WO2023218841A1 - セパレータ一体ガスケット、及びこれを備える積層構造 - Google Patents

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WO2023218841A1
WO2023218841A1 PCT/JP2023/014859 JP2023014859W WO2023218841A1 WO 2023218841 A1 WO2023218841 A1 WO 2023218841A1 JP 2023014859 W JP2023014859 W JP 2023014859W WO 2023218841 A1 WO2023218841 A1 WO 2023218841A1
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separator
elastic body
separator component
bead portion
component
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PCT/JP2023/014859
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Inventor
元 由井
陽平 佐野
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Nok株式会社
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    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/02—Details
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a separator-integrated gasket and a laminated structure including the same.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing a part of a fuel cell having a separator-integrated gasket according to the prior art.
  • the fuel cell has a structure in which separators 500 and membrane units 600 having electrolyte membranes are alternately stacked.
  • the illustrated separator 500 includes a first separator component 510 and a second separator component 520 joined to the first separator component 510 so as to overlap.
  • the first separator component 510 is provided with a bead portion 511 provided so as to surround the sealed area, and an elastic body 530 fixed along the top of the bead portion 511.
  • the second separator component 520 is provided with a bead portion 521 provided so as to surround the sealed area, and an elastic body 540 fixed along the top of the bead portion 521.
  • the membrane unit 600 includes an elastic body 530 fixed to the top of the bead portion 511 of the first separator component 510 and a top of the bead portion 521 of the second separator component 520. It is pressed by an elastic body 540 fixed to. Therefore, since the surface pressure peak becomes high, the sealing performance can be improved.
  • FIG. 9(a) shows how the separator 500 and membrane unit 600 are stacked with high positioning accuracy.
  • the positioning accuracy of the separator 500 and the membrane unit 600 is low, and when these positions are deviated, the membrane unit 600 may be moved between the vicinity of the top of the bead portion 511 and the bead portion 521. It becomes a state where it is not caught between the top and the top. In this case, the surface pressure peak becomes low and the sealing performance deteriorates.
  • separators and membrane units having electrolyte membranes are alternately stacked as described above can be used not only as a fuel cell but also as a hydrogen generator.
  • the present invention provides a separator-integrated gasket that can stably exhibit a sealing function, and a laminated structure equipped with the same.
  • the present invention employs the following means to solve the above problems.
  • the separator integrated gasket of the present invention is A separator-integrated gasket is provided with a laminated structure in which a membrane unit having an electrolyte membrane and a separator are alternately laminated, and has a gasket function by being provided with an elastic body that can contact the membrane unit, a first separator component; a second separator component joined to overlap the first separator component;
  • the first separator component is provided with a first elastic body provided within a planar region of the first separator component;
  • the second separator component is characterized in that it is provided with a main bead portion and a second elastic body fixed along the top of the main bead portion.
  • the top of the main bead portion is preferably provided in a range where the first elastic body is provided.
  • the laminated structure of the present invention is in a laminated structure in which membrane units having an electrolyte membrane and separators are alternately laminated,
  • the separator is a separator-integrated gasket that has a gasket function by being provided with an elastic body that can contact the membrane unit,
  • the separator integrated gasket is a first separator component; a second separator component joined to overlap the first separator component;
  • the first separator component is provided with a first elastic body provided within a planar region of the first separator component;
  • the second separator component is provided with a main bead part and a second elastic body fixed along the top of the main bead part, When viewed perpendicularly to the plane of the planar region, the top of the main bead portion of the separator-integrated gasket disposed on one side of the membrane unit is the same as the top of the main bead portion of the separator integrated gasket disposed on one side of the membrane unit. It is characterized in that it is provided in the range where
  • the membrane unit includes a first elastic body provided within a plane area of the first separator component and a second elastic body fixed along the top of the main bead portion of the second separator component. It is pressed so as to be sandwiched between the elastic body and the elastic body. Therefore, the contact pressure peak due to the second elastic body can be increased. Furthermore, since the first elastic body is provided within the plane area of the first separator component, even if the positioning accuracy of each member is low, the membrane unit can more reliably align the first elastic body and the second separator component. It will be in a state where it is sandwiched between elastic bodies.
  • the first separator component is provided with a first reinforcing bead portion on both sides or one side of the first elastic body in the lateral direction.
  • the first separator component is provided with a sub-bead part, and that the first elastic body is provided within the flat area provided on the surface of the sub-bead part.
  • the second separator component is provided with a second reinforcing bead portion that protrudes in a direction opposite to the protruding direction of the main bead portion on both sides or one side of the second elastic body in the transverse direction. good.
  • the first separator component is provided with a sub-bead part, and a first elastic body is provided within the plane area provided on the surface of the sub-bead part, and It is also preferable that the second reinforcing bead part is disposed so as to fit into the sub-bead part.
  • the sealing function can be stably exhibited.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of members constituting a fuel cell according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a part of a schematic cross-sectional view of a fuel cell according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a part of a schematic cross-sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial schematic cross-sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial schematic cross-sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 4 of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial schematic cross-sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 5 of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial schematic sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 6 of the present invention.
  • FIG. 8 is a part of a schematic cross-sectional view of a fuel cell according to Example 7 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing a part of a fuel cell having a separator-integrated gasket according to the prior art.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of members constituting a fuel cell according to Example 1 of the present invention
  • FIG. 1(a) is a plan view schematically showing a separator-integrated gasket
  • FIG. It is a top view showing an outline
  • FIG. 2 is a part of a schematic cross-sectional view of a fuel cell according to Example 1 of the present invention.
  • the schematic cross-sectional view of the separator-integrated gasket 100 in FIG. 2 corresponds to the A1-A1 cross-section in FIG. 1(a), and the schematic cross-sectional view of the membrane unit 200 in FIG. - Corresponds to the A2 cross section.
  • a fuel cell is configured as a cell stack consisting of a plurality of single cells.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a part (part of a single cell) of a cell stack consisting of a plurality of single cells.
  • the cell stack is configured such that separators and MEAs (Membrane Electrode Assemblies) are alternately stacked.
  • a single cell is constituted by the MEA and a pair of separators provided on both sides of the MEA. Note that in the cell stack, there may be locations where separators are provided adjacent to each other without intervening an MEA in locations where the cooling liquid is flowed.
  • the MEA includes an electrolyte membrane 210 and a pair of gas diffusion layers 220 provided on both sides of the electrolyte membrane 210.
  • a reinforcing film 230 that reinforces the electrolyte membrane 210 is provided so as to surround the electrolyte membrane 210.
  • these MEAs and the reinforcing film 230 constitute the membrane unit 200.
  • the membrane unit in the present invention also includes an MEA that does not have a reinforcing film.
  • the separator according to this embodiment has a gasket function by providing an elastic body that can come into contact with (adhere to) the membrane unit 200, and is hereinafter referred to as a separator-integrated gasket 100.
  • the fuel cell according to this embodiment has a laminated structure in which separator-integrated gaskets 100 and membrane units 200 are alternately stacked, and a single cell includes a membrane unit 200 and a pair of separators provided on both sides of the membrane unit 200. It is composed of a gasket 100.
  • a plurality of manifolds 101, 201 are provided in the separator-integrated gasket 100 and the membrane unit 200 in order to supply fluid (fuel gas, oxidant gas, coolant, etc.) to each unit cell.
  • fluid fuel gas, oxidant gas, coolant, etc.
  • unevenness 111 and 121 are formed, which are used as channels through which fluid flows.
  • the separator-integrated gasket 100 is provided with a gasket function.
  • the separator-integrated gasket 100 is composed of a first separator part 110 and a second separator part 120.
  • the second separator part 120 is joined to the first separator part 110 in an overlapping manner.
  • the first separator component 110 and the second separator component 120 are joined by a joint portion 130 formed by laser welding.
  • the first separator component 110 and the second separator component 120 can be obtained, for example, by sheet metal processing a metal plate material such as an SUS plate or a titanium plate.
  • the separator integrated gasket 100 has a gasket function.
  • various fluids fuel gas, oxidizing gas, coolant, etc.
  • flow through manifolds 101 and 201 and fluid flows through flow paths formed by unevenness 111 and 121 provided on both sides of separator-integrated gasket 100.
  • the sealing structure (structure with gasket function) will be described in detail below.
  • the first separator component 110 is provided with a first elastic body 140 that surrounds each of the plurality of sealed regions and is provided within a planar region of the first separator component 110. Note that the first elastic body 140 is provided only within the plane area. This point is the same in any of the following examples.
  • the second separator component 120 is provided with a main bead part 122 provided so as to surround each of the plurality of sealed areas, and a second elastic body 150 fixed along the top of the main bead part 122. .
  • the protrusion height of the main bead portion 122 is set to about 1 mm.
  • the second elastic body 150 is provided so as to surround the region where the manifold 101 is provided and the region where the flow path formed by the unevenness 121 is provided.
  • a plan view of the first elastic body 140 is not particularly shown, the first elastic body 140 is similarly arranged.
  • the direction extending so as to surround the sealed area in the first elastic body 140 and the second elastic body 150 will be referred to as the longitudinal direction, and the direction perpendicular to the direction (width direction) will be referred to as the transversal direction.
  • the top of the main bead portion 122 is provided in the range where the first elastic body 140 is provided.
  • the first elastic body 140 and the second elastic body 150 are provided at positions that overlap over the entire length of these bodies. Further, when viewed in the same direction, the first elastic body 140 and the second elastic body 150 are provided at a position where at least a portion of their transversal direction overlaps. In this embodiment, when viewed in the same direction, the first elastic body 140 and the second elastic body 150 are provided at positions where substantially all of their transverse directions overlap.
  • the first elastic body 140 and the second elastic body 150 do not necessarily have to have the same width in the width direction.
  • the width H of the first elastic body 140 in the transverse direction is desirably set in a range of 0.3 mm or more and 5 mm or less.
  • EPDM EPDM, silicone rubber, fluororubber, or the like can be suitably used.
  • the membrane unit 200 is sandwiched between the first elastic body 140 and the second elastic body 150 on both sides. Pressed from the side.
  • the reinforcing film 230 in the membrane unit 200 is pressed from both sides so as to be sandwiched between the first elastic body 140 and the second elastic body 150.
  • the electrolyte membrane in the MEA is sandwiched between the first elastic body 140 and the second elastic body 150 from both sides. Pressed. With the above configuration, sealed regions are formed inside the first elastic body 140 and inside the second elastic body 150, respectively, and leakage of various fluids is suppressed.
  • the membrane unit 200 is pressed from both sides so as to be sandwiched between the first elastic body 140 and the second elastic body 150. Since the second elastic body 150 is fixed along the top of the main bead portion 122 of the second separator component 120, the surface pressure peak due to the second elastic body 150 can be increased. Therefore, sealing performance can be improved.
  • the first elastic body 140 is provided within the plane area of the first separator component 110. Therefore, even if the positioning accuracy is low when the separator-integrated gasket 100 and the membrane unit 200 are stacked alternately, and the positions shift, the membrane unit 200 can be more reliably connected to the first elastic body 140 and the second elastic body. It will be in a state where it is sandwiched between the body 150. That is, if the second elastic body 150 is in contact with the membrane unit 200 at a position directly behind the area where the planar first elastic body 140 is provided, the first elastic body 150 is in contact with the membrane unit 200 regardless of the position.
  • the contact pressure peak of the body 140 can be set to a desired contact pressure peak, and the contact pressure peak of the second elastic body 150 can also be set to a desired contact pressure peak. Therefore, the sealing function can be stably exhibited.
  • the first separator component 110 and the second separator component 120 are joined by joint portions 130 in the vicinity of both sides of the main bead portion 122. Therefore, since the first separator component 110 and the second separator component 120 are joined in the vicinity of the sealing structure, the sealing function can be further stabilized.
  • Example 2 of the present invention is shown in FIG.
  • a reinforcing bead portion is provided in the first separator component. Since the other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 3 is a part of a schematic cross-sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 2 of the present invention, and is an enlarged view of the cross section of the vicinity where the separator-integrated gasket exhibits the gasket function.
  • the separator-integrated gasket 100A also includes a first separator component 110A and a second separator component 120A.
  • the configuration of the second separator component 120A is the same as the second separator component 120 in Example 1, so a description thereof will be omitted.
  • the first separator component 110A and the second separator component 120A are joined by joint portions 130 in the vicinity of both sides of the main bead portion 122, which is also the same as in the first embodiment.
  • the second embodiment is also the same as the first embodiment in that the first elastic body 140 is provided within the flat area of the first separator component 110A.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the first separator component 110A is provided with first reinforcing bead portions 112 on both sides of the first elastic body 140 in the lateral direction. ing. Note that the arrangement relationship between the first elastic body 140 and the second elastic body 150 is as described in the first embodiment.
  • the first reinforcing bead portion 112 may be continuously provided along the first elastic body 140, as shown in the two types of plan views viewed in the direction of arrow P in the figure, or may be provided continuously along the first elastic body 140. It may be provided intermittently.
  • the first reinforcing bead part 112a shown in a circle on the left shows a case where it is provided continuously
  • the first reinforcing bead part 112b shown in a circle on the right shows a case where it is provided intermittently. ing.
  • the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, in the case of this embodiment, by providing the first reinforcing bead portion 112, the vicinity of the region where the first elastic body 140 in the first separator component 110A is provided becomes difficult to deform. Therefore, even if the pressing force from the main bead portion 122 acts on the first separator component 110A via the second elastic body 150, membrane unit 200, and first elastic body 140, the first separator component 110A deformation can be suppressed.
  • first reinforcing bead portions 112 are provided on both sides of the first elastic body 140 in the lateral direction; It is also possible to adopt a configuration in which the first reinforcing bead portion 112 is provided only in the first reinforcing bead portion 112.
  • Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG.
  • a case will be described in which a sub-bead portion is provided on the first separator component and a reinforcing bead portion is provided on the second separator component. Since the other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 4 is a part of a schematic cross-sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 3 of the present invention, and is an enlarged view of the cross section of the vicinity where the separator-integrated gasket exhibits the gasket function.
  • the separator-integrated gasket 100B also includes a first separator component 110B and a second separator component 120B.
  • the first separator component 110B is provided with a sub-bead part 113 provided so as to surround the sealed area, and a first elastic body 140 is provided within a flat area provided on the surface of the sub-bead part.
  • the second separator component 120B is also provided with second reinforcing bead portions 123 that protrude in the opposite direction to the protruding direction of the main bead portion 122 on both sides of the second elastic body 150 in the lateral direction. ing.
  • the second reinforcing bead portion 123 is arranged to fit into the sub-bead portion 113.
  • the first separator component 110B and the second separator component 120B are joined by joint portions 130 in the vicinity of both sides of the sub-bead portion 113, respectively.
  • the arrangement relationship between the first elastic body 140 and the second elastic body 150 is as described in the first embodiment.
  • the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, in the case of this embodiment, the pressing force by the main bead portion 122 acts on the first separator component 110B via the second elastic body 150, membrane unit 200, and first elastic body 140. Also, deformation of the first separator component 110B can be suppressed.
  • the second reinforcing bead of the second separator part 120B Since the first separator component 110B abuts against the portion 123, deformation of the first separator component 110B can be further suppressed.
  • a configuration is shown in which the second reinforcing bead portions 123 are provided on both sides of the second elastic body 150 in the width direction; It is also possible to adopt a configuration in which the second reinforcing bead portion 123 is provided only in the second reinforcing bead portion 123.
  • Embodiment 4 of the present invention is shown in FIG.
  • a case will be described in which a configuration in which a sub-bead portion is provided in the first separator component is adopted. Since the other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 5 is a part of a schematic cross-sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 4 of the present invention, and is an enlarged view of the cross section of the vicinity where the separator-integrated gasket exhibits the gasket function.
  • the separator-integrated gasket 100C also includes a first separator component 110C and a second separator component 120C.
  • the configuration of the second separator component 120C is the same as that of the second separator component 120 in Example 1, so a description thereof will be omitted.
  • the first separator component 110C and the second separator component 120C are joined by joint portions 130 in the vicinity of both sides of the main bead portion 122, which is also the same as in the first embodiment.
  • the first separator component 110C is provided with a sub-bead part 113 provided so as to surround the sealed area, and a first elastic body is provided in a plane area provided on the surface of the sub-bead part. 140 are provided.
  • the sub-bead portion 113 is configured to protrude on the opposite side from the second separator component 120C.
  • the arrangement relationship between the first elastic body 140 and the second elastic body 150 is as described in the first embodiment.
  • the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, in the case of this embodiment, by providing the sub-bead portion 113, the vicinity of the region in the first separator component 110A where the first elastic body 140 is provided becomes difficult to deform. Therefore, even if the pressing force from the main bead portion 122 acts on the first separator component 110C via the second elastic body 150, membrane unit 200, and first elastic body 140, the first separator component 110C deformation can be suppressed.
  • Embodiment 5 of the present invention is shown in FIG.
  • a case will be described in which a configuration in which a sub-bead portion is provided in the first separator component is adopted. Since the other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 6 is a part of a schematic sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 5 of the present invention, and is an enlarged view of the cross section of the vicinity of the separator-integrated gasket that exhibits the gasket function.
  • the separator-integrated gasket 100D also includes a first separator component 110D and a second separator component 120D.
  • the configuration of the second separator component 120D is the same as the second separator component 120 in Example 1, so a description thereof will be omitted.
  • the first separator component 110D and the second separator component 120D are joined by joint portions 130 in the vicinity of both sides of the main bead portion 122, which is the same as in the first embodiment.
  • the first separator component 110D is provided with a sub-bead part 114 provided so as to surround the sealed area, and a first elastic body is provided in a plane area provided on the surface of the sub-bead part. 140 are provided.
  • the sub-bead portion 114 is configured to protrude toward the side where the second separator component 120D is provided and enter into the main bead portion 122.
  • the arrangement relationship between the first elastic body 140 and the second elastic body 150 is as described in the first embodiment.
  • the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the vicinity of the region where the first elastic body 140 in the first separator component 110D is provided becomes difficult to deform. Therefore, even if the pressing force from the main bead portion 122 acts on the first separator component 110D via the second elastic body 150, membrane unit 200, and first elastic body 140, the first separator component 110D deformation can be suppressed.
  • Embodiment 6 of the present invention is shown in FIG.
  • a configuration is adopted in which a sub-bead portion is provided on the first separator component and a reinforcing bead portion is provided on the first separator component. Since the other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 7 is a part of a schematic sectional view of a separator-integrated gasket according to Example 6 of the present invention, and is an enlarged view of the cross section of the vicinity of the separator-integrated gasket that exhibits the gasket function.
  • the separator-integrated gasket 100E also includes a first separator component 110E and a second separator component 120E.
  • the configuration of the second separator component 120E is the same as that of the second separator component 120 in Example 1, so a description thereof will be omitted.
  • the first separator component 110E and the second separator component 120E are joined by joint portions 130 in the vicinity of both sides of the main bead portion 122, which is the same as in the first embodiment.
  • the first separator component 110E is provided with a sub-bead part 113 provided so as to surround the sealed area, and a first elastic body is provided in a plane area provided on the surface of the sub-bead part. 140 are provided.
  • the sub-bead portion 113 is configured to protrude on the opposite side from the second separator component 120E.
  • the arrangement relationship between the first elastic body 140 and the second elastic body 150 is as described in the first embodiment.
  • This embodiment differs from the fourth embodiment in that first reinforcing bead portions 112 are provided on both sides of the first elastic body 140 in the lateral direction.
  • the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the area in the first separator component 110E where the first elastic body 140 is provided by providing the sub-bead portion 113 and the first reinforcing bead portion 112, the area in the first separator component 110E where the first elastic body 140 is provided. The surrounding area becomes difficult to deform. Therefore, even if the pressing force from the main bead portion 122 acts on the first separator component 110E via the second elastic body 150, membrane unit 200, and first elastic body 140, the first separator component 110E deformation can be suppressed.
  • Embodiment 7 of the present invention is shown in FIG.
  • a case will be described in which a configuration in which a stopper portion is provided in the second separator component is adopted. Since the other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 8 is a part of a schematic cross-sectional view of a fuel cell equipped with a separator-integrated gasket according to Example 7 of the present invention, and is an enlarged view of the cross section of the vicinity of the separator-integrated gasket that exhibits the gasket function.
  • the separator-integrated gasket 100F also includes a first separator component 110F and a second separator component 120F.
  • the configuration of the first separator component 110F is the same as that of the first separator component 110 in Example 1, so a description thereof will be omitted.
  • the first separator component 110F and the second separator component 120F are joined by joint portions 130 in the vicinity of both sides of the main bead portion 122, which is the same as in the first embodiment.
  • the second separator component 120F includes a membrane unit 200 in the vicinity of the joint part 130 on the inside of the main bead part 122 (on the side where the unevenness 121 serving as a flow path is provided).
  • a contacting stopper portion 124 is provided.
  • the configuration of the second separator component 120F differs from the configuration of the second separator component 120 in the first embodiment only in this point.

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Abstract

密封機能を安定的に発揮させることのできるセパレータ一体ガスケットを提供する。　第１のセパレータ部品１１０と、第１のセパレータ部品１１０に対して重ね合わさるよう接合される第２のセパレータ部品１２０と、を備えると共に、第１のセパレータ部品１１０には、第１のセパレータ部品１１０における平面領域内に設けられる第１の弾性体１４０が設けられ、第２のセパレータ部品１２０には、主ビード部１２２と、主ビード部１２２の頂きに沿って固定される第２の弾性体１５０とが設けられていることを特徴とする。

Description

セパレータ一体ガスケット、及びこれを備える積層構造
　本発明は、セパレータ一体ガスケット、及びこれを備える積層構造に関する。
　燃料電池においては、燃料ガスなどの流体の漏れを抑制するために、ガスケットが設けられる。従来、組立性を高めるために、燃料電池を構成するセパレータにガスケット機能を持たせたセパレータ一体ガスケットが知られている。図９は従来技術に係るセパレータ一体ガスケットを有する燃料電池の一部を示す模式的断面図である。
　燃料電池は、セパレータ５００と、電解質膜を有する膜ユニット６００とが交互に積層される構造をなしている。図示のセパレータ５００は、第１のセパレータ部品５１０と、第１のセパレータ部品５１０に対して重ね合わさるよう接合される第２のセパレータ部品５２０とを備えている。そして、第１のセパレータ部品５１０には、密封領域を取り囲むように設けられるビード部５１１と、ビード部５１１の頂きに沿って固定される弾性体５３０とが設けられている。同様に、第２のセパレータ部品５２０には、密封領域を取り囲むように設けられるビード部５２１と、ビード部５２１の頂きに沿って固定される弾性体５４０とが設けられている。
　以上のように構成される燃料電池においては、膜ユニット６００が、第１のセパレータ部品５１０のビード部５１１の頂きに固定される弾性体５３０と、第２のセパレータ部品５２０のビード部５２１の頂きに固定される弾性体５４０とにより押圧される。従って、面圧ピークが高くなるため、密封性を高くすることができる。
　ここで、図９（ａ）は、セパレータ５００と膜ユニット６００との位置決めが精度の高い状態で積層された様子を示している。この場合には、上記の通り、高い密封性が得られる。しかしながら、図９（ｂ）に示すように、セパレータ５００と膜ユニット６００との位置決め精度が低く、これらの位置がずれた場合には、膜ユニット６００が、ビード部５１１の頂き付近とビード部５２１の頂き付近とで挟み込まれない状態となってしまう。この場合には、面圧ピークが低くなってしまい、密封性が低下してしまう。
　なお、上記のようにセパレータと電解質膜を有する膜ユニットとが交互に積層される構造は、燃料電池だけでなく、水素発生装置としても利用することができる。
特開２０２０－１９８２００号公報
　本発明は、密封機能を安定的に発揮させることのできるセパレータ一体ガスケット、及びこれを備える積層構造を提供する。
　本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
　すなわち、本発明のセパレータ一体ガスケットは、
　電解質膜を有する膜ユニットとセパレータが交互に積層される積層構造に備えられ、前記膜ユニットに接触可能な弾性体を備えることでガスケット機能を持たせたセパレータ一体ガスケットであって、
　第１のセパレータ部品と、
　第１のセパレータ部品に対して重ね合わさるよう接合される第２のセパレータ部品と、
　を備えると共に、
　第１のセパレータ部品には、第１のセパレータ部品における平面領域内に設けられる第１の弾性体が設けられ、
　第２のセパレータ部品には、主ビード部と、前記主ビード部の頂きに沿って固定される第２の弾性体とが設けられていることを特徴とする。
　前記平面領域の平面に垂直に見た場合に、前記主ビード部の頂きは、第１の弾性体が設けられる範囲に設けられているとよい。
　また、本発明の積層構造は、
　電解質膜を有する膜ユニットとセパレータが交互に積層される積層構造において、
　前記セパレータは、前記膜ユニットに接触可能な弾性体を備えることでガスケット機能を有するセパレータ一体ガスケットであり、
　前記セパレータ一体ガスケットは、
　第１のセパレータ部品と、
　第１のセパレータ部品に対して重ね合わさるよう接合される第２のセパレータ部品と、
　を備えると共に、
　第１のセパレータ部品には、第１のセパレータ部品における平面領域内に設けられる第１の弾性体が設けられ、
　第２のセパレータ部品には、主ビード部と、前記主ビード部の頂きに沿って固定される第２の弾性体とが設けられており、
　前記平面領域の平面に垂直に見た場合に、前記膜ユニットの一方の面側に配された前記セパレータ一体ガスケットにおける主ビード部の頂きは、前記膜ユニットの他方の面側に配された前記セパレータ一体ガスケットにおける第１の弾性体が設けられる範囲に設けられていることを特徴とする。
　これらの発明によれば、膜ユニットは、第１のセパレータ部品の平面領域内に設けられる第１の弾性体と、第２のセパレータ部品の主ビード部の頂きに沿って固定される第２の弾性体とによって挟み込まれるようにして押圧される。そのため、第２の弾性体による面圧ピークを高くすることができる。また、第１の弾性体は第１のセパレータ部品の平面領域内に設けられているため、各部材の位置決め精度が低い場合でも、膜ユニットは、より確実に第１の弾性体と第２の弾性体に挟み込まれた状態となる。
　第１のセパレータ部品には、第１の弾性体の短手方向の両側又は片側に第１の補強用ビード部が設けられているとよい。
　このような構成を採用すれば、第１のセパレータ部品の変形を抑制することができる。
　第１のセパレータ部品には、副ビード部が設けられ、かつ、前記副ビード部表面に設けられた前記平面領域内に第１の弾性体が設けられていることも好適である。
　このような構成を採用した場合にも、第１のセパレータ部品の変形を抑制することができる。
　第２のセパレータ部品には、第２の弾性体の短手方向の両側又は片側に、前記主ビード部の突出方向とは逆方向に突出する第２の補強用ビード部が設けられているとよい。
　このような構成を採用すれば、第２のセパレータ部品の変形をより一層抑制することができる。
　第１のセパレータ部品には、副ビード部が設けられ、かつ、前記副ビード部表面に設けられた前記平面領域内に第１の弾性体が設けられると共に、
　第２の補強用ビード部は、前記副ビード部内に入り込むように配されていることも好適である。
　このような構成を採用すれば、第１のセパレータ部品と第２のセパレータ部品の変形を抑制することができる。
　なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
　以上説明したように、本発明によれば、密封機能を安定的に発揮させることができる。
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池を構成する部材の概略図である。 図２は本発明の実施例１に係る燃料電池の模式的断面図の一部である。 図３は本発明の実施例２に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部である。 図４は本発明の実施例３に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部である。 図５は本発明の実施例４に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部である。 図６は本発明の実施例５に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部である。 図７は本発明の実施例６に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部である。 図８は本発明の実施例７に係る燃料電池の模式的断面図の一部である。 図９は従来技術に係るセパレータ一体ガスケットを有する燃料電池の一部を示す模式的断面図である。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（実施例１）
　図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係るセパレータ一体ガスケット及び燃料電池について説明する。図１は本発明の実施例１に係る燃料電池を構成する部材の概略図であり、同図（ａ）はセパレータ一体ガスケットの概略を示す平面図であり、同図（ｂ）は膜ユニットの概略を示す平面図である。図２は本発明の実施例１に係る燃料電池の模式的断面図の一部である。図２中のセパレータ一体ガスケット１００の模式的断面図は図１（ａ）中のＡ１－Ａ１断面に相当し、図２中の膜ユニット２００の模式的断面図は図１（ｂ）中のＡ２－Ａ２断面に相当する。
　一般的に、燃料電池は、複数の単セルからなるセルスタックとして構成される。図２においては、複数の単セルからなるセルスタックのうちの一部（単セルの一部）の模式的断面図を示している。セルスタックは、セパレータとＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が交互に積層されるように構成される。そして、ＭＥＡと、その両面に設けられる一対のセパレータによって、単セルが構成される。なお、セルスタックにおいては、冷却液が流される個所において、ＭＥＡが介在されずに、セパレータ同士が隣り合うように設けられる個所も存在することがある。
　ＭＥＡは、電解質膜２１０と、電解質膜２１０の両面に備えられる一対のガス拡散層２２０とを備えている。本実施例においては、電解質膜２１０を補強する補強フィルム２３０が電解質膜２１０を囲むように設けられている。本実施例においては、これらＭＥＡと補強フィルム２３０とによって、膜ユニット２００を構成している。ただし、本発明における膜ユニットは、補強フィルムを有していないＭＥＡの場合も含まれる。
　また、本実施例に係るセパレータは、膜ユニット２００に接触（密着）可能な弾性体を備えることでガスケット機能を持たせており、以下、セパレータ一体ガスケット１００と称する。本実施例に係る燃料電池は、セパレータ一体ガスケット１００と膜ユニット２００が交互に積層されるように積層構造をなしており、単セルは、膜ユニット２００と、その両面に設けられる一対のセパレータ一体ガスケット１００とにより構成される。
　セパレータ一体ガスケット１００と膜ユニット２００には、流体（燃料ガスや酸化剤ガスや冷却液など）を各単セルに供給するために、複数のマニホルド１０１，２０１が設けられている。そして、セパレータ一体ガスケット１００の両面には、流体が流れる流路として用いられる凹凸１１１，１２１が形成されている。
　そして、セパレータ一体ガスケット１００と膜ユニット２００との間の流体が漏れるのを防ぐために、セパレータ一体ガスケット１００にガスケット機能を持たせている。
　＜セパレータ一体ガスケット＞
　セパレータ一体ガスケット１００について、より詳細に説明する。セパレータ一体ガスケット１００は、第１のセパレータ部品１１０と、第２のセパレータ部品１２０とから構成される。第２のセパレータ部品１２０は、第１のセパレータ部品１１０に対して重ね合わさるよう接合される。本実施例の場合、レーザー溶接により形成された接合部１３０により、第１のセパレータ部品１１０と第２のセパレータ部品１２０が接合されている。なお、第１のセパレータ部品１１０と第２のセパレータ部品１２０は、例えば、ＳＵＳプレートやチタンプレート等の金属製の板材を板金加工することにより得ることができる。
　上記の通り、セパレータ一体ガスケット１００は、ガスケット機能を有している。燃料電池においては、マニホルド１０１，２０１を流れる各種流体（燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却液など）と、セパレータ一体ガスケット１００の両面に設けられた凹凸１１１，１２１により構成される流路を流れる流体の漏れを抑制する必要がある。従って、マニホルド１０１，２０１が設けられた領域と、凹凸１１１，１２１により構成される流路が設けられた領域が密封領域となるように、これらの密封領域をそれぞれ取り囲むシール部を設ける必要がある。以下、密封構造（ガスケット機能を持たせた構造）について、詳細に説明する。
　第１のセパレータ部品１１０には、複数の密封領域をそれぞれ取り囲むように、かつ第１のセパレータ部品１１０における平面領域内に設けられる第１の弾性体１４０が設けられている。なお、第１の弾性体１４０は、平面領域内においてのみ設けられている。この点は、下記のいずれの実施例においても同様である。第２のセパレータ部品１２０には、複数の密封領域をそれぞれ取り囲むように設けられる主ビード部１２２と、主ビード部１２２の頂きに沿って固定される第２の弾性体１５０とが設けられている。本実施例においては、主ビード部１２２の突出高さを１ｍｍ程度に設定している。セパレータ一体ガスケット１００と膜ユニット２００が交互に積層されて、燃料電池が構成されると、図２に示すように、第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０は、膜ユニット２００に接触（密着）する。
　図１（ａ）に示すように、第２の弾性体１５０は、マニホルド１０１が設けられた領域と、凹凸１２１により構成される流路が設けられた領域を、それぞれ取り囲むように設けられる。第１の弾性体１４０についての平面図は特に示していないが、第１の弾性体１４０も同様に配される。以下、第１の弾性体１４０及び第２の弾性体１５０における密封領域を取り囲むように伸びる方向を長手方向と称し、当該方向に垂直な方向（幅方向）を短手方向と称する。
　第１の弾性体１４０が設けられる平面領域の平面に垂直な方向に見た場合に、主ビード部１２２の頂きは、第１の弾性体１４０が設けられる範囲に設けられている。そして、本実施例においては、同方向に見た場合に、第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０は、これらの長手方向の全域に亘って重なる位置に設けられている。また、同方向に見た場合に、第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０は、これらの短手方向の少なくとも一部が重なる位置に設けられている。本実施例においては、同方向に見た場合に、第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０は、これらの短手方向の略全部が重なる位置に設けている。しかしながら、第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０の短手方向の幅を必ずしも同一にする必要はない。なお、第１の弾性体１４０の短手方向の幅Ｈは、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲で設定するのが望ましい。第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０の材料としては、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、及びフッ素ゴムなどを好適に適用することができる。
　以上のように構成されるセパレータ一体ガスケット１００が、膜ユニット２００の両面側にそれぞれ配されることで、膜ユニット２００は第１の弾性体１４０及び第２の弾性体１５０により挟み込まれるように両面側から押圧される。本実施例においては、膜ユニット２００における補強フィルム２３０が、第１の弾性体１４０及び第２の弾性体１５０により挟み込まれるように両面側から押圧される。ただし、特に図示はしないが、補強フィルムを有していない膜フィルムを採用する場合には、ＭＥＡにおける電解質膜が第１の弾性体１４０及び第２の弾性体１５０により挟み込まれるように両面側から押圧される。以上の構成により、第１の弾性体１４０の内側と第２の弾性体１５０の内側にそれぞれ密封領域が形成され、各種流体の漏れが抑制される。
　＜本実施例に係るセパレータ一体ガスケットの優れた点＞
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００によれば、膜ユニット２００は、第１の弾性体１４０及び第２の弾性体１５０により挟み込まれるように両面側から押圧される。第２の弾性体１５０は、第２のセパレータ部品１２０の主ビード部１２２の頂きに沿って固定されているため、第２の弾性体１５０による面圧ピークを高くすることができる。従って、密封性を高めることができる。
　そして、第１の弾性体１４０は、第１のセパレータ部品１１０の平面領域内に設けられている。そのため、セパレータ一体ガスケット１００と膜ユニット２００とを交互に積層した際の位置決め精度が低く、位置がずれてしまっても、膜ユニット２００は、より確実に第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０に挟み込まれた状態となる。すなわち、平面状の第１の弾性体１４０が設けられた範囲内の真裏側の位置において、第２の弾性体１５０が膜ユニット２００に接していれば、その位置に拘わらず、第１の弾性体１４０の面圧ピークを所望の面圧ピークとすることができ、かつ、第２の弾性体１５０の面圧ピークについても、所望の面圧ピークにすることができる。従って、密封機能を安定的に発揮させることができる。
　なお、本実施例においては、図２に示すように、第１のセパレータ部品１１０と第２のセパレータ部品１２０は、主ビード部１２２の両側の近傍において、それぞれ接合部１３０により接合されている。従って、密封構造付近において、第１のセパレータ部品１１０と第２のセパレータ部品１２０が接合されるため、密封機能をより一層安定させることができる。
　（実施例２）
　図３には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、第１のセパレータ部品に補強用のビード部を設ける構成を採用した場合について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図３は本発明の実施例２に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部であり、セパレータ一体ガスケットにおけるガスケット機能を発揮する付近の断面を拡大した図である。
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ａにおいても、第１のセパレータ部品１１０Ａと、第２のセパレータ部品１２０Ａとから構成される。第２のセパレータ部品１２０Ａの構成は、実施例１における第２のセパレータ部品１２０と同一の構成であるので、その説明は省略する。また、第１のセパレータ部品１１０Ａと第２のセパレータ部品１２０Ａが、主ビード部１２２の両側の近傍において、それぞれ接合部１３０により接合される点も、実施例１と同一である。
　また、第１のセパレータ部品１１０Ａにおける平面領域内に第１の弾性体１４０が設けられる点も実施例１と同一である。本実施例の場合には、第１のセパレータ部品１１０Ａに、第１の弾性体１４０の短手方向の両側に第１の補強用ビード部１１２が設けられている点が、実施例１と異なっている。なお、第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０の配置関係については、実施例１で説明した通りである。
　第１の補強用ビード部１１２は、図中矢印Ｐ方向に見た２種類の平面図に示すように、第１の弾性体１４０に沿うように連続的に設けられるようにしてもよいし、断続的に設けられるようにしてもよい。図中、左側の丸内に示す第１の補強用ビード部１１２ａは連続的に設けた場合を示し、右側の丸内に示す第１の補強用ビード部１１２ｂは断続的に設けた場合を示している。
　以上のように構成される本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ａにおいても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、第１の補強用ビード部１１２を設けたことで、第１のセパレータ部品１１０Ａにおける第１の弾性体１４０が設けられた領域付近が変形し難くなる。従って、主ビード部１２２による押圧力が、第２の弾性体１５０と膜ユニット２００と第１の弾性体１４０とを介して第１のセパレータ部品１１０Ａに作用しても、第１のセパレータ部品１１０Ａの変形を抑制することができる。なお、本実施例においては、第１の弾性体１４０の短手方向の両側に第１の補強用ビード部１１２が設けられる構成を示したが、第１の弾性体１４０の短手方向の片側にのみ第１の補強用ビード部１１２が設けられる構成を採用することもできる。
　（実施例３）
　図４には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、第１のセパレータ部品に副ビード部を設け、第２のセパレータ部品に補強用のビード部を設ける構成を採用した場合について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図４は本発明の実施例３に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部であり、セパレータ一体ガスケットにおけるガスケット機能を発揮する付近の断面を拡大した図である。
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｂにおいても、第１のセパレータ部品１１０Ｂと、第２のセパレータ部品１２０Ｂとから構成される。第１のセパレータ部品１１０Ｂには、密封領域を取り囲むように設けられる副ビード部１１３が設けられ、かつ、副ビード部表面に設けられた平面領域内に第１の弾性体１４０が設けられている。また、第２のセパレータ部品１２０Ｂには、第２の弾性体１５０の短手方向の両側に、主ビード部１２２の突出方向とは逆方向に突出する第２の補強用ビード部１２３が設けられている。そして、第２の補強用ビード部１２３は、副ビード部１１３内に入り込むように配されている。
　第１のセパレータ部品１１０Ｂと第２のセパレータ部品１２０Ｂは、副ビード部１１３の両側の近傍において、それぞれ接合部１３０により接合されている。第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０の配置関係については、実施例１で説明した通りである。
　以上のように構成される本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｂにおいても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、主ビード部１２２による押圧力が、第２の弾性体１５０と膜ユニット２００と第１の弾性体１４０とを介して第１のセパレータ部品１１０Ｂに作用しても、第１のセパレータ部品１１０Ｂの変形を抑制することができる。本実施例の場合には、副ビード部１１３により第１のセパレータ部品１１０Ｂが変形し難いだけでなく、副ビード部１１３が変形しようとすると、第２のセパレータ部品１２０Ｂの第２の補強用ビード部１２３に突き当たるため、より一層、第１のセパレータ部品１１０Ｂの変形を抑制することができる。なお、本実施例においては、第２の弾性体１５０の短手方向の両側に第２の補強用ビード部１２３が設けられる構成を示したが、第２の弾性体１５０の短手方向の片側にのみ第２の補強用ビード部１２３が設けられる構成を採用することもできる。
　（実施例４）
　図５には、本発明の実施例４が示されている。本実施例においては、第１のセパレータ部品に副ビード部を設ける構成を採用した場合について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図５は本発明の実施例４に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部であり、セパレータ一体ガスケットにおけるガスケット機能を発揮する付近の断面を拡大した図である。
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｃにおいても、第１のセパレータ部品１１０Ｃと、第２のセパレータ部品１２０Ｃとから構成される。第２のセパレータ部品１２０Ｃの構成は、実施例１における第２のセパレータ部品１２０と同一の構成であるので、その説明は省略する。また、第１のセパレータ部品１１０Ｃと第２のセパレータ部品１２０Ｃが、主ビード部１２２の両側の近傍において、それぞれ接合部１３０により接合される点も、実施例１と同一である。
　本実施例においては、第１のセパレータ部品１１０Ｃには、密封領域を取り囲むように設けられる副ビード部１１３が設けられ、かつ、副ビード部表面に設けられた平面領域内に第１の弾性体１４０が設けられている。副ビード部１１３は第２のセパレータ部品１２０Ｃとは反対側に突出するように構成されている。第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０の配置関係については、実施例１で説明した通りである。
　以上のように構成される本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｃにおいても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、副ビード部１１３を設けたことで、第１のセパレータ部品１１０Ａにおける第１の弾性体１４０が設けられた領域付近が変形し難くなる。従って、主ビード部１２２による押圧力が、第２の弾性体１５０と膜ユニット２００と第１の弾性体１４０とを介して第１のセパレータ部品１１０Ｃに作用しても、第１のセパレータ部品１１０Ｃの変形を抑制することができる。
　（実施例５）
　図６には、本発明の実施例５が示されている。本実施例においては、第１のセパレータ部品に副ビード部を設ける構成を採用した場合について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図６は本発明の実施例５に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部であり、セパレータ一体ガスケットにおけるガスケット機能を発揮する付近の断面を拡大した図である。
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｄにおいても、第１のセパレータ部品１１０Ｄと、第２のセパレータ部品１２０Ｄとから構成される。第２のセパレータ部品１２０Ｄの構成は、実施例１における第２のセパレータ部品１２０と同一の構成であるので、その説明は省略する。また、第１のセパレータ部品１１０Ｄと第２のセパレータ部品１２０Ｄが、主ビード部１２２の両側の近傍において、それぞれ接合部１３０により接合される点も、実施例１と同一である。
　本実施例においては、第１のセパレータ部品１１０Ｄには、密封領域を取り囲むように設けられる副ビード部１１４が設けられ、かつ、副ビード部表面に設けられた平面領域内に第１の弾性体１４０が設けられている。副ビード部１１４は第２のセパレータ部品１２０Ｄが設けられている側に突出し、主ビード部１２２内に入り込むように構成されている。第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０の配置関係については、実施例１で説明した通りである。
　以上のように構成される本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｄにおいても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、副ビード部１１４を設けたことで、第１のセパレータ部品１１０Ｄにおける第１の弾性体１４０が設けられた領域付近が変形し難くなる。従って、主ビード部１２２による押圧力が、第２の弾性体１５０と膜ユニット２００と第１の弾性体１４０とを介して第１のセパレータ部品１１０Ｄに作用しても、第１のセパレータ部品１１０Ｄの変形を抑制することができる。
　（実施例６）
　図７には、本発明の実施例６が示されている。本実施例においては、第１のセパレータ部品に副ビード部を設けた上で、第１のセパレータ部品に補強用のビード部を設ける構成を採用した場合について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図７は本発明の実施例６に係るセパレータ一体ガスケットの模式的断面図の一部であり、セパレータ一体ガスケットにおけるガスケット機能を発揮する付近の断面を拡大した図である。
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｅにおいても、第１のセパレータ部品１１０Ｅと、第２のセパレータ部品１２０Ｅとから構成される。第２のセパレータ部品１２０Ｅの構成は、実施例１における第２のセパレータ部品１２０と同一の構成であるので、その説明は省略する。また、第１のセパレータ部品１１０Ｅと第２のセパレータ部品１２０Ｅが、主ビード部１２２の両側の近傍において、それぞれ接合部１３０により接合される点も、実施例１と同一である。
　本実施例においては、第１のセパレータ部品１１０Ｅには、密封領域を取り囲むように設けられる副ビード部１１３が設けられ、かつ、副ビード部表面に設けられた平面領域内に第１の弾性体１４０が設けられている。副ビード部１１３は第２のセパレータ部品１２０Ｅとは反対側に突出するように構成されている。第１の弾性体１４０と第２の弾性体１５０の配置関係については、実施例１で説明した通りである。そして、本実施例においては、第１の弾性体１４０の短手方向の両側に第１の補強用ビード部１１２が設けられている点が、上記実施例４と異なっている。
　以上のように構成される本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｅにおいても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、副ビード部１１３を設け、かつ第１の補強用ビード部１１２を設けたことで、第１のセパレータ部品１１０Ｅにおける第１の弾性体１４０が設けられた領域付近が変形し難くなる。従って、主ビード部１２２による押圧力が、第２の弾性体１５０と膜ユニット２００と第１の弾性体１４０とを介して第１のセパレータ部品１１０Ｅに作用しても、第１のセパレータ部品１１０Ｅの変形を抑制することができる。
　（実施例７）
　図８には、本発明の実施例７が示されている。本実施例においては、第２のセパレータ部品にストッパ部を設ける構成を採用した場合について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図８は本発明の実施例７に係るセパレータ一体ガスケットを備える燃料電池の模式的断面図の一部であり、セパレータ一体ガスケットにおけるガスケット機能を発揮する付近の断面を拡大した図である。
　本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｆにおいても、第１のセパレータ部品１１０Ｆと、第２のセパレータ部品１２０Ｆとから構成される。第１のセパレータ部品１１０Ｆの構成は、実施例１における第１のセパレータ部品１１０と同一の構成であるので、その説明は省略する。また、第１のセパレータ部品１１０Ｆと第２のセパレータ部品１２０Ｆが、主ビード部１２２の両側の近傍において、それぞれ接合部１３０により接合される点も、実施例１と同一である。
　本実施例においては、第２のセパレータ部品１２０Ｆには、主ビード部１２２よりも内側（流路となる凹凸１２１が設けられている側）において、接合部１３０の近傍に、膜ユニット２００に当接するストッパ部１２４が設けられている。この点のみ、第２のセパレータ部品１２０Ｆの構成が、実施例１における第２のセパレータ部品１２０の構成と異なっている。
　以上のように構成される本実施例に係るセパレータ一体ガスケット１００Ｆにおいても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、ストッパ部１２４が設けられているため、セパレータ一体ガスケット１００Ｆの変形を抑制することができる。なお、本実施例で示すストッパ部１２４に関する構成は、実施例２～６のいずれの構成にも適用可能である。
　（その他）
　上記実施例においては、セパレータ一体ガスケットを備える積層構造が燃料電池として利用される場合を示したが、上記の積層構造は水素発生装置としても利用可能である。すなわち、上記のような積層構造が燃料電池として利用される場合には、電解質膜の一方の面側に酸素を流し、他方の面側に水素を流すことで、電解質膜において化学反応が発生し、電気を発生させることができる。これに対して、電解質膜の一方の面側に水と酸素を流すことで、電解質膜において電気分解されて、電解質膜の他方の面側に水と水素が流れる。これにより、水素を取り出すことができるので、上記の積層構造を水素発生装置として利用することができる。
　１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ　セパレータ一体ガスケット
　１０１　マニホルド
　１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆ　第１のセパレータ部品
　１１１　凹凸
　１１２，１１２ａ，１１２ｂ　第１の補強用ビード部
　１１３，１１４　副ビード部
　１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ，１２０Ｅ，１２０Ｆ　第２のセパレータ部品
　１２１　凹凸
　１２２　主ビード部
　１２３　第２の補強用ビード部
　１２４　ストッパ部
　１３０　接合部
　１４０　第１の弾性体
　１５０　第２の弾性体
　２００　膜ユニット
　２０１　マニホルド
　２１０　電解質膜
　２２０　ガス拡散層
　２３０　補強フィルム

Claims (11)

  1. 　電解質膜を有する膜ユニットとセパレータが交互に積層される積層構造に備えられ、前記膜ユニットに接触可能な弾性体を備えることでガスケット機能を持たせたセパレータ一体ガスケットであって、
    　第１のセパレータ部品と、
    　第１のセパレータ部品に対して重ね合わさるよう接合される第２のセパレータ部品と、
    　を備えると共に、
    　第１のセパレータ部品には、第１のセパレータ部品における平面領域内に設けられる第１の弾性体が設けられ、
    　第２のセパレータ部品には、主ビード部と、前記主ビード部の頂きに沿って固定される第２の弾性体とが設けられていることを特徴とするセパレータ一体ガスケット。
  2. 　前記平面領域の平面に垂直に見た場合に、前記主ビード部の頂きは、第１の弾性体が設けられる範囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセパレータ―一体ガスケット。
  3. 　第１のセパレータ部品には、第１の弾性体の短手方向の両側又は片側に第１の補強用ビード部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のセパレータ一体ガスケット。
  4. 　第１のセパレータ部品には、副ビード部が設けられ、かつ、前記副ビード部表面に設けられた前記平面領域内に第１の弾性体が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３に記載のセパレータ一体ガスケット。
  5. 　第２のセパレータ部品には、第２の弾性体の短手方向の両側又は片側に、前記主ビード部の突出方向とは逆方向に突出する第２の補強用ビード部が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３に記載のセパレータ一体ガスケット。
  6. 　第１のセパレータ部品には、副ビード部が設けられ、かつ、前記副ビード部表面に設けられた前記平面領域内に第１の弾性体が設けられると共に、
    　第２の補強用ビード部は、前記副ビード部内に入り込むように配されていることを特徴とする請求項５に記載のセパレータ一体ガスケット。
  7. 　電解質膜を有する膜ユニットとセパレータが交互に積層される積層構造において、
    　前記セパレータは、前記膜ユニットに接触可能な弾性体を備えることでガスケット機能を有するセパレータ一体ガスケットであり、
    　前記セパレータ一体ガスケットは、
    　第１のセパレータ部品と、
    　第１のセパレータ部品に対して重ね合わさるよう接合される第２のセパレータ部品と、
    　を備えると共に、
    　第１のセパレータ部品には、第１のセパレータ部品における平面領域内に設けられる第１の弾性体が設けられ、
    　第２のセパレータ部品には、主ビード部と、前記主ビード部の頂きに沿って固定される第２の弾性体とが設けられており、
    　前記平面領域の平面に垂直に見た場合に、前記膜ユニットの一方の面側に配された前記セパレータ一体ガスケットにおける主ビード部の頂きは、前記膜ユニットの他方の面側に配された前記セパレータ一体ガスケットにおける第１の弾性体が設けられる範囲に設けられていることを特徴とする積層構造。
  8. 　第１のセパレータ部品には、第１の弾性体の短手方向の両側又は片側に第１の補強用ビード部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の積層構造。
  9. 　第１のセパレータ部品には、副ビード部が設けられ、かつ、前記副ビード部表面に設けられた前記平面領域内に第１の弾性体が設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の積層構造。
  10. 　第２のセパレータ部品には、第２の弾性体の短手方向の両側又は片側に、前記主ビード部の突出方向とは逆方向に突出する第２の補強用ビード部が設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の積層構造。
  11. 　第１のセパレータ部品には、副ビード部が設けられ、かつ、前記副ビード部表面に設けられた前記平面領域内に第１の弾性体が設けられると共に、
    　第２の補強用ビード部は、前記副ビード部内に入り込むように配されていることを特徴とする請求項１０に記載の積層構造。
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