JP3940920B2 - 燃料電池用構成部品 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用構成要素の集合体をなす燃料電池用構成部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、その主な構成要素として、カーボンプレート等よりなるセパレータ（集電極）と、ガスを反応させるための、Ｐｔ触媒を担持させた触媒付電極（触媒層）および電解質膜（イオン交換膜）と、ガスの拡散を促進させるためのカーボン繊維等よりなるガス拡散層（ＧＤＬ）と、ガスや冷媒をシールするためのガスケット（シール）とを有している。
【０００３】
しかしながら、従来技術では、燃料電池を組み立てる際に、これらの構成要素を順次組み付ける構成であるために、その組立てに多くの手間と時間がかかる不都合があり、特に、電解質膜と触媒付電極とを組み付けるためには、位置が固定されにくいために、位置決めを行なう必要がある。
【０００４】
尚、この電解質膜と触媒付電極との組付けについては、現在、両者をホットプレスを用いて結合させる方法が開発されており（特開２０００−２２３１３４号公報参照）、これによれば電解質膜と触媒付電極との一体品であるＭＥＡを単一の構成要素として利用することが可能である。
【０００５】
しかしながら、このように電解質膜と触媒付電極とが一体化されても、セパレータと電解質膜とを組み付けるに際しては、その間にガスケットを挟み込む必要がある。したがって、従来は、電解質膜の両側からこの電解質膜を挟み込むようにしてガスケットを組み付けているが、電解質膜はその位置決めが困難であるために、組付けに際してこの電解質膜に皺が寄ってしまう不都合がある。
【０００６】
また、セパレータの電解質膜側にガスケットを一体成形にしたものも開発されているが（特開２０００−１３３２８８号公報参照）、このようなガスケット付セパレータであっても、電解質膜を挟み込む場合には同様の不都合がある。
【０００７】
また一般に、燃料電池システムは高価なものであって、特にＭＥＡが高価な部品であり、よってその低コスト化が求められている。ＮＥＤＯ平成１１年度報告書（平成１１年度、新エネルギー産業技術総合開発委託研究成果報告書、固体高分子形燃料電池の開発用標準ツールに関する調査：表２．２−１量産時の標準ツールコスト比較）を参照すると、ＭＥＡが最も高価である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２２３１３４号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３３２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みて、燃料電池用構成要素の組立工数を削減することができ、しかも電解質膜に皺が寄るのを防止することができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。
【００１０】
また、燃料電池用スタックのセルを構成する各部品を予め一体化することにより、組立工数を削減することが可能な燃料電池用構成部品を提供することを目的とし、またこれに加えて、比較的高価な部品であるＭＥＡの平面積を縮小することにより、部品コストを削減することが可能な燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）の外周を被覆したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）、ガス拡散層（２６）（２７）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）、ガス拡散層（２６）（２７）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）の外周に、前記ガスケット（３２）（３３）よりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシール（３６）を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項７による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）の外周を被覆したことを特徴とする。
【００１８】
【００１９】
また、本発明の請求項８による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項９による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項１０による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化したことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項１１による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）の外周に、前記ガスケット（３２）（３３）よりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシール（３６）を設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆すると、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００２５】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結すると、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項４による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項５による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、
ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けると、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００２８】
また、本発明の請求項６による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項７による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆すると、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００３０】
【００３１】
また、本発明の請求項８による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結すると、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００３２】
また、本発明の請求項９による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結すると、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００３３】
また、本発明の請求項１０による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００３４】
また、本発明の請求項１１による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けると、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００３５】
ここで含浸とは、ＧＤＬや電極においては、それらの多孔質部への浸透を、樹脂フィルムやセパレータにおいては、それらの表面の凹凸やボイドへの浸透を意味している。また、樹脂フィルムにあっては多孔質であっても良く、更に、樹脂フィルムおよびセパレータにあっては、表面粗化したものであっても良い。
【００３６】
尚、上記請求項１ないし１１に係る発明に関連して、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００３７】
すなわち、本件出願が提案する一の燃料電池用構成部品は、上記目的を達成するため、ＭＥＡ（電解質膜＋反応電極）、ガス拡散層（ＧＤＬ）およびガスケットを一体化し、更に、高価なＭＥＡの面積を減じたことを特徴とするものである。
【００３８】
また、以下の技術的事項も含まれる。
【００３９】
（１） ＭＥＡ、ＧＤＬおよびガスケットを一体化した燃料電池用セルシール。
（２） ＭＥＡの低コスト化のために、ＭＥＡの外周に、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂フィルムのフレームを設けたことを特徴とする。
（３） ガスリーク性向上のために、ＭＥＡおよび樹脂フレーム外周をゴムで被覆した形状。
（４） 樹脂フレームとＭＥＡの締結力向上のために、スルーホールを空けて成形時にゴムで連結させる。
（５） 液状ゴムを使用することにより、ＧＤＬを含めて一体成形する。
（６） セルシール部分のガス透過性が悪い場合は、セパレータと更に一体化し、外周にガス透過性の良いゴムを設け、または外周をラテックスで覆う構造。
【００４０】
上記（２）においては、ＭＥＡが高価なために、セパレータの発電部以外はＭＥＡでなく、ＭＥＡと熱圧着したＰＩ、ＰＥＮまたはＰＥＴ等よりなる樹脂フレームとする。樹脂フレームによりサンドイッチしたＭＥＡには、樹脂フレームからスルーホールを空け、使用時に熱圧着部が剥がれてもゴムが貫通することにより保持するようにする（上記（４））。
【００４１】
また、ＧＤＬを併せて使用する場合には、樹脂フレーム付ＭＥＡとＧＤＬを成形型に入れ、液状ゴムにより成形することによって一体化する（上記（５））。ＧＤＬから外周へのガスリークは、ゴムが含浸されているので無いが、樹脂フレーム付ＭＥＡの外周から漏れる虞があるために、成形時に樹脂フレーム付ＭＥＡの外周にゴムを廻す形状とする（上記（３））。
【００４２】
また、液状ゴムには、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴムまたはフッ素ゴム等を使用するが、これらのゴム材質でガス透過の問題がある場合には、セパレータと一体で外周部をガス透過性の良いゴムで覆う（上記（６））。この場合の構造としては、ゴムで成形して覆う場合と、ラテックスで塗布する場合とがある。
【００４３】
上記構成によれば、以下の作用効果を奏することが可能である。
【００４４】
（１） ＭＥＡ、ＧＤＬおよびガスケットを一体化したことにより、５部品から１部品での組立で済むために、組立工数が大幅に削減される。
（２） 樹脂フレーム付ＭＥＡとしたことにより、ＭＥＡの使用面積が大幅に縮小されるために、コストダウンが実現される。市販の試験スタックの例では、３０〜５０％ほどＭＥＡの面積が低下する。
（３） ＭＥＡと樹脂フレームをスルーホールで固定することにより、ＭＥＡのずれ等が発生しない。
（４） 外周をゴムで覆うことにより、ＭＥＡと樹脂フレーム間の熱圧着が不十分でも、外周からのエアリークが発生しない。
（５） 当該ＭＥＡ一体セルシールをセパレータによりサンドイッチし、更に外周にゴムを成形することにより、外部へのガス透過がゴム厚分、低減する。
【発明の効果】
【００４５】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４６】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００４７】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆したために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００４８】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結したために、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００４９】
また、本発明の請求項４による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００５０】
また、本発明の請求項５による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けたために、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００５１】
また、本発明の請求項６による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００５２】
また、本発明の請求項７による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆したために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００５３】
【００５４】
また、本発明の請求項８による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結したために、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００５５】
また、本発明の請求項９による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結したために、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００５６】
また、本発明の請求項１０による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００５７】
また、本発明の請求項１１による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けたために、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００５９】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用セルシール）２１の断面を示しており、この燃料電池用構成部品２１は以下のように構成されている。
【００６０】
すなわち先ず、電解質膜（イオン交換膜）２３の上下両側にそれぞれ触媒付電極（触媒層）２４，２５を重ねて一体化したＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２２が設けられており、このＭＥＡ２２の上下両側にそれぞれガス拡散層（ＧＤＬ）２６，２７が非接着で重ねられるとともに、このガス拡散層２６，２７の更に上下両側にそれぞれセパレータ２８，２９が非接着で重ねられて、１セル分の積層体が構成されている。
【００６１】
ＭＥＡ２２の平面積は従来よりも小さく形成されており、この縮小分を丁度補うように、ＭＥＡ２２の周縁部に、ＰＩ、ＰＥＮまたはＰＥＴ等の樹脂フィルムよりなるフレーム３０，３１が固定されている。ＭＥＡ２２の周縁部においては、電解質膜２３の周縁部２３ａが触媒付電極２４，２５の周縁部２４ａ，２５ａよりも平面方向に突出しているために、フレーム３０，３１は、この電解質膜２３の周縁部２３ａの上下両側にそれぞれ重ねられて、この電解質膜２３の周縁部２３ａに対してそれぞれ熱圧着されている。フレーム３０，３１は触媒付電極２４，２５と略同厚である。
【００６２】
図上上側のフレーム３０の上側および図上下側のフレーム３１の下側にそれぞれ（図上上側のフレーム３０とセパレータ２８の間および図上下側のフレーム３１とセパレータ２９の間であってガス拡散層２６，２７の外周側にそれぞれ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭまたはＦＫＭ等の液状ゴム硬化物よりなるガスケット（シール）３２，３３が設けられており、このガスケット３２，３３は、これが接触するフレーム３０，３１およびガス拡散層２６，２７に液状ゴムの一部が含浸することによって、フレーム３０，３１およびガス拡散層２６，２７と一体化されており、上記したようにフレーム３０，３１がＭＥＡ２２に熱圧着により固定されているために、上記含浸により、ＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３およびガス拡散層２６，２７が纏めて一体化されている。ガスケット３２，３３はセパレータ２８，２９に密接している。
【００６３】
また、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１に、上下方向に連通するように貫通穴（スルーホール）３４が設けられており、この貫通穴３４に上記液状ゴムの一部が充填されることによって、上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。貫通穴３４は、電解質膜２３の周縁に沿って複数が所定の間隔をあけて設けられており、この複数の貫通穴３４のそれぞれにおいて、上記液状ゴムの一部が充填されて上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。
【００６４】
また、上下のガスケット３２，３３には、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１の外周を覆うように被覆部３５が全周に亙って一体成形されている。
【００６５】
上記構成を備えた燃料電池用構成部品２１においては、上記したようにＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３およびガス拡散層２６，２７が予め纏めて一体化されているために、セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、また、フレーム３０，３１が追加された分だけＭＥＡ２２の平面積が縮小されているために、高価な部品であるＭＥＡ２２を使用する割合が減少し、よって部品コストを削減することができる。
【００６６】
また、ＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周が、ガスケット３２，３３に一体成形された被覆部３５によって被覆されているために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周から外部へ漏洩するのを抑えることができ、また、電解質膜２３およびフレーム３０，３１に設けた貫通穴３４にゴムが充填されることによってＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１が連結されているために、この両者を強固に締結することができる。
【００６７】
第二実施例・・・
尚、上記したように燃料電池用スタックないしセルの種類によっては、ガス拡散層２６，２７が使用されない場合があり、この場合には、上記第一実施例の説明中からガス拡散層２６，２７が省略されることになる。
【００６８】
第三実施例・・・
図２は、本発明の第三実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用セルシール）２１の断面を示しており、この燃料電池用構成部品２１は以下のように構成されている。
【００６９】
すなわち先ず、電解質膜（イオン交換膜）２３の上下両側にそれぞれ触媒付電極（触媒層）２４，２５を重ねて一体化したＭＥＡ２２が設けられており、このＭＥＡ２２の上下両側にそれぞれガス拡散層（ＧＤＬ）２６，２７が非接着で重ねられるとともに、このガス拡散層２６，２７の更に上下両側にそれぞれセパレータ２８，２９が非接着で重ねられて、１セル分の積層体が構成されている。
【００７０】
ＭＥＡ２２の平面積は従来よりも小さく形成されており、この縮小分を丁度補うように、ＭＥＡ２２の周縁部に、ＰＩ、ＰＥＮまたはＰＥＴ等の樹脂フィルムよりなるフレーム３０，３１が固定されている。ＭＥＡ２２の周縁部においては、電解質膜２３の周縁部２３ａが触媒付電極２４，２５の周縁部２４ａ，２５ａよりも平面方向に突出しているために、フレーム３０，３１は、この電解質膜２３の周縁部２３ａの上下両側にそれぞれ重ねられて、この電解質膜２３の周縁部２３ａに対してそれぞれ熱圧着されている。フレーム３０，３１は、触媒付電極２４，２５と略同厚である。
【００７１】
図上上側のフレーム３０の上側および図上下側のフレーム３１の下側にそれぞれ（図上上側のフレーム３０とセパレータ２８の間および図上下側のフレーム３１とセパレータ２９の間であってガス拡散層２６，２７の外周側にそれぞれ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭまたはＦＫＭ等の液状ゴム硬化物よりなるガスケット（シール）３２，３３が設けられており、このガスケット３２，３３は、これが接触するフレーム３０，３１、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９に液状ゴムの一部が含浸することによって、フレーム３０，３１、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９と一体化されており、上記したようにフレーム３０，３１がＭＥＡ２２に熱圧着により固定されているために、上記含浸により、ＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９が纏めて一体化されている。
【００７２】
また、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１に、上下方向に連通するように貫通穴（スルーホール）３４が設けられており、この貫通穴３４に上記液状ゴムの一部が充填されることによって、上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。貫通穴３４は、電解質膜２３の周縁に沿って複数が所定の間隔をあけて設けられており、この複数の貫通穴３４のそれぞれにおいて、上記液状ゴムの一部が充填されて上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。
【００７３】
また、上下のガスケット３２，３３には、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１の外周を覆うように被覆部３５が全周に亙って一体成形されており、更に、この被覆部３５を含むガスケット３２，３３およびその上下のセパレータ２８，２９の外周に、ガスケット３２，３３よりもガス不透過性に優れた材料によって成形されたガスシール３６が全周に亙って設けられている。
【００７４】
上記構成を備えた燃料電池用構成部品２１においては、上記したようにＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９が予め纏めて一体化されているために、セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、また、フレーム３０，３１が追加された分だけＭＥＡ２２の平面積が縮小されているために、高価な部品であるＭＥＡ２２を使用する割合が減少し、よって部品コストを削減することができる。
【００７５】
また、ＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周が、ガスケット３２，３３に一体成形された被覆部３５によって被覆されているために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周から外部へ漏洩するのを抑えることができ、また、電解質膜２３およびフレーム３０，３１に設けた貫通穴３４にゴムが充填されることによってＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１が連結されているために、この両者を強固に締結することができる。
【００７６】
更にまた、被覆部３５を含むガスケット３２，３３およびセパレータ２８，２９の外周に、ガスケット３２，３３よりもガス不透過性に優れた材料によって成形されたガスシール３６が設けられているために、ガスケット３２，３３のガス不透過性が余り良くない場合であっても、このガスシール３６によってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００７７】
第四実施例・・・
尚、上記したように燃料電池用スタックないしセルの種類によっては、ガス拡散層２６，２７が使用されない場合があり、この場合には、上記第三実施例の説明中からガス拡散層２６，２７が省略されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図
【図２】本発明の第二実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図
【符号の説明】
【００７９】
２１ 燃料電池用構成部品
２２ ＭＥＡ
２３ 電解質膜
２３ａ，２４ａ，２５ａ 周縁部
２４，２５ 触媒付電極
２６，２７ ガス拡散層
２８，２９ セパレータ
３０，３１ フレーム
３２，３３ ガスケット
３４ 貫通穴
３５ 被覆部
３６ ガスシール
【０００１】
本発明は、燃料電池用構成要素の集合体をなす燃料電池用構成部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、その主な構成要素として、カーボンプレート等よりなるセパレータ（集電極）と、ガスを反応させるための、Ｐｔ触媒を担持させた触媒付電極（触媒層）および電解質膜（イオン交換膜）と、ガスの拡散を促進させるためのカーボン繊維等よりなるガス拡散層（ＧＤＬ）と、ガスや冷媒をシールするためのガスケット（シール）とを有している。
【０００３】
しかしながら、従来技術では、燃料電池を組み立てる際に、これらの構成要素を順次組み付ける構成であるために、その組立てに多くの手間と時間がかかる不都合があり、特に、電解質膜と触媒付電極とを組み付けるためには、位置が固定されにくいために、位置決めを行なう必要がある。
【０００４】
尚、この電解質膜と触媒付電極との組付けについては、現在、両者をホットプレスを用いて結合させる方法が開発されており（特開２０００−２２３１３４号公報参照）、これによれば電解質膜と触媒付電極との一体品であるＭＥＡを単一の構成要素として利用することが可能である。
【０００５】
しかしながら、このように電解質膜と触媒付電極とが一体化されても、セパレータと電解質膜とを組み付けるに際しては、その間にガスケットを挟み込む必要がある。したがって、従来は、電解質膜の両側からこの電解質膜を挟み込むようにしてガスケットを組み付けているが、電解質膜はその位置決めが困難であるために、組付けに際してこの電解質膜に皺が寄ってしまう不都合がある。
【０００６】
また、セパレータの電解質膜側にガスケットを一体成形にしたものも開発されているが（特開２０００−１３３２８８号公報参照）、このようなガスケット付セパレータであっても、電解質膜を挟み込む場合には同様の不都合がある。
【０００７】
また一般に、燃料電池システムは高価なものであって、特にＭＥＡが高価な部品であり、よってその低コスト化が求められている。ＮＥＤＯ平成１１年度報告書（平成１１年度、新エネルギー産業技術総合開発委託研究成果報告書、固体高分子形燃料電池の開発用標準ツールに関する調査：表２．２−１量産時の標準ツールコスト比較）を参照すると、ＭＥＡが最も高価である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２２３１３４号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３３２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みて、燃料電池用構成要素の組立工数を削減することができ、しかも電解質膜に皺が寄るのを防止することができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。
【００１０】
また、燃料電池用スタックのセルを構成する各部品を予め一体化することにより、組立工数を削減することが可能な燃料電池用構成部品を提供することを目的とし、またこれに加えて、比較的高価な部品であるＭＥＡの平面積を縮小することにより、部品コストを削減することが可能な燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）の外周を被覆したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）、ガス拡散層（２６）（２７）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）、ガス拡散層（２６）（２７）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）の外周に、前記ガスケット（３２）（３３）よりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシール（３６）を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項７による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）の外周を被覆したことを特徴とする。
【００１８】
【００１９】
また、本発明の請求項８による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項９による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項１０による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化したことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項１１による燃料電池用構成部品は、
電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）の外周に、前記ガスケット（３２）（３３）よりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシール（３６）を設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆すると、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００２５】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結すると、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項４による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項５による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、
ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けると、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００２８】
また、本発明の請求項６による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項７による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆すると、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００３０】
【００３１】
また、本発明の請求項８による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結すると、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００３２】
また、本発明の請求項９による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結すると、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００３３】
また、本発明の請求項１０による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００３４】
また、本発明の請求項１１による燃料電池用構成部品のように、ＭＥＡおよびガスケットを一体化すると、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着すると、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化すると、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化すると、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けると、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００３５】
ここで含浸とは、ＧＤＬや電極においては、それらの多孔質部への浸透を、樹脂フィルムやセパレータにおいては、それらの表面の凹凸やボイドへの浸透を意味している。また、樹脂フィルムにあっては多孔質であっても良く、更に、樹脂フィルムおよびセパレータにあっては、表面粗化したものであっても良い。
【００３６】
尚、上記請求項１ないし１１に係る発明に関連して、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００３７】
すなわち、本件出願が提案する一の燃料電池用構成部品は、上記目的を達成するため、ＭＥＡ（電解質膜＋反応電極）、ガス拡散層（ＧＤＬ）およびガスケットを一体化し、更に、高価なＭＥＡの面積を減じたことを特徴とするものである。
【００３８】
また、以下の技術的事項も含まれる。
【００３９】
（１） ＭＥＡ、ＧＤＬおよびガスケットを一体化した燃料電池用セルシール。
（２） ＭＥＡの低コスト化のために、ＭＥＡの外周に、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂フィルムのフレームを設けたことを特徴とする。
（３） ガスリーク性向上のために、ＭＥＡおよび樹脂フレーム外周をゴムで被覆した形状。
（４） 樹脂フレームとＭＥＡの締結力向上のために、スルーホールを空けて成形時にゴムで連結させる。
（５） 液状ゴムを使用することにより、ＧＤＬを含めて一体成形する。
（６） セルシール部分のガス透過性が悪い場合は、セパレータと更に一体化し、外周にガス透過性の良いゴムを設け、または外周をラテックスで覆う構造。
【００４０】
上記（２）においては、ＭＥＡが高価なために、セパレータの発電部以外はＭＥＡでなく、ＭＥＡと熱圧着したＰＩ、ＰＥＮまたはＰＥＴ等よりなる樹脂フレームとする。樹脂フレームによりサンドイッチしたＭＥＡには、樹脂フレームからスルーホールを空け、使用時に熱圧着部が剥がれてもゴムが貫通することにより保持するようにする（上記（４））。
【００４１】
また、ＧＤＬを併せて使用する場合には、樹脂フレーム付ＭＥＡとＧＤＬを成形型に入れ、液状ゴムにより成形することによって一体化する（上記（５））。ＧＤＬから外周へのガスリークは、ゴムが含浸されているので無いが、樹脂フレーム付ＭＥＡの外周から漏れる虞があるために、成形時に樹脂フレーム付ＭＥＡの外周にゴムを廻す形状とする（上記（３））。
【００４２】
また、液状ゴムには、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴムまたはフッ素ゴム等を使用するが、これらのゴム材質でガス透過の問題がある場合には、セパレータと一体で外周部をガス透過性の良いゴムで覆う（上記（６））。この場合の構造としては、ゴムで成形して覆う場合と、ラテックスで塗布する場合とがある。
【００４３】
上記構成によれば、以下の作用効果を奏することが可能である。
【００４４】
（１） ＭＥＡ、ＧＤＬおよびガスケットを一体化したことにより、５部品から１部品での組立で済むために、組立工数が大幅に削減される。
（２） 樹脂フレーム付ＭＥＡとしたことにより、ＭＥＡの使用面積が大幅に縮小されるために、コストダウンが実現される。市販の試験スタックの例では、３０〜５０％ほどＭＥＡの面積が低下する。
（３） ＭＥＡと樹脂フレームをスルーホールで固定することにより、ＭＥＡのずれ等が発生しない。
（４） 外周をゴムで覆うことにより、ＭＥＡと樹脂フレーム間の熱圧着が不十分でも、外周からのエアリークが発生しない。
（５） 当該ＭＥＡ一体セルシールをセパレータによりサンドイッチし、更に外周にゴムを成形することにより、外部へのガス透過がゴム厚分、低減する。
【発明の効果】
【００４５】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４６】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００４７】
また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆したために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００４８】
また、本発明の請求項３による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結したために、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００４９】
また、本発明の請求項４による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００５０】
また、本発明の請求項５による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡ、ガス拡散層およびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームおよびガス拡散層に含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびガス拡散層を一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケット、ガス拡散層およびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けたために、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００５１】
また、本発明の請求項６による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができる。
【００５２】
また、本発明の請求項７による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてＭＥＡおよびフレームの外周を被覆したために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡおよびフレームの外周から外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００５３】
【００５４】
また、本発明の請求項８による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結したために、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００５５】
また、本発明の請求項９による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、電解質膜およびフレームに貫通穴を設け、ガスケットを形成するゴムを貫通穴に充填することによってＭＥＡおよびフレームを連結したために、ＭＥＡおよびフレームを強固に締結することができる。
【００５６】
また、本発明の請求項１０による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができる。
【００５７】
また、本発明の請求項１１による燃料電池用構成部品においては、ＭＥＡおよびガスケットを一体化したために、燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ＭＥＡにおける電解質膜の周縁部の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレームを重ねて熱圧着したために、フレームを追加した分だけＭＥＡの平面積を縮小することができ、これにより高価なＭＥＡを使用する割合が減少することから、部品コストを削減することができ、ガスケットを形成するゴムにてフレームを覆い込むとともにゴムの一部をフレームに含浸させることによってＭＥＡ、フレームおよびガスケットを一体化したために、この点からも燃料電池セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、ガスケットを形成するゴムをセパレータにも含浸させることによってＭＥＡ、フレーム、ガスケットおよびセパレータを一体化したために、セパレータをも含めた部品群を纏めて一体化することができ、ガスケットの外周にガスケットよりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシールを設けたために、ガスケットのガス不透過性が余り良くない場合であってもガスシールによってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００５９】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用セルシール）２１の断面を示しており、この燃料電池用構成部品２１は以下のように構成されている。
【００６０】
すなわち先ず、電解質膜（イオン交換膜）２３の上下両側にそれぞれ触媒付電極（触媒層）２４，２５を重ねて一体化したＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２２が設けられており、このＭＥＡ２２の上下両側にそれぞれガス拡散層（ＧＤＬ）２６，２７が非接着で重ねられるとともに、このガス拡散層２６，２７の更に上下両側にそれぞれセパレータ２８，２９が非接着で重ねられて、１セル分の積層体が構成されている。
【００６１】
ＭＥＡ２２の平面積は従来よりも小さく形成されており、この縮小分を丁度補うように、ＭＥＡ２２の周縁部に、ＰＩ、ＰＥＮまたはＰＥＴ等の樹脂フィルムよりなるフレーム３０，３１が固定されている。ＭＥＡ２２の周縁部においては、電解質膜２３の周縁部２３ａが触媒付電極２４，２５の周縁部２４ａ，２５ａよりも平面方向に突出しているために、フレーム３０，３１は、この電解質膜２３の周縁部２３ａの上下両側にそれぞれ重ねられて、この電解質膜２３の周縁部２３ａに対してそれぞれ熱圧着されている。フレーム３０，３１は触媒付電極２４，２５と略同厚である。
【００６２】
図上上側のフレーム３０の上側および図上下側のフレーム３１の下側にそれぞれ（図上上側のフレーム３０とセパレータ２８の間および図上下側のフレーム３１とセパレータ２９の間であってガス拡散層２６，２７の外周側にそれぞれ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭまたはＦＫＭ等の液状ゴム硬化物よりなるガスケット（シール）３２，３３が設けられており、このガスケット３２，３３は、これが接触するフレーム３０，３１およびガス拡散層２６，２７に液状ゴムの一部が含浸することによって、フレーム３０，３１およびガス拡散層２６，２７と一体化されており、上記したようにフレーム３０，３１がＭＥＡ２２に熱圧着により固定されているために、上記含浸により、ＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３およびガス拡散層２６，２７が纏めて一体化されている。ガスケット３２，３３はセパレータ２８，２９に密接している。
【００６３】
また、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１に、上下方向に連通するように貫通穴（スルーホール）３４が設けられており、この貫通穴３４に上記液状ゴムの一部が充填されることによって、上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。貫通穴３４は、電解質膜２３の周縁に沿って複数が所定の間隔をあけて設けられており、この複数の貫通穴３４のそれぞれにおいて、上記液状ゴムの一部が充填されて上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。
【００６４】
また、上下のガスケット３２，３３には、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１の外周を覆うように被覆部３５が全周に亙って一体成形されている。
【００６５】
上記構成を備えた燃料電池用構成部品２１においては、上記したようにＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３およびガス拡散層２６，２７が予め纏めて一体化されているために、セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、また、フレーム３０，３１が追加された分だけＭＥＡ２２の平面積が縮小されているために、高価な部品であるＭＥＡ２２を使用する割合が減少し、よって部品コストを削減することができる。
【００６６】
また、ＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周が、ガスケット３２，３３に一体成形された被覆部３５によって被覆されているために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周から外部へ漏洩するのを抑えることができ、また、電解質膜２３およびフレーム３０，３１に設けた貫通穴３４にゴムが充填されることによってＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１が連結されているために、この両者を強固に締結することができる。
【００６７】
第二実施例・・・
尚、上記したように燃料電池用スタックないしセルの種類によっては、ガス拡散層２６，２７が使用されない場合があり、この場合には、上記第一実施例の説明中からガス拡散層２６，２７が省略されることになる。
【００６８】
第三実施例・・・
図２は、本発明の第三実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用セルシール）２１の断面を示しており、この燃料電池用構成部品２１は以下のように構成されている。
【００６９】
すなわち先ず、電解質膜（イオン交換膜）２３の上下両側にそれぞれ触媒付電極（触媒層）２４，２５を重ねて一体化したＭＥＡ２２が設けられており、このＭＥＡ２２の上下両側にそれぞれガス拡散層（ＧＤＬ）２６，２７が非接着で重ねられるとともに、このガス拡散層２６，２７の更に上下両側にそれぞれセパレータ２８，２９が非接着で重ねられて、１セル分の積層体が構成されている。
【００７０】
ＭＥＡ２２の平面積は従来よりも小さく形成されており、この縮小分を丁度補うように、ＭＥＡ２２の周縁部に、ＰＩ、ＰＥＮまたはＰＥＴ等の樹脂フィルムよりなるフレーム３０，３１が固定されている。ＭＥＡ２２の周縁部においては、電解質膜２３の周縁部２３ａが触媒付電極２４，２５の周縁部２４ａ，２５ａよりも平面方向に突出しているために、フレーム３０，３１は、この電解質膜２３の周縁部２３ａの上下両側にそれぞれ重ねられて、この電解質膜２３の周縁部２３ａに対してそれぞれ熱圧着されている。フレーム３０，３１は、触媒付電極２４，２５と略同厚である。
【００７１】
図上上側のフレーム３０の上側および図上下側のフレーム３１の下側にそれぞれ（図上上側のフレーム３０とセパレータ２８の間および図上下側のフレーム３１とセパレータ２９の間であってガス拡散層２６，２７の外周側にそれぞれ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭまたはＦＫＭ等の液状ゴム硬化物よりなるガスケット（シール）３２，３３が設けられており、このガスケット３２，３３は、これが接触するフレーム３０，３１、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９に液状ゴムの一部が含浸することによって、フレーム３０，３１、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９と一体化されており、上記したようにフレーム３０，３１がＭＥＡ２２に熱圧着により固定されているために、上記含浸により、ＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９が纏めて一体化されている。
【００７２】
また、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１に、上下方向に連通するように貫通穴（スルーホール）３４が設けられており、この貫通穴３４に上記液状ゴムの一部が充填されることによって、上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。貫通穴３４は、電解質膜２３の周縁に沿って複数が所定の間隔をあけて設けられており、この複数の貫通穴３４のそれぞれにおいて、上記液状ゴムの一部が充填されて上下のガスケット３２，３３が直接一体化されている。
【００７３】
また、上下のガスケット３２，３３には、電解質膜２３の周縁部２３ａおよびその上下のフレーム３０，３１の外周を覆うように被覆部３５が全周に亙って一体成形されており、更に、この被覆部３５を含むガスケット３２，３３およびその上下のセパレータ２８，２９の外周に、ガスケット３２，３３よりもガス不透過性に優れた材料によって成形されたガスシール３６が全周に亙って設けられている。
【００７４】
上記構成を備えた燃料電池用構成部品２１においては、上記したようにＭＥＡ２２、フレーム３０，３１、ガスケット３２，３３、ガス拡散層２６，２７およびセパレータ２８，２９が予め纏めて一体化されているために、セルないしスタック組立時における組立工数を削減することができ、また、フレーム３０，３１が追加された分だけＭＥＡ２２の平面積が縮小されているために、高価な部品であるＭＥＡ２２を使用する割合が減少し、よって部品コストを削減することができる。
【００７５】
また、ＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周が、ガスケット３２，３３に一体成形された被覆部３５によって被覆されているために、セルの内部に発生するガスがＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１の外周から外部へ漏洩するのを抑えることができ、また、電解質膜２３およびフレーム３０，３１に設けた貫通穴３４にゴムが充填されることによってＭＥＡ２２およびフレーム３０，３１が連結されているために、この両者を強固に締結することができる。
【００７６】
更にまた、被覆部３５を含むガスケット３２，３３およびセパレータ２８，２９の外周に、ガスケット３２，３３よりもガス不透過性に優れた材料によって成形されたガスシール３６が設けられているために、ガスケット３２，３３のガス不透過性が余り良くない場合であっても、このガスシール３６によってガスが外部へ漏洩するのを抑えることができる。
【００７７】
第四実施例・・・
尚、上記したように燃料電池用スタックないしセルの種類によっては、ガス拡散層２６，２７が使用されない場合があり、この場合には、上記第三実施例の説明中からガス拡散層２６，２７が省略されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図
【図２】本発明の第二実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図
【符号の説明】
【００７９】
２１ 燃料電池用構成部品
２２ ＭＥＡ
２３ 電解質膜
２３ａ，２４ａ，２５ａ 周縁部
２４，２５ 触媒付電極
２６，２７ ガス拡散層
２８，２９ セパレータ
３０，３１ フレーム
３２，３３ ガスケット
３４ 貫通穴
３５ 被覆部
３６ ガスシール
Claims (11)
- 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）の外周を被覆したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）、ガス拡散層（２６）（２７）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）、前記ＭＥＡ（２２）の上下両面に重ねられるガス拡散層（２６）（２７）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）およびガス拡散層（２６）（２７）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびガス拡散層（２６）（２７）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）、ガス拡散層（２６）（２７）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）の外周に、前記ガスケット（３２）（３３）よりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシール（３６）を設けたことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）の外周を被覆したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記電解質膜（２３）およびフレーム（３０）（３１）に貫通穴（３４）を設け、ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムを前記貫通穴（３４）に充填することによって前記ＭＥＡ（２２）およびフレーム（３０）（３１）を連結したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化したことを特徴とする燃料電池用構成部品。 - 電解質膜（２３）と触媒付電極（２４）（２５）の一体品であるＭＥＡ（２２）および前記ＭＥＡ（２２）の周縁部に配置されてセパレータ（２８）（２９）との間をシールするガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ＭＥＡ（２２）における電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）を触媒付電極（２４）（２５）の周縁部（２４ａ）（２５ａ）よりも平面方向に突出させ、前記突出させた電解質膜（２３）の周縁部（２３ａ）の上下両面に樹脂フィルムよりなるフレーム（３０）（３１）を重ねて熱圧着し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムにてフレーム（３０）（３１）を覆い込むとともに前記ゴムの一部をフレーム（３０）（３１）に含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）およびガスケット（３２）（３３）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）を形成するゴムをセパレータ（２８）（２９）にも含浸させることによってＭＥＡ（２２）、フレーム（３０）（３１）、ガスケット（３２）（３３）およびセパレータ（２８）（２９）を一体化し、
前記ガスケット（３２）（３３）の外周に、前記ガスケット（３２）（３３）よりもガス不透過性に優れた材料よりなるガスシール（３６）を設けたことを特徴とする燃料電池用構成部品。
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