JP3807498B2 - 燃料電池用ガスケット - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池にそのシール部として用いられる燃料電池用ガスケットに関するものである。
燃料電池用スタックには単電池（セル）の積層数に応じて１００〜４００枚程度のセパレータ（集電板）が使用されている。この際、セルを単に積層してスタックにする場合と、複数個のセルを一つの単位としたモジュールを積層してスタックを形成する場合とがある。このような燃料電池スタックにおいて、セルあるいはモジュールが正常に作動していない場合には、発電効率の低下、異常や故障を引き起こす。しかしながら、スタック状態では、どのセルあるいはモジュールが問題となっているのかは容易に分からなかった。例えば、セパレータの欠陥、電極の問題、燃料ガス濃度の異常、電解質膜の異常等を原因として電圧降下や電流減少が発生した場合に、どのセルまたはモジュールに電圧降下や電流減少が発生したかが従来は不明である。したがってスタックを分解して、セルまたはモジュールを一つずつテスターでチェックしているのが現状である。
本発明は以上の点に鑑み、セルまたはモジュールの電圧または電流をセパレータと電気的に接触したプリントサーキットで直接測定することにより、燃料電池用スタックを分解しなくても、電圧降下や電流減少を発生したセルまたはモジュールを特定する作業を行なうことのできる機能、およびセルまたはモジュール内に組み込まれたガスセンサーや温度センサーの出力を取り出す機能を備えた燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットは、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられる基板と、前記基板の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内または前記セルを複数組み合わせたモジュール内の電圧または電流を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、前記基板に保持されたプリントサーキットと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記一方のセパレータに接触して電気信号を取り出す電極と、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記電極と接続された計測端子部とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットは、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられる基板と、前記基板の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内または前記セルを複数組み合わせたモジュール内の電圧または電流を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、前記基板の両面に保持されたプリントサーキットと、前記各プリントサーキット上に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して電気信号を取り出す電極と、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記電極と接続された計測端子部とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットは、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられるフィルムと、前記フィルムの両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記フィルムに保持されるとともに前記セル内に供給されるガスの濃度を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、前記フィルムに保持されたプリントサーキットと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記ガスの濃度を検出するガスセンサーと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記ガスセンサーと接続された計測端子部とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項４による燃料電池用ガスケットは、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられるフィルムと、前記フィルムの両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記フィルムに保持されるとともに前記セル内の温度を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、前記フィルムに保持されたプリントサーキットと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記温度を検出する温度センサーと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記温度センサーと接続された計測端子部とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項５による燃料電池用ガスケットは、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の一方の電極側の周縁部と他方の電極側の周縁部にそれぞれ取り付けられる基板と、前記各基板の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内の電圧または電流を検出する信号線と、を有し、前記信号線は、その一端部をセル内の電極に接続され、他端部から電気信号を取り出すものであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項６による燃料電池用ガスケットは、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の一方の電極側の周縁部と他方の電極側の周縁部にそれぞれ取り付けられる基板と、前記各基板の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対の内周側シールゴムと、前記内周側シールゴムの外周側において前記各基板の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対の外周側シールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内の電圧または電流を検出する信号線と、を有し、前記信号線は、その一端部を前記内周側シールゴムおよび外周側シールゴム間に配置した電極に接続され、他端部から電気信号を取り出すものであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項７による燃料電池用ガスケットは、請求項１ないし４の何れかに記載の燃料電池用ガスケットにおいて、プリントサーキットは、フレキシブルプリントサーキットであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項８による燃料電池用ガスケットは、請求項５または６に記載の燃料電池用ガスケットにおいて、信号線は、印刷法またはエッチング法により基板に一体化されていることを特徴とするものである。
更にまた、本発明の請求項９による燃料電池用ガスケットは、請求項５または６に記載の燃料電池用ガスケットにおいて、基板は、絶縁性皮膜よりなる保護材で被覆されていることを特徴とするものである。
上記構成を備えた本発明のプリントサーキット付き燃料電池用ガスケットを組み込んだセルを複数積層することにより作成したスタック状態でプリントサーキット端子からセパレータ間の電圧または電流を測定することで、またはセンサー出力を取り出すことにより、スタックを分解することなくこの検出部にテスターを接続するだけでチェックすることが可能となる。この検出部およびガスケットの具体的な構成としては、反応電極部の電解質膜に取り付けられる基板と、前記基板に重ねられるフレキシブルプリントサーキットと、前記フレキシブルプリントサーキットに設けられるとともにセパレータに接触する電極と、前記基板に固定されるとともに前記基板との間に前記フレキシブルプリントサーキットを挟みこむガスケットとを有するのが好適である。回路部は前記基板に直接金属箔を貼り付けたり、導電性インキをプリントして形成したものであっても良い。また、本発明は、セルまたはモジュール内の電気信号を取り出す目的のプリントサーキットの両面にガスケットを有する燃料電池用ガスケットをセパレータ間に挟み込み、シールとともに電気信号（電圧、電流など）を取り出す電気信号取出部を一体に組み付けたものである。
また、信号線を印刷法またはエッチング法により基板に一体化すると、信号線無しのものと比較して占有スペースが拡大することが殆どないため、この点において省スペースで実用性に優れたガスケットを提供することができる。
本発明は、以下の効果を奏する。
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットにおいては、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられる基板と、前記基板の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内または前記セルを複数組み合わせたモジュール内の電圧または電流を検出する検出部とを有し、前記検出部は、前記基板に保持されたプリントサーキットと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記一方のセパレータに接触して電気信号を取り出す電極と、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記電極と接続された計測端子部とを有するために、所定のシール効果を発揮するほか、スタックを分解することなく検出部にテスターを接続するだけで電気信号を検出し、どのセルまたはモジュールに電圧降下や電流減少が発生したかを外部から容易に知ることができる。
また、本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットにおいては、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられる基板と、前記基板の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内または前記セルを複数組み合わせたモジュール内の電圧または電流を検出する検出部とを有し、前記検出部は、前記基板の両面に保持されたプリントサーキットと、前記各プリントサーキット上に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して電気信号を取り出す電極と、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記電極と接続された計測端子部とを有するために、やはりスタックを分解することなく検出部にテスターを接続するだけで電気信号を検出し、どのセルまたはモジュールに電圧降下や電流減少が発生したかを外部から容易に知ることができる。
また、本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットにおいては、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられるフィルムと、前記フィルムの両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記フィルムに保持されるとともに前記セル内に供給されるガスの濃度を検出する検出部とを有し、前記検出部は、前記フィルムに保持されたプリントサーキットと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記ガスの濃度を検出するガスセンサーと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記ガスセンサーと接続された計測端子部とを有するために、やはりスタックを分解することなく、燃料電池用セル内に供給されるガスの濃度を外部から容易に計測することができる。
また、本発明の請求項４による燃料電池用ガスケットにおいては、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の周縁部に取り付けられるフィルムと、前記フィルムの両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記フィルムに保持されるとともに前記セル内の温度を検出する検出部とを有し、前記検出部は、前記フィルムに保持されたプリントサーキットと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記温度を検出する温度センサーと、前記プリントサーキット上に設けられるとともに前記温度センサーと接続された計測端子部とを有するために、やはりスタックを分解することなく、燃料電池用セル内の温度を外部から容易に計測することができる。
また、本発明の請求項５による燃料電池用ガスケットにおいては、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の一方の電極側の周縁部と他方の電極側の周縁部にそれぞれ取り付けられる基板と、前記各基板の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内の電圧または電流を検出する信号線とを有し、前記信号線は、その一端部をセル内の電極に接続され、他端部から電気信号を取り出すものであるために、やはりスタックを分解することなく信号線にテスターを接続するだけで電気信号を検出し、どのセルまたはモジュールに電圧降下や電流減少が発生したかを外部から容易に知ることができる。
また、本発明の請求項６による燃料電池用ガスケットにおいては、燃料電池セルにおける反応電極部の周縁部に配置され、前記反応電極部の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、前記反応電極部の一方の電極側の周縁部と他方の電極側の周縁部にそれぞれ取り付けられる基板と、前記各基板の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対の内周側シールゴムと、前記内周側シールゴムの外周側において前記各基板の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対の外周側シールゴムと、前記基板に保持されるとともに前記セル内の電圧または電流を検出する信号線とを有し、前記信号線は、その一端部を前記内周側シールゴムおよび外周側シールゴム間に配置した電極に接続され、他端部から電気信号を取り出すものであるために、やはりスタックを分解することなく信号線にテスターを接続するだけで電気信号を検出し、どのセルまたはモジュールに電圧降下や電流減少が発生したかを外部から容易に知ることができる。
また、本発明の請求項７による燃料電池用ガスケットにおいては、請求項１ないし４の何れかに記載の燃料電池用ガスケットにおいて、プリントサーキットがフレキシブルプリントサーキットとされているために、プリントサーキット無しのものと比較して占有スペースがそれほど拡大することがない。したがって、上記検出機能を備えていながら燃料電池ないしそのシール部の省スペース化を実現することができる。
また、本発明の請求項８による燃料電池用ガスケットにおいては、請求項５または６に記載の燃料電池用ガスケットにおいて、信号線が印刷法またはエッチング法により基板に一体化されているために、信号線無しのものと比較して占有スペースがそれほど拡大することがない。したがって、上記検出機能を備えていながら燃料電池ないしそのシール部の省スペース化を実現することができる。
更にまた、本発明の請求項９による燃料電池用ガスケットにおいては、請求項５または６に記載の燃料電池用ガスケットにおいて、基板が絶縁性皮膜よりなる保護材で被覆されているために、回路部の腐食防止効果および基板部と回路部との熱膨張の差による反りの防止効果等を得ることができる。
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
（１） すなわち先ず、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一のガスケットは、燃料電池用スタックに使用されるプリントサーキット付ガスケットである。プリントサーキットがフレキシブルプリントサーキットであると薄肉化には都合が良い。
（２） また、基板にＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＮ（ポリエーテルニトリル）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂等の耐熱性樹脂シート等を使用し、サーキット部は導電性インクまたは銅、ニッケル、ステンレス、チタン、タングステン、金、パーマロイ、ニクロム、アルミニウム箔等を用いて形成する。ここで、銅、アルミニウムのような電解液等で腐食しやすい金属箔等は、その表面をより耐食性のある金属およびその合金、金属化合物、塗料で被覆したりすることができる。次いで、プリントサーキット基板にシール部材としてガスケットを配置する。配置の方法は、ガスケット成形時に接着剤を用いたり、シール部材自身の接着性で配置したり、シール部材を成形した後、配置したりする。ここで、シール部材としては、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、水素添加イソプレンゴム、水素添加ブタジエンゴム、水素添加スチレンブタジエンゴム、水素添加スチレンイソプレンゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、フルオロアクリルゴム、スチレン系ゴム、水素添加スチレンイソプレンゴム等の飽和系ゴムあるいはそれらの液状ゴム、またはスチレンブタジエンスチレンブロック共重合体やスチレンイソプレンスチレンブロック共重合体等のブロック型熱可塑性エラストマーあるいはそれらの不飽和結合部を水素添加した熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどが用いられる。ここで、これらのシール部材は、回路基板に対して接着性があると、ガスケットを回路基板に固定する際、接着剤を用いることなく固定できるので、好適である。このような自己接着性ガスケットとしては、シール部材の化学構造の一部に官能基、例えばカルボキシル基、水酸基、ケトン、イミドを導入したり、接着剤成分をシール部材に配合したりすることによって満足する。ところで、接着性はシール部材と回路基板の性状によって好ましい組み合わせがあるので、適宜選ばれる。更に、シール部材として成形型には接着せず基板にのみ選択的に接着するもの、すなわち選択性接着性のあるものがより好ましい。例えば、選択接着性シリコーンゴム等が挙げられる。ここで、基板に形成された回路の表面には、必要に応じて回路部あるいは端子先端部を除いた全表面を保護材で被覆しても良い。その保護材は、絶縁性皮膜となるものであれば良いが、通常は、基板と類似の材質を用いるかシール部材との接着性の良い材料から選ばれる。回路基板としてガス・液の透過係数が小さい即ちシール性の優れたポリエチレンテレフタレート、被覆材としてポリエチレンテレフタレートと同質の部材を用いると、熱圧着で基板と被覆材とが強固に接着するため、電解液等が回路部へ浸透し難くなり、回路基板と被覆材との回路基板の回路部の腐食防止効果に加えて、基板部と回路部との熱膨張の差による反りも防止できる効果も期待できる。また異種であっても基板材料と被覆材料との親和性があれば、同種であることに拘らない。
（３） 上記（１）および（２）共に、セパレータ間に配置されるガスケットであり、プリントサーキットはセパレータの電圧または電流を検出する目的に使用される。
（４） セパレータ間に使用されるガスケットに、セパレータの電圧または電流変化をチェックする目的の電極と、電極から信号を出す目的のプリントサーキットを設置することにより、外部からどこのセルまたはモジュールに電圧降下または電流減少が発生しているのかをチェックできるようにしている。
（５） これにより、スタックＡ'ｓｓｙの状態でどこのセルが異常になっているのかをプリントサーキットをチェックすることにより、スタックを分解せずに問題がチェックできる。
（６） 燃料電池用セルに供給される水素の濃度を計測するセンサーを用いて、前記濃度をセルの外部から計測することを可能としたものである。
（７） また、燃料電池用セル内部の温度を計測するセンサーを用いて、前記温度をセルの外部から計測することを可能としたものである。
また更に、本件出願には以下の技術的事項が含まれる。
（８） すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一のガスケットは、燃料電池用セルシールにおいて、セル内の電気信号を取り出す信号線を一体化したガスケットで、セルシールのフレームに信号線を印刷等で一体化したシールである。
（９） また、燃料電池用セルシールにおいて、セル内の電気信号を取り出す信号線を一体化したガスケットで、セルシールのフレームに信号線を印刷等で一体化し、その信号線を少なくとも一本以上もつシールである。
（１０） また、上記（８）項のシールにおいて、通電診断、温度、ガス等の電気信号を取り出すことを目的としたシールである。
（１１） また、上記（８）項のシールにおいて、セルシールのビードを二重構造とし、ビード間に信号線を配置し、さらに電極を配置したシールである。
（１２） また、樹脂等のフレームにシールを成形したセルシールを使用する場合、フレームに信号線を印刷、エッチング等で配置し、信号線と樹脂フレームが一体化したフレームにシールを一体成形することで、信号線があっても無いシールと同等のスペース、組立性を有し、コストも信号線を印刷する分のみで増加することを特徴とするものである。
（１３） また、電圧、電流等の電気信号だけでなく、水素ガスセンサーや温度センサーの信号線を並列もしくは用途別に配置することで各ニーズに対応できるものとなる。
（１４） 実施形態としては、ＰＥＴフィルムにカーボン電極、信号線を印刷したものにＰＳＡ（感圧感熱接着剤：シリコーン系）を塗布し離型紙を付けたシートを製作し、フレーム形状に抜き型で打ち抜き、液状射出成形機にて、選択性接着シリコーンゴム（信越化学：Ｘ−３４−１２７７Ａ／Ｂ）を成形する。できたものはフレームタイプ（もしくはキャリアタイプ）セルシールと称され、イオン交換膜に電極が付けられたＭＥＡにフレームタイプシールの離型紙を剥がして貼り付けし、その後に熱と圧力をかけて取り付けする。セルにアッセンブリする場合、ＧＤＬと合わせて組み立てすることでＧＤＬの通電状況をモニターする形とする。
（１５） また、他の実施形態として、上記構造において、セルシール部分をダブルビードにすることで、ビード間に信号線を配置し、更に、電極を信号線に接触する形で配置する。電極は導電性ゴムやカーボン等の導電体を使用する。
（１６） 以上の構成によれば、イオン交換膜にシールを取り付ける目的のフレームに信号線を印刷したことからスペースの拡大はなく、また組付工数も削減できることから、診断モニター用信号線が無いセルシールに比較し、信号線印刷分のコストアップで製作ができる。
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１および図２はそれぞれ、本発明の実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面を示している。図１は、基板７の片面に回路が形成されており、電極１３は片面に付けられている。場合により基板７に穴を開けて両面に付けることもある。図２は、基板７の両面に回路が形成されており、電極１３ａ，１３ｂはそれぞれの面に付けられている。図１の組立後の状態が図３と図４に示されている。図３は図１のガスケットを組み立てた図であり、図４は各セルにガスケットを設けるのではなく複数のセルに一つ設けたもので、モジュール単位の例である。また、図５は基板７の平面図である。図３および図４に示した組立構造は組立完成品として燃料電池用セルを構成するものであって、以下のように構成されている。
すなわち先ず、互いに重ねられる上下一対のセパレータ１，２が設けられており、この一対のセパレータ１，２の間に反応電極部（ＭＥＡ）３が挟み込まれている。この反応電極部３は、電解質膜（イオン交換膜）４の上下両側に正電極（ＧＤＬ：ガス拡散層をもつ電極）５および負電極（ＧＤＬ：ガス拡散層をもつ電極）６を重ね合わせたものである。
上記反応電極部３における電解質膜４の周縁部に、基板（フレーム）７が接着等の手段によって取り付けられており、この基板７の上下両側にそれぞれガスケット（シールゴム）８，９が固定されている。上側のガスケット８は上側のセパレータ１の下面に所定の圧縮代をもって密接し、下側のガスケット９は下側のセパレータ２の上面に所定の圧縮代をもって密接し、よってこの両ガスケット８，９により一対のセパレータ１，２の間がシールされる。尚、図示した両ガスケット８，９は、基板７に設けた貫通穴状の連通部７ａを介して互いに一体成形されているが、連通部７ａなしで上下別々に設置されるものであっても良い。基板７は、ポリイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂等の耐熱性樹脂シート等によって成形されており、ガスケット８，９は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等の飽和系ゴム等によって成形されている。
上記ガスケット８，９の外側に位置して、複数のセルを組み合わせてスタックとした状態でセパレータ１，２の電気信号（電圧または電流）を検出する検出部（電気信号取出部とも称する）１１が設けられている。この検出部１１は以下のように構成されている。
すなわち先ず、図１の例では、上記基板７の上面にフレキシブルプリントサーキット１２が非接着で重ねられており、上記上側のガスケット８に一体成形された膜状の被覆部８ａがこのフレキシブルプリントサーキット１２を非接着で被覆している。したがって、フレキシブルプリントサーキット１２は基板７と被覆部８ａとの間にサンドイッチ状に挟み込まれている。また、フレキシブルプリントサーキット１２の上面に電極１３が設置されており、この電極１３は、被覆部８ａに形成した貫通穴状の連通部８ｂから上方に突き出て、上側のセパレータ１の下面に接触する。フレキシブルプリントサーキット１２は、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｇまたはＡｕ等の箔または導電性インク等によって成形されており、電極１３は導電性ゴム、導電性樹脂またはカーボン等によって成形されている。
上記基板７は、その一部において上下のセパレータ１，２の平面形状からはみ出しており、この基板７のはみ出し部７ｂに、被覆部８ａによって被覆されていない一部のフレキシブルプリントサーキット１２が配置されている。この一部のフレキシブルプリントサーキット１２は、ここに電気信号検出用のテスターを接触させる計測端子部１２ａをなしており、この端子部１２ａにテスターを接触させることによって、セパレータないしセルの電気信号を検出することができるようになっている。
したがって、この電気信号取出部１１を備えた当該ガスケットないしセルまたはモジュールによれば、スタックを分解することなく、接触部１２ａにテスターを接続するだけでセパレータ１，２ないしセルまたはモジュールの電圧または電流を検出することができる。
また、図２の例では、上記基板７の上下両面にそれぞれにフレキシブルプリントサーキット１２が非接着で重ねられており、上記上側のガスケット８に一体成形された膜状の被覆部８ａが上側のフレキシブルプリントサーキット１２を非接着で被覆するとともに、下側のガスケット９に一体成形された膜状の被覆部９ａが下側のフレキシブルプリントサーキット１２を非接着で被覆している。したがって、フレキシブルプリントサーキット１２は何れも基板７と被覆部８ａ，９ａとの間にサンドイッチ状に挟み込まれている。また、上側のフレキシブルプリントサーキット１２の上面および下側のフレキシブルプリントサーキット１２の下面にそれぞれ電極１３ａ，１３ｂが設置されており、この電極１３ａ，１３ｂはそれぞれ、被覆部８ａ，９ａに形成した貫通穴状の連通部８ｂ，９ｂから上方または下方に突き出て、上側のセパレータ１の下面または下側のセパレータ２の上面に接触する。フレキシブルプリントサーキット１２は、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｇまたはＡｕ等の箔または導電性インク等によって成形されており、電極１３ａ，１３ｂは導電性ゴム、導電性樹脂またはカーボン等によって成形されている。
上記基板７は、その一部において上下のセパレータ１，２の平面形状からはみ出しており、この基板７のはみ出し部７ｂに、被覆部８ａ，９ａによって被覆されていない一部のフレキシブルプリントサーキット１２が配置されている。この一部のフレキシブルプリントサーキット１２は、ここに電気信号検出用のテスターを接触させる計測端子部１２ａ，１２ｂをなしており、この端子部１２ａ，１２ｂにテスターを接触させることによって、セパレータないしセルの電気信号を検出することができるようになっている。
したがって、この電気信号取出部１１を備えた当該ガスケットないしセルまたはモジュールによれば、スタックを分解することなく、接触部１２ａ，１２ｂにテスターを接続するだけでセパレータ１，２ないしセルまたはモジュールの電圧または電流を検出することができる。
図６は、本願の請求項３に係る発明の実施例であって、上記したように燃料電池用セルに供給される水素の濃度を計測するガスセンサー（水素センサーとも称する）１４を用いて、上記実施例と類似の構造でセルまたはモジュールの外部から計測することを可能としたものである。
ガスセンサー１４は例えば、厚さ０．２５ｍｍ、５ｍｍ角のアルミナ基板１５の上にパラジウム１６でブリッジを構成し、パラジウム１６に水素が着くことでブリッジ電圧が変わり水素濃度を検出するタイプとし、外部には、フレキシブルプリントサーキット１２を介して計測端子部１２ａを出し、検出部１７としている。符号１８，１９はそれぞれＰＩフィルムである。
また、図７は、本願の請求項４に係る発明の実施例であって、上記したように燃料電池用セルの内部の温度を計測する温度センサー２０を用いて、上記実施例と類似の構造でセルまたはモジュールの外部から計測することを可能としたものである。
温度センサー２０は例えば、いわゆる熱電対のフラット化したものをフレキシブルプリントサーキット１２の上にプリントして検知部とし、外部に計測端子部１２ａを出し、検出部２１としている。符号２２，２３はそれぞれＰＩフィルムである。
また、図８および図９は、本願の請求項５に係る発明の実施例であって、以下のように構成されている。
すなわち、図９の断面図に示すように、電解質膜（イオン交換膜）３２の上下両側にそれぞれ触媒３３が重ねられて反応電極部（ＭＥＡ）３１が設けられており、電解質膜３２の周縁部３２ａの上下両側にそれぞれセルシール３４が設けられている。
このセルシール３４はそれぞれ、ＰＥＴフィルム等の樹脂よりなるガスケット基板（フレーム）３５の一面に選択性接着シリコーンゴム等のゴムよりなるガスケット（ビード状シールゴム）３６を一体成形するとともに、基板３５の他面にＰＳＡ等よりなる接着剤３７を塗布したものであって、この接着剤３７により電解質膜３２の周縁部３２ａに接着されている。
図上上側の基板３５には、ガスケット３６の成形に先立って、信号線３８が印刷法またはエッチング法による一体化手段により一体化されている。この信号線３８は、セル組立後、その一端部３８ａをもって電極（ＧＤＬ：ガス拡散層をもつ電極）３９に接触し、セル内の電圧または電流を計測すべく他端部３８ｂから電気信号を出力するもので、基板３５に一体化されているため、省スペース化が実現されている。
また、図１０は、本願の請求項６に係る発明の実施例であって、以下のように構成されている。
すなわち、電解質膜（イオン交換膜）３２の上下両側にそれぞれ触媒３３が重ねられて反応電極部（ＭＥＡ）３１が設けられており、電解質膜３２の周縁部３２ａの上下両側にそれぞれセルシール３４が設けられている。
このセルシール３４はそれぞれ、ＰＥＴフィルム等の樹脂よりなるガスケット基板（フレーム）３５の一面に選択性接着シリコーンゴム等のゴムよりなるガスケット（ビード状シールゴム）３６を一体成形するとともに、基板３５の他面にＰＳＡ等よりなる接着剤３７を塗布したものであって、この接着剤３７により電解質膜３２の周縁部３２ａに接着されている。ガスケット３６は、内周側のガスケット３６Ａおよび外周側のガスケット３６Ｂを備えて、内外二重構造とされている。
図上上側の基板３５には、ガスケット３６の成形に先立って、信号線３８が印刷法またはエッチング法による一体化手段により一体化されている。この信号線３８の一端部３８ａは内外のガスケット３６Ａ，３６Ｂ間に配置されており、この一端部３８ａに電極４０が取り付けられている。したがって、セル組立後、この電極４０がセパレータ（図示せず）に接触し、セル内の電圧または電流を計測すべく信号線３８の他端部３８ｂから電気信号を出力する。この実施例においても、信号線３８が基板３５に一体化されているため、省スペース化が実現されている。
本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図 本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図 本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットのセル組立状態を示す断面図 本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットのモジュール組立状態を示す断面図 基板の平面図 本発明の第三実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図 本発明の第四実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図 本発明の第五実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図 図８におけるＡ−Ａ線拡大断面図 本発明の第六実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図

Claims (9)

  1. 燃料電池セルにおける反応電極部（３）の周縁部に配置され、前記反応電極部（３）の両面に重ねられる一対のセパレータ（１）（２）間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、
    前記反応電極部（３）の周縁部に取り付けられる基板（７）と、前記基板（７）の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータ（１）（２）に接触して前記一対のセパレータ（１）（２）間をシールする一対のシールゴム（８）（９）と、前記基板（７）に保持されるとともに前記セル内または前記セルを複数組み合わせたモジュール内の電圧または電流を検出する検出部（１１）と、を有し、
    前記検出部（１１）は、前記基板（７）に保持されたプリントサーキット（１２）と、前記プリントサーキット（１２）上に設けられるとともに前記一方のセパレータ（１）に接触して電気信号を取り出す電極（１３）と、前記プリントサーキット（１２）上に設けられるとともに前記電極（１３）と接続された計測端子部（１２ａ）とを有することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  2. 燃料電池セルにおける反応電極部（３）の周縁部に配置され、前記反応電極部（３）の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、
    前記反応電極部（３）の周縁部に取り付けられる基板（７）と、前記基板（７）の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴム（８）（９）と、前記基板（７）に保持されるとともに前記セル内または前記セルを複数組み合わせたモジュール内の電圧または電流を検出する検出部（１１）と、を有し、
    前記検出部（１１）は、前記基板（７）の両面に保持されたプリントサーキット（１２）（１２）と、前記各プリントサーキット（１２）（１２）上に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して電気信号を取り出す電極（１３ａ）（１３ｂ）と、前記プリントサーキット（１２）（１２）上に設けられるとともに前記電極（１３ａ）（１３ｂ）と接続された計測端子部（１２ａ）（１２ｂ）とを有することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  3. 燃料電池セルにおける反応電極部（３）の周縁部に配置され、前記反応電極部（３）の両面に重ねられる一対のセパレータ（１）（２）間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、
    前記反応電極部（３）の周縁部に取り付けられるフィルム（１８）（１９）と、前記フィルム（１８）（１９）の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータ（１）（２）に接触して前記一対のセパレータ（１）（２）間をシールする一対のシールゴム（８）（９）と、前記フィルム（１８）（１９）に保持されるとともに前記セル内に供給されるガスの濃度を検出する検出部（１７）と、を有し、
    前記検出部（１７）は、前記フィルム（１８）（１９）に保持されたプリントサーキット（１２）と、前記プリントサーキット（１２）上に設けられるとともに前記ガスの濃度を検出するガスセンサー（１４）と、前記プリントサーキット（１２）上に設けられるとともに前記ガスセンサー（１４）と接続された計測端子部（１２ａ）とを有することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  4. 燃料電池セルにおける反応電極部（３）の周縁部に配置され、前記反応電極部（３）の両面に重ねられる一対のセパレータ（１）（２）間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、
    前記反応電極部（３）の周縁部に取り付けられるフィルム（２２）（２３）と、前記フィルム（２２）（２３）の両面に設けられるとともに前記一対のセパレータ（１）（２）に接触して前記一対のセパレータ（１）（２）間をシールする一対のシールゴム（８）（９）と、前記フィルム（２２）（２３）に保持されるとともに前記セル内の温度を検出する検出部（２１）と、を有し、
    前記検出部（２１）は、前記フィルム（２２）（２３）に保持されたプリントサーキット（１２）と、前記プリントサーキット（１２）上に設けられるとともに前記温度を検出する温度センサー（２０）と、前記プリントサーキット（１２）上に設けられるとともに前記温度センサー（２０）と接続された計測端子部（１２ａ）とを有することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  5. 燃料電池セルにおける反応電極部（３１）の周縁部に配置され、前記反応電極部（３１）の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、
    前記反応電極部（３１）の一方の電極（３９）側の周縁部と他方の電極（３９）側の周縁部にそれぞれ取り付けられる基板（３５，３５）と、前記各基板（３５，３５）の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対のシールゴム（３６，３６）と、前記基板（３５）に保持されるとともに前記セル内の電圧または電流を検出する信号線（３８）と、を有し、
    前記信号線（３８）は、その一端部（３８ａ）をセル内の電極（３９）に接続され、他端部（３８ｂ）から電気信号を取り出すものであることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  6. 燃料電池セルにおける反応電極部（３１）の周縁部に配置され、前記反応電極部（３１）の両面に重ねられる一対のセパレータ間をシールする燃料電池用ガスケットにおいて、
    前記反応電極部（３１）の一方の電極（３９）側の周縁部と他方の電極（３９）側の周縁部にそれぞれ取り付けられる基板（３５，３５）と、前記各基板（３５，３５）の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対の内周側シールゴム（３６Ａ，３６Ａ）と、前記内周側シールゴム（３６Ａ，３６Ａ）の外周側において前記各基板（３５，３５）の一面に設けられるとともに前記一対のセパレータに接触して前記一対のセパレータ間をシールする一対の外周側シールゴム（３６Ｂ，３６Ｂ）と、前記基板（３５）に保持されるとともに前記セル内の電圧または電流を検出する信号線（３８）と、を有し、
    前記信号線（３８）は、その一端部（３８ａ）を前記内周側シールゴム（３６Ａ）および外周側シールゴム（３６Ｂ）間に配置した電極（４０）に接続され、他端部（３８ｂ）から電気信号を取り出すものであることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  7. 請求項１ないし４の何れかに記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
    プリントサーキット（１２）は、フレキシブルプリントサーキットであることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  8. 請求項５または６に記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
    信号線（３８）は、印刷法またはエッチング法により基板（３５）に一体化されていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  9. 請求項５または６に記載の燃料電池用ガスケットにおいて、
    基板（３５）は、絶縁性皮膜よりなる保護材で被覆されていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
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