔１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれが四隅に形成されている（図２（ａ）に示す水電解槽２をｚ軸方向から見た図２（ｂ）参照）。貫通孔１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、水電解槽２が有する複数の水電解セル１のそれぞれでの水の電気分解に関与する流体が流れる流路となる。なお、図１に示す水電解セル１の模式図では、説明の便宜上、１つの水電解セル１での水の電気分解に関与する流体が流れる流路を実線で示し、他の水電解セルでの水の電気分解に関与する流体が流れる流路は点線で示している。

バイポーラプレート１０は、略長方形の板状部材であって、隣り合う水電解セル１との間に配置されるセパレータである。バイポーラプレート１０には、アノード側スペーサ２０に供給される水が流れる流路１１が形成されている。流路１１は、バイポーラプレート１０において、ｘ軸方向のマイナス側であって、ｙ軸方向のマイナス側の角に形成されており、貫通孔１ａ（図２（ｂ）参照）の一部となる。バイポーラプレート１０のｚ軸方向のプラス側の表面における流路１１の開口の周囲には、流路１１の開口を囲むように配置される環状の溝１１ａ、１１ｂが形成される。また、バイポーラプレート１０のｚ軸方向のマイナス側の表面における流路１１の開口の周囲には、流路１１の開口を囲むように配置される環状の溝１１ｃ、１１ｄが形成される。バイポーラプレート１０には、流路１１の他に、図１に示す流路１２を含む流路が長方形状の四隅のそれぞれに形成されている（図２（ｂ）参照）。これらの流路は、水電解セル１の貫通孔１ｂ、１ｃ、１ｄの一部となる。これらの流路においても、バイポーラプレート１０のｚ軸方向のプラス側の表面と、マイナス側の表面とのそれぞれには、これらの流路の開口を囲むように配置される環状の溝（例えば、図１に示す流路１２における溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）が二重に形成される。

アノード側スペーサ２０は、内側に開口が形成される樹脂製の板状部材であって、バイポーラプレート１０のｚ軸方向のプラス側に配置される。アノード側スペーサ２０に形成される開口は、流路１１を流れる水を水電解セル１における貫通孔１ａが形成される角部の対角まで流す。アノード側スペーサ２０の構造の詳細は、後述する。

ガスケット３１は、バイポーラプレート１０のｚ軸方向のプラス側と、アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のマイナス側との間に配置されるテフロン（登録商標）製のシートである。ガスケット３１は、バイポーラプレート１０とアノード側スペーサ２０との間をシールする。なお、ガスケット３１は、ＥＰＤＭであってもよい。ガスケット３１は、特許請求の範囲の「シール部材」に相当する。

膜電極接合部４０は、略長方形の板状部材であって、樹脂製の枠部４１と、膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下、「ＭＥＡ」という）４２と、を有する。枠部４１の外形は、長方形であって、内側にＭＥＡ４２が配置される開口が形成されている。ＭＥＡ４２は、図示しない電解質膜の両面に、図示しない触媒を含む電極が接合されている。電解質膜には、例えば、ポリパーフルオロカーボンスルホン酸膜が用いられており、水素イオンや水を透過可能である。電解質膜のｚ軸方向のマイナス側に接合されるアノード側電極は、酸化イリジウム（Ｉｒ₂Ｏ）を含むアノード側触媒層と、チタン（Ｔｉ）から形成されるメッシュであるアノード側拡散層と、を有する。アノード側電極では、電気的に接続する電力供給部３が供給する電力を用いて水を電気分解し、酸素ガスと水素イオンとを生成する。アノード側電極で生成された水素イオンと水の一部は、電解質膜を通って、電解質膜のｚ軸方向のプラス側に接合されるカソード側電極に移動する。カソード側電極は、白金（Ｐｔ）を含むカソード側触媒層と、カーボンペーパであるカソード側拡散層と、を有する。カソード側電極では、電気的に接続する電力供給部３が供給する電力を用いて、電解質膜を通過した水素イオンを水素ガスにする。

ガスケット３６は、アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のプラス側と、膜電極接合部４０のｚ軸方向のマイナス側との間に配置されるテフロン（登録商標）製のシートである。ガスケット３６は、アノード側スペーサ２０と膜電極接合部４０との間をシールする。なお、ガスケット３６は、ＥＰＤＭであってもよい。ガスケット３６は、特許請求の範囲の「シール部材」に相当する。

カソード側スペーサ５０は、内側に開口が形成されている樹脂製の板状部材であって、膜電極接合部４０のｚ軸方向のプラス側に配置されている。本実施形態では、カソード側スペーサ５０は、アノード側スペーサ２０と同じ構成の部材を用いており、具体的には、アノード側スペーサ２０の状態で配置されているものを、ｚ軸方向のプラス側とマイナス側とが入れ替わるようにひっくり返したものである。カソード側スペーサ５０の構造の詳細は、後述するアノード側スペーサ２０の構造の説明と合わせて説明する。

ガスケット６１は、膜電極接合部４０のｚ軸方向のプラス側と、カソード側スペーサ５０のｚ軸方向のマイナス側との間に配置されているテフロン（登録商標）製のシートである。ガスケット６１は、膜電極接合部４０とカソード側スペーサ５０との間をシールする。なお、ガスケット６１は、ＥＰＤＭであってもよい。ガスケット６１は、特許請求の範囲の「シール部材」に相当する。

ガスケット６６は、カソード側スペーサ５０のｚ軸方向のプラス側に配置されているテフロン（登録商標）製のシートである。ガスケット６６は、水電解セル１に隣り合う別の水電解セルが備えるバイポーラプレート（図１に示す二点鎖線１０）と、カソード側スペーサ５０との間をシールする。なお、ガスケット６６は、ＥＰＤＭであってもよい。ガスケット６６は、特許請求の範囲の「シール部材」に相当する。

図３は、アノード側スペーサ２０の斜視図である。図３（ａ）は、アノード側スペーサ２０をｚ軸方向のプラス側から見た斜視図である。図３（ｂ）は、アノード側スペーサ２０をｚ軸方向のマイナス側から見た斜視図である。ここでは、アノード側スペーサ２０の構造について説明する。アノード側スペーサ２０は、枠部２１と、２つのマニホールド部２２、２３と、を備える。

枠部２１は、外形が長方形であり、内側には、流路構造体２４が配置される開口が形成されている。流路構造体２４は、白金（Ｐｔ）がコーティングされているチタン（Ｔｉ）からなる多孔質体であり、電気伝導性を有する。枠部２１の開口において、アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のプラス側の表面には、開口を囲むように配置される環状の溝２１ａ、２１ｂが形成される（図３（ａ）参照）。本実施形態では、溝２１ａと溝２１ｂとは、図３（ａ）に示すように、平行となるように形成されている。アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のマイナス側の表面には、開口を囲むように配置される環状の溝２１ｃ、２１ｄが形成される（図３（ｂ）参照）。本実施形態では、溝２１ｃと溝２１ｄとは、図３（ｂ）に示すように、平行となるように形成されている。流路構造体２４は、特許請求の範囲の「アノード側流路」に相当する。

図４は、アノード側スペーサ２０の部分断面図である。アノード側スペーサ２０は、ガスケット３６と対向する面において、溝２１ａと溝２１ｂとを連接する連接面２１ｅを有する。連接面２１ｅは、平面状に形成されている。また、アノード側スペーサ２０には、ガスケット３６と対向する面において、溝２１ａに開口側で接続する内側接続面２１ｆと、溝２１ｂに開口とは反対側で接続する外側接続面２１ｇと、を有する。本実施形態では、連接面２１ｅと、内側接続面２１ｆと、外側接続面２１ｇとは、同じ高さとなるように形成される。

図３に戻り、枠部２１には、貫通孔１ｂの一部である流路２５と、貫通孔１ｃの一部である流路２６が形成されている。アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のプラス側の表面における流路２５の開口の周囲には、流路２５の開口を囲むように配置される環状の溝２５ａ、２５ｂが形成される（図３（ａ）参照）。また、アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のマイナス側の表面における流路２５の開口の周囲には、流路２５の開口を囲むように配置される管状の溝２５ｃ、２５ｄが形成される（図３（ｂ）参照）。アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のプラス側の表面における流路２６の開口の周囲には、流路２６の開口を囲むように配置される環状の溝２６ａ、２６ｂが形成される（図３（ａ）参照）。また、アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のマイナス側の表面における流路２６の開口の周囲には、流路２６の開口を囲むように配置される環状の溝２６ｃ、２６ｄが形成される（図３（ｂ）参照）。

マニホールド部２２は、厚みが枠部２１の厚みに比べ薄い略三角形状の部材であって、枠部２１の内側において、ｘ軸のマイナス側であって、ｙ軸のマイナス側の角に配置される。マニホールド部２２は、図４に示すように、枠部２１の厚み方向、すなわち、ｚ軸方向において、枠部２１におけるｚ軸方向のマイナス側に配置されている。マニホールド部２２には、流路１１に連通する流路２７が形成されている。アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のマイナス側の表面における流路２７の開口の周囲には、流路２７の開口を囲むように配置される環状の溝２７ｃ、２７ｄが形成される（図３（ｂ）参照）。マニホールド部２２のｚ軸方向のプラス側には、マニホールド部２２とガスケット３６との間に配置され、マニホールド部２２とガスケット３６との間を流れる流体を整流する整流部材７０が設けられている。

図５は、水電解セル１が備える整流部材７０の斜視図である。図６は、図３のＡ部拡大図である。図７は、アノード側スペーサ２０の部分拡大図である。整流部材７０は、円弧状に形成されている樹脂製の部材であって、流路形成部７１と、平面部７２と、を有する。本実施形態では、整流部材７０は、アノード側スペーサ２０と同じ材料から形成される。

流路形成部７１は、アノード側スペーサ２０に配置されている整流部材７０において、ｚ軸方向のマイナス側に位置する。流路形成部７１には、流路２７に連通する流路７３が複数形成される。流路７３は、図７に示すように、流路２７の中心Ｃ２７から見て略放射状に伸びるように形成されている。すなわち、流路形成部７１は、隣り合う流路７３を区画する複数のリブから構成されている。流路形成部７１のｚ軸方向のマイナス側の端面７４は、アノード側スペーサ２０のマニホールド部２２のｚ軸方向のプラス側の端面２９に接触している（図４参照）。

平面部７２は、アノード側スペーサ２０に配置されている整流部材７０において、ｚ軸方向のプラス側に位置し、隣り合う流路７３を区画する流路形成部７１（複数のリブ）を支持する板状の部位である。平面部７２は、整流部材７０に形成されている複数の流路７３の面積の合計より大きい面積を有している。本実施形態では、平面部７２のガスケット３６側の端面７５は、枠部２１のガスケット３６側の連接面２１ｅなどと同一平面となるように形成されており、同じ高さに位置している。平面部７２の端面７５には、円弧状の２つの溝７０ａ、７０ｂが形成されている。溝７０ａは、溝７０ｂに比べ流路２７側に形成されている。２つの溝７０ａ、７０ｂは、特許請求の範囲の「整流部材に形成されている凹部」に相当する。

図３に戻り、マニホールド部２３は、厚みが枠部２１の厚みに比べ薄い略三角形状の部材であって、枠部２１の内側において、ｘ軸のプラス側であって、ｙ軸のプラス側に配置されている。マニホールド部２３は、枠部２１の厚み方向、すなわち、ｚ軸方向においては、枠部２１のｚ軸方向のマイナス側に配置されている。マニホールド部２３には、流路構造体２４を流れた流体が流れる流路２８が形成される。アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のマイナス側の表面における流路２８の開口の周囲には、流路２８の開口を囲むように配置される環状の溝２８ｃ、２８ｄが形成される（図３（ｂ）参照）。マニホールド部２３のｚ軸方向のプラス側には、マニホールド部２３とガスケット３６との間に配置され、マニホールド部２３とガスケット３６との間を流れる流体を整流する整流部材８０が設けられている。

整流部材８０は、整流部材７０と同じ構成を有しており、円弧状に形成されている樹脂製の部材である。整流部材８０は、整流部材７０の流路形成部７１に対応する流路形成部８１と、平面部７２に対応する平面部８２と、を有する。流路形成部８１には、流路２８に連通する流路８３を複数形成される。流路形成部８１のｚ軸方向のマイナス側の端面は、アノード側スペーサ２０のマニホールド部２３に接触している。平面部８２は、アノード側スペーサ２０に配置されている整流部材８０において、ｚ軸方向のプラス側に位置し、流路形成部８１を支持する板状の部位である。平面部８２は、整流部材８０に形成されている複数の流路８３の面積の合計より大きい面積を有している。平面部８２のガスケット３６側の端面には、円弧状の２つの溝８０ａ、８０ｂが形成されている。溝８０ａは、溝８０ｂに比べ流路２８側に形成されている。２つの溝８０ａ、８０ｂは、特許請求の範囲の「整流部材に形成されている凹部」に相当する。

水電解セル１が備えるカソード側スペーサ５０は、上述したように、アノード側スペーサ２０と同じ構成を有しており、枠部５１と、２つのマニホールド部５２、５３と、を備える。枠部５１に形成されている開口には、流路構造体２４と同様の構成を有する流路構造体５４が配置されている。枠部５１には、枠部２１の溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと同様の溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄが形成されている（図１参照）。マニホールド部５２とガスケット６６との間には、整流部材７０が配置されている。マニホールド部５２には、図１に示すように、貫通孔１ｂの一部である流路５７が形成されている。流路５７について、カソード側スペーサ５０のｚ軸方向のプラス側の表面には、流路５７の開口を囲むように配置される環状の溝５７ｃ、５７ｄが形成される（図１参照）。マニホールド部５３とガスケット６６との間には、整流部材８０が配置されている。マニホールド部５３には、図１に示すように、貫通孔１ｃの一部である流路５８が形成されている。流路５８について、カソード側スペーサ５０のｚ軸方向のプラス側の表面には、流路５８の開口を囲むように配置される環状の溝５８ｃ、５８ｄが形成される（図１参照）。流路構造体５４は、特許請求の範囲の「カソード側流路」に相当する。

図８は、水電解セル１の作用を説明する図である。次に、水電解セル１の作用について説明する。水タンク４によって供給される水（図８の二点鎖線矢印Ｆ１１）がバイポーラプレート１０の流路１１を介して流路２７を流れると、その水の一部（図８の二点鎖線矢印Ｆ１２）は、整流部材７０の流路７３を通って流路構造体２４に流入する。このとき、整流部材７０の流路７３は、流路２７から流路構造体２４に向かって流れる水を流路構造体２４の全体に流れるように整流する。流路２７を流れる水のうち、整流部材７０の流路７３に流入しない水（図８の二点鎖線矢印Ｆ１３）は、水電解セル１に積層されている他の水電解セルに供給される。

整流部材７０によって整流された水は、流路構造体２４を流れる（図８の二点鎖線矢印Ｆ１４）うちに、膜電極接合部４０のアノード側拡散層を通り、アノード側触媒層に到達する。アノード側触媒層は、電力供給部３によって供給されている電力を用いて、アノード側触媒層に到達した水から、電気分解されて酸素ガスと水素イオンとを生成する。生成した酸素ガスは、電気分解されなかった水とともに、整流部材８０の流路８３と流路２８とを通って、貫通孔１ｄを流れ、水電解セル１の外部に排出される（図８の二点鎖線矢印Ｆ１５）。

アノード側触媒層において生成される水素イオンは、水の一部（随伴水）とともに電解質膜を通り（図８の二点鎖線矢印Ｆ１６）、カソード側電極に到達する。カソード側電極は、電力供給部３によって供給される電力を用いて、水素イオンから水素ガスを生成する。生成した水素ガスは、流路構造体５４を通って（図８の二点鎖線矢印Ｆ１７）、整流部材７０に流入する。整流部材７０に流入した酸素ガスと随伴水は、流路５７を通って貫通孔１ｂを流れ、水電解セル１の外部に排出される（図８の二点鎖線矢印Ｆ１８）。

次に、本実施形態の水電解セル１の特徴について説明する。水電解セル１が備えるバイポーラプレート１０と、アノード側スペーサ２０と、カソード側スペーサ５０とのそれぞれには、アノード側スペーサ２０やカソード側スペーサ５０に形成されている流路や開口を囲むように、複数の溝が形成されている。

図９は、水電解セルの作用を説明する第１の模式図である。バイポーラプレート１０のガスケット３１側には、溝１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが形成されている。アノード側スペーサ２０のガスケット３１側には、溝２１ｃ、２１ｄ、２７ｃ、２７ｄ、２８ｃ、２８ｄが形成されている。水電解セル１では、バイポーラプレート１０とアノード側スペーサ２０とによってガスケット３１を挟み込むことで、ガスケット３１の表面の一部を変形し、これらの溝の内側に突出させる（図９に示す突出部３２、３３）。

アノード側スペーサ２０のガスケット３６側には、溝２１ａ、２１ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂが形成されている。また、アノード側スペーサ２０に配置される整流部材７０のガスケット３６側には、溝７０ａ、７０ｂが形成されている。さらに、アノード側スペーサ２０に配置される整流部材８０のガスケット３６側には、溝８０ａ、８０ｂが形成されている。

一方、図１に示すように、カソード側スペーサ５０のガスケット６１側には、溝５１ａ、５１ｂが形成されている。また、カソード側スペーサ５０に配置される整流部材７０のガスケット６１側には、溝７０ａ、７０ｂが形成されている。さらに、アノード側スペーサ２０に配置される整流部材８０のガスケット６１側には、溝８０ａ、８０ｂが形成されている。

水電解セル１では、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とによって、膜電極接合部４０を介してガスケット３６とガスケット６１とを挟み込むことで、ガスケット３６の表面の一部が変形し、溝２１ａ、２１ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ、７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂの内側に突出する（図９に示す突出部３７）。また、ガスケット６１の表面の一部が変形し、溝５１ａ、５１ｂ、７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂの内側に突出させる（図１参照）。

ガスケット６６を、別の水電解セルが備えるバイポーラプレート１０とによって挟み込むカソード側スペーサ５０のガスケット６６側には、溝５１ｃ、５１ｄ、５７ｃ、５７ｄ、５８ｃ、５８ｄなどが形成されている。水電解セル１では、別の水電解セルが備えるバイポーラプレート１０とカソード側スペーサ５０とによってガスケット６６を挟み込むことで、ガスケット６６の表面の一部が変形し、これらの溝の内側に突出させる（図１参照）。

図１０は、水電解セル１の作用を説明する模式図である。図１０には、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とによって、膜電極接合部４０を介してガスケット３６とガスケット６１とを挟み込むときのガスケット３６とガスケット６１の変形を模式的に示している。図１０（ａ）には、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とを締結する前の状態を示しており、図１０（ｂ）には、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とが締結された後の状態を示している。

図１０に示すように、ガスケット３６とガスケット６１とが間に配置されているアノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とを締結すると、ガスケット３６の表面３６ａの一部が変形し、溝２１ａ、２１ｂの内側に突出する（図１０（ｂ）に示す突出部３７）。これより、アノード側スペーサ２０とガスケット３６との間にラビリンスシールが形成されるため、アノード側スペーサ２０とガスケット３６との間からのガスの漏れが抑制される。また、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とを締結すると、ガスケット６１の表面６１ｂの一部が変形し、溝５１ａ、５１ｂの内側に突出する（図１０（ｂ）に示す突出部６３）。これより、カソード側スペーサ５０とガスケット６１との間にラビリンスシールが形成されるため、カソード側スペーサ５０とガスケット６１との間からのガスの漏れが抑制される。

以上説明した、本実施形態の水電解セル１によれば、ガスケット３６の表面の一部は、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とに挟み込まれることによって変形し、アノード側スペーサ２０の溝２１ａ、２１ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂの内側に向かって突出する。また、ガスケット６１の表面の一部は、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とに挟み込まれることによって変形し、カソード側スペーサ５０の溝５１ａ、５１ｂ、整流部材７０の溝７０ａ、７０ｂや整流部材８０の溝８０ａ、８０ｂの内側に向かって突出する。これより、変形したガスケット３６、６１の表面の一部と溝２１ａなどとによってラビリンスシールが形成されるため、アノード側スペーサ２０とガスケット３６との間、および、カソード側スペーサ５０とガスケット３６との間における流体の漏れを抑制することができる。したがって、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０の間のシール性を向上させることができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、例えば、Ｏリングを用いて一対の部材間のシール性を確保する場合、Ｏリングを収容するための凹部が、一対の部材のそれぞれのガスケットに対向する面に形成される。この場合、凹部は、Ｏリングを収容可能な大きさが必要となる。水電解セル１によれば、溝２１ａなどは、このようなＯリングを収容可能な凹部に比べ小さくすることができる。これにより、水電解セル１の積層方向の厚みを薄くすることができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、変形したガスケット３６、６１の表面の一部と溝２１ａなどとによってラビリンスシールを形成するため、Ｏリングが不要となる。これにより、水電解セル１を製造するときに、Ｏリングの組付け不良の発生がなくなるとともに、Ｏリングを組み付ける工程が省略されるため、工数を低減することができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、アノード側スペーサ２０には、ガスケット３６と対向する面に、流路構造体２４が配置される開口や流路２５、２６が形成されている。アノード側スペーサ２０では、流路構造体２４が配置される開口の周囲に溝２１ａ、２１ｂが形成されており、流路２５、２６の開口の周囲に溝２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂが形成されている。また、カソード側スペーサ５０には、ガスケット６１と対向する面に、流路構造体５４が配置される開口が形成されている。カソード側スペーサ５０では、流路構造体５４が配置される開口の周囲に溝５１ａ、５１ｂが形成されている。これにより、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０に挟み込まれることによって変形し溝２１ａなどの内側に向かって突出するガスケット３６、６１の表面の一部は、開口を囲むように形成される。したがって、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０に挟み込まれることによって溝２１ａなどの内側に向かって突出するガスケット３６、６１の表面は、開口を囲むように形成されるため、開口のシール性を向上させることができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、アノード側スペーサ２０には、流路構造体２４が配置される開口の外側において、互いに平行となるように形成される溝２１ａと溝２１ｂが形成されている。これにより、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０に挟み込まれることによって溝２１ａ、２１ｂの内側に向かって突出するガスケット３６の表面は、開口の周囲に二重に形成されるため、開口のシール性をさらに向上させることができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、アノード側スペーサ２０が有するガスケット３６と対向する面において、連接面２１ｅと、内側接続面２１ｆと、外側接続面２１ｇとが同じ高さとなるように形成されている。これにより、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０によって挟み込まれるガスケット３６は、溝２１ａ、２１ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂの内側に向かって突出すると突出部３７以外は大きく変形しないため、ガスケット３６全体の変形量を比較的小さくすることができる。ガスケット３６の変形量が小さくなると、例えば、隣り合う凹部どうしを連接する連接面が平面状に形成されておらず、一対の部材の一方の凸部が他方の凹部に入り込むことでガスケットが挟み込まれる場合に比べ、ガスケット３６の引き攣れなどによる破損を抑制することができる。したがって、開口のシール性をさらに向上させることができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、アノード側スペーサ２０に配置される整流部材７０、８０のそれぞれは、ガスケット３６と対向する端面を有する平面部７２、８２と、マニホールド部２２、２３側に形成される流路７３、８３を有する。これにより、流路がガスケット側に配置される整流部材では、流体の流れによってガスケットが流路に引き込まれるおそれがあるが、水電解セル１では、ガスケット３６には比較的面積が大きい平面部７２、８２が接触しているため、ガスケット３６が流体の流れによって変形することを抑制できる。したがって、ガスケット３６が流体の流れによって変形し、シール性が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、ガスケット３６の表面のうち、整流部材７０、８０に形成されている溝７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂと接する表面の一部は、溝７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂの内側に向かって突出する。これにより、整流部材７０、８０がガスケット３６によって固定されるとともに、整流部材７０、８０とガスケット３６との間のシール性を確保することができる。したがって、例えば、整流部材７０において、電気分解用の水が、整流部材７０とガスケット３６との間を流れることを抑制できるため、流路構造体２４における水の流れを、整流部材７０によって整流することができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、整流部材７０、８０をアノード側スペーサ２０と同じ材料とすることで、溝７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂにおけるガスケット３６の変形量を、アノード側スペーサ２０の溝２１ａ、２１ｂにおけるガスケット３６の変形量と同じ程度とすることができる。これにより、ガスケット３６が過度に変形することを抑制できるため、ガスケット３６の破損を抑制することができる。したがって、シール性が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、ガスケット３６は、シート状に形成されており、整流部材７０のガスケット３６側の端面７５と、枠部２１のガスケット３６側の連接面２１ｅなどとは同一平面となるように形成されており、同じ高さに位置している。これにより、整流部材７０の端面７５と枠部２１の連接面２１ｅとのそれぞれに接触する、ガスケット３６における溝２１ａ、２１ｂ、７０ａ、７０ｂのそれぞれでの表面の変形量は、同じ程度とすることができる。したがって、ガスケット３６が過度に変形することを抑制できるため、シール性が低下することを抑制することができる。

水電解セル１では、上述した効果は、膜電極接合部４０を介してガスケット３６とガスケット６１とを挟み込むアノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０のみに限定されるものではない。水電解セル１では、ガスケット３１を挟み込むバイポーラプレート１０とアノード側スペーサ２０との組み合わせと、ガスケット６６を挟み込むカソード側スペーサ５０と別の水電解セルが備えるバイポーラプレート１０との組み合わせにおいても、上述した効果を奏する。

また、本実施形態の水電解セル１によれば、膜電極接合部４０を２つのガスケット３６、６１で挟み込んでいる積層体をアノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とによって挟み込むことで、固体高分子形水電解装置である水電解装置５を構成している。一般的に、水電解槽では、生成される水素ガスの分子径が小さいため、従来の面シールでは、水素の漏れを抑制することが困難であり、また、一対の部材が有するシール部材に対向する面の面粗度を高精度に研磨する必要がある。本実施形態の水電解セル１では、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とに接している２つのガスケット３６、６１が挟み込みによって変形し、アノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とのそれぞれに形成されている溝２１ａ、２１ｂ、５１ａ、５１ｂ、７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂの内側に突出する。これにより、分子径が小さい水素ガスの漏れを抑制することができる。

また、本実施形態の水電解槽２によれば、１つの水電解セル１におけるアノード側スペーサ２０とバイポーラプレート１０との間に、ガスケット３１が配置されている。ガスケット３１は、アノード側スペーサ２０とバイポーラプレート１０との挟み込みによって変形し、アノード側スペーサ２０の溝２１ｃ、２１ｄ、２５ｃ、２５ｄ、２６ｃ、２６ｄ、２７ｃ、２７ｄ、２８ｃ、２８ｄの内側に突出し、バイポーラプレート１０の溝１１ａ、１１ｂの内側に突出する。また、隣り合う水電解セル１におけるカソード側スペーサ５０とバイポーラプレート１０との間に、ガスケット６６が配置されている。ガスケット６６は、カソード側スペーサ５０とバイポーラプレート１０との挟み込みによって変形し、カソード側スペーサ５０の溝５１ｃ、５１ｄ、５７ｃ、５７ｄ、５８ｃ、５８ｄの内側に突出し、バイポーラプレート１０の溝１１ｃ、１１ｄの内側に突出する。これにより、水電解槽２において、アノード側スペーサ２０またはカソード側スペーサ５０と、バイポーラプレート１０との間における、分子径が小さい水素ガスなどのガス成分の外部への漏れを抑制することができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上述の実施形態では、積層構造体としての水電解セルは、固体高分子形水電解槽に適用されるとした。しかしながら、積層構造体が適用される分野はこれに限定されない。水素と酸素との化学反応によって発電する固体高分子形燃料電池が備えるセルに適用されてもよい。

［変形例２］
上述の実施形態では、アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のプラス側の表面において、流路構造体２４が配置される開口の周囲に形成される溝２１ａと溝２１ｂとは、平行に形成されるとした。また、同様に、アノード側スペーサ２０のｚ軸方向のマイナス側の表面において形成される、溝２１ｃと溝２１ｄとは、平行に形成されるとした。これらの溝は平行に形成されていなくてもよい。また、カソード側スペーサ５０に形成される溝５１ａと溝５１ｂとの関係、および、溝５１ｃと溝５１ｄとの関係についても同様に、平行であってもよいし、平行でなくてもよい。

［変形例３］
上述の実施形態では、アノード側スペーサ２０の枠部２１において、連接面２１ｅと、内側接続面２１ｆと、外側接続面２１ｇとは、同じ高さとなるように形成されるとした。しかしながら、これらの面は同じ高さでなくてもよい。同じ高さとすることで、ガスケット３６の変形量が少なくなるため、ガスケット３６が過度に変形することを抑制できるため、シール性が低下することを抑制することができる。なお、隣り合う溝における、連接面と、内側接続面と、外側接続面との関係は、水電解セル１において、二重に溝が形成されている部位のそれぞれに適用可能である。

［変形例４］
上述の実施形態では、水電解セル１で電気分解される水の流れを整える整流部材７０を備えるとした。しかしながら、整流部材はなくてもよい。また、整流部材７０が有する平面部７２は、整流部材７０に形成されている複数の流路７３の面積の合計より大きい面積を有しているとした。しかしながら、整流部材７０の形状はこれに限定されず、平面部７２の面積も複数の流路７３の面積の合計よりも小さい面積であってもよい。ガスケット３６に接触する部分に流路が形成することなく面積を大きくすることで、流路へのガスケット３６の落ち込みによるガスケット３６の変形を抑制することができるため、シール性が低下することを抑制することができる。

［変形例５］
上述の実施形態では、整流部材７０には、ガスケット３６の表面の一部が変形し、内側に突出する溝７０ａ、７０ｂが形成されているとした。しかしながら、溝７０ａ、７０ｂはなくてもよい。また、整流部材７０をアノード側スペーサ２０と同じ材料で形成しなくてもよい。同程度の硬さであればよい。また、整流部材７０では、平面部７２のガスケット３６側の端面７５は、枠部２１の連接面２１ｅなどと同一平面となるように形成されており、同じ高さに位置しているとした。しかしながら、これらの面は同じ高さでなくてもよい。同じ高さとすることで、ガスケット３６の変形量が少なくなるため、ガスケット３６が過度に変形することを抑制できるため、シール性が低下することを抑制することができる。

［変形例６］
上述の実施形態では、水電解装置５は、膜電極接合部４０を２つのガスケット３６、６１で挟み込んでいる積層体をアノード側スペーサ２０とカソード側スペーサ５０とによって挟み込む構成と、ガスケット３１をアノード側スペーサ２０とバイポーラプレート１０とで挟み込む構成と、ガスケット６６をカソード側スペーサ５０とバイポーラプレート１０とで挟み込む構成と、を備えるとした。しかしながら、水電解装置５は、これらの構成を全て備えていなくてもよい。いずれか１つを備えていればよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１…水電解セル
２…水電解槽
５…水電解装置
１０…バイポーラプレート
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２７ｃ、２７ｄ、２８ｃ、２８ｄ、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５７ｃ，５７ｄ，５８ｃ，５８ｄ，７０ａ，７０ｂ，８０ａ，８０ｂ…溝
２０…アノード側スペーサ
２１ｅ…連接面
２１ｆ…内側接続面
２１ｇ…外側接続面
３１、３６、６１、６６…ガスケット
３２、３３、３７、６３…突出部
３６ａ、６１ｂ…表面
４０…膜電極接合部
５０…カソード側スペーサ
７０、８０…整流部材
７２、８２…平面部
７３、８３…流路

Claims (10)

1. 積層構造体であって、
   積層される一対の部材と、
   前記一対の部材の間に配置されるシール部材と、
   前記一対の部材のそれぞれが有する、前記シール部材と対向する面に形成される凹部と、を備え、
   前記一対の部材のそれぞれに形成される前記凹部は、前記シール部材を挟んで互いに対向する位置に配置されており、
   前記シール部材は、前記一対の部材に挟み込まれることによって変形し、前記凹部と接する表面の一部が前記凹部の内側に向かって突出する、
   積層構造体。
2. 請求項１に記載の積層構造体であって、
   前記一対の部材は、
   前記シール部材と対向する面に開口が形成されており、
   前記開口の外側には、前記開口を囲むように、前記凹部としての溝が形成される、
   積層構造体。
3. 請求項２に記載の積層構造体であって、
   前記一対の部材は、前記開口の外側において、互いに平行となるように、複数の溝が形成される、
   積層構造体。
4. 請求項３に記載の積層構造体であって、
   前記一対の部材が有するシール部材と対向する面において、
   隣り合う溝を連接する連接面は、平面状に形成されており、
   前記隣り合う溝のうちの前記開口側の溝に、前記開口側で接続する内側接続面と、前記隣り合う溝のうちの前記開口とは反対側の溝に、前記開口とは反対側で接続する外側接続面と、前記連接面とは、同じ高さとなるように形成される、
   積層構造体。
5. 請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の積層構造体は、さらに、
   前記一対の部材と前記シール部材との間に配置され、前記一対の部材と前記シール部材との間を流れる流体の流れを整流する整流部材を備え、
   前記整流部材は、
   前記シール部材と対向する面を有する平面部と、
   前記一対の部材側に形成され、前記一対の部材と前記シール部材との間を流れる流体の流れを整流する複数の流路と、を有する、
   積層構造体。
6. 請求項５に記載の積層構造体であって、
   前記整流部材は、前記平面部の前記シール部材と対向する面に、凹部が形成されており、
   前記シール部材は、前記一対の部材に挟み込まれることによって変形し、前記整流部材に形成されている凹部と接する表面の一部が、前記整流部材に形成されている凹部の内側に向かって突出する、
   積層構造体。
7. 請求項６に記載の積層構造体であって、
   前記整流部材は、前記一対の部材と同じ材料から形成される、
   積層構造体。
8. 請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の積層構造体であって、
   前記シール部材は、平面状に形成されており、
   前記平面部が有する前記シール部材と対向する面と、前記一対の部材が有する前記シール部材と対向する面とは、同じ高さに位置する、
   積層構造体。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の積層構造体であって、
   前記積層構造体は、固体高分子形水電解セルであり、
   前記一対の部材は、電気分解用の水が流れるアノード側流路が形成されるアノード側スペーサと、水の電気分解によって生成される水素が流れるカソード側流路が形成されるカソード側スペーサと、であり、
   前記シール部材は、膜電極接合体を２つのガスケットで挟み込んだ積層体である、
   積層構造体。
10. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の積層構造体であって、
    前記積層構造体は、複数の固体高分子形水電解セルを有する水電解槽に含まれており、
    前記一対の部材は、電気分解用の水が流れるアノード側流路が形成されるアノード側スペーサまたは水の電気分解によって生成される水素が流れるカソード側流路が形成されるカソード側スペーサと、バイポーラプレートと、であり、
    前記シール部材は、前記アノード側スペーサまたは前記カソード側スペーサと、前記バイポーラプレートとによって挟みこまれるガスケットである、
    積層構造体。

Images