JP2023077069A - 燃料電池の単セルの接着構造及び燃料電池の単セルの接着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】枠部材とセパレータとの間の接着性を向上できる燃料電池の単セルの接着構造及び燃料電池の単セルの接着方法を提供する。【解決手段】燃料電池の単セルの接着構造は、ＭＥＡ１０と、枠部材２０と、一対のセパレータと、複数のマニホールド孔６０とを備える。枠部材２０とセパレータとは、接着剤５０を介して接着されている。セパレータには、冷媒が流れる複数の溝流路と、溝流路とマニホールド孔６３，６４とを接続する接続流路とが設けられている。接着剤５０は、マニホールド孔６０に対してＭＥＡ１０とは反対側に位置する外側接着部５１と、マニホールド孔６０とＭＥＡ１０との間に位置する内側接着部５２とを有している。内側接着部５２は、本体部５３と、補強部５４とを有している。補強部５４は、枠部材２０とセパレータとの積層方向において接続流路と重なる位置に設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池の単セルの接着構造及び燃料電池の単セルの接着方法に関する。

特許文献１には、複数のセル（以下、単セル）が積層されてなる燃料電池スタックが開示されている。この単セルは、膜－電極－拡散層接合体（Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly 、以下、ＭＥＧＡ）と、樹脂製のフレーム部材（以下、枠部材）と、一対のセパレータとを有している。枠部材は、ＭＥＧＡの周縁の周辺に設けられるとともにＭＥＧＡの周縁部を構成している。一対のセパレータは、ＭＥＧＡ及び枠部材を挟持している。

セパレータには、反応ガスの入口側マニホールド及び出口側マニホールドと、反応ガスが流れる溝状の流路と、各マニホールドと流路とを連通する連絡通路とが形成されている。

また、セパレータには、冷却水の入口側マニホールド及び出口側マニホールドと、冷却水が流れる溝状の流路と、各マニホールドと流路とを連通する連絡通路とが形成されている。

枠部材と一方のセパレータとの間には、第１シール部材が設けられている。
枠部材と他方のセパレータとの間には、第２シール部材が設けられている。第１シール部材及び第２シール部材は、枠部材と、セパレータのうち流路の周囲の部分との間に介在している。

また、隣接する単セルのセパレータ同士の間には、第３シール部材が設けられている。第３シール部材は、一方のセパレータの流路の周囲の部分と、他方のセパレータの流路の周囲の部分との間に介在している。

こうした単セルでは、従来、第１シール部材及び第２シール部材として接着剤が用いられる。また、第３シール部材としてガスケットが用いられる。

特開２０１３－８９４４７号公報

ところで、こうした単セルにおいては、各シール部材は、当該シール部材と隣接するセパレータの連絡通路と積層方向において重なる位置には設けられていない。このため、第１シール部材及び第２シール部材は、第３シール部材と積層方向において重ならない部分を有することになる。このことにより、複数の単セルを積層して燃料電池スタックを製造する際、上記部分に作用する荷重が他の部分に比べて小さくなる。その結果、枠部材とセパレータとの間の接着性が低下するおそれがある。

本発明の目的は、枠部材とセパレータとの間の接着性を向上できる燃料電池の単セルの接着構造及び燃料電池の単セルの接着方法を提供することにある。

上記目的を達成するための燃料電池の単セルの接着構造は、発電部と、前記発電部の周縁を保持する枠部材と、前記発電部及び前記枠部材を挟持する一対のセパレータと、前記発電部よりも外周側において前記枠部材及び前記一対のセパレータを貫通するとともに反応ガスまたは冷媒が流れる複数のマニホールド孔と、を備える燃料電池の単セルに適用され、前記枠部材と前記セパレータとが接着剤を介して接着されている燃料電池の単セルの接着構造であって、前記セパレータの各々において前記発電部と対向する面とは反対側の面には、前記冷媒が流れる複数の溝流路と、前記溝流路と前記マニホールド孔とを接続する接続流路と、が設けられており、前記接着剤は、前記マニホールド孔に対して前記発電部とは反対側に位置するとともに前記マニホールド孔の縁に沿って延在する外側接着部と、前記マニホールド孔と前記発電部との間に位置するとともに前記マニホールド孔の縁に沿って延在する内側接着部と、を含み、前記内側接着部は、本体部と、前記本体部に対して前記発電部側及び前記マニホールド孔側の少なくとも一方に隣り合って設けられる補強部と、を有しており、前記補強部は、前記枠部材と前記セパレータとの積層方向において前記接続流路と重なる位置に設けられている。

同構成によれば、内側接着部のうち積層方向において接続流路と重なり合う部分に、本体部とは別に補強部が設けられる。これにより、上記部分が本体部のみによって構成される場合に比べて、上記部分における内側接着部と枠部材及びセパレータとの接触面積が拡大する。このため、本体部が枠部材及びセパレータから剥がれにくくなる。

ところで、内側接着部と枠部材及びセパレータとの接触面積を拡大する他の手段としては、本体部の幅を大きくすることが考えられる。しかしながら、例えばスクリーン印刷によって接着剤を枠部材またはセパレータに塗布する場合、本体部の幅を大きくすると、本体部に気泡が混入しやすくなることで、かえって接着性が低下するおそれがある。この点、上記構成によれば、本体部の幅を大きくすることなく、上記接触面積を拡大できるため、気泡の混入の発生、ひいては接着性の低下を抑制することができる。

したがって、枠部材とセパレータとの間の接着性を向上できる。
上記目的を達成するための燃料電池の単セルの接着方法は、上記燃料電池の単セルの接着方法であって、前記接着剤をスクリーン印刷により前記枠部材及び前記一対のセパレータのいずれか一方に塗布する塗布工程を備える。

同方法によれば、内側接着部及び外側接着部を含む接着剤がスクリーン印刷により枠部材または一対のセパレータに塗布される。したがって、枠部材または一対のセパレータに対して内側接着部を簡単に塗布することができる。

図１は、燃料電池の単セルの接着構造の一実施形態について、枠部材と一対のセパレータとを分離して示す斜視図である。 図２は、図１の枠部材を示す平面図である。 図３は、図２の枠部材について、内側接着部の補強部を中心に拡大して示す平面図である。 図４は、図１の４－４線に沿った断面図である。 図５は、補強部の変形例を示す図であって、図３に対応する平面図である。 図６は、補強部の変形例を示す図であって、図３に対応する平面図である。 図７は、補強部の変形例を示す図であって、図３に対応する平面図である。

以下、図１～図４を参照して、燃料電池の単セルの接着構造及び燃料電池の単セルの接着方法の一実施形態について説明する。なお、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示しているため、各構成の寸法比率が実際とは異なる場合がある。また、以降の説明における「直交」は厳密に直交の場合のみでなく、各実施形態における作用効果を奏する範囲内で概ね直交の場合も含まれる。

＜燃料電池の単セルの全体構成＞
図１に示すように、燃料電池の単セルは、膜電極接合体１０（以下、ＭＥＡ１０）と、ＭＥＡ１０の周縁を保持する枠部材２０と、ＭＥＡ１０及び枠部材２０を挟持する一対のセパレータ３０，４０とを有している。

また、図１及び図４に示すように、単セルは、枠部材２０とセパレータ３０，４０とを接着する接着剤５０と、反応ガスまたは冷媒が流れる複数のマニホールド孔６０とを有している。なお、図１には、枠部材２０とセパレータ３０とを接着する接着剤５０の図示を省略している。

単セルは、全体として長方形板状である。
なお、以降では、枠部材２０とセパレータ３０、４０との積層方向を単に積層方向Ｘとして説明する。また、積層方向Ｘと直交する方向のうち、単セルの長手方向を単に長手方向Ｙとして説明する。

マニホールド孔６０は、反応ガスを単セル内に導入するための入口側マニホールド孔６１，６５と、単セル内の反応ガスを外部へ導出するための出口側マニホールド孔６２，６６とを有している。

入口側マニホールド孔６１及び出口側マニホールド孔６２は、燃料ガスが流れる孔である。また、入口側マニホールド孔６５及び出口側マニホールド孔６６は、酸化剤ガスが流れる孔である。燃料ガスは、例えば水素ガスである。酸化剤ガスは、例えば空気である。

マニホールド孔６０は、冷媒を単セル内に導入するための入口側マニホールド孔６３と、単セル内の冷媒を外部へ導出するための出口側マニホールド孔６４とを有している。冷媒は、例えば冷却水である。

入口側マニホールド孔６１，６３，６５及び出口側マニホールド孔６２，６４，６６は、平面視矩形状であり、単セルを積層方向Ｘに貫通している。
入口側マニホールド孔６１及び出口側マニホールド孔６４，６６は、長手方向Ｙにおける単セルの一側（図１の左右方向における左側）に設けられている。入口側マニホールド孔６１及び出口側マニホールド孔６４，６６は、積層方向Ｘ及び長手方向Ｙの双方と直交する方向において互いに間隔をあけて並んでいる。

なお、以降では、入口側マニホールド孔６１及び出口側マニホールド孔６４，６６の並び方向を単に並び方向Ｚとして説明する。
出口側マニホールド孔６２及び入口側マニホールド孔６３，６５は、長手方向Ｙにおける単セルの他側（図１の右側）に設けられている。出口側マニホールド孔６２及び入口側マニホールド孔６３，６５は、並び方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる。

以下、単セルの各構成について詳細に説明する。
＜ＭＥＡ１０＞
図１に示すように、ＭＥＡ１０は、図示しない固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）と、電解質膜の両面に設けられた電極１１Ａ，１１Ｂとを有している。なお、本実施形態では、積層方向Ｘにおける電解質膜（図示略）の一側（図１の上下方向における上側）の面に接合された電極が、カソード電極１１Ａである。また、積層方向Ｘにおける電解質膜の他側（図１の下側）の面に接合された電極が、アノード電極１１Ｂである。

なお、ＭＥＡ１０が本発明に係る燃料電池の発電部に相当する。
＜枠部材２０＞
図１および図２に示すように、枠部材２０は、長方形枠状であり、中央に開口部２７を有している。開口部２７の縁部には、積層方向Ｘの一側（図１の上側）からＭＥＡ１０が接合されている。

また、枠部材２０は、入口側マニホールド孔６１，６３，６５を構成する貫通孔２１，２３，２５と、出口側マニホールド孔６２，６４，６６を構成する貫通孔２２，２４，２６とを有している。貫通孔２１，２２，２３，２４，２５，２６は、ＭＥＡ１０よりも外周側において枠部材２０を積層方向Ｘに貫通している。

枠部材２０は、例えば、硬質樹脂材料により形成されている。
＜セパレータ３０＞
図１に示すように、セパレータ３０は、ＭＥＡ１０のアノード電極１１Ｂと対向するセパレータであり、ＭＥＡ１０及び枠部材２０と対向する第１面３０Ａと、第１面３０Ａとは反対側の第２面３０Ｂとを有している。

セパレータ３０は、入口側マニホールド孔６１，６３，６５を構成する貫通孔３１，３３，３５と、出口側マニホールド孔６２，６４，６６を構成する貫通孔３２，３４，３６とを有している。貫通孔３１，３２，３３，３４，３５，３６は、第１面３０ＡのうちＭＥＡ１０のアノード電極１１Ｂと対向する対向面３０ａよりも外周側においてセパレータ３０を積層方向Ｘに貫通している。

第１面３０Ａには、燃料ガスが流れる複数の溝流路３７Ａと、溝流路３７Ａと貫通孔３１，３２とを接続する接続流路３７Ｂとを有している。
溝流路３７Ａは、対向面３０ａに形成された凹凸形状から構成されている。

接続流路３７Ｂは、第１面３０Ａのうち枠部材２０と対向する対向面３０ｂに形成された凹凸形状から構成されている。
接続流路３７Ｂは、溝流路３７Ａの延在方向の両端からそれぞれ貫通孔３１，３２に向かって延びている。

溝流路３７Ａと接続流路３７Ｂとによって、貫通孔３１と貫通孔３２とが連通されている。
第２面３０Ｂには、冷媒が流れる複数の溝流路３８Ａと、溝流路３８Ａと貫通孔３３，３４とを接続する接続流路３８Ｂとを有している。

溝流路３８Ａは、第２面３０Ｂのうち対向面３０ａとは反対側の面に形成された凹凸形状から構成されている。溝流路３８Ａを構成する凹凸形状は、溝流路３７Ａの凹凸形状と表裏一体の関係にある。

接続流路３８Ｂは、第２面３０Ｂのうち対向面３０ｂとは反対側の面に形成された凹凸形状から構成されている。
接続流路３８Ｂは、溝流路３８Ａの延在方向の両端からそれぞれ貫通孔３３，３４に向かって延びている。

溝流路３８Ａと接続流路３８Ｂとによって、貫通孔３３と貫通孔３４とが連通されている。
なお、図１には、セパレータ３０において、複数の溝流路３７Ａ，３８Ａが形成された部分の外縁と、接続流路３７Ｂ，３８Ｂが形成された部分の外縁とを簡略化して示している。

＜セパレータ４０＞
図１に示すように、セパレータ４０は、ＭＥＡ１０のカソード電極１１Ａと対向するセパレータであり、ＭＥＡ１０及び枠部材２０と対向する第２面４０Ｂと、第２面４０Ｂとは反対側の第１面４０Ａとを有している。

セパレータ４０は、入口側マニホールド孔６１，６３，６５を構成する貫通孔４１，４３，４５と、出口側マニホールド孔６２，６４，６６を構成する貫通孔４２，４４，４６とを有している。貫通孔４１，４２，４３，４４，４５，４６は、第２面４０ＢのうちＭＥＡ１０のカソード電極１１Ａと対向する対向面４０ａよりも外周側においてセパレータ４０を積層方向Ｘに貫通している。

第１面４０Ａには、冷媒が流れる複数の溝流路４７Ａと、溝流路４７Ａと貫通孔４３，４４とを接続する接続流路４７Ｂとを有している。
溝流路４７Ａは、対向面４０ａとは反対側の面に形成された凹凸形状から構成されている。

接続流路４７Ｂは、第２面４０Ｂのうち枠部材２０と対向する対向面４０ｂとは反対側の面に形成された凹凸形状から構成されている。
接続流路４７Ｂは、溝流路４７Ａの延在方向の両端からそれぞれ貫通孔４３，４４に向かって延びている。

溝流路４７Ａと接続流路４７Ｂとによって、貫通孔４３と貫通孔４４とが連通されている。
第２面４０Ｂには、酸化剤ガスが流れる複数の溝流路４８Ａと、溝流路４８Ａと貫通孔４５，４６とを接続する接続流路４８Ｂとを有している。

溝流路４８Ａは、対向面４０ａに形成された凹凸形状から構成されている。溝流路４８Ａを構成する凹凸形状は、溝流路４７Ａの凹凸形状と表裏一体の関係にある。
接続流路４８Ｂは、対向面４０ｂに形成された凹凸形状から構成されている。

接続流路４８Ｂは、溝流路４８Ａの延在方向の両端からそれぞれ貫通孔４５，４６に向かって延びている。
溝流路４８Ａと接続流路４８Ｂとによって、貫通孔４５と貫通孔４６とが連通されている。

なお、図１には、セパレータ４０において、複数の溝流路４７Ａ，４８Ａが形成された部分の外縁と、接続流路４７Ｂ，４８Ｂが形成された部分の外縁とを簡略化して示している。

第１面４０Ａには、積層方向Ｘに重ねられた単セル同士の間において、一方の単セルのセパレータ３０と、他方の単セルのセパレータ４０との間をシールするガスケット７０が設けられている。

ガスケット７０は、セパレータ４０の縁に沿って延在するとともに、貫通孔４１，４２，４５，４６の縁に沿って延在している。詳しくは、ガスケット７０は、セパレータ４０の縁の全周にわたって設けられている。また、ガスケット７０は、貫通孔４１，４２，４５，４６の縁の全周にわたって設けられている。

ガスケット７０は、貫通孔４３と溝流路４７Ａとの間、及び貫通孔４４と溝流路４７Ａとの間には設けられていない。すなわち、ガスケット７０は、積層方向Ｘにおいて接続流路４７Ｂと重なり合わないように設けられている。

＜接着剤５０＞
図１及び図４に示すように、接着剤５０は、枠部材２０においてセパレータ４０と対向する第１面２０Ａと、第１面２０Ａとは反対側の第２面２０Ｂとのそれぞれに設けられている。なお、本実施形態では、第２面２０Ｂ上の接着剤５０は、第１面２０Ａ上の接着剤５０を図１の左右方向（長手方向Ｙ）において左右反転させたものと同一である。そのため、以降では、第１面２０Ａ上の接着剤５０についてのみ説明し、第２面２０Ｂ上の接着剤５０については詳細な説明を省略している。

接着剤５０は、枠部材２０の縁に沿って延在するとともに、貫通孔２１，２２，２３，２４の縁に沿って延在している。詳しくは、接着剤５０は、枠部材２０の縁の全周にわたって設けられている。また、接着剤５０は、貫通孔２１，２２，２３，２４の縁の全周にわたって設けられている。

なお、以降では、接着剤５０のうち貫通孔２１，２４，２６に対してＭＥＡ１０とは反対側に位置する部分、及び貫通孔２２，２３，２５に対してＭＥＡ１０とは反対側に位置する部分を外側接着部５１として説明する。また、接着剤５０のうち貫通孔２１，２４，２６とＭＥＡ１０との間に位置する部分、及び貫通孔２２，２３，２５とＭＥＡ１０との間に位置する部分を内側接着部５２として説明する。

図２に示すように、接着剤５０は、一対の外側接着部５１を有している。外側接着部５１の一方は、貫通孔２１，２４，２６の長手方向Ｙの一側（図２の左右方向における左側）の縁に沿って延在している。もう一方の外側接着部５１は、貫通孔２２，２３，２５の長手方向Ｙの他側（図２の右側）の縁に沿って延在している。

図４に示すように、外側接着部５１は、積層方向Ｘにおいてガスケット７０と重なり合う位置に設けられている。
図２に示すように、外側接着部５１の幅Ｗ１は、外側接着部５１の延在方向の全体にわたって一定である。なお、外側接着部５１の幅Ｗ１とは、外側接着部５１の延在方向と直交する方向における外側接着部５１の長さである。

接着剤５０は、一対の内側接着部５２を有している。
内側接着部５２の各々は、本体部５３と、補強部５４とを有している。
本体部５３の一方は、貫通孔２１，２４の長手方向Ｙの他側（図２の右側）の縁に沿って延在している。もう一方の本体部５３は、貫通孔２２，２３の長手方向Ｙの一側（図２の左側）の縁に沿って延在している。

本体部５３の幅Ｗ２は、本体部５３の延在方向の全体にわたって一定である。なお、本体部５３の幅Ｗ２とは、本体部５３の延在方向と直交する方向における本体部５３の長さである。本体部５３の幅Ｗ２は、外側接着部５１の幅Ｗ１と同じである（Ｗ１＝Ｗ２）。

図２に示すように、補強部５４は、本体部５３に対してＭＥＡ１０側に隣り合って設けられている。なお、図２には、補強部５４の概形のみを示している。
ここで、枠部材２０の第１面２０Ａのうち、積層方向Ｘにおいてセパレータ４０の接続流路４７Ｂと重なり合う領域を領域Ａとする。なお、図２には、領域Ａを二点鎖線にて示している。

補強部５４は、本体部５３のうち領域Ａと重なり合う部分と長手方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて並んでいる。補強部５４は、延在方向の全体にわたって領域Ａと重なり合う位置に設けられている。なお、本実施形態では、補強部５４の延在方向における両端は、本体部５３に連結されている。

図３に示すように、補強部５４は、補強部５４の延在方向に対して交差する方向に延びる複数の第１直線部５４ａと、各第１直線部５４ａと交差する複数の第２直線部５４ｂとを有している。

複数の第１直線部５４ａは、補強部５４の延在方向において互いに間隔をあけて並んでいる。
第１直線部５４ａの幅Ｗ３は、第１直線部５４ａの延在方向の全体にわたって一定である。なお、第１直線部５４ａの幅Ｗ３とは、第１直線部５４ａの延在方向と直交する方向における第１直線部５４ａの長さである。第１直線部５４ａの幅Ｗ３は、本体部５３の幅Ｗ２よりも小さい（Ｗ３＜Ｗ２）。

複数の第２直線部５４ｂは、補強部５４の延在方向において互いに間隔をあけて並んでいる。第２直線部５４ｂは、当該第２直線部５４ｂが交差する第１直線部５４ａと隣り合う一対の第１直線部５４ａ同士を連結している。

第２直線部５４ｂの幅Ｗ４は、第２直線部５４ｂの延在方向の全体にわたって一定である。なお、第２直線部５４ｂの幅Ｗ４とは、第２直線部５４ｂの延在方向と直交する方向における第２直線部５４ｂの長さである。第２直線部５４ｂの幅Ｗ４は、第１直線部５４ａの幅Ｗ３と同じである（Ｗ４＝Ｗ３）。本実施形態では、第１直線部５４ａの幅Ｗ３と、第２直線部５４ｂの幅Ｗ４の各々が、本発明に係る補強部の幅に相当する。

接着剤５０は、例えば以下の塗布工程により枠部材２０上に塗布されている。
まず、外側接着部５１及び内側接着部５２を含む接着剤５０と対応する部分に孔のあいたスクリーン（図示略）を作成し、枠部材２０の第１面２０Ａ上に載置する。次に、スクリーン上に接着剤をのせ、スキージ（図示略）より接着剤を枠部材２０の第１面２０Ａに押し付ける。スキージにより押し付けられたスクリーンが枠部材２０の第１面２０Ａから離れることにより、接着剤５０が第１面２０Ａ上に転写される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、外側接着部５１は、積層方向Ｘにおいてガスケット７０と重なり合う位置に設けられている。そのため、複数の単セルを積層して燃料電池スタックを製造する際、ガスケット７０を介して外側接着部５１に荷重が作用する。これにより、外側接着部５１が枠部材２０及びセパレータ４０から剥がれにくくなる。また、同様に外側接着部５１が枠部材２０及びセパレータ３０から剥がれにくくなる。

一方で、本実施形態の構成によれば、内側接着部５２のうち積層方向Ｘにおいて接続流路４７Ｂと重なり合う部分、すなわち積層方向Ｘにおいてガスケット７０と重なり合わない部分に、本体部５３とは別に補強部５４が設けられる。これにより、上記部分が本体部５３のみによって構成される場合に比べて、上記部分における内側接着部５２と枠部材２０及びセパレータ４０との接触面積が拡大する。このため、複数の単セルを積層して燃料電池スタックを製造する際、上記部分に作用する荷重が他の部分に比べて小さい場合であっても、本体部５３は、枠部材２０及びセパレータ４０から剥がれにくくなる。また、同様に本体部５３は、枠部材２０及びセパレータ３０から剥がれにくくなる。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）接着剤５０は、マニホールド孔６０に対してＭＥＡ１０とは反対側に位置するとともにマニホールド孔６０の縁に沿って延在する外側接着部５１と、マニホールド孔６０とＭＥＡ１０との間に位置するとともにマニホールド孔６０の縁に沿って延在する内側接着部５２とを有している。内側接着部５２は、本体部５３と、本体部５３に対してＭＥＡ１０側に隣り合って設けられる補強部５４とを有している。補強部５４は、積層方向Ｘにおいて接続流路４７Ｂと重なる位置に設けられている。

こうした構成によれば、上述した作用を奏する。
ところで、内側接着部５２と枠部材２０及びセパレータ３０，４０との接触面積を拡大する他の手段としては、本体部５３の幅Ｗ２を大きくすることが考えられる。しかしながら、スクリーン印刷によって接着剤５０を枠部材２０に塗布する場合、本体部５３の幅Ｗ２を大きくすると、本体部５３に気泡が混入しやすくなることで、かえって接着性が低下するおそれがある。この点、上記構成によれば、本体部５３の幅Ｗ２を大きくすることなく、上記接触面積を拡大できるため、気泡の混入の発生、ひいては接着性の低下を抑制することができる。

したがって、枠部材２０とセパレータ３０，４０との間の接着性を向上できる。
（２）外側接着部５１の幅Ｗ１は、外側接着部５１の延在方向において一定である。本体部５３の幅Ｗ２は、本体部５３の延在方向において一定であるとともに、外側接着部５１の幅Ｗ１と同じである。補強部５４の第１直線部５４ａの幅Ｗ３、及び第２直線部５４ｂの幅Ｗ４は、いずれも本体部５３の幅Ｗ２より小さい。

こうした構成によれば、本体部５３の幅Ｗ２が外側接着部５１の幅Ｗ１と同じであり、補強部５４の第１直線部５４ａの幅Ｗ３、及び第２直線部５４ｂの幅Ｗ４が本体部５３の幅Ｗ２より小さい。このため、接着剤５０を塗布する際に、内側接着部５２に気泡が混入することを一層抑制することができる。

したがって、枠部材２０とセパレータ３０，４０との間の接着性を一層向上できる。
（３）単セルの接着方法は、接着剤５０をスクリーン印刷により枠部材２０に塗布する塗布工程を備える。

こうした方法によれば、内側接着部５２及び外側接着部５１を含む接着剤５０がスクリーン印刷により枠部材２０の第１面２０Ａ及び第２面２０Ｂに塗布される。したがって、枠部材２０に対して内側接着部５２を簡単に塗布することができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・マニホールド孔６０の形状は、本実施形態で例示したような矩形状に限定されない。例えば、角の丸い正方形や角の丸い長方形等を含む四角形状や、卵形状や楕円形状等を含む円形状とすることもできる。

・マニホールド孔６０における反応ガス及び冷媒の流れは、本実施形態で例示したものに限定されず、例えば出口側マニホールド孔６６を酸化剤ガスの入口側マニホールド孔とし、入口側マニホールド孔６５を酸化剤ガスの出口側マニホールド孔としてもよい。また、これに伴って出口側マニホールド孔６４を冷媒の入口側マニホールド孔とし、入口側マニホールド孔６３を冷媒の出口側マニホールド孔としてもよい。すなわち、溝流路４８Ａを流れる酸化剤ガスと、溝流路３８Ａ，４７Ａを流れる冷媒とが、溝流路３７Ａを流れる燃料ガスと同方向に流れるようにしてもよい。

・マニホールド孔６０の配置は、本実施形態で例示したものに限定されない。例えば、燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷媒のうちいずれか一方が流れる入口側マニホールド孔及び出口側マニホールド孔をＭＥＡ１０を挟んで並び方向Ｚに並ぶように配置してもよい。

・接着剤５０は、本実施形態で例示したように、補強部５４の第１直線部５４ａの幅Ｗ３、及び第２直線部５４ｂの幅Ｗ４が本体部５３の幅Ｗ２よりも小さいものに限定されない。すなわち、幅Ｗ３及び幅Ｗ４は、幅Ｗ２と同じであってもよい（Ｗ２＝Ｗ３、Ｗ２＝Ｗ４）。

・接着剤５０は、本実施形態で例示したように、本体部５３の幅Ｗ２が外側接着部５１の幅Ｗ１と同じものに限定されない。すなわち、幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも小さくてもよい（Ｗ２＜Ｗ１）。

・補強部５４は、本実施形態で例示したように複数の第１直線部５４ａ及び複数の第２直線部５４ｂを有するものに限定されない。例えば、図５に示すように、補強部５４の延在方向に延びる複数の第３直線部５４ｃが、同延在方向において互いに間隔をあけて並ぶものであってもよい。この場合、第３直線部５４ｃの幅Ｗ５は、本体部５３の幅Ｗ２以下であればよい。第３直線部５４ｃの幅Ｗ５とは、第３直線部５４ｃの延在方向と直交する方向における第３直線部５４ｃの長さである。なお、本変形例では、第３直線部５４ｃの幅Ｗ５が、本発明に係る補強部の幅に相当する。

・補強部５４は、複数の直線部によって構成されるものに限定されない。例えば、図６に示すように、補強部５４は、複数の点５４ｄによって構成されるものであってもよい。この場合、点５４ｄの幅Ｗ６は、本体部５３の幅Ｗ２以下であればよい。なお、図６に示すように、点５４ｄが円形状の場合、点５４ｄの幅Ｗ６とは点５４ｄの直径である。また、点５４ｄが多角形状の場合、点５４ｄの幅Ｗ６とは、対角線のうち最も長いものの長さである。本変形例では、点５４ｄの幅Ｗ６が、本発明に係る補強部の幅に相当する。

・補強部５４は、複数の直線部または複数の点によって構成されるものに限定されない。図７に示すように、補強部５４は、１つの直線により構成されるものであってもよい。この場合、補強部５４の幅Ｗ７は、本体部５３の幅Ｗ２以下であればよい。補強部５４の幅Ｗ７とは、上記直線の延在方向と直交する方向における当該直線の長さである。

・補強部５４は、本実施形態で例示したように本体部５３に連結されていなくてもよい。
・補強部５４は、本実施形態で例示したように本体部５３に対してＭＥＡ１０側に設けられるものに限定されない。例えば、補強部５４を本体部５３と貫通孔２３，２４との間に設けるようにしてもよい。

・本実施形態では、枠部材２０に塗布された接着剤５０を例示したが、接着剤５０をセパレータ３０の第１面３０Ａ、及びセパレータ４０の第２面４０Ｂの各々に塗布するようにしてもよい。

Ａ…領域
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７…幅
Ｘ…積層方向
Ｙ…長手方向
Ｚ…並び方向
１０…膜電極接合体、ＭＥＡ
１１Ａ…カソード電極
１１Ｂ…アノード電極
２０…枠部材
２０Ａ…第１面
２０Ｂ…第２面
２１…貫通孔
２２…貫通孔
２３…貫通孔
２４…貫通孔
２５…貫通孔
２６…貫通孔
２７…開口部
３０…セパレータ
３０Ａ…第１面
３０ａ…対向面
３０ｂ…対向面
３０Ｂ…第２面
３１…貫通孔
３２…貫通孔
３３…貫通孔
３４…貫通孔
３５…貫通孔
３６…貫通孔
３７Ａ…溝流路
３７Ｂ…接続流路
３８Ａ…溝流路
３８Ｂ…接続流路
４０…セパレータ
４０Ａ…第１面
４０Ｂ…第２面
４０ａ…対向面
４０ｂ…対向面
４１…貫通孔
４２…貫通孔
４３…貫通孔
４４…貫通孔
４５…貫通孔
４６…貫通孔
４７Ａ…溝流路
４７Ｂ…接続流路
４８Ａ…溝流路
４８Ｂ…接続流路
５０…接着剤
５１…外側接着部
５２…内側接着部
５３…本体部
５４…補強部
５４ａ…第１直線部
５４ｂ…第２直線部
５４ｃ…第３直線部
５４ｄ…点
６０…マニホールド孔
６１…入口側マニホールド孔
６２…出口側マニホールド孔
６３…入口側マニホールド孔
６４…出口側マニホールド孔
６５…入口側マニホールド孔
６６…出口側マニホールド孔
７０…ガスケット

Claims (3)

1. 発電部と、前記発電部の周縁を保持する枠部材と、前記発電部及び前記枠部材を挟持する一対のセパレータと、前記発電部よりも外周側において前記枠部材及び前記一対のセパレータを貫通するとともに反応ガスまたは冷媒が流れる複数のマニホールド孔と、を備える燃料電池の単セルに適用され、前記枠部材と前記セパレータとが接着剤を介して接着されている燃料電池の単セルの接着構造であって、
   前記セパレータの各々において前記発電部と対向する面とは反対側の面には、前記冷媒が流れる複数の溝流路と、前記溝流路と前記マニホールド孔とを接続する接続流路と、が設けられており、
   前記接着剤は、
   前記マニホールド孔に対して前記発電部とは反対側に位置するとともに前記マニホールド孔の縁に沿って延在する外側接着部と、
   前記マニホールド孔と前記発電部との間に位置するとともに前記マニホールド孔の縁に沿って延在する内側接着部と、を含み、
   前記内側接着部は、本体部と、前記本体部に対して前記発電部側及び前記マニホールド孔側の少なくとも一方に隣り合って設けられる補強部と、を有しており、
   前記補強部は、前記枠部材と前記セパレータとの積層方向において前記接続流路と重なる位置に設けられている、
   燃料電池の単セルの接着構造。
2. 前記外側接着部の幅は、前記外側接着部の延在方向において一定であり、
   前記本体部の幅は、前記本体部の延在方向において一定であるとともに、前記外側接着部の幅以下であり、
   前記補強部の幅は、前記本体部の幅以下である、
   請求項１に記載の燃料電池の単セルの接着構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池の単セルの接着方法であって、
   前記接着剤をスクリーン印刷により前記枠部材及び前記一対のセパレータのいずれか一方に塗布する塗布工程を備える、
   燃料電池の単セルの接着方法。

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