JP6597552B2 - ガスケットおよび燃料電池 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池に用いられるガスケットと、燃料電池と、に関する。
一般に、燃料電池は、複数の燃料電池セルを積層したスタック構造を有している。各燃料電池セルは、膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む２枚のセパレータとを有する。セパレータには、反応ガス流路や、冷却媒体流路、反応ガスマニホールド、冷却媒体マニホールドが形成されていることから、これらの周囲には、適宜、それぞれの流体の漏洩を抑制するためのガスケットが設けられる。特許文献１には、セパレータに密接する主リップを有する非接着タイプのガスケットが開示されている。
特開２００６−４８５１号公報 特開２００８−３１１１５８号公報
前記先行技術のガスケットを用いる構成において、積層方向と交差する方向から圧縮力が付与された場合に、前記ガスケットが長さ方向を軸として傾くことによって、積層方向に突出した主リップ部がセパレータの面からずれることがあった。この場合、燃料電池セル間に面圧を十分に付与できず、十分なシール性を確保できなかった。このため、非接着タイプのガスケットにおいて、十分なシール性を確保できる技術が望まれていた。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、ガスケットが提供される。このガスケットは、積層方向に隣り合う２つの燃料電池セルの各セパレータの間に非接着で配置され、前記各セパレータの間を封止するガスケットであって、前記隣り合う２つの燃料電池セルの前記各セパレータに密着するシール部を有し、前記シール部は、長さ方向に垂直な断面において、前記シール部の中心点を中心に前記積層方向に対して０度から９０度までの直角範囲内における外周線上の一点であって、前記中心点からの距離が第１の長さＬ１である外周点を有し、前記中心点から前記外周点に向かう第１の方向と前記積層方向とのなす第１の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離を第２の長さＬ２としたとき、Ｌ２≦Ｌ１の関係にあり、前記第１の方向と前記積層方向に垂直な方向とのなす第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離をＬ３としたとき、Ｌ３＜Ｌ１の関係にあり、かつ、前記積層方向に垂直な方向において、前記外周点に対して前記中心点とは反対の側もしくは前記外周点と同じ位置に位置し、前記シール部の外周線は、前記中心点を中心とし前記第１の長さを半径とする円弧形状の部分を有し、前記外周点は、前記円弧形状の部分を構成する点列の中で、前記積層方向に垂直な方向における前記中心点からの距離が最も長い点である。
（２）本発明の他の形態によれば、ガスケットが提供される。このガスケットは、積層方向に隣り合う２つの燃料電池セルの各セパレータの間に非接着で配置され、前記各セパレータの間を封止するガスケットであって、前記隣り合う２つの燃料電池セルの前記各セパレータに密着するシール部を有し、前記シール部は、長さ方向に垂直な断面において、前記シール部の中心点を中心に前記積層方向に対して０度から９０度までの直角範囲内における外周線上の一点であって、前記中心点からの距離が第１の長さＬ１である外周点を有し、前記中心点から前記外周点に向かう第１の方向と前記積層方向とのなす第１の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離を第２の長さＬ２としたとき、Ｌ２≦Ｌ１の関係にあり、前記第１の方向と前記積層方向に垂直な方向とのなす第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離をＬ３としたとき、Ｌ３＜Ｌ１の関係にあり、かつ、前記積層方向に垂直な方向において、前記外周点に対して前記中心点とは反対の側もしくは前記外周点と同じ位置に位置し、前記シール部の前記積層方向に垂直な方向の両側に設けられた板形状の周縁部を備え、前記第２の角度範囲内における外周線は、前記シール部における前記周縁部が連結された部分を含まない。
その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
本発明の一形態は、積層方向に隣り合う２つの燃料電池セルの各セパレータの間に非接着で配置され、前記各セパレータの間を封止するガスケットである。前記ガスケットは、前記隣り合う２つの燃料電池セルの前記各セパレータに密着するシール部を有する。前記シール部は、長さ方向に垂直な断面において；前記シール部の中心点を中心に前記積層方向に対して０度から９０度までの直角範囲内における外周線上の一点であって、前記中心点からの距離が第１の長さＬ１である外周点を有し；前記中心点から前記外周点に向かう第１の方向と前記積層方向とのなす第１の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離を第２の長さＬ２としたとき、Ｌ２≦Ｌ１の関係にあり；前記第１の方向と前記積層方向に垂直な方向とのなす第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離をＬ３としたとき、Ｌ３＜Ｌ１の関係にあり、かつ、前記積層方向に垂直な方向において、前記外周点に対して前記中心点とは反対の側もしくは前記外周点と同じ位置に位置する。その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
（１）本発明の一形態は、積層方向に隣り合う２つの燃料電池セルの各セパレータの間に非接着で配置され、前記各セパレータの間を封止するガスケットである。前記ガスケットは、前記二つのセパレータに密着するシール部を有する。前記シール部は、長さ方向に垂直な断面において；前記シール部の中心点を中心に前記積層方向に対して０度から９０度までの直角範囲内における外周線上の一点であって、前記中心点からの距離が第１の長さＬ１である外周点を有し；前記中心点から前記外周点に向かう第１の方向と前記積層方向とのなす第１の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離を第２の長さＬ２としたとき、Ｌ２≦Ｌ１の関係にあり；前記第１の方向と前記積層方向に垂直な方向とのなす第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離をＬ３としたとき、Ｌ３＜Ｌ１の関係にあり、かつ、前記積層方向に垂直な方向において、前記外周点に対して前記中心点とは反対の側もしくは前記外周点と同じ位置に位置する。
この形態のガスケットによれば、０度から９０度までの直角範囲内に外周点が存在し、外周点よりも０度側の第１の角度範囲内における外周線上の各点は、中心点からの距離Ｌ２が、中心点から前記外周点までの距離Ｌ１以下となる。このため、第１の角度範囲内の外周線においては、前記の外周点が、中心点から最も離れた部分となる。ガスケットが長さ方向を軸として傾斜した場合に、中心点に対する外周点の向きがガスケットの圧縮方向に近づくように作用し得る。このため、ガスケットが傾斜した場合にも、シール性に寄与する厚さを十分に確保できる。また、この形態のガスケットによれば、外周点よりも９０度側の第２の角度範囲内における外周線上の各点は、中心点からの距離Ｌ３が、中心点から前記外周点までの距離Ｌ１より短く、かつ、前記積層方向に垂直な方向において、前記外周点に対して前記中心点とは反対の側もしくは前記外周点と同じ位置に位置する。このため、圧縮方向からの平面視において、圧縮範囲にガスケット材料を確実に充填することができる。このため、圧縮時の反力の低減を抑制できる。したがって、この形態のガスケットによれば、ガスケットが傾斜した場合にもセパレータと密接する部位を確保できること、および、圧縮時の反力の低減を抑制できることから、燃料電池のセパレータ間に面圧を十分に付与でき、十分なシール性を確保できる効果を奏する。
（２）上記形態のガスケットにおいて、前記外周点は、前記シール部の外周線を構成する点列の中で前記中心点から最も離れた点であるとしてもよい。この形態のガスケットによれば、ガスケットが傾斜した場合にセパレータと密接する部位をより確保できる。
（３）上記形態のガスケットにおいて、前記シール部の外周線は、前記中心点を中心とし前記第１の長さを半径とする円弧形状の部分を有し、前記外周点は、前記円弧形状の部分を構成する点列の中で、前記積層方向に垂直な方向における前記中心点からの距離が最も長い点であるとしてもよい。この形態のガスケットによれば、ガスケットが傾斜した場合にセパレータと密接する部位を円弧形状の部分として確保できる。
（４）上記形態のガスケットにおいて、前記第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記積層方向において前記中心点に近づくにつれ、前記積層方向に垂直な方向における前記中心点からの距離が、漸次、大きくなっていてもよい。この形態のガスケットによれば、簡単な形状にて、十分なシール性を確保できる。
（５）上記形態のガスケットにおいて、前記シール部は、断面が円形のＯリング部と、前記Ｏリング部の外周に配設される突出部と、を備え、前記外周点は、前記突出部の頂点であるとしてもよい。この形態のガスケットによれば、外周点を容易に得ることができ、十分なシール性を確保できる。
（６）上記形態のガスケットにおいて、前記断面おいて、前記中心点を原点とする座標平面を想定したときに、前記直角範囲は、前記座標平面において右上に位置する第１象限に該当し、前記シール部における左上に位置する第２象限に含まれる部分は、前記シール部における前記第１象限に含まれる部分と線対称であってもよい。この形態のガスケットによれば、第１象限の部分と第２象限の部分との両方で外周点を得ることができることから、より十分なシール性を確保できる。
（７）上記形態のガスケットにおいて、前記シール部の前記積層方向に垂直な方向の両側に設けられた板形状の周縁部を備え、前記第２の角度範囲内における外周線は、前記シール部における前記周縁部が連結された部分を含まなくてもよい。この形態のガスケットによれば、周縁部がセパレータに当たることによって、ガスケットが長さ方向を軸として傾くことを抑制できる。
（８）上記周縁部を備えたガスケットにおいて、前記周縁部の面から前記積層方向に突出する突出形状部を備えてもよい。この形態のガスケットによれば、突出形状部がセパレータに当たることによって、ガスケットが長さ方向を軸として傾くことをより抑制できる。
（９）本発明の他の形態は、複数の燃料電池セルが積層方向に積層された燃料電池である。この燃料電池は、上記形態のガスケットを備える。この形態の燃料電池によれば、ガスケットが傾斜した場合にも、各セパレータの間を十分に封止（シール）することができる。
本発明の第１実施形態における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。 セルのアノード側セパレータをＭＥＡとは反対側から見た概略平面図である。 図２に示したアノード側セパレータのＡ−Ａ断面を示す説明図である。 ガスケットの長さ方向に垂直な断面を示す説明図である。 ガスケットが長さ方向を軸として傾斜した場合の様子を示す説明図である。 第３参考例のガスケットの長さ方向に垂直な断面を示す説明図である。 第４参考例のガスケットの長さ方向に垂直な断面を示す説明図である。 第１実施形態の第１変形例におけるガスケットの一部分を示す説明図である。 本発明の第２実施形態におけるガスケットを示す説明図である。 第２実施形態のガスケットが長さ方向を軸として傾斜した場合の様子を示す説明図である。 第２実施形態の第１変形例におけるガスケットの一部分を示す説明図である。 第２実施形態の第２変形例におけるガスケットを示す説明図である。 第３実施形態のガスケットが配置されたアノード側セパレータを示す説明図である。 第３実施形態の変形例におけるガスケットの一部分を示す説明図である。
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．燃料電池システム全体の構成：
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１０の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１００を備えている。燃料電池スタック１００は、エンドプレート１１０と、絶縁板１２０と、集電板１３０と、複数の燃料電池セル（以下、単に「セル」とも呼ぶ）１４０と、集電板１３０と、絶縁板１２０と、エンドプレート１１０と、が、この順に積層されたスタック構造を有している。なお、セル１４０の積層方向は、鉛直方向Ｙに垂直な方向Ｚとなっている。一方のエンドプレート１１０と他方のエンドプレート１１０との間は、４本の締結ボルト（図示せず）によって圧縮力が付与されて締結されている。
燃料電池スタック１００には、高圧水素を貯蔵した水素タンク１５０から、シャットバルブ１５１、レギュレータ１５２、配管１５３を介して、燃料ガスとしての水素が供給される。燃料電池スタック１００において利用されなかった燃料ガス（アノードオフガス）は、排出配管１６３を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。なお、燃料電池システム１０は、アノードオフガスを配管１５３側に再循環させる再循環機構を有するとしてもよい。燃料電池スタック１００には、また、エアポンプ１６０および配管１６１を介して、酸化剤ガスとしての空気が供給される。燃料電池スタック１００において利用されなかった酸化剤ガス（カソードオフガス）は、排出配管１５４を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。なお、燃料ガスおよび酸化剤ガスは、反応ガスとも呼ばれる。
さらに、燃料電池スタック１００には、燃料電池スタック１００を冷却するため、ウォーターポンプ１７１および配管１７２を介して、ラジエータ１７０により冷却された冷却媒体が供給される。燃料電池スタック１００から排出された冷却媒体は、配管１７３を介してラジエータ１７０に循環する。冷却媒体としては、例えば、水、エチレングリコール等の不凍水、空気などが用いられる。本例では、冷却媒体として水が用いられる。
燃料電池スタック１００に備えられる各セル１４０は、電解質膜の両面に、それぞれ、アノードおよびカソードが配置された膜電極接合体（ＭＥＡとも呼ばれる）３０を一対のセパレータ、すなわちアノード側セパレータ５０とカソード側セパレータ４０によって挟持された構成となっている。アノード側セパレータ５０は、ＭＥＡ３０側の面に筋状の複数の燃料ガス流路溝５２を備え、ＭＥＡ３０と反対側の面に筋状の複数の冷却媒体流路溝５４を備える。カソード側セパレータ４０は、ＭＥＡ３０側の面に筋状の複数の酸化剤ガス流路溝４２を備える。なお、アノード側セパレータ５０およびカソード側セパレータ４０によって挟持されるＭＥＡ３０の外周には、絶縁性を有する樹脂製のフレーム部材３２が設けられている。
図２は、セル１４０のアノード側セパレータ５０をＭＥＡ３０とは反対側から見た概略平面図である。図２において、表裏方向が積層方向Ｚであり、下上方向が鉛直方向Ｙである。本明細書では、鉛直方向Ｙは、重力の方向と、重力と反対の方向とを含むものとする。また、鉛直方向Ｙおよび積層方向Ｚに垂直な図中の左右方向は水平方向Ｘである。アノード側セパレータ５０およびカソード側セパレータ４０は、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼やチタン鋼などの金属部材によって形成されている。本実施形態では、セパレータ４０，５０はメタルプレスセパレータである。
アノード側セパレータ５０の水平方向Ｘの一端縁部には、燃料ガス入口マニホールド６２と、冷却媒体出口マニホールド８４と、酸化剤ガス入口マニホールド７２と、が鉛直方向Ｙに沿って上から順に配置されている。これに対して、他端縁部には、酸化剤ガス出口マニホールド７４と、冷却媒体入口マニホールド８２と、燃料ガス出口マニホールド６４と、が鉛直方向Ｙに沿って上から順に並んで配置されている。燃料ガス入口マニホールド６２と燃料ガス出口マニホールド６４とは、水平方向Ｘの両側の外縁部分で点対称となるように配置されている。酸化剤ガス入口マニホールド７２と酸化剤ガス出口マニホールド７４とは、水平方向Ｘの両側の外縁部分で点対称となるように配置されている。冷却媒体入口マニホールド８２と冷却媒体出口マニホールド８４とは、水平方向Ｘの両側の外縁部分で点対称となるように配置されている。
燃料ガス入口マニホールド６２から供給された燃料ガスは、セル１４０の燃料ガス流路溝５２（図１）に分配された後、燃料ガス出口マニホールド６４によって燃料ガス流路溝５２において利用されなかった燃料ガスが集められ、燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、酸化剤ガス入口マニホールド７２から供給された酸化剤ガスは、セル１４０の酸化剤ガス流路溝４２（図１）に分配された後、酸化剤ガス出口マニホールド７４によって酸化剤ガス流路溝４２において利用されなかった酸化剤ガスが集められ、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
さらに、冷却媒体入口マニホールド８２から供給された冷却媒体は、アノード側セパレータ５０のディンプル５６が設けられた一端を介して拡散され、冷却媒体流路溝５４を流れて、冷却媒体流路溝５４からディンプル５６が設けられた他端を介して、冷却媒体出口マニホールド８４によって集められ、燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、アノード側セパレータ５０のＭＥＡ３０とは反対側から見た平面において、冷却媒体入口マニホールド８２と、冷却媒体流路溝５４と、冷却媒体出口マニホールド８４とは、水平方向Ｘに互いに連通して、冷却媒体流路面２００を構成する。なお、各マニホールド６２，６４，７２，７４，８２，８４は開口が略矩形状である。また、各マニホールドは燃料電池スタック１００の積層方向Ｚに伸びる形状を有している。
アノード側セパレータ５０のＭＥＡ３０とは反対側から見た平面には、各マニホールド６２，６４，７２，７４および冷却媒体流路面２００をそれぞれ囲むガスケットＧＫ１〜ＧＫ５が形成されている。ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５は、閉じた（両端の一致した）線状のシールラインを構成し、複数のセル１４０を積層した際に、隣接する他のセル１４０の表面に当接し、二つのセル１４０の間をシール（封止）するシール材である。具体的には、ガスケットＧＫ１，ＧＫ２が燃料ガスの漏洩を抑制するためのものであり、ガスケットＧＫ３，ＧＫ４が酸化剤ガスの漏洩を抑制するためのものであり、ガスケットＧＫ５が冷却媒体の漏洩を抑制するためのものである。これらのガスケットＧＫ１〜ＧＫ５は、射出成形やプレス成形等により形成されるもので、ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５の材料としては、ゴムや熱可塑性エラストマー等を用いることができる。これらのガスケットＧＫ１〜ＧＫ５が配置される領域（アノード側セパレータ５０のＭＥＡ３０とは反対側から見た平面の一部）には、溝部８０が形成されている。
Ａ−２．ガスケットの構成：
図２中には、アノード側セパレータ５０の酸化剤ガス出口マニホールド７４付近に形成されたガスケットＧＫ４の平面視を示した。ガスケットＧＫ４は、シールラインに沿う方向に延び、幅方向の中央付近に中央シール部２１を備え、中央シール部２１の両側に周縁部２２を備える。中央シール部２１と周縁部２２とは、一体に形成されている。
図３は、図２に示したアノード側セパレータ５０のＡ−Ａ断面を示す説明図である。Ａ−Ａ断面は、ガスケットＧＫ４にあっては、長さ方向（線状の伸び方向）に垂直な断面である。ガスケットＧＫ４の中央シール部２１は、複数のセル１４０（図２）を積層した状態で、隣り合う２つのセル１４０のうちの一方のセル１４０のアノード側セパレータ５０と、他方のセル１４０のカソード側セパレータ４０とに密着するように機能する。ガスケットＧＫ４の周縁部２２は、平板形状であり、中央シール部２１における水平方向Ｘの両側、かつ積層方向Ｚにおいては中央付近に、連結されている。周縁部２２は、中央シール部２１よりも厚みが小さく構成されている。本明細書において、「厚み」とは、セル１４０の積層方向Ｚの寸法を意味する。ガスケットＧＫ４の幅Ｗｇは溝部８０の幅Ｗｓよりも小さく構成されており、溝部８０内にガスケットＧＫ４は配置される。なお、ガスケットＧＫ４における形状的特徴は、他のガスケットＧＫ１〜ＧＫ３，ＧＫ５においても同様である。
燃料電池スタック１００を組み立てる際には、セル１４０のアノード側セパレータ５０に形成された溝部８０にガスケットＧＫ１〜ＧＫ５が配置された状態で、隣接する他のセル１４０のカソード側セパレータ４０がアノード側セパレータ５０に当てられる。図３には、この当てられる直前の状態が示されている。図中において、隣接する他のセル１４０のカソード側セパレータ４０は破線で示した。このとき、ガスケットＧＫ４の中央シール部２１は、カソード側セパレータ４０とアノード側セパレータ５０とに接している。
図４は、ガスケットＧＫ４の長さ方向に垂直な断面を示す説明図である。図示の都合から、断面を示すためのハッチは省略している。ガスケットＧＫ４の中央シール部２１は、長さ方向に垂直な断面において、次の通りの形状的特徴を有する。なお、中央シール部２１が、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態（以下、単に「本発明の一形態」と呼ぶ）における「シール部」に相当する。
断面に沿った座標平面は、水平方向Ｘに沿った座標軸（以下、「Ｘ座標軸」と呼ぶ）と積層方向Ｚに沿った座標軸（以下、「Ｚ座標軸」と呼ぶ）とによって、第１象限（Ｘ＞０、Ｚ＞０の部分）、第２象限（Ｘ＜０、Ｚ＞０の部分）、第３象限（Ｘ＜０、Ｚ＜０の部分）、第４象限（Ｘ＞０、Ｚ＜０の部分）に分けられる。Ｘ座標軸とＺ座標軸とが交差する原点は、中央シール部２１の前記断面における中心点Ｏと一致する。
中央シール部２１は、第１象限の部分と第２象限の部分とがＺ座標軸で線対称となり、第１象限の部分と第３象限の部分とが中心点Ｏで点対称となり、第１象限の部分と第４象限の部分とがＸ座標軸で線対称となっている。以下、第１象限の部分について、第２〜第４象限の部分を代表して説明する。
なお、第１象限は、前述したように、Ｘ＞０，Ｚ＞０の部分である。換言すれば、第１象限は、中央シール部２１の長さ方向に垂直な断面におけるＺ座標軸の＋側（以下、「＋Ｚ座標軸」と呼ぶ）を基準として、右回りに０度から９０度までの角度範囲（直角範囲）内の部分である。第１象限の部分が、本発明の一形態における「直角範囲内」に相当する。
第１象限の部分において、中央シール部２１の外周（外周線）は、外周上部２１ａと、外周中間部２１ｂと、外周側部２１ｃと、を含む。
外周上部２１ａは、積層方向Ｚの図中の上側（＋Ｚ側）の部分であり、Ｘ座標軸に平行な直線形状となっている。すなわち、外周上部２１ａは、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面形状である。外周上部２１ａとＸ座標軸との間の距離は、ｈである。
外周中間部２１ｂは、外周上部２１ａの＋Ｘ側（Ｘ座標軸方向における＋側、以下、同じ）の端部と連続する部分であり、中央シール部２１の丸みを持った角部である。具体的には、外周中間部２１ｂは、中央シール部２１の外周線上のＰ１から点Ｐ２までの部分であり、中心点Ｏを中心とする半径ｒの円弧に沿った形状となっている。半径ｒは、距離ｈより長い。外周中間部２１ｂの＋Ｘ側の端部である点Ｐ１は、＋Ｚ座標軸に対して右回りに角度αをなす方向に位置する。角度αは、例えば３５度である。なお、３５度は一例であり、さまざまな値に換えることができる。点Ｐ１が、本発明の一形態における「外周点」に相当する。
図中の破線で示した円ＣＲは、中心点Ｏを中心とした半径ｒの円である。外周中間部２１ｂは円ＣＲの一部に沿っており、外周上部２１ａは、円ＣＲの内側（中心点Ｏ側）に位置する。このため、中心点Ｏから点Ｐ１に向かう方向と＋Ｚ座標軸とのなす角度範囲（図中のαの部分）内において、外周線上の各点（例えば、点Ｐ２）は、下記の数式（１）の関係を有する。この角度範囲は、本発明の一形態における「第１の角度範囲」に相当し、以下、「第１の角度範囲α」と呼ぶ。
Ｌ２≦ｒ …（１）
ここで、Ｌ２は、中心点Ｏから点Ｐ２までの距離である。ｒは、前述したように中心点Ｏから点Ｐ１までの距離であり、本発明の一形態における「第１の長さＬ１」に相当する。
外周側部２１ｃは、外周中間部２１ｂの＋Ｘ側の端部である点Ｐ１と連続する部分であり、中心点Ｏから点Ｐ１に向かう方向と＋Ｘ座標軸とのなす角度範囲（図中のβの範囲）内において外周線として機能する部分である。この角度範囲は、本発明の一形態における「第２の角度範囲」に相当し、以下、第２の角度範囲βと呼ぶ。第１象限におけるガスケットＧＫ４の外周線において、中央シール部２１の外周線の占める範囲は、第２の角度範囲β内においては、点Ｐ１から点Ｐ３までの部分である。点Ｐ３は、中央シール部２１と周縁部２２との境界点である。この点Ｐ１から点Ｐ３までの部分が、第２角度範囲β内において外周線として機能する部分である。本明細書において、外周線とは、外側（大気側）と境界となるラインであり、中央シール部２１においては、点Ｐ３までの部分である。外周線とは、中央シール部２１において周縁部２２が連結された部位、すなわち大気に開放されていない部位は含まない。
外周側部２１ｃは、点Ｐ１を通る積層方向Ｚの直線ＬＮよりもＸ座標軸方向において＋Ｘ側に膨らんだ凸形状となっている。具体的には、Ｚ座標軸の値が小さくなるほど、漸次、Ｘ座標軸の値が大きくなっている。但し、外周側部２１ｃは、円ＣＲよりも内側（中心点Ｏ側）に存在する。
外周側部２１ｃは、次のように定義することもできる。外周側部２１ｃ上の各点、すなわち、第２の角度範囲β内における外周線上の各点（例えば、図中の点Ｐ４が該当）は、下記の数式（２）の関係を有する。
Ｌ３＜ｒ …（２）
ここで、Ｌ３は、中心点Ｏから外周線上の各点（例えば、点Ｐ４）までの距離である。ｒは、先に説明した中心点Ｏから点Ｐ１までの距離、すなわち円ＣＲの半径である。
さらに、外周側部２１ｃ上の各点、すなわち、第２の角度範囲β内における外周線上の各点（例えば、図中の点Ｐ４が該当）は、Ｘ座標軸方向において、点Ｐ１に対して中心点Ｏとは反対の側（すなわち、＋Ｘ側）に位置する。なお、本実施形態では、各点は、Ｘ座標軸方向において、点Ｐ１に対して中心点Ｏとは反対の側（すなわち、＋Ｘ側）に位置しているが、これに替えて、Ｘ座標軸方向において点Ｐ１と同じ位置に位置してもよい。なお、点Ｐ１と同じ位置に位置するのは、外周側部２１ｃを構成する点列の全てであってもよいし、その一部であってもよい。
外周上部２１ａと外周中間部２１ｂと外周側部２１ｃの中で、外周中間部２１ｂが中心点Ｏから最も離れている。このため、外周中間部２１ｂは、シール部の外周線を構成する点列の中で中心点Ｏから最も離れた距離（＝ｒ）にある点（以下、この点を「最外点」と呼ぶ）の集合と言える。
図３の状態から、アノード側セパレータ５０と隣接する他のセル１４０のカソード側セパレータ４０との間に圧縮力が付与されると、ガスケットＧＫ４は、積層方向Ｚに圧縮され、復元力によって各セパレータ４０，５０に対して面圧を付与する。詳しくは、ガスケットＧＫ４の中央シール部２１が積層方向Ｚに変形し、中央シール部２１の復元力によって各セパレータ４０，５０に対して面圧を付与する。この結果、中央シール部２１は、アノード側セパレータ５０の表面と、隣接する他のセル１４０のカソード側セパレータ４０の表面とに密着し、隣接する他のセル１４０との間を封止する。
周縁部２２は、前述したように、中央シール部２１の両側に備えられる。周縁部２２は、ガスケットＧＫが長さ方向を軸として傾く程度を制限するように、すなわち、倒れ止めを行うように機能する。周縁部２２は、隣り合う２つのセルのうちの一方のセルのアノード側セパレータ５０と、他方のセルのカソード側セパレータ４０とに密着するように機能することはない。
Ａ−３．作用効果：
以上詳述したように、本実施形態におけるガスケットＧＫ１〜ＧＫ５によれば、中央シール部２１は、長さ方向に垂直な断面において、第１象限の角度範囲内に、外周線上の一点である点Ｐ１を有する。点Ｐ１よりも０度側である第１の角度範囲（図４におけるαの範囲）内における外周線上の各点（例えば、点Ｐ２）は、前述した数式（１）の関係を有する。具体的には、中心点Ｏから前記各点までの距離Ｌ２は、中心点Ｏから点Ｐ１までの距離ｒ以下である。すなわち、第１の角度範囲内の外周線（外周上部２１ａおよび外周中間部２１ｂ）においては、中心点Ｏからの距離Ｌ２が点Ｐ１より離れた部分（点）が存在しない。外周中間部２１ｂの点Ｐ１を除く部分については、点Ｐ１と同じだけ中心点Ｏから離れているが、点Ｐ１より離れてはいない。
図５は、ガスケットＧＫ４が長さ方向を軸として傾斜した場合の様子を示す説明図である。例えば、４本の締結ボルトの締め付け圧力が均しくない場合に、積層方向Ｚと交差する方向からガスケットＧＫ４に圧縮力が付与されることがある。この場合に、ガスケットＧＫ４の全体もしくは一部が長さ方向を軸として傾斜することがある。例えば、図示するように、中心点Ｏを軸として左回りに傾斜することがある。このとき、本実施形態のガスケットＧＫ４によれば、中心点Ｏに対する点Ｐ１（図４）を含む外周中間部２１ｂの方向がガスケットＧＫ４の圧縮方向に近づくように作用する。このため、ガスケットＧＫ４が傾斜した場合にも、シール性に寄与する厚さを十分に確保できる。
また、中央シール部２１は、長さ方向に垂直な断面において、図４で説明したように、点Ｐ１よりも９０度側である第２の角度範囲（図４におけるβの範囲）内における外周線上の各点（例えば、点Ｐ４）は、前述した数式（２）の関係を有する。具体的には、中心点Ｏから前記各点までの距離Ｌ３は、中心点Ｏから点Ｐ１までの距離ｒよりも短い。さらに、前記各点は、Ｘ座標軸方向において、点Ｐ１に対して中心点Ｏとは反対の側、もしくは点Ｐ１と同じ位置に位置する。このため、ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５は、圧縮方向からの平面視において圧縮範囲にガスケット材料を確実に充填することができ、圧縮時の反力の低減を抑制できる。
したがって、本実施形態のガスケットＧＫ１〜ＧＫ５によれば、ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５が傾斜した場合にもセパレータ４０と密接する部位を確保できること、および、圧縮時の反力の低減を抑制できることから、燃料電池スタック１００のセパレータ４０，５０間に面圧を十分に付与できる。この結果、ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５は、十分なシール性を確保できる効果を奏する。
本実施形態のガスケットＧＫ１〜ＧＫ５（以下、単に「ガスケットＧＫ」とも呼ぶ）の長所を、他の形状のガスケットと比較して更に説明する。特許文献１（特開２００６−４８５１号公報）に記載されたガスケット（以下、「第１参考例のガスケット」と呼ぶ）は、［発明が解決しようとする課題］の欄で説明したように、山形の主リップの先端が相手シール面からずれることで、十分なシール性を確保できなかった。これに対して、本実施形態のガスケットＧＫは、前述したように、傾斜した場合にも、セパレータ４０と密接する部位を確保できることから、燃料電池セル間に面圧を十分に付与できる。
上述したガスケットと同じ山側の主リップを備え、底面をセパレータに貼り付けた接着タイプのガスケットを第２参考例のガスケットとして、次に説明する。この第２参考例のガスケットによれば、ガスケットがセパレータ間で傾斜することがない。このため、第２参考例のガスケットによれば、ガスケット傾斜による面圧低下を防止できる。しかしながら、第２参考例のガスケットによれば、組付けの際に、セパレータの表面管理や、接着剤の塗布、硬化の工程が必要となり、燃料電池スタックの製造に手間がかかった。これに対して、本実施形態のガスケットＧＫは、非接着タイプであることから、組付けが容易であり、燃料電池スタックの製造が容易である。
図６は、第３参考例のガスケットＧＫ９０の長さ方向に垂直な断面を示す説明図である。ガスケットＧＫ９０の断面は、円形となっている。ガスケットＧＫ９０は、いわゆるＯリングである。ガスケットＧＫ９０は、本実施形態のガスケットＧＫに比べて、積層方向Ｚに垂直な水平方向Ｘの幅が大きいため、ガスケット材料のボリュームが大きい。このため、第３参考例のガスケットＧＫ９０では、高いシール性を得るには、高い圧縮力で圧縮する必要があるが、この場合に、内部応力が高くなり、歪みが高くなった。これに対して、本実施形態のガスケットＧＫは、中央シール部２１の外周側部２１ｃ上の各点、すなわち、第２の角度範囲β内における外周線上の各点は、前述した数式（２）の関係（Ｌ３＜ｒ）を有することから、水平方向Ｘの幅が第３参考例のガスケットＧＫ９０より小さい。このため、本実施形態のガスケットＧＫは、高圧縮したときの内部応力が低く、低歪とすることができる。
図７は、第４参考例のガスケットＧＫ９２の長さ方向に垂直な断面を示す説明図である。ガスケットＧＫ９２の長さ方向に垂直な断面は、Ｘ形となっている。具体的には、ガスケットＧＫ９２は、積層方向Ｚの両側、および水平方向Ｘの両側に、凹み９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄをそれぞれ有している。
第４参考例のガスケットＧＫ９２の第１象限の部分において、中心点Ｏからｒの距離にある外周点を点Ｑ１としたときに、点Ｑ１を通る積層方向Ｚの直線ＬＮよりも内側（中心点Ｏ側）に凹み９２ｃが侵入している。すなわち、Ｘ座標軸方向において、点Ｑ１に対して中心点Ｏと同じ側に位置している。このため、圧縮方向からの平面視において、圧縮範囲にガスケット材料が欠損する部分があるため、圧縮時の反力が低減する。したがって、第４参考例のガスケットＧＫ９２では、圧縮時に高い面圧を得ることができない。
これに対して、本実施形態のガスケットＧＫによれば、図４に示すように、外周側部２１ｃ上の各点、すなわち、第２の角度範囲β内における外周線上の各点は、Ｘ座標軸方向において、点Ｐ１に対して中心点Ｏとは反対の側に位置することから、圧縮方向からの平面視において圧縮範囲にガスケット材料を確実に充填することができる。このため、第４参考例のガスケットＧＫ９２によれば、圧縮時の反力の低減を抑制できる。したがって、本実施形態のガスケットＧＫによれば、圧縮時に高い面圧を得ることができる。
Ｂ．第１実施形態の変形例：
図８は、第１実施形態の第１変形例におけるガスケットＧＫ２０の一部分を示す説明図である。図には、長さ方向に垂直な断面における第１象限の部分だけが示されている。第１変形例のガスケットＧＫ２０は、第１実施形態のガスケットＧＫと比較して、中央シール部２２１の断面形状が相違するだけであり、残余の点については同一である。図中の一点鎖線は、第１実施形態の中央シール部２１の外周線を示す。第１実施形態における第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付けて説明を省略する。
第１変形例における中央シール部２２１の外周線は、第１実施形態と同様に、外周上部２２１ａと、外周中間部２２１ｂと、外周側部２２１ｃとによって構成される。外周中間部２２１ｂは、第１実施形態の外周中間部２１ｂと同一形状である。外周上部２２１ａは、Ｘ座標軸に平行な直線からＺ座標軸の−側に凹んだ形状である。
外周側部２２１ｃは、Ｚ座標軸の＋側に膨らみ、膨らみの中央部分に凹みＳＰを有する形状である。凹みＳＰは、外周中間部２２１ｂの＋Ｘ側の端部である点Ｐ１を通る積層方向Ｚの直線ＬＮよりも中心点Ｏ側に侵入しない深さとなっている。すなわち、外周側部２２１ｃ上の各点、すなわち、第２の角度範囲β内における外周線上の各点（例えば、点Ｐ２４）は、Ｘ座標軸方向において、点Ｐ１に対して中心点Ｏとは反対の側もしくは点Ｐ１と同じ位置に位置する。また、外周側部２２１ｃは、中心点Ｏを中心とする半径ｒの円弧ＡＲ２の内側（中心点Ｏ側）に存在する形状となっている。すなわち、外周側部２２１ｃ上の各点、すなわち、第２の角度範囲β内における外周線上の各点（例えば、点Ｐ２４）は、前述した数式（２）の関係（Ｌ３＜ｒ）を有する。
第１変形例のガスケットＧＫ２０でも、第１実施形態のガスケットＧＫと同様に、ガスケットが傾斜した場合にセパレータ４０と密接する部位を確保できること、および、圧縮時の反力の低減を抑制できることから、燃料電池スタック１００のセパレータ４０，５０間に面圧を十分に付与できる。
なお、第１変形例のＧＫ２０は、第１実施形態のガスケットＧＫと比較して、外周上部２２１ａと外周側部２２１ｃの双方が相違する構成であるが、これに換えて、外周上部２２１ａと外周側部２２１ｃのいずれか一方が相違する構成としてもよい。
また、外周上部２２１ａの形状は、第１変形例の形状に限る必要はなく、種々の形状に換えることができる。例えば、凹凸が繰り返される構成とすることができる。要は、外周上部２２１は、中心点Ｏを中心とする半径ｒの円弧（図中のＰ０からＰ１までの円弧）ＡＲ１上、を含む、この円弧ＡＲ１の内側に存在する形状であれば、種々の形状に換えることができる。点Ｐ０は、＋座標軸に交差する点である。なお、ここでいう、円弧ＡＲ１上を含む円弧ＡＲ１の内側とは、外周上部２２１の全部が円弧ＡＲ１上にある場合と、外周上部２２１の全部が円弧ＡＲ１の内側にある場合と、外周上部２２１の一部が円弧ＡＲ１上にあり残余の部分が円弧の内側にある場合と、を含む。要は、外周上部２２１は、この円弧ＡＲ１の外側に侵入することがない形状である。換言すれば、外周上部２２１ａ上の各点（例えば、点Ｐ２５）は、前述した数式（１）の関係（Ｌ２≦ｒ）を有すればよい。外周上部２２１ａと外周中間部２２１ｂとの範囲内において点Ｐ１を含まない部分においても、前述した数式（１）の関係（Ｌ２≦ｒ）を有すればよい。
外周側部２２１ｃの形状は、第１変形例の形状に限る必要はなく、種々の形状に換えることができる。例えば、凹凸が２つ以上繰り返される構成とすることができる。要は、外周側部２２１ｃは、中心点Ｏを中心とする半径ｒの円弧ＡＲ２の内側から、外周中間部２２１ｂのＸ側の端部である点Ｐ１を通る積層方向Ｚの直線ＬＮまでの領域に存在する形状であれば、種々の形状に換えることができる。「円弧ＡＲ２の内側」とは、円弧ＡＲ２を含まない。「直線ＬＮまで」とは直線ＬＮを含む。したがって、外周側部２２１ｃ形状は、少なくとも一部が円弧ＡＲ２と接触したら許容範囲外であり、一部または全部が直線ＬＮと接触している場合は許容範囲内である。例えば、外周側部２２１ｃを、点Ｐ１から直線ＬＮに沿って切り立った形状とすることもできる。換言すれば、外周側部２２１ｃ上の各点（例えば、点Ｐ２４）は、前述した数式（２）の関係（Ｌ３＜ｒ）にあり、かつ、外周側部２２１ｃ上の各点は、座標軸方向において、点Ｐ１に対して中心点Ｏとは反対の側、もしくは点Ｐ１と同じ位置に位置すれば、いずれの位置とすることもできる。
なお、第１実施形態、および第１実施形態の第１変形例では、中央シール部２１は、長さ方向に垂直な断面において、第１象限の部分と第２象限の部分とがＺ座標軸で線対称となり、第１象限の部分と第３象限の部分とが中心点Ｏで点対称となり、第１象限の部分と第４象限の部分とがＸ座標軸で線対称となっている。これに対して、変形例として、第２象限の部分は第１象限の部分とＺ座標軸で線対称であり、第３象限の部分および第４象限の部分は第１象限の部分と無関係の形状としてもよい。また、第２象限の部分についても第１象限の部分と無関係の形状としてもよい。さらに、本発明を適用する断面形状は、第１象限に必ず適用する必要はなく、第１象限には適用せずに、第２象限に適用する構成としてもよい。また、第３象限に適用する構成としてもよく、第４象限に適用する構成としてもよい。
第１実施形態の第２変形例について、次に説明する。第２変形例のガスケット（図示せず）は、第１実施形態のガスケットＧＫと比較して、外周中間部の形状が相違するだけであり、残余の点については同一である。第１実施形態のガスケットＧＫにおける外周中間部２２１ｂは、点Ｐ１から点Ｐ２までの円弧形状であったが（図４参照）、第２変形例のガスケットでは、外周中間部は点Ｐ１だけの一点によって構成される。かかる構成によれば、外周上部２１ａが、本発明の一形態における「第１の外周線」に相当することになる。
この第２変形例のガスケットでも、第１実施形態のガスケットＧＫと同様に、ガスケットが傾斜した場合にセパレータ４０と密接する部位を確保できること、および、圧縮時の反力の低減を抑制できることから、燃料電池スタック１００のセパレータ４０，５０間に面圧を十分に付与できる。
Ｃ．第２実施形態：
図９は、本発明の第２実施形態におけるガスケットＧＫ３０を示す説明図である。図９には、長さ方向に垂直な断面が示されている。第２実施形態のガスケットＧＫ３０は、第１実施形態のガスケットＧＫと比較して、中央シール部３２１の断面形状が相違するだけであり、残余の点については同一である。第２実施形態における第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付けて説明を省略する。
第２実施形態のガスケットＧＫ３０の中央シール部３２１は、断面が円形のＯリング部分３５０と、断面が略半円形の第１ないし第４の突出部３５１〜３５４を備える。第１ないし第４の突出部３５１〜３５４は、Ｏリング部分３５０の外周にそれぞれ配設されており、Ｏリング部分３５０と一体に形成されている。図９において、第１実施形態の図４と同様にＸ座標軸およびＺ座標軸を描いてみると、第２象限に位置する第２の突出部３５２の形状および配設位置は、第１象限に位置する第１の突出部３５１に対してＺ座標軸で線対称となっている。第３象限に位置する第３の突出部３５３の形状および配設位置は、第１の突出部３５１に対して中心点Ｏで点対称となっている。第４象限に位置する第４の突出部３５４の形状および配設位置は、第１の突出部３５１に対してＸ座標軸で線対称となっている。以下、第１の突出部３５１を代表して、中央シール部３２１の断面形状について説明する。
断面における第１象限において、第１の突出部３５１の頂点３５１ａは、中心点Ｏから距離がｒである外周点である。頂点３５１ａは、中心点Ｏから最も離れた距離にある最外点として、第１象限内に存在する。このため、ガスケットＧＫ２０が長さ方向を軸として傾斜した場合にも、セパレータ４０と密接する部位を確保できる。
図１０は、第２実施形態のガスケットＧＫ３０が長さ方向を軸として傾斜した場合の様子を示す説明図である。例えば、ガスケットＧＫ３０が、図示するように、中心点Ｏを軸として左回りに傾斜することがある。この場合に、中心点Ｏに対する突出部３５１の頂点３５１ａの方向がガスケットＧＫ３０の圧縮方向Ｚに近づくように作用する。このため、ガスケットＧＫ３０が傾斜した場合にも、セパレータ４０と密接する部位を確保できる。
また、上記構成の中央シール部３２１によれば、長さ方向に垂直な断面において、中心点Ｏから頂点３５１ａに向かう方向とＺ座標軸とのなす角度範囲（図中のθの範囲）内において、中央シール部３２１の外周線が、中心点Ｏを中心とし中心点Ｏと頂点３５１ａとの間の距離を半径ｒとする円弧ＡＲの内側から、頂点３５１ａを通過する積層方向Ｚの直線ＬＮまでの領域に存在することになる。換言すれば、上記の角度範囲（図中のθの範囲）内における外周線上の各点（例えば、図９の点Ｐ３４）は、前述した数式（２）の関係（Ｌ３＜ｒ）を有する。このため、ガスケットＧＫ３０は、圧縮方向からの平面視において圧縮範囲にガスケット材料を確実に充填することができ、圧縮時の反力の低減を抑制できる。
したがって、第２実施形態のガスケットＧＫ３０によれば、ガスケットＧＫ３０が傾斜した場合にもセパレータ４０と密接する部位を確保できること、および、圧縮時の反力の低減を抑制できることから、燃料電池スタック１００のセパレータ４０，５０間に面圧を十分に付与できる。この結果、ガスケットＧＫ３０は、第１実施形態と同様に、十分なシール性を確保できる効果を奏する。
Ｄ．第２実施形態の変形例：
図１１は、第２実施形態の第１変形例におけるガスケットＧＫ４０の一部分を示す説明図である。図には、長さ方向に垂直な断面における第１象限の部分だけが示されている。第２実施形態の第１変形例のガスケットＧＫ４０は、第２実施形態のガスケットＧＫ３０と比較して、中央シール部４２１の断面形状が相違するだけであり、残余の点については同一である。図中の一点鎖線は、第２実施形態の中央シール部３２１の外周線を示す。第２実施形態の第１変形例における第２実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付けて説明を省略する。
第２実施形態の中央シール部３２１の外周線は、円形のＯリング部分３５０に突出部３５１〜３５４が配設された形状であった（図９参照）。これに対して、第２実施形態の中央シール部４２１の外周線は、円形に対して凹み４２１ａが入った形状の部分に、第１実施形態と同一の突出部３５１が配設された形状である。凹み４２１ａは、周縁部２２に近い側の部分で、Ｚ座標軸の−側に凹んでいる。凹み４２１ａは、突出部３５１の頂点３５１ａを通る積層方向Ｚの直線ＬＮよりも中心点Ｏ側に侵入しない深さとなっている。図中の凹み４２１ｂは、本願発明に該当しない例であり、直線ＬＮよりも中心点Ｏ側に侵入している。
図１１では、第１象限の部分だけを示したが、第２象限の部分は第１象限の部分に対して座標軸で線対称となり、第３象限の部分は第１象限の部分に対して中心点Ｏで点対称となり、第４象限の部分は第４象限の部分に対してＸ座標軸で線対称となっている。
以上のように構成された第２実施形態の第１変形例のＧＫ４０によれば、第２実施形態のガスケットＧＫ３０と同様に、圧縮方向からの平面視において圧縮範囲にガスケット材料を確実に充填することができ、圧縮時の反力の低減を抑制できる。
第２実施形態、および第２実施形態の第１変形例では、中央シール部２１は、長さ方向に垂直な断面において、第１象限の部分と第２象限の部分とがＺ座標軸で線対称となり、第１象限の部分と第３象限の部分とが中心点Ｏで点対称となり、第１象限の部分と第４象限の部分とがＸ座標軸で線対称となっている。これに対して、変形例として、第２象限の部分は第１象限の部分とＺ座標軸で線対称であり、第３象限の部分および第４象限の部分は第１象限の部分と無関係の形状としてもよい。また、第２象限の部分についても第１象限の部分と無関係の形状としてもよい。さらに、本発明を適用する断面形状は、第１象限に必ず適用する必要はなく、第１象限には適用せずに、第２象限に適用する構成としてもよい。また、第３象限に適用する構成としてもよく、第４象限に適用する構成としてもよい。
図１２は、第２実施形態の第２変形例におけるガスケットＧＫ５０を示す説明図である。第２変形例におけるガスケットＧＫ５０は、長さ方向に垂直な断面において、第１象限に位置する第１の突出部５５１と第３象限に位置する第３の突出部５５３とが中心点Ｏで点対称となっており、第２象限に位置する第２の突出部５５２と第４象限に位置する第４の突出部５５４とが中心点Ｏで点対称となっている。第１象限に位置する第１の突出部５５１は、第２象限に位置する第２の突出部５５１と比べて、突出の程度が大きい。残余の点については、第２実施形態と同一である。第２実施形態の第２変形例における第２実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付けて説明を省略する。
前記構成の第２変形例のガスケットＧＫ５０によれば、第２実施形態と同様に、十分なシール性を確保できる効果を奏する。
Ｅ．第３実施形態：
図１３は、第３実施形態のガスケットＧＫ６０が配置されたアノード側セパレータ５０を示す説明図である。図１３は、第１実施形態における図３と同じ方向からの断面図である。図示するように、第３実施形態のガスケットＧＫ６０は、第１実施形態のガスケットＧＫと比べて、中央シール部２１の両側に備えられた各周縁部２２に倒れ止め部６２０が設けられたことが異なる。第３実施形態におけるガスケットＧＫ６０のその他の構成（中央シール部２１と周縁部２２）は、第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成と同一であるので、同一の構成要素については、図１３において、図３と同一の符合を付し、その説明を省略する。
倒れ止め部６２０は、矩形の断面を有する長尺状の部材（突出形状部）であり、各周縁部２２のアノード側セパレータ５０側の面に設けられている。具体的には、倒れ止め部６２０は、各周縁部２２のアノード側セパレータ５０側の面における水平方向Ｘの両側の端部に設けられている。倒れ止め部６２０の積層方向Ｚの長さＨ６は、中央シール部２１における外周上部２１ａの周縁部２２表面からの高さ（Ｚ座標軸方向の距離）より短い。すなわち、積層方向Ｚのアノード側セパレータ５０側の端面６２０ａは、Ｚ座標軸上において、中央シール部２１の外周上部２１ａと比べて高い位置となっている。
以上のように構成された第３実施形態のガスケットＧＫ６０によれば、倒れ止め部６２０の作用によって、倒れ止め部６２０が設けられていない第１実施形態のガスケットＧＫと比べて、ガスケットＧＫが長さ方向を軸として傾く程度をより制限することができる。なお、倒れ止め部６２０は、周縁部２２のアノード側セパレータ５０側の面だけに設けられていることから、アノード側セパレータ５０とカソード側セパレータ４０との間に圧縮力が付与されたときに、セパレータ４０，５０間をシールする役割を担うことはない。
Ｆ．第３実施形態の変形例：
図１４は、第３実施形態の変形例におけるガスケットＧＫ７０の一部分を示す説明図である。このガスケットＧＫ７０は、第３実施形態のガスケットＧＫ６０と比べて、各周縁部２２の積層方向の両面に倒れ止め部７２０，７２２がそれぞれ設けられたことが異なる。第３実施形態におけるガスケットＧＫ７０のその他の構成（中央シール部２１と周縁部２２）は、第３実施形態のガスケットＧＫ６０の構成と同一であるので、同一の構成要素については、図１４において、図１と同一の符合を付し、その説明を省略する。
アノード側セパレータ５０側の倒れ止め部７２０は、矩形の断面を有する長尺状の部材であり、第３実施形態における倒れ止め部６２０と比べて、厚さ（積層方向Ｚの長さ）が薄いだけが相違し、水平方向Ｘの長さや周縁部２２に対する取り付け位置は、同一である。カソード側セパレータ４０の倒れ止め部７２０は、アノード側セパレータ５０側の倒れ止め部７２０と比べて、同一形状であり、周縁部２２で線対称となる位置に設けられている。
以上のように構成された第３実施形態の変形例のガスケットＧＫ７０によれば、倒れ止め部７２０，７２２の作用によって、倒れ止め部７２０，７２２が設けられていない第１実施形態のガスケットＧＫと比べて、ガスケットＧＫが長さ方向を軸として傾く程度をより制限することができる。また、この変形例のガスケットＧＫ７０によれば、第３実施形態のガスケットＧＫ６０と比べた場合、周縁部２２の積層方向の両面に倒れ止め部７２０，７２２がそれぞれ設けられていることから、より確実に倒れ止めの機能を発揮させることができる。
第３実施形態および第３実施形態の倒れ止め部６２０，７２０，７２２は、断面が矩形であったが、これに換えて、半円形状、三角形状等、種々の形状としてもよい。要は、周縁部２２の一面から積層方向Ｚに向けて突出する形状であれば、いずれの形状に換えることもできる。
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した各実施形態における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
１０…燃料電池システム
２１…中央シール部
２１ａ…外周上部
２１ｂ…外周中間部
２１ｃ…外周側部
２２…周縁部
３２…フレーム部材
４０…カソード側セパレータ
４２…酸化剤ガス流路溝
５０…アノード側セパレータ
５２…燃料ガス流路溝
５４…冷却媒体流路溝
５６…ディンプル
６２…燃料ガス入口マニホールド
６４…燃料ガス出口マニホールド
７２…酸化剤ガス入口マニホールド
７４…酸化剤ガス出口マニホールド
８０…溝部
８２…冷却媒体入口マニホールド
８４…冷却媒体出口マニホールド
９０…ガスケット
１００…燃料電池スタック
１１０…エンドプレート
１２０…絶縁板
１３０…集電板
１４０…セル
１５０…水素タンク
１５１…シャットバルブ
１５２…レギュレータ
１５３…配管
１５４…排出配管
１６０…エアポンプ
１６１…配管
１６３…排出配管
１７０…ラジエータ
１７１…ウォーターポンプ
１７２…配管
１７３…配管
２００…冷却媒体流路面
２２１…中央シール部
２２１ａ…外周上部
２２１ｂ…外周中間部
２２１ｃ…外周側部
３２１…中央シール部
３５０…Ｏリング部分
３５１…第１の突出部
３５１ａ…頂点
３５２…第２の突出部
３５３…第３の突出部
３５４…第４の突出部
４２１…中央シール部
５５１…第１の突出部
５５２…第２の突出部
５５３…第３の突出部
５５４…第４の突出部
６２０…倒れ止め部
６２０ａ…端面
７２０…倒れ止め部
７２２…倒れ止め部
ＡＲ…円弧
ＣＲ…円
ＧＫ１〜ＧＫ５…ガスケット
ＧＫ２０〜ＧＫ７０…ガスケット
ＬＮ…直線
Ｏ…中心点
Ｘ…水平方向
Ｙ…鉛直方向
Ｚ…積層方向

Claims (8)

  1. 積層方向に隣り合う２つの燃料電池セルの各セパレータの間に非接着で配置され、前記各セパレータの間を封止するガスケットであって、
    前記隣り合う２つの燃料電池セルの前記各セパレータに密着するシール部を有し、
    前記シール部は、長さ方向に垂直な断面において、前記シール部の中心点を中心に前記積層方向に対して０度から９０度までの直角範囲内における外周線上の一点であって、前記中心点からの距離が第１の長さＬ１である外周点を有し、
    前記中心点から前記外周点に向かう第１の方向と前記積層方向とのなす第１の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離を第２の長さＬ２としたとき、Ｌ２≦Ｌ１の関係にあり、
    前記第１の方向と前記積層方向に垂直な方向とのなす第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離をＬ３としたとき、Ｌ３＜Ｌ１の関係にあり、かつ、前記積層方向に垂直な方向において、前記外周点に対して前記中心点とは反対の側もしくは前記外周点と同じ位置に位置し、
    前記シール部の外周線は、前記中心点を中心とし前記第１の長さを半径とする円弧形状の部分を有し、
    前記外周点は、前記円弧形状の部分を構成する点列の中で、前記積層方向に垂直な方向における前記中心点からの距離が最も長い点である、ガスケット。
  2. 積層方向に隣り合う２つの燃料電池セルの各セパレータの間に非接着で配置され、前記各セパレータの間を封止するガスケットであって、
    前記隣り合う２つの燃料電池セルの前記各セパレータに密着するシール部を有し、
    前記シール部は、長さ方向に垂直な断面において、前記シール部の中心点を中心に前記積層方向に対して０度から９０度までの直角範囲内における外周線上の一点であって、前記中心点からの距離が第１の長さＬ１である外周点を有し、
    前記中心点から前記外周点に向かう第１の方向と前記積層方向とのなす第１の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離を第２の長さＬ２としたとき、Ｌ２≦Ｌ１の関係にあり、
    前記第１の方向と前記積層方向に垂直な方向とのなす第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記中心点からの距離をＬ３としたとき、Ｌ３＜Ｌ１の関係にあり、かつ、前記積層方向に垂直な方向において、前記外周点に対して前記中心点とは反対の側もしくは前記外周点と同じ位置に位置し、
    前記シール部の前記積層方向に垂直な方向の両側に設けられた板形状の周縁部を備え、
    前記第２の角度範囲内における外周線は、前記シール部における前記周縁部が連結された部分を含まない、ガスケット。
  3. 請求項１または請求項２に記載のガスケットであって、
    前記外周点は、前記シール部の外周線を構成する点列の中で前記中心点から最も離れた点である、ガスケット。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のガスケットであって、
    前記第２の角度範囲内における外周線上の各点は、前記積層方向において前記中心点に近づくにつれ、前記積層方向に垂直な方向における前記中心点からの距離が、漸次、大きくなる、ガスケット。
  5. 請求項２または請求項２に従属する請求項３に記載のガスケットであって、
    前記シール部は、
    断面が円形のＯリング部と、
    前記Ｏリング部の外周に配設される突出部と、
    を備え、
    前記外周点は、前記突出部の頂点である、ガスケット。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のガスケットであって、
    前記断面おいて、前記中心点を原点とする座標平面を想定したときに、前記直角範囲は、前記座標平面において右上に位置する第１象限に該当し、
    前記シール部における左上に位置する第２象限に含まれる部分は、前記シール部における前記第１象限に含まれる部分と線対称である、ガスケット。
  7. 請求項２または請求項２に従属する請求項３から請求項６までのいずれか一項に記載のガスケットであって、
    前記周縁部の面から前記積層方向に突出する突出形状部を備える、ガスケット。
  8. 複数の燃料電池セルが積層方向に積層された燃料電池であって、
    前記積層方向に隣り合う２つの燃料電池セルの各セパレータの間に非接着で配置された、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のガスケット
    を備える燃料電池。
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