JP6449055B2 - 燃料電池セルのシール検査装置およびシール検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池セルのシール性を検査するためのシール検査装置およびシール検査方法に関する。

燃料電池は、多数のセルが積層されたスタック構造を呈している。セルの積層体は、積層方向両側に配置されたエンドプレートにより締結されている。セルは、膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を含む電極部材と、それを挟持するセパレータと、を備えている。電極部材の周囲や、隣り合うセパレータの間には、反応ガスや冷媒に対するシール性と絶縁性とを確保するために、ゴム製のシール部材が配置されている。

燃料電池を組み付けた状態においては、シール部材は燃料電池の締結力により圧縮され、その反力によりシール性を確保している。ここで、シール部材に欠けや剥がれなどがあると、反応ガスや冷媒が外部に漏れるおそれがある（いわゆる外部リーク）。また、電極部材の周囲におけるシール部材の充填不足などがあると、反応ガスの流路同士が繋がり、燃料ガスと酸化剤ガスとが混合するおそれがある（いわゆるクロスリーク）。これらのリークは、燃料電池の性能低下の原因となる。このため、燃料電池の製造時においては、セルにおけるガス漏れの有無を検査して、不良品を取り除いている。

セルのシール性を検査する方法としては、例えば、特許文献１に、ガス非透過性のダミーＭＥＡ部材を一対のセパレータで挟持する工程と、ダミーＭＥＡ部材とセパレータとの間に形成される反応ガス流路に検査用ガスを供給して検査用ガスのリークを検出する工程と、を有する方法が開示されている。また、特許文献２には、反応ガスや冷媒に曝される部位にシール部材と同じ材料で形成した接着試験部を接着し、接着試験部の接着状態の評価結果を指標としてシール部材の接着状態を検査する方法が開示されている。

特開２００９−１１０９０８号公報 特開２０１４−８２０３４号公報

特許文献１に記載の検査方法は、ガス非透過性のダミーＭＥＡ部材を使用しており、実際に燃料電池を構成するセルそのものを検査する方法ではない。同様に、特許文献２に記載の方法も、シール部材の接着状態を間接的に評価しているに過ぎず、セルのシール性を直接的に検査する方法ではない。

そこで、本発明者は、セルのシール性を直接的に検査する方法として、セルを一対の治具で挟持して圧縮することによりセルの積層状態を擬似的に形成し、その状態で反応ガスや冷媒の流路にガスを封入して、ガス圧の経時変化によりシール性を判定する方法を採用した。図１２に、当該シール検査に使用するシール検査装置の断面図を示す。なお、図１２は、後出の図５におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図に対応している。

図１２に示すように、シール検査装置９は、第一治具９０と、第二治具９１と、第一スペーサ９２と、第二スペーサ９３と、第三スペーサ９４と、ガス供給部９５と、を備えている。燃料電池を構成するセル２は、第一治具９０と第二治具９１との間に介装されている。セル２は、第一治具９０と第二治具９１とにより厚さ方向（上下方向）に圧縮された状態で配置されている。セル２は、電極部材３と、第一セパレータ４Ｕと、第二セパレータ４Ｄと、第一シール部材５Ｕと、第二シール部材５Ｄと、を備えている。

第一治具９０は、矩形板状を呈している。第一治具９０は、セル２の上面側に配置されている。第一シール部材５Ｕは、矩形枠状を呈している。第一シール部材５Ｕは、台座部５８Ｕとリップ部５９Ｕとを有している。台座部５８Ｕは、第一セパレータ４Ｕの上面に配置されている。リップ部５９Ｕは、台座部５８Ｕの上面に突設されている。セル２を組み付ける前の自然状態において、リップ部５９Ｕの上面は曲面状を呈している。リップ部５９Ｕは、第一治具９０に押し付けられ圧縮されている。リップ部５９Ｕが第一治具９０に弾接することにより、環状のシールラインが形成されている。これにより、第一シール部材５Ｕと第一治具９０との間に区画される所定部分が封止されている。

第二治具９１は、矩形板状を呈している。第二治具９１は、セル２の下面側に配置されている。第二治具９１は、板状の本体部９１０と、ダミーシール部材９１１と、を有している。ダミーシール部材９１１は本体部９１０の上面において、セル２の第一シール部材５Ｕに対応する位置に枠状に配置されている。ダミーシール部材９１１の材質、形状、および寸法は、第一シール部材５Ｕのそれと同じである。すなわち、ダミーシール部材９１１は、台座部９１２と、上面が曲面状のリップ部９１３と、を有している。リップ部９１３は、第二セパレータ４Ｄに押し付けられ圧縮されている。リップ部９１３が第二セパレータ４Ｄに弾接することにより、ダミーシール部材９１１と第二セパレータ４Ｄとの間に区画される所定部分が封止されている。本体部９１０の左縁には、ガス供給孔９１４が形成されている。ガス供給孔９１４は、セル２の冷却水の流路に連通している。ガス供給孔９１４には、ガス供給部９５が接続されている。

シール検査の一例を以下に説明する。まず、第二治具９１のガス供給孔９１４に、ガス供給部９５から窒素ガスを供給する。図１２中に矢印で示すように、供給された窒素ガスは、セル２の冷却水の流路を通って、ダミーシール部材９１１と第二セパレータ４Ｄとの間に区画される所定部分、および第一シール部材５Ｕと第一治具９０との間に区画される所定部分に充填される。充填された窒素ガスの圧力が所定の圧力になったら窒素ガスの供給を止める。それから所定時間経過後に、封入した窒素ガスの圧力を測定する。そして、窒素ガス圧の変化が所定の範囲内であれば、セル２における冷却水の流路のシール性は良好と判定する。

例えば、セパレータに微小な傷やへこみがあると、製造時には微小でも、燃料電池運転時に熱や圧力の負荷が繰り返しかかることにより成長するおそれがある。これにより、シール部材によるシール性が低下して、外部リークやクロスリークが生じるおそれがある。また、セパレータ、ひいては燃料電池の寿命を縮めるおそれがある。したがって、長期信頼性を確保するためには、シール検査において、シール部材そのものの欠陥だけではなく、セパレータの傷やへこみの有無についても検出できることが望ましい。

しかし、そもそもセルに配置されるシール部材は、セパレータに多少の傷があってもシールできるように設計される。したがって、当該シール部材と同じダミーシール部材を備える治具を用いてシール検査をした場合、セパレータに微小な傷やへこみがあったとしてもダミーシール部材によりシールされてしまう。図１２を参照して具体的に説明すると、シール検査装置９においては、第二治具９１のダミーシール部材９１１の形状などが第一シール部材５Ｕと同じである。このため、ダミーシール部材９１１が弾接する第二セパレータ４Ｄの下面に傷やへこみがあっても、ダミーシール部材９１１によりシールされてしまう。このため、第二セパレータ４Ｄの下面に傷やへこみがあったとしても、それをシール性不良として検出することができない。したがって、セパレータの傷やへこみを検出するためには、セルを一つ一つを目視か顕微鏡検査しなければならない。この方法は、手間と時間がかかり量産に適さない。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、シール部材の欠陥に加えてセパレータの傷やへこみなどの欠陥も検出可能なシール検査装置およびシール検査方法を提供することを課題とする。

（１）本発明の燃料電池セルのシール検査装置は、膜電極接合体を有する電極部材と、該電極部材の厚さ方向両面に配置される第一セパレータおよび第二セパレータと、該第一セパレータの厚さ方向一面に枠状に配置され、相手側部材に弾接することにより自身と該相手側部材との間に区画される所定部分を封止する第一シール部材と、該第一セパレータおよび該第二セパレータとの間において該電極部材の周縁部を封止する第二シール部材と、を備える燃料電池セルのシール検査装置であって、該第一シール部材を介して該第一セパレータの該一面側に配置される板状の第一治具と、該第二セパレータの厚さ方向一面側に配置され該第一治具と共に該燃料電池セルを圧縮した状態で挟持する板状の第二治具と、該第一治具と該第二治具との間に検査用ガスを供給するガス供給部と、を備え、該第二治具は、板状の本体部と、該本体部の厚さ方向一面において該燃料電池セルの該第一シール部材に対応する位置に配置され、該第二セパレータに弾接することにより自身と該第二セパレータとの間に区画される所定部分を封止するダミーシール部材と、を有し、該第二セパレータに接触する該ダミーシール部材の接触面は、自然状態において平面状を呈しており、該第一治具と該第二治具との間に封入された該検査用ガスの圧力の経時変化に基づいて該燃料電池セルのシール性を判定することを特徴とする。

本発明の燃料電池セルのシール検査装置においては、燃料電池セルを一対の板状の治具で挟持する。これにより、燃料電池におけるセルの積層状態を擬似的に形成する。このため、燃料電池を構成した状態におけるセルのシール性を直接的に検査することができる。

一対の治具の一方の第二治具と第二セパレータとの間には、ダミーシール部材が介装される。ダミーシール部材は、第一シール部材に対応する位置に配置される。供給された検査用ガスは、燃料電池セルの流路に加えて、第二治具、ダミーシール部材、および第二セパレータにより区画される部分にも封入される。ここで、第二セパレータに接触するダミーシール部材の接触面は、自然状態において平面状を呈する。本明細書において「自然状態」とは、荷重が加わっていない状態を意味する。したがって、第二セパレータの一面において、隣接するセルの第一シール部材が弾接する部分に傷がある場合、ダミーシール部材が傷に入り込みにくいためシール性が低下する。このため、シール検査において、第二治具、ダミーシール部材、および第二セパレータにより区画される部分に封入されたガスがリークする。このリークを検出することにより、第二セパレータの傷の有無をシール性不良として検出することができる。このように、本発明の燃料電池セルのシール検査装置によると、簡易かつ短時間に、第一、第二シール部材の欠陥は勿論のこと、第二セパレータにおける微小な傷の有無をも検出することができる。したがって、燃料電池セルの品質を向上させることができる。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、自然状態において、前記ダミーシール部材は、前記第二セパレータとの前記接触面を有し、厚さ方向の断面形状が該接触面に向かって幅が狭くなる台形状のリップ部を備える構成とするとよい。

本構成によると、所望のシール性を確保しつつ第二セパレータとの接触面が平面状のダミーシール部材を、容易に実現することができる。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、自然状態の前記ダミーシール部材の厚さ方向断面において、該ダミーシール部材の厚さ方向の長さＨに対する前記リップ部の最小幅Ｗの比率（Ｗ／Ｈ）は、０．２以上２．０以下である構成とするとよい。

本構成において、ダミーシール部材の長さＨとリップ部の最小幅Ｗとは、いずれも荷重が加わっていない状態で測定された長さである。例えば、ダミーシール部材の厚さ方向の長さＨを大きくして（つまりダミーシール部材の高さを大きくして）、Ｗ／Ｈを小さくすると、圧縮時に力が逃げやすくなり、ダミーシール部材がへこみに追従しにくくなる。しかし、Ｗ／Ｈの値が０．２未満になると、組み付け時の圧縮によりリップ部が倒れやすくなる。このため、所望のシール性を確保することが難しい。一方、Ｗ／Ｈの値が２．０を超えると、ダミーシール部材が傷に入り込みやすくなる。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）の構成において、前記燃料電池セルの組み付け時における前記ダミーシール部材の圧縮率は、５％以上５０％以下である構成とするとよい。

本構成において、ダミーシール部材の圧縮率とは、次式（Ｉ）により算出される値である（後述する（９）の構成においても同じ）。
圧縮率（％）＝（１−Ｈ’／Ｈ）×１００・・・（Ｉ）
［Ｈ：自然状態のダミーシール部材の厚さ方向長さ、Ｈ’：燃料電池セル組み付け時における圧縮状態のダミーシール部材の厚さ方向長さ］
本構成によると、ダミーシール部材が第二セパレータに弾接した時の反力を小さくすることができる。これにより、ダミーシール部材がへこみに追従しにくくなる。したがって、第二セパレータの一面において、隣接するセルの第一シール部材が弾接する部分にへこみがある場合、ダミーシール部材がへこみに入り込みにくいためシール性が低下する。このため、シール検査において、第二治具、ダミーシール部材、および第二セパレータにより区画される部分に封入されたガスがリークする。このリークを検出することにより、第二セパレータのへこみの有無を検出することができる。

ちなみに、ダミーシール部材の材質を柔らかくすれば、第二セパレータに弾接した時の反力を小さくすることができる。しかし、ダミーシール部材を柔らかくすると、第二セパレータの傷に入り込みやすくなるため、傷の検出において不利になる。この点、本構成によると、傷の検出を妨げることなく、へこみの有無を検出することができる。したがって、燃料電池セルの品質をより向上させることができる。

（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれか構成において、前記第二治具の前記本体部は、前記ダミーシール部材の一部を収容する溝部を有する構成とするとよい。

本構成においては、本体部の表面における第一シール部材に対応する位置に溝部が形成される。ダミーシール部材の一部は当該溝部に収容される。このため、第二治具と第二セパレータとの間の距離を変更することなく、溝部の分だけ、ダミーシール部材の厚さ方向の長さ（高さ）を大きくすることができる。すなわち、ダミーシール部材の高さを大きくしても、シール検査時におけるダミーシール部材の圧縮率を小さくすることができる。このように、本構成によると、ダミーシール部材の高さを大きくし、かつ、圧縮率を小さくすることができるため、ダミーシール部材が第二セパレータに弾接した時の反力をより小さくすることができる。したがって、第二セパレータの一面において、隣接するセルの第一シール部材が弾接する部分にへこみがある場合、ダミーシール部材がへこみにより入り込みにくくなる。これにより、第二セパレータにおけるへこみの有無をより検出しやすくなる。

（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれか構成において、前記ダミーシール部材は、前記第一シール部材と同じ材料から形成される構成とするとよい。

本構成によると、シール検査時の状態を、実際の燃料電池セルの積層状態に近づけることができる。このため、燃料電池により近い状態でシール性を検査することができる。

（７）本発明の燃料電池セルのシール検査方法は、膜電極接合体を有する電極部材と、該電極部材の厚さ方向両面に配置される第一セパレータおよび第二セパレータと、該第一セパレータの厚さ方向一面に枠状に配置され、相手側部材に弾接することにより自身と該相手側部材との間に区画される所定部分を封止する第一シール部材と、該第一セパレータおよび該第二セパレータとの間において該電極部材の周縁部を封止する第二シール部材と、を備える燃料電池セルのシール検査方法であって、板状の第一治具を該第一シール部材を介して該第一セパレータの該一面側に配置し、板状の第二治具を該第二セパレータの厚さ方向一面側に配置して、該第一治具と該第二治具とにより該燃料電池セルを圧縮した状態で挟持する組み付け工程と、該第一治具と該第二治具との間に検査用ガスを供給するガス供給工程と、該第一治具と該第二治具との間に封入された該検査用ガスの圧力の経時変化を測定する測定工程と、を有し、該第二治具は、板状の本体部と、該本体部の厚さ方向一面において該燃料電池セルの該第一シール部材に対応する位置に配置され、該第二セパレータに弾接することにより自身と該第二セパレータとの間に区画される所定部分を封止するダミーシール部材と、を有し、該第二セパレータに接触する該ダミーシール部材の接触面は、自然状態において平面状を呈することを特徴とする。

本発明の燃料電池セルのシール検査方法は、燃料電池セルを一対の板状の治具で挟持して、燃料電池におけるセルの積層状態を擬似的に形成した状態で行う。このため、燃料電池を構成した状態におけるセルのシール性を直接的に検査することができる。一対の治具の一方の第二治具と第二セパレータとの間には、ダミーシール部材が介装される。ダミーシール部材は、第一シール部材に対応する位置に配置される。供給された検査用ガスは、燃料電池セルの流路に加えて、第二治具、ダミーシール部材、および第二セパレータにより区画される部分にも封入される。ここで、第二セパレータに接触するダミーシール部材の接触面は、平面状を呈する。したがって、第二セパレータの一面において、隣接するセルの第一シール部材が弾接する部分に傷がある場合、ダミーシール部材が傷に入り込みにくいためシール性が低下する。このため、シール検査において、第二治具、ダミーシール部材、および第二セパレータにより区画される部分に封入されたガスがリークする。このリークを検出することにより、第二セパレータの傷の有無をシール性不良として検出することができる。このように、本発明の燃料電池セルのシール検査方法によると、簡易かつ短時間に、第一、第二シール部材の欠陥は勿論のこと、第二セパレータにおける微小な傷の有無をも検出することができる。したがって、燃料電池セルの品質を向上させることができる。

（７−１）好ましくは、自然状態において、前記ダミーシール部材は、前記第二セパレータとの前記接触面を有し、厚さ方向の断面形状が該接触面に向かって幅が狭くなる台形状のリップ部を備える構成とするとよい。こうすることにより、所望のシール性を確保しつつ第二セパレータとの接触面が平面状のダミーシール部材を、容易に実現することができる。

（７−２）好ましくは、前記組み付け工程における前記ダミーシール部材の圧縮率は、５％以上５０％以下である構成とするとよい。上述したように、本構成によると、ダミーシール部材が第二セパレータに弾接した時の反力を小さくすることができる。これにより、ダミーシール部材がへこみに追従しにくくなる。したがって、本構成によると、第二セパレータにおける傷だけでなく、へこみの有無をも検出することができる。その結果、燃料電池セルの品質をより向上させることができる。

（７−３）好ましくは、前記第二治具の前記本体部は、前記ダミーシール部材の一部を収容する溝部を有する構成とするとよい。本構成によると、ダミーシール部材の一部が溝部に収容される。このため、第二治具と第二セパレータとの間の距離を変更することなく、溝部の分だけ、ダミーシール部材の厚さ方向の長さ（高さ）を大きくすることができる。すなわち、ダミーシール部材の高さを大きくしても、シール検査時におけるダミーシール部材の圧縮率を小さくすることができる。これにより、ダミーシール部材が第二セパレータに弾接した時の反力がより小さくなり、ダミーシール部材がへこみにより入り込みにくくなる。したがって、第二セパレータにおけるへこみの有無をより検出しやすくなる。

第一実施形態のシール検査装置およびシール検査方法に使用する燃料電池セルを備える燃料電池の斜視図である。 同燃料電池セルの斜視図である。 同燃料電池セルの分解斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 第一実施形態のシール検査装置の外観図である。 同シール検査装置における第一治具−第二治具間の分解斜視図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 図５のＩＸ−ＩＸ断面図である。 図５のＸ−Ｘ断面図である。 第二実施形態のシール検査装置を構成する第二治具の一部の厚さ方向断面図である。 従来のシール検査装置の断面図である。

以下、本発明の燃料電池セルのシール検査装置およびシール検査方法の実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
［燃料電池の構成］
まず、本実施形態のシール検査装置およびシール検査方法に使用する燃料電池セルを備える燃料電池の構成について説明する。なお、以下に示す実施形態においては、上下方向が本発明の「厚さ方向」に対応している。

図１に、本実施形態の燃料電池の斜視図を示す。図１に示すように、燃料電池１は、多数のセル２が積層されて構成されている。セル２は、本発明の「燃料電池セル」の概念に含まれる。燃料電池１は、固体高分子型燃料電池である。多数のセル２の上下方向両端には、一対のエンドプレート１３、１４が配置されている。一対のエンドプレート１３、１４は、各々、ステンレス鋼製であって矩形板状を呈している。

燃料電池１の左縁には、後方から前方に向かって、空気（酸化剤ガス）を供給する空気供給孔１０ａ、冷却水を供給する冷却水供給孔１２ａ、水素（燃料ガス）を供給する水素供給孔１１ａが形成されている。燃料電池１の右縁には、前方から後方に向かって、空気を排出する空気排出孔１０ｂ、冷却水を排出する冷却水排出孔１２ｂ、水素を排出する水素排出孔１１ｂが形成されている。後述するように、多数のセル２には、各々、複数の連通孔が形成されている。各連通孔が上下方向に連なることにより、空気供給孔１０ａ、空気排出孔１０ｂ、水素供給孔１１ａ、水素排出孔１１ｂ、冷却水供給孔１２ａ、冷却水排出孔１２ｂが形成されている。これらの孔により、燃料電池１のセル２の積層方向（上下方向）には、空気、水素、冷却水の流路が各々形成されている。

［セルの構成］
次に、セル２の構成について説明する。図２に、セルの斜視図を示す。図３に、セルの分解斜視図を示す。図２、図３に示すように、セル２は、電極部材３と、第一セパレータ４Ｕと、第二セパレータ４Ｄと、第一シール部材５Ｕと、第二シール部材５Ｄと、を備えている。

１．電極部材３
電極部材３は、ＭＥＡと、アノード多孔質層と、カソード多孔質層と、を備えている。ＭＥＡは、電解質膜と、アノード触媒層と、カソード触媒層と、を備えている。電解質膜は、全フッ素系スルホン酸膜であって、矩形薄板状を呈している。アノード触媒層およびカソード触媒層は、各々、白金を担持したカーボン粒子を含んでいる。アノード触媒層およびカソード触媒層は、各々、矩形薄板状を呈している。アノード触媒層は電解質膜の下面に積層されている。カソード触媒層は電解質膜の上面に積層されている。

アノード多孔質層およびカソード多孔質層は、ガス拡散層である。アノード多孔質層およびカソード多孔質層は、各々、焼結発泡金属製であって、矩形薄板状を呈している。アノード多孔質層は、ＭＥＡの下面に積層されている。カソード多孔質層は、ＭＥＡの上面に積層されている。

２．第一セパレータ４Ｕ
第一セパレータ４Ｕは、ステンレス鋼製であって、矩形薄板状を呈している。第一セパレータ４Ｕは、電極部材３の上面に積層されている。第一セパレータ４Ｕには、連通孔４０Ｕａ、４０Ｕｂ、４１Ｕａ、４１Ｕｂ、４２Ｕａ、４２Ｕｂが開設されている。連通孔４０Ｕａは空気供給孔１０ａの一部を、連通孔４０Ｕｂは空気排出孔１０ｂの一部を、連通孔４１Ｕａは水素供給孔１１ａの一部を、連通孔４１Ｕｂは水素排出孔１１ｂの一部を、連通孔４２Ｕａは冷却水供給孔１２ａの一部を、連通孔４２Ｕｂは冷却水排出孔１２ｂの一部を、各々構成している（図１参照）。第一セパレータ４Ｕは、上方から見て電極部材３と重なる領域に、凹凸部４３Ｕを有している。図３においては、電極部材３の上面に凹凸部４３Ｕが当接する部分を点線で示している。

３．第二セパレータ４Ｄ
第二セパレータ４Ｄは、ステンレス鋼製であって、矩形薄板状を呈している。第二セパレータ４Ｄは、電極部材３の下面に積層されている。第二セパレータ４Ｄには、連通孔４０Ｄａ、４０Ｄｂ、４１Ｄａ、４１Ｄｂ、４２Ｄａ、４２Ｄｂが開設されている。連通孔４０Ｄａは空気供給孔１０ａの一部を、連通孔４０Ｄｂは空気排出孔１０ｂの一部を、連通孔４１Ｄａは水素供給孔１１ａの一部を、連通孔４１Ｄｂは水素排出孔１１ｂの一部を、連通孔４２Ｄａは冷却水供給孔１２ａの一部を、連通孔４２Ｄｂは冷却水排出孔１２ｂの一部を、各々構成している（図１参照）。第二セパレータ４Ｄは、上方から見て電極部材３と重なる領域に、凹凸部４３Ｄを有している。

４．第一シール部材５Ｕ
第一シール部材５Ｕは、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）をゴム成分とするソリッドゴムの架橋物製である。第一シール部材５Ｕは、矩形枠状を呈している。第一シール部材５Ｕは、第一セパレータ４Ｕの上面の周縁部に接着されている。第一シール部材５Ｕには、連通孔５０Ｕａ、５０Ｕｂ、５１Ｕａ、５１Ｕｂ、５２Ｕａ、５２Ｕｂが開設されている。連通孔５０Ｕａは空気供給孔１０ａの一部を、連通孔５０Ｕｂは空気排出孔１０ｂの一部を、連通孔５１Ｕａは水素供給孔１１ａの一部を、連通孔５１Ｕｂは水素排出孔１１ｂの一部を、連通孔５２Ｕａは冷却水供給孔１２ａの一部を、連通孔５２Ｕｂは冷却水排出孔１２ｂの一部を、各々構成している（図１参照）。連通孔５２Ｕａの右方には開口部５２０Ｕａが形成されている。同様に、連通孔５２Ｕｂの左方にも開口部５２０Ｕｂが形成されている。連通孔５２Ｕａを通って供給される冷却水は、開口部５２０Ｕａから第一セパレータ４Ｕの上面に流入し、第一セパレータ４Ｕの上面を流れた後、開口部５２０Ｕｂを通って連通孔５２Ｕｂから排出される。

図４に、図３のＩＶ−ＩＶ断面図を示す。説明の便宜上、図４においては、第一シール部材５Ｕのハッチングを省略して示す。図４に示すように、第一シール部材５Ｕは、台座部５３Ｕと、リップ部５４Ｕと、を有している。台座部５３Ｕは、第一セパレータ４Ｕの上面に配置されている。リップ部５４Ｕは、台座部５３Ｕの上面に突設されている。図１〜図３においては、リップ部５４Ｕをハッチングを施して示している。

リップ部５４Ｕは、第一山部５５Ｕと、第二山部５６Ｕと、を有している。リップ部５４Ｕは、第一山部５５Ｕおよび第二山部５６Ｕからなる二山状を呈している。第一山部５５Ｕは、台座部５３Ｕから連続して上方に突出している。第一山部５５Ｕは、曲率半径Ｒ１の曲面を有している。第二山部５６Ｕは、第一山部５５Ｕから連続して上方に突出している。第二山部５６Ｕの曲率半径Ｒ２は、第一山部５５Ｕの曲率半径Ｒ１よりも小さい。

図１に示すように、燃料電池１は、多数のセル２が積層されて構成されている。第一シール部材５Ｕは、第一セパレータ４Ｕと、第一セパレータ４Ｕの上方に積層される別のセルの第二セパレータと、の間に圧縮された状態で配置される。第一シール部材５Ｕを挟んで第一セパレータ４Ｕの上方に積層される第二セパレータは、本発明の「相手側部材」の概念に含まれる。

５．第二シール部材５Ｄ
図３に戻って、第二シール部材５Ｄは、矩形枠状を呈している。第二シール部材５Ｄは、ＥＰＤＭをゴム成分とするソリッドゴムの架橋物製である。第二シール部材５Ｄは、第一セパレータ４Ｕと第二セパレータ４Ｄとの間に介装されている。第二シール部材５Ｄの枠内には、電極部材３が収容されている。第二シール部材５Ｄは、第二セパレータ４Ｄの上面の周縁部、第一セパレータ４Ｕの下面の周縁部、および電極部材３の外周側面に接着されている。このようにして、第二シール部材５Ｄは、電極部材３を外部から封止している。

第二シール部材５Ｄには、連通孔５０Ｄａ、５０Ｄｂ、５１Ｄａ、５１Ｄｂ、５２Ｄａ、５２Ｄｂが開設されている。連通孔５０Ｄａは空気供給孔１０ａの一部を、連通孔５０Ｄｂは空気排出孔１０ｂの一部を、連通孔５１Ｄａは水素供給孔１１ａの一部を、連通孔５１Ｄｂは水素排出孔１１ｂの一部を、連通孔５２Ｄａは冷却水供給孔１２ａの一部を、連通孔５２Ｄｂは冷却水排出孔１２ｂの一部を、各々構成している（図１参照）。

連通孔５０Ｄａの右方上部には開口部５００Ｄａが形成されている。同様に、連通孔５０Ｄｂの左方上部にも開口部５００Ｄｂが形成されている。連通孔５０Ｄａを通って供給される空気は、開口部５００Ｄａから第一セパレータ４Ｕと電極部材３との間に形成された流路に流入し、電極部材３の上面を流れた後、開口部５００Ｄｂから連通孔５０Ｄｂを通って排出される。

連通孔５１Ｄａの右方下部には開口部５１０Ｄａが形成されている。同様に、連通孔５１Ｄｂの左方下部にも開口部５１０Ｄｂが形成されている（開口部５１０Ｄａおよび開口部５１０Ｄｂについては後出の図１０参照）。連通孔５１Ｄａを通って供給される水素は、開口部５１０Ｄａから第二セパレータ４Ｄと電極部材３との間に形成された流路に流入し、電極部材３の下面を流れた後、開口部５１０Ｄｂから連通孔５１Ｄｂを通って排出される。

［シール検査装置の構成］
次に、本実施形態のシール検査装置の構成について説明する。図５に、本実施形態のシール検査装置の外観図を示す。図６に、同シール検査装置における第一治具−第二治具間の分解斜視図を示す。図７に、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示す。図８に、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図を示す。図９に、図５のＩＸ−ＩＸ断面図を示す。図１０に、図５のＸ−Ｘ断面図を示す。なお、図５、図６、図８〜図１０においては、シール検査装置に上述したセル２を組み付けた状態を示す。

図５〜図１０に示すように、シール検査装置６は、第一治具６０と、第二治具６１と、第一スペーサ６２と、第二スペーサ６３と、第三スペーサ６４と、ガス供給部６５と、を備えている。セル２は、第一治具６０と第二治具６１との間に配置されている。第一治具６０、第二治具６１、セル２、第一スペーサ６２、第二スペーサ６３、第三スペーサ６４からなる積層体は、図示しない固定部材により固定されている。

第一治具６０は、ステンレス鋼製であり、矩形板状を呈している。第一治具６０は、セル２の上面側に配置されている。セル２の第一セパレータ４Ｕと第一治具６０との間には、第一スペーサ６２が介装されている。第一スペーサ６２は、矩形枠状を呈しており、第一シール部材５Ｕの周縁部を囲うように配置されている。第一スペーサ６２の上下方向長さ（高さ）は、自然状態における第一シール部材５Ｕの上下方向長さ（高さ）よりも小さい。このため、第一シール部材５Ｕのリップ部５４Ｕは、第一治具６０に押し付けられ圧縮されている。セル２の組み付け時における第一シール部材５Ｕの圧縮率は、３０％である。ここで、圧縮率は、上記式（Ｉ）に準じて算出した値である。リップ部５４Ｕが第一治具６０に弾接することにより、環状のシールラインが形成されている。これにより、第一シール部材５Ｕと第一治具６０との間に区画される所定部分が封止されている。

第二治具６１は、矩形板状を呈している。第二治具６１は、セル２の下面側に配置されている。第二治具６１は、本体部６６と、ダミーシール部材６７と、を有している。本体部６６は、ステンレス鋼製であり、矩形板状を呈している。ダミーシール部材６７は、ＥＰＤＭをゴム成分とするソリッドゴムの架橋物製である。ダミーシール部材６７は本体部６６の上面において、セル２の第一シール部材５Ｕに対応する位置に枠状に配置されている。

図７に、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示す。図７においては、自然状態のダミーシール部材６７を示す。説明の便宜上、図７においては、ダミーシール部材６７のハッチングを省略して示す。図７に示すように、ダミーシール部材６７は、台座部６７３と、リップ部６７４と、を有している。台座部６７３は、本体部６６の上面に配置されている。リップ部６７４は、台座部６７３の上面に突設されている。リップ部６７４の上下方向の断面形状は、上方に向かって幅が狭くなる台形状である。リップ部６７４の上面６７５は、平面状を呈している。リップ部６７４の上面６７５は、本発明の「接触面」の概念に含まれる。ダミーシール部材６７の上下方向断面において、ダミーシール部材６７の上下方向長さ（高さ：Ｈ）に対するリップ部６７４の最小幅（上底の長さ：Ｗ）の比率（Ｗ／Ｈ）は、０．５である。

第二治具６１とセル２の第二セパレータ４Ｄとの間には、第二スペーサ６３が介装されている。第二スペーサ６３は、矩形枠状を呈しており、ダミーシール部材６７の周縁部を囲うように配置されている。第二スペーサ６３の上下方向長さ（高さ）は、自然状態におけるダミーシール部材６７の高さよりも小さい。このため、ダミーシール部材６７のリップ部６７４は、第二セパレータ４Ｄに押し付けられ圧縮されている。セル２の組み付け時におけるダミーシール部材６７の圧縮率は、３０％である。ここで、圧縮率は、上記式（Ｉ）により算出した値である。リップ部６７４が第二セパレータ４Ｄに弾接することにより、環状のシールラインが形成されている。これにより、ダミーシール部材６７と第二セパレータ４Ｄとの間に区画される所定部分が封止されている。

ダミーシール部材６７には、孔６７０ａ、６７０ｂ、６７１ａ、６７１ｂ、６７２ａ、６７２ｂが開設されている。孔６７０ａはセル２の空気供給孔１０ａに、孔６７０ｂはセル２の空気排出孔１０ｂに、孔６７１ａはセル２の水素供給孔１１ａに、孔６７１ｂは水素排出孔１１ｂに、孔６７２ａは冷却水供給孔１２ａに、孔６７２ｂは冷却水排出孔１２ｂに、各々連通している。孔６７２ａの右方には開口部６７２０ａが形成されている。同様に、孔６７２ｂの左方にも開口部６７２０ｂが形成されている。

本体部６６の左縁には、三つのガス供給孔６６０、６６１、６６２が開設されている。ガス供給孔６６０、６６１、６６２は、各々、孔６７０ａ、６７１ａ、６７２ａに連通している。すなわち、下から順に、ガス供給孔６６０→孔６７０ａ→空気供給孔１０ａ（図９）、ガス供給孔６６１→孔６７１ａ→水素供給孔１１ａ（図１０）、ガス供給孔６６２→孔６７２ａ→冷却水供給孔１２ａ（図８）が連なっている。ガス供給孔６６０、６６１、６６２には、ガス供給部６５が接続されている。ガス供給孔６６０、６６１、６６２とガス供給部６５とを接続する配管には、圧力計６５０が配置されている。

［シール検査方法］
次に、シール検査方法を説明する。シール検査装置６にセル２を組み付けた後（組み付け工程）、ガス供給部６５のバルブを開けて、ガス供給孔６６０、６６１、６６２から窒素ガスを供給する（ガス供給工程）。図８に矢印で示すように、ガス供給孔６６２から供給された窒素ガスは、ダミーシール部材６７の孔６７２ａの開口部６７２０ａから第二セパレータ４Ｄと本体部６６との間に流入する。また、セル２の冷却水供給孔１２ａおよび冷却水排出孔１２ｂを通って、第一シール部材５Ｕと第一セパレータ４Ｕと第一治具６０との間に区画される部分に流入する。図９に矢印で示すように、ガス供給孔６６０から供給された窒素ガスは、ダミーシール部材６７の孔６７０ａからセル２の空気供給孔１０ａに流入する。続いて、連通孔５０Ｄａの開口部５００Ｄａから第一セパレータ４Ｕと電極部材３との間に形成された流路に流入し、電極部材３の上面を流れる。そして、連通孔５０Ｄｂの開口部５００Ｄｂを通って空気排出孔１０ｂに流入する。図１０に矢印で示すように、ガス供給孔６６１から供給された窒素ガスは、ダミーシール部材６７の孔６７１ａからセル２の水素供給孔１１ａに流入する。続いて、連通孔５１Ｄａの開口部５１０Ｄａから第二セパレータ４Ｄと電極部材３との間に形成された流路に流入し、電極部材３の下面を流れる。そして、連通孔５１Ｄｂの開口部５１０Ｄｂを通って水素排出孔１１ｂに流入する。

このようにして各流路に窒素ガスを充填し、充填された窒素ガスの圧力が１ＭＰａになったらガス供給部６５のバルブを締め窒素ガスの供給を停止する。それから１分間経過後に、封入した窒素ガスの圧力を圧力計６５０にて測定する（測定工程）。そして、窒素ガス圧の変化が０．５％以内（封入から１分経過後の窒素ガス圧が０．９９５ＭＰａ以上）であれば、シール性は良好と判定する。すなわち、第一シール部材５Ｕに欠けや剥がれなどの欠陥が無く、第二セパレータ４Ｄの下面に傷やへこみなどの欠陥が無いと判定する。ここで、窒素ガスは、本発明の「検査用ガス」の概念に含まれる。

［作用効果］
次に、本実施形態のシール検査装置およびシール検査方法の作用効果について説明する。本実施形態のシール検査装置６およびシール検査方法においては、セル２を一対の板状の治具６０、６１で挟持している。これにより、燃料電池１におけるセル２の積層状態を擬似的に形成している。このため、燃料電池１を構成した状態におけるセル２のシール性を直接的に検査することができる。

第二治具６１と第二セパレータ４Ｄとの間には、ダミーシール部材６７が介装されている。ダミーシール部材６７は、自然状態において上下方向（厚さ方向）の断面形状が台形状のリップ部６７４を有している。すなわち、第二セパレータ４Ｄに接触するダミーシール部材６７の上面６７５は、自然状態において平面状を呈している。ダミーシール部材６７の自然状態の上下方向断面において、ダミーシール部材６７の高さ（Ｈ）に対するリップ部６７４の上底の長さ（Ｗ）の比率（Ｗ／Ｈ）は、０．５である。このため、第二セパレータ４Ｄの下面に傷がある場合、ダミーシール部材６７が傷に入り込みにくい。その結果、ダミーシール部材６７によるシール性が低下する。したがって、第二セパレータ４Ｄの下面の傷を、シール性不良という形で検出することができる。このように、本実施形態のシール検査装置６およびシール検査方法によると、簡易かつ短時間に、第一シール部材５Ｕ、第二シール部材５Ｄの欠陥は勿論のこと、第二セパレータ４Ｄにおける微小な傷の有無をも検出することができる。したがって、セル２の品質を向上させることができる。

Ｗ／Ｈの値が０．５であることに加えて、セル２の組み付け時におけるダミーシール部材６７の圧縮率は、３０％である。このため、ダミーシール部材６７が第二セパレータ４Ｄに弾接した時の反力が小さくなる。よって、第二セパレータ４Ｄの下面にへこみがある場合、ダミーシール部材６７がへこみに入り込みにくい。その結果、ダミーシール部材６７によるシール性が低下する。したがって、第二セパレータ４Ｄの下面のへこみを、シール性不良という形で検出することができる。このように、本実施形態のシール検査装置６およびシール検査方法によると、簡易かつ短時間に、第二セパレータ４Ｄにおけるへこみの有無をも検出することができる。

本実施形態においては、第一シール部材５Ｕとダミーシール部材６７との材質を同じにした。したがって、シール検査時の状態を、セル２を積層した燃料電池１の状態に近づけることができる。したがって、燃料電池１により近い状態でシール性を検査することができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態のシール検査装置およびシール検査方法と、第二実施形態のシール検査装置およびシール検査方法と、の相違点は、シール検査装置における第二治具の本体部に、ダミーシール部材の一部を収容する溝部が形成されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図１１に、第二治具の一部の厚さ方向断面図を示す。図１１は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である図７に対応している。図１１中、図７と対応する部材については、同じ符号で示す。図１１に示すように、第二治具６１の本体部６６の上面には、溝部６６３が凹設されている。溝部６６３は、セル２の第一シール部材５Ｕに対応する位置に形成されている。ダミーシール部材６７は、台座部６７６と、リップ部６７７と、を有している。溝部６６３には、ダミーシール部材６７の台座部６７６が収容されている。

リップ部６７７の断面形状は、上方に向かって幅が狭くなる台形状である。リップ部６７７の上面６７８は、平面状を呈している。リップ部６７７の上面６７８は、本発明の「接触面」の概念に含まれる。ダミーシール部材６７の上下方向断面において、ダミーシール部材６７の上下方向長さ（高さ：Ｈ）は、第一実施形態のダミーシール部材６７よりも大きい。一方、第二治具６１とセル２の第二セパレータ４Ｄとの間に介装される第二スペーサ６３の上下方向長さ（高さ）は、第一実施形態と同じである。しかし、ダミーシール部材６７の台座部６７６が溝部６６３に収容されているため、セル２の組み付け時におけるダミーシール部材６７の圧縮率は、２０％である。圧縮率は、上記式（Ｉ）により算出した値である。また、ダミーシール部材６７の高さＨに対するリップ部６７７の最小幅（上底の長さ：Ｗ）の比率（Ｗ／Ｈ）は、０．２５である。

次に、本実施形態のシール検査装置およびシール検査方法の作用効果について説明する。本実施形態のシール検査装置およびシール検査方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態のシール検査装置およびシール検査方法と、同様の作用効果を有する。本実施形態のシール検査装置およびシール検査方法においては、本体部６６に溝部６６３を形成し、溝部６６３にダミーシール部材６７の台座部６７６を収容した。これにより、第二スペーサ６３の高さを変えることなく、すなわち、第二治具６１と第二セパレータ４Ｄとの間の距離を変更することなく、ダミーシール部材６７の高さを大きくすることができる。また、ダミーシール部材６７の高さを大きくしても、シール検査時におけるダミーシール部材６７の圧縮率を小さくすることができる。このように、本構成によると、ダミーシール部材６７の高さを大きくし、かつ、圧縮率を小さくすることができるため、ダミーシール部材６７が第二セパレータ４Ｄに弾接した時の反力をより小さくすることができる。したがって、第二セパレータ４Ｄの下面にへこみがある場合、ダミーシール部材６７がへこみにより入り込みにくくなる。これにより、第二セパレータ４Ｄにおけるへこみの有無をより検出しやすくなる。

＜その他＞
以上、本発明のシール検査装置およびシール検査方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

シール検査する燃料電池の構成は上記実施形態に限定されない。例えば、電極部材を構成するアノード多孔質層、カソード多孔質層の構造は特に限定されない。上記実施形態のように、ガス拡散層のみの単層構造としてもよく、ガス拡散層およびガス流路層の二層構造としてもよい。セパレータの材質、形状も限定されない。

上記実施形態においては、第一シール部材、第二シール部材、ダミーシール部材を、いずれもＥＰＤＭをゴム成分とするソリッドゴムの架橋物製とした。しかしながら、第一シール部材、第二シール部材、ダミーシール部材のゴムの種類は特に限定されない。第一シール部材、第二シール部材、ダミーシール部材の材質は、全て異なってもよく、いずれか一つが異なっていてもよい。ソリッドゴムは、ゴム成分の他、架橋剤、架橋助剤、接着成分などを含んでいてもよい。好適なゴム成分としては、ＥＰＤＭの他、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）などが挙げられる。好適な接着成分としては、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。

第一シール部材、第二シール部材の形状は特に限定されない。また、ダミーシール部材の形状としても、後の実施例に示す形状を含めて、種々の形状を採用することができる。例えば、リップ部の厚さ方向の断面形状は、台形状だけでなく、長方形状、幅が階段状に変化する形状などでもよい。また、ダミーシール部材は、台座部が無くリップ部のみからなるものでもよい。ダミーシール部材の寸法も特に限定されない。例えば、上記実施形態のように、台形状のリップ部を備える場合には、ダミーシール部材の厚さ方向断面において、ダミーシール部材の厚さ方向の長さＨに対するリップ部の最小幅Ｗの比率（Ｗ／Ｈ）を、０．２以上２．０以下にすることが望ましい。Ｗ／Ｈの値が０．２未満の場合には、組み付け時の圧縮によりリップ部が倒れやすくなる。このため、所望のシール性を確保することが難しい。一方、Ｗ／Ｈの値が２．０を超えると、ダミーシール部材が傷に入り込みやすくなる。Ｗ／Ｈの値が０．５以下であるとより好適である。

燃料電池セルの組み付け時におけるダミーシール部材の圧縮率は、適宜決定すればよい。例えば、圧縮率を５％以上５０％以下にすることが望ましい。圧縮率が５％未満の場合には、ダミーシール部材の反力によるシール性を確保することが難しい。一方、圧縮率が５０％を超えると、ダミーシール部材の反力が大きくなり、ダミーシール部材がへこみに追従しやすくなる。より好適な圧縮率は４０％未満である。

上記第二実施形態において、第二治具の本体部に形成する溝部の形状、寸法は特に限定されない。ダミーシール部材の形状、寸法に応じて、溝部の深さを適宜決定すればよい。

シール検査において供給する検査用ガスの種類は特に限定されない。検査用ガスの封入時の圧力、封入から圧力測定までの時間なども適宜決定すればよい。

次に、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

＜シール検査装置の構成＞
第二治具のダミーシール部材が異なる七種類のシール検査装置を用いて、燃料電池セルのシール検査を行った。表１に、各シール検査装置におけるダミーシール部材の寸法と形状、第二治具の溝部の有無、および組み付け時のダミーシール部材の圧縮率を示す。

表１中、実施例１〜３のシール検査装置は、上記第一実施形態に対応する。実施例１〜３のダミーシール部材の寸法と形状については、前出の図７を参照する。実施例４〜６のシール検査装置は、上記第二実施形態に対応する。実施例４〜６のダミーシール部材の寸法と形状、および第二治具の溝部の寸法については、前出の図１１を参照する。実施例１〜６のシール検査装置は、本発明のシール検査装置に含まれる。比較例１のシール検査装置は、上記第一実施形態に対応する。但し、比較例１のダミーシール部材は、上記第一実施形態に示したセル２の第一シール部材５Ｕと同じである。すなわち、比較例１のシール検査装置においては、燃料電池セルの第一シール部材を、第二治具のダミーシール部材として用いている。比較例１のダミーシール部材の寸法と形状については、前出の図４を参照する。

ダミーシール部材については、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の原料を混練したゴム材料を、ステンレス鋼製の板状の本体部の表面に配置して架橋することにより製造した（燃料電池セルの第一シール部材、第二シール部材についても同じゴム材料で製造されている）。
（Ａ）ゴム成分：ＥＰＤＭ（ＪＳＲ（株）製「ＪＳＲ ＥＰ２７」）。
（Ｂ）架橋剤：パーオキシエステル（日油（株）製「パーブチル（登録商標）Ｉ」（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート））。
（Ｃ）架橋助剤：マレイミド化合物（大内新興化学工業（株）製「バルノック（登録商標）ＰＭ」）。
（Ｄ）接着成分：シランカップリング剤（信越化学工業（株）製「ＫＢＭ４０３」（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン））。
（Ｅ）軟化剤：パラフィン系プロセスオイル（出光興産（株）製「ダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ３８０」）。
（Ｆ）補強剤：カーボンブラック（キャボットジャパン（株）製「ショウブラック（登録商標）ＩＰ２００」）。

＜シール検査方法＞
上記実施形態に示したように、シール検査装置に燃料電池セルを組み付けて、シール検査を行った。燃料電池セルとしては、第二セパレータの傷、へこみの有無が異なる（１）〜（３）の三種類を使用した。
（１）標準品：第二セパレータの下面（ダミーシール部材と接触する側の表面、以下同じ）に、傷およびへこみが無いもの。
（２）傷発生品：第二セパレータの下面に、幅２５μｍ、深さ５０μｍの傷が有るもの。
（３）へこみ発生品：第二セパレータの下面に、幅１ｍｍ、深さ５０μｍのへこみが有るもの。

以下に、シール検査方法を説明する（符号は前出図５、図８〜図１０参照）。まず、ガス供給部６５のバルブを開けて、第二治具６１のガス供給孔６６０、６６１、６６２から窒素ガスを供給し、セル２の反応ガス流路、第一シール部材５Ｕと第一セパレータ４Ｕと第一治具６０との間に区画される部分、ダミーシール部材６７と第二セパレータ４Ｄと本体部６６との間に区画される部分に、窒素ガスを充填した。そして、充填された窒素ガスの圧力が１ＭＰａになったら窒素ガスの供給を停止した。それから１分間経過後に、封入した窒素ガスの圧力を圧力計６５０にて測定した。

使用した燃料電池セルごとに、窒素ガス圧の変化を以下の三段階で評価した。
（１）標準品
判定Ａ（シール性良好）：窒素ガス圧の変化が０．５％以内。
判定Ｂ（シール性やや不良）：窒素ガス圧の変化が０．５％以上１．０％以内。
判定Ｃ（シール性不良）：窒素ガス圧の変化が１．０％以上。
（２）傷発生品
判定Ａ（シール性不良）：窒素ガス圧の変化が１．０％以上。
判定Ｂ（シール性やや不良）：窒素ガス圧の変化が０．５％以上１．０％以内。
判定Ｃ（シール性良好）：窒素ガス圧の変化が０．５％以内。
（３）へこみ発生品
判定Ａ（シール性不良）：窒素ガス圧の変化が１．０％以上。
判定Ｂ（シール性やや不良）：窒素ガス圧の変化が０．５％以上１．０％以内。
判定Ｃ（シール性良好）：窒素ガス圧の変化が０．５％以内。

＜検査結果＞
シール検査の結果を、先の表１にまとめて示す。表１に示すように、標準品のシール性は、実施例１〜６および比較例１のシール検査装置のいずれを使用してもＡ判定であった。すなわち、第二セパレータに傷やへこみが無い標準品においては、第一シール部材、第二シール部材、およびダミーシール部材によるシール性は良好と判定された。

一方、傷発生品のシール性は、実施例１〜６のシール検査装置を使用するとＡまたはＢ判定であるのに対して、比較例１のシール検査装置を使用するとＣ判定になった。すなわち、実施例１〜６のシール検査装置によると、第二セパレータの傷を、シール性不良、やや不良という形で検出することができ、傷発生品と標準品とを識別することができた。

また、へこみ発生品のシール性は、実施例４〜６のシール検査装置を使用するとＡまたはＢ判定であるのに対して、実施例１〜３および比較例１のシール検査装置を使用するとＣ判定になった。すなわち、実施例４〜６のシール検査装置によると、へこみ発生品と標準品とを識別することができた。実施例４〜６のシール検査装置においては、第二治具の本体部にダミーシール部材の台座部を収容する溝部が形成されている。このため、第二治具と第二セパレータとの間の距離が実施例１〜３のシール検査装置と同じでも、リップ部の高さ（ダミーシール部材の高さ）を大きくしつつ圧縮率を４０％未満に小さくすることができた。その結果、ダミーシール部材が第二セパレータに弾接した時の反力が小さくなり、第二セパレータのへこみを、シール性不良、やや不良という形で検出することができた。

このように、本発明のシール検査装置およびシール検査方法によると、簡易かつ短時間に、燃料電池セルの第一シール部材、第二シール部材の欠陥だけでなく、第二セパレータにおける微小な傷やへこみの有無を検出することができることが確認された。

１：燃料電池、２：セル（燃料電池セル）、３：電極部材、４Ｕ：第一セパレータ、４Ｄ：第二セパレータ、５Ｕ：第一シール部材、５Ｄ：第二シール部材、６：シール検査装置、１０ａ：空気供給孔、１０ｂ：空気排出孔、１１ａ：水素供給孔、１１ｂ：水素排出孔、１２ａ：冷却水供給孔、１２ｂ：冷却水排出孔、１３、１４：エンドプレート、４０Ｕａ、４０Ｕｂ、４０Ｄａ、４０Ｄｂ、４１Ｕａ、４１Ｕｂ、４１Ｄａ、４１Ｄｂ、４２Ｕａ、４２Ｕｂ、４２Ｄａ、４２Ｄｂ：連通孔、４３Ｕ、４３Ｄ：凹凸部、５０Ｕａ、５０Ｕｂ、５０Ｄａ、５０Ｄｂ、５１Ｕａ、５１Ｕｂ、５１Ｄａ、５１Ｄｂ、５２Ｕａ、５２Ｕｂ、５２Ｄａ、５２Ｄｂ：連通孔、５３Ｕ：台座部、５４Ｕ：リップ部、５５Ｕ：第一山部、５６Ｕ：第二山部、６０：第一治具、６１：第二治具、６２：第一スペーサ、６３：第二スペーサ、６４：第三スペーサ、６５：ガス供給部、６６：本体部、６７：ダミーシール部材、５００Ｄａ、５００Ｄｂ、５１０Ｄａ、５１０Ｄｂ、５２０Ｕａ、５２０Ｕｂ：開口部、６５０：圧力計、６６０、６６１、６６２：ガス供給孔、６６３：溝部、６７０ａ、６７０ｂ、６７１ａ、６７１ｂ、６７２ａ、６７２ｂ：孔、６７３：台座部、６７４：リップ部、６７５：上面（接触面）、６７６：台座部、６７７：リップ部、６７８：上面（接触面）、Ｒ１：第一山部の曲率半径、Ｒ２：第二山部の曲率半径。

Claims (7)

1. 膜電極接合体を有する電極部材と、該電極部材の厚さ方向両面に配置される第一セパレータおよび第二セパレータと、該第一セパレータの厚さ方向一面に枠状に配置され、相手側部材に弾接することにより自身と該相手側部材との間に区画される所定部分を封止する第一シール部材と、該第一セパレータおよび該第二セパレータとの間において該電極部材の周縁部を封止する第二シール部材と、を備える燃料電池セルのシール検査装置であって、
   該第一シール部材を介して該第一セパレータの該一面側に配置される板状の第一治具と、
   該第二セパレータの厚さ方向一面側に配置され該第一治具と共に該燃料電池セルを圧縮した状態で挟持する板状の第二治具と、
   該第一治具と該第二治具との間に検査用ガスを供給するガス供給部と、
   を備え、
   該第二治具は、板状の本体部と、該本体部の厚さ方向一面において該燃料電池セルの該第一シール部材に対応する位置に配置され、該第二セパレータに弾接することにより自身と該第二セパレータとの間に区画される所定部分を封止するダミーシール部材と、を有し、該第二セパレータに接触する該ダミーシール部材の接触面は、自然状態において平面状を呈しており、
   該第一治具と該第二治具との間に封入された該検査用ガスの圧力の経時変化に基づいて該燃料電池セルのシール性を判定することを特徴とする燃料電池セルのシール検査装置。
2. 自然状態において、前記ダミーシール部材は、前記第二セパレータとの前記接触面を有し、厚さ方向の断面形状が該接触面に向かって幅が狭くなる台形状のリップ部を備える請求項１に記載の燃料電池セルのシール検査装置。
3. 自然状態の前記ダミーシール部材の厚さ方向断面において、該ダミーシール部材の厚さ方向の長さＨに対する前記リップ部の最小幅Ｗの比率（Ｗ／Ｈ）は、０．２以上２．０以下である請求項２に記載の燃料電池セルのシール検査装置。
4. 前記燃料電池セルの組み付け時における前記ダミーシール部材の圧縮率は、５％以上５０％以下である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池セルのシール検査装置。
5. 前記第二治具の前記本体部は、前記ダミーシール部材の一部を収容する溝部を有する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池セルのシール検査装置。
6. 前記ダミーシール部材は、前記第一シール部材と同じ材料から形成される請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の燃料電池セルのシール検査装置。
7. 膜電極接合体を有する電極部材と、該電極部材の厚さ方向両面に配置される第一セパレータおよび第二セパレータと、該第一セパレータの厚さ方向一面に枠状に配置され、相手側部材に弾接することにより自身と該相手側部材との間に区画される所定部分を封止する第一シール部材と、該第一セパレータおよび該第二セパレータとの間において該電極部材の周縁部を封止する第二シール部材と、を備える燃料電池セルのシール検査方法であって、
   板状の第一治具を該第一シール部材を介して該第一セパレータの該一面側に配置し、板状の第二治具を該第二セパレータの厚さ方向一面側に配置して、該第一治具と該第二治具とにより該燃料電池セルを圧縮した状態で挟持する組み付け工程と、
   該第一治具と該第二治具との間に検査用ガスを供給するガス供給工程と、
   該第一治具と該第二治具との間に封入された該検査用ガスの圧力の経時変化を測定する測定工程と、
   を有し、
   該第二治具は、板状の本体部と、該本体部の厚さ方向一面において該燃料電池セルの該第一シール部材に対応する位置に配置され、該第二セパレータに弾接することにより自身と該第二セパレータとの間に区画される所定部分を封止するダミーシール部材と、を有し、該第二セパレータに接触する該ダミーシール部材の接触面は、自然状態において平面状を呈することを特徴とする燃料電池セルのシール検査方法。

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