特許 7582134 燃料電池のシール構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】燃料電池のシール構造

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0282 20160101AFI20241106BHJP

   H01M 8/0284 20160101ALI20241106BHJP

   H01M 8/0273 20160101ALI20241106BHJP

   H01M 8/0276 20160101ALI20241106BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20241106BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0282

H01M8/0284

H01M8/0273

H01M8/0276

H01M8/10 101

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021146991

(22)【出願日】2021-09-09

(65)【公開番号】P2023039729

(43)【公開日】2023-03-22

【審査請求日】2023-12-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】川尻 浩右

(72)【発明者】

【氏名】近藤 考司

(72)【発明者】

【氏名】杉野 祐記

【審査官】守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２１００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５２８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０１８９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００４７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１７４９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の単セルが積層されてなる燃料電池のシール構造であって、
前記単セルは、
膜電極ガス拡散層接合体と、
前記膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟むとともに反応ガスの流路を構成する一対のセパレータと、
一対の前記セパレータの外周縁が埋設されている樹脂フレームと、
を備え、
互いに隣り合う前記単セルの前記樹脂フレーム同士の間には、シール部材が設けられており、
前記シール部材は、前記樹脂フレームよりも剛性の高いＯリングである、
燃料電池のシール構造。

【請求項2】

前記シール部材は、金属製である、
請求項１に記載の燃料電池のシール構造。

【請求項3】

前記樹脂フレームには、補強材が埋設されている、
請求項１または請求項２に記載の燃料電池のシール構造。

【請求項4】

前記補強材は、前記セパレータであり、
前記セパレータは、前記単セルの積層方向に対して直交する面方向において前記シール部材の位置まで延在している、
請求項３に記載の燃料電池のシール構造。

【請求項5】

前記補強材は、フィラーであり、前記樹脂フレームのうち前記シール部材と接触する部分に設けられている、
請求項３または請求項４に記載の燃料電池のシール構造。

【請求項6】

前記補強材は、前記樹脂フレーム全体に分散されている、
請求項５に記載の燃料電池のシール構造。

【請求項7】

前記樹脂フレームには、前記シール部材を収容する収容溝が設けられている、
請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池のシール構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池のシール構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、燃料電池が開示されている。この燃料電池は、単セルが複数積層されたスタック構造を有している。
単セルは、膜電極接合体と、一対のガス拡散層と、一対のガスセパレータと、樹脂フレームとを備えている。

【0003】

膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜の各々の面に形成された触媒電極層であるアノード及びカソードとを備えている。膜電極接合体は、一対のガス拡散層によって挟持されている。

【0004】

膜電極接合体の外周部には、樹脂フレームが接合されている。膜電極接合体及び樹脂フレームによってセルフレーム接合体が構成されている。セルフレーム接合体は、両側からガスセパレータによって挟持されている。

【0005】

ガスセパレータにおいて、セルフレーム接合体に接する面の裏面には、ゴムあるいは熱可塑性エラストマにより構成されたガスケットが配置されている。ガスケットは、ガスセパレータの裏面に接着される断面長方形状のベース部と、ベース部から当該ガスセパレータと隣り合う他のガスセパレータに向かって突出する断面略円弧状のシール部とを有している。ガスケットは、上記スタック構造において、隣り合う一方の単セルのガスセパレータと他方の単セルのガスセパレータとの間に形成される流路をシールする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１９－１９２３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の燃料電池においては、ガスケットが、シール部に対して断面幅の広いベース部を有している。そのため、ベース部の断面幅の分だけガスセパレータの面方向における体格が大きくなるという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するための燃料電池のシール構造は、複数の単セルが積層されてなる燃料電池のシール構造であって、前記単セルは、膜電極ガス拡散層接合体と、前記膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟むとともに反応ガスの流路を構成する一対のセパレータと、一対の前記セパレータの外周縁が埋設されている樹脂フレームと、を備えている。互いに隣り合う前記単セルの前記樹脂フレーム同士の間には、シール部材が設けられており、前記シール部材は、前記樹脂フレームよりも剛性の高いＯリングである。

【0009】

同構成によれば、ベース部とシール部とを有する従来のガスケットを用いる場合に比べて、シール部材の断面幅を小さくできる。これにより、単セルの面方向における体格の増大を抑制できる。

【0010】

また、上記構成によれば、ゴム製やエラストマ製のシール部材のように樹脂フレームよりも剛性の低いシール部材を用いる場合に比べて、反応ガスの圧力によってシール部材が正規の位置からずれにくくなる。

【0011】

したがって、単セルの面方向における体格の増大を抑制しつつ、単セル間のシール性が低下することを抑制できる。
上記燃料電池のシール構造において、前記シール部材は、金属製であることが好ましい。

【0012】

同構成によれば、樹脂フレームよりも剛性の高いＯリングを容易に具現化することができる。
上記燃料電池のシール構造において、前記樹脂フレームには、補強材が埋設されていることが好ましい。

【0013】

樹脂フレームよりも高い剛性のシール部材を用いる場合、燃料電池の運転に伴って高温となる樹脂フレームに対してシール部材からの応力が繰り返し作用することとなる。これにより、樹脂フレームがクリープ変形するおそれがある。

【0014】

この点、上記構成によれば、樹脂フレームが補強材によって補強されるため、上述した不都合の発生を抑制できる。
上記燃料電池のシール構造において、前記補強材は、前記セパレータであり、前記セパレータは、前記単セルの積層方向に対して直交する面方向において前記シール部材の位置まで延在していることが好ましい。

【0015】

同構成によれば、セパレータが面方向においてシール部材の位置まで延在しているので、シール部材からの応力に対して樹脂フレームを補強することができる。したがって、単セル間のシール性が低下することを抑制できる。

【0016】

また、上記構成によれば、セパレータの面方向の長さを適宜設定することによって補強材が構成されるため、専用の補強材を減らしたり、省略したりできる。
上記燃料電池のシール構造において、前記補強材は、フィラーであり、前記樹脂フレームのうち前記シール部材と接触する部分に設けられていることが好ましい。

【0017】

同構成によれば、樹脂フレームのうちシール部材と接触する部分にフィラーが設けられているので、シール部材からの応力に対して樹脂フレームを補強することができる。したがって、単セル間のシール性が低下することを抑制できる。

【0018】

上記燃料電池のシール構造において、前記補強材は、前記樹脂フレーム全体に分散されていることが好ましい。
樹脂フレームのうちシール部材と接触する部分にのみフィラーを設ける場合、二色成形などによって樹脂フレームを成形することになるため、樹脂フレームの製造が煩雑となりやすい。

【0019】

この点、上記構成によれば、補強材が樹脂フレーム全体に分散されているので、樹脂フレーム全体を一度に成形することが可能となる。したがって、樹脂フレームを容易に製造することができる。

【0020】

上記燃料電池のシール構造において、前記樹脂フレームには、前記シール部材を収容する収容溝が設けられていることが好ましい。
同構成によれば、収容溝によってシール部材が位置決めされる。これにより、シール部材が正規の位置からずれることを抑制できる。したがって、単セル間のシール性を維持することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、単セルの面方向における体格の増大を抑制しつつ、単セル間のシール性が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、第１実施形態における燃料電池を構成する単セルの平面図である。

【図2】図２は、図１の単セルの裏面を示す平面図である。

【図3】図３は、図１の３－３線に沿った断面図である。

【図4】図４（ａ）は、図１の４－４線に沿った断面図であって単セル同士を分離して示す断面図であり、図４（ｂ）は、図１の４－４線に沿った断面図である。

【図5】図５（ａ）は、図３に対応する図であって同実施形態における単セル同士を分離して示す断面図であり、図５（ｂ）は、同実施形態における単セル同士が積層された状態を示す断面図である。

【図6】図６（ａ）は、第２実施形態における単セル同士を分離して示す断面図であり、図６（ｂ）は、第２実施形態における単セル同士が積層された状態を示す断面図である。

【図7】図７は、変形例における単セル同士が積層された状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

＜第１実施形態＞
以下、図１～図５を参照して、燃料電池のシール構造の第１実施形態について説明する。

【0024】

図１～図５に示すように、固体高分子形燃料電池（以下、燃料電池）は、複数の板状の単セル１０が積層されて構成されている。
図１及び図２に示すように、単セル１０は、平面視矩形状である。

【0025】

図３に示すように、単セル１０は、膜電極ガス拡散層接合体（Membrane Electrode Gas Diffusion Layer Assembly、以下、ＭＥＧＡ２０）を備えている。単セル１０は、ＭＥＧＡ２０の両面を挟むとともに反応ガスの流路を構成する一対のセパレータ（第１セパレータ３０，第２セパレータ４０）を備えている。単セル１０は、一対のセパレータ３０，４０の外周縁３０Ａ，４０Ａが埋設されている一対の樹脂フレーム（第１樹脂フレーム５０，第２樹脂フレーム６０）を備えている。

【0026】

なお、以降において、単セル１０の長辺方向を長さ方向Ｘとし、単セル１０の短辺方向を幅方向Ｙとし、単セル１０の積層方向を積層方向Ｚとして説明する。
＜マニホールド孔１１～１６＞
図１及び図２に示すように、単セル１０には、積層方向Ｚに貫通する複数のマニホールド孔１１～１６が設けられている。

【0027】

マニホールド孔１１，１６は、酸化剤ガスが流通するマニホールドを構成している。マニホールド孔１２，１５は、冷却水が流通するマニホールドを構成している。マニホールド孔１３，１４は、燃料ガスが流通するマニホールドを構成している。酸化剤ガスは、例えば酸素を含む空気である。燃料ガスは、例えば水素である。マニホールド孔１１～１６は、例えば平面視矩形状である。

【0028】

マニホールド孔１１～１３は、単セル１０の長さ方向Ｘの一方の端縁に隣接するとともに幅方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて設けられている。本実施形態では、マニホールド孔１１，１２，１３が、幅方向Ｙの一側（図１の上側）から順に設けられている。

【0029】

マニホールド孔１４～１６は、単セル１０の長さ方向Ｘの他方の端縁に隣接するとともに幅方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて設けられている。本実施形態では、マニホールド孔１４，１５，１６が、幅方向Ｙの一側（図１の上側）から順に設けられている。

【0030】

＜ＭＥＧＡ２０＞
図３に示すように、ＭＥＧＡ２０は、板状の膜電極接合体２１と、膜電極接合体２１を挟む一対のガス拡散層２５，２６とを備えている。

【0031】

膜電極接合体２１は、電解質膜２２と、電解質膜２２を挟むアノード２３及びカソード２４とを備えている。
ＭＥＧＡ２０は、単セル１０の面方向における中央部に配置されている。

【0032】

＜セパレータ３０，４０＞
図１～図３に示すように、第１セパレータ３０及び第２セパレータ４０は、互いに同一の大きさの平面視矩形状である。セパレータ３０，４０は、例えば金属薄板をプレス加工することにより形成された基材を有している。本実施形態のセパレータ３０，４０の外周縁３０Ａ，４０Ａは、単セル１０の外周縁を構成している。

【0033】

図１に示すように、第１セパレータ３０には、マニホールド孔１１～１６が形成されている。
図１の破線及び図３に示すように、第１セパレータ３０におけるＭＥＧＡ２０に対向する第１面３０ａには、燃料ガス流路部３１、上流側分配部３２、及び下流側分配部３３が設けられている。

【0034】

燃料ガス流路部３１は、第１セパレータ３０のうち面方向においてＭＥＧＡ２０が設けられている部分に設けられている。
上流側分配部３２は、マニホールド孔１３と燃料ガス流路部３１とを接続している。

【0035】

下流側分配部３３は、マニホールド孔１４と燃料ガス流路部３１とを接続している。
図３に示すように、第１セパレータ３０には、積層方向ＺにおいてＭＥＧＡ２０から離れるように突出する複数の突条３４が設けられている。突条３４とＭＥＧＡ２０とによって区画される空間が、燃料ガス流路３１ａを構成している。

【0036】

図２に示すように、第２セパレータ４０には、マニホールド孔１１～１６が形成されている。
図２の破線及び図３に示すように、第２セパレータ４０におけるＭＥＧＡ２０に対向する第１面４０ａには、酸化剤ガス流路部４１、上流側分配部４２、及び下流側分配部４３が設けられている。

【0037】

酸化剤ガス流路部４１は、第２セパレータ４０のうち面方向においてＭＥＧＡ２０が設けられている部分に設けられている。
上流側分配部４２は、マニホールド孔１６と酸化剤ガス流路部４１とを接続している。

【0038】

下流側分配部４３は、マニホールド孔１１と酸化剤ガス流路部４１とを接続している。
図３に示すように、第２セパレータ４０には、積層方向ＺにおいてＭＥＧＡ２０から離れるように突出する複数の突条４４が設けられている。突条４４とＭＥＧＡ２０とによって区画される空間が、酸化剤ガス流路４１ａを構成している。

【0039】

図１、図２、及び図５（ｂ）に示すように、単セル１０の第１セパレータ３０と、当該単セル１０と隣り合う他の単セル１０の第２セパレータ４０との間には、冷却水流路部５１、上流側分配部５２、及び下流側分配部５３が設けられている。

【0040】

冷却水流路部５１は、第１セパレータ３０のうち燃料ガス流路部３１の反対側の部分に設けられている。
上流側分配部５２は、マニホールド孔１２と冷却水流路部５１とを接続している。

【0041】

下流側分配部５３は、マニホールド孔１５と冷却水流路部５１とを接続している。第１セパレータ３０における互いに隣り合う突条３４同士の間の空間と、第２セパレータ４０における互いに隣り合う突条４４同士の間の空間とが、冷却水流路５１ａを構成している。

【0042】

＜樹脂フレーム５０，６０＞
図１及び図２に示すように、第１樹脂フレーム５０及び第２樹脂フレーム６０は、互いに同一の大きさの平面視矩形状である。樹脂フレーム５０，６０は、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂により構成されている。本実施形態の樹脂フレーム５０，６０の外周縁は、単セル１０の外周縁を構成している。

【0043】

図１、図３及び図４に示すように、第１樹脂フレーム５０は、第１セパレータ３０における第１面３０ａとは反対側の第２面３０ｂのうちマニホールド孔１１～１６、冷却水流路部５１、上流側分配部５２、及び下流側分配部５３以外の部分を覆っている。

【0044】

第１樹脂フレーム５０は、第１セパレータ３０における第１面３０ａのうちマニホールド孔１１～１６、燃料ガス流路部３１、上流側分配部３２及び下流側分配部３３以外の部分を覆っている。

【0045】

本実施形態では、インサート成形によって第１セパレータ３０及び第１樹脂フレーム５０が一体に形成されている。
図２～図４に示すように、第２樹脂フレーム６０は、第２セパレータ４０における第１面４０ａとは反対側の第２面４０ｂのうちマニホールド孔１１～１６、冷却水流路部５１、上流側分配部５２、及び下流側分配部５３以外の部分を覆っている。

【0046】

第２樹脂フレーム６０は、第２セパレータ４０における第１面４０ａのうちマニホールド孔１１～１６、酸化剤ガス流路部４１、上流側分配部４２及び下流側分配部４３以外の部分を覆っている。

【0047】

本実施形態では、インサート成形によって第２セパレータ４０及び第２樹脂フレーム６０が一体に形成されている。
図１及び図３に示すように、第１樹脂フレーム５０における第２樹脂フレーム６０に対抗する対向面５０ａとは反対側の面５０ｂには、収容溝５４～５８が設けられている。

【0048】

収容溝５４は、マニホールド孔１２、上流側分配部５２、冷却水流路部５１、下流側分配部５３、及びマニホールド孔１５の全体を外周側から囲むようにして設けられている。
収容溝５５～５８は、マニホールド孔１１，１３，１４，１６をそれぞれ外周側から囲むようにして設けられている。

【0049】

図３に示すように、収容溝５４～５８は、断面半円形状である。
図２及び図３に示すように、第２樹脂フレーム６０における第１樹脂フレーム５０に対抗する対向面６０ａとは反対側の面６０ｂには、収容溝６４～６８が設けられている。

【0050】

収容溝６４は、マニホールド孔１２、上流側分配部５２、冷却水流路部５１、下流側分配部５３、及びマニホールド孔１５の全体を外周側から囲むようにして設けられている。
収容溝６５～６８は、マニホールド孔１１，１３，１４，１６をそれぞれ外周側から囲むようにして設けられている。

【0051】

図３に示すように、収容溝６４～６８は、断面半円形状である。
図３及び図４に示すように、第１セパレータ３０は、積層方向Ｚに対して直交する単セル１０の面方向において第１樹脂フレーム５０の外周縁の位置まで延在している。すなわち、第１セパレータ３０は、上記面方向において収容溝５４～５８の位置まで延在している。

【0052】

第２セパレータ４０は、上記面方向において第２樹脂フレーム６０の外周縁の位置まで延在している。すなわち、第２セパレータ４０は、上記面方向において収容溝６４～６８の位置まで延在している。

【0053】

本実施形態では、第１セパレータ３０によって第１樹脂フレーム５０に埋設される補強材が構成されている。また、第２セパレータ４０によって第２樹脂フレーム６０に埋設される補強材が構成されている。

【0054】

図３及び図４に示すように、樹脂フレーム５０，６０の対向面５０ａ，６０ａは、接着剤を介して互いに接合されている。
＜シール部材７１，７２＞
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、互いに隣り合う単セル１０の樹脂フレーム５０，６０同士の間には、シール部材７２が設けられている。

【0055】

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、互いに隣り合う単セル１０の樹脂フレーム５０，６０同士の間には、シール部材７１が設けられている。
シール部材７１，７２は、樹脂フレーム５０，６０よりも剛性の高いＯリングである。シール部材７１，７２は、金属製である。

【0056】

図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、シール部材７１，７２の自然状態における断面形状は、円形である。
図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、シール部材７１，７２は、それぞれ第１樹脂フレーム５０の収容溝５４，５７及び第２樹脂フレーム６０の収容溝６４，６７に収容されている。

【0057】

なお、第１樹脂フレーム５０の収容溝５５，５６，５８及び第２樹脂フレーム６０の収容溝６５，６６，６８にも、シール部材７２と同様なシール部材（図示略）が収容される。

【0058】

ここで、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、収容溝５４～５８，６４～６８の幅（同図の左右方向の長さ）は、収容されるシール部材７１，７２の直径よりも小さい。また、収容溝５４～５８，６４～６８の深さ（同図の上下方向の長さ）は、収容されるシール部材７１，７２の半径よりも小さい。

【0059】

本実施形態の作用効果について説明する。
（１－１）互いに隣り合う単セル１０同士の樹脂フレーム５０，６０の間に、金属製のシール部材７１，７２が設けられている。シール部材７１，７２によって樹脂フレーム５０，６０の間がシールされている。

【0060】

こうした構成によれば、ベース部とシール部とを有する従来のガスケットを用いる場合に比べて、シール部材７１，７２の断面幅を小さくできる。これにより、単セル１０の面方向における体格の増大を抑制できる。

【0061】

また、上記構成によれば、ゴム製やエラストマ製のシール部材のように樹脂フレーム５０，６０よりも剛性の低いシール部材を用いる場合に比べて、反応ガスの圧力によってシール部材７１，７２が正規の位置からずれにくくなる。

【0062】

したがって、単セル１０の面方向における体格の増大を抑制しつつ、単セル１０間のシール性が低下することを抑制できる。
（１－２）シール部材７１，７２は、金属製である。

【0063】

こうした構成によれば、樹脂フレーム５０，６０よりも剛性の高いシール部材７１，７２を容易に具現化することができる。
（１－３）樹脂フレーム５０，６０には、補強材が埋設されている。

【0064】

燃料電池の運転に伴って高温となる樹脂フレーム５０，６０に対してシール部材７１，７２からの応力が繰り返し作用することとなる。これにより、樹脂フレーム５０，６０がクリープ変形するおそれがある。

【0065】

この点、上記構成によれば、樹脂フレーム５０，６０が補強材によって補強されるため、上述した不都合の発生を抑制できる。
（１－４）補強材は第１セパレータ３０の外周縁３０Ａ及び第２セパレータ４０の外周縁４０Ａであり、外周縁３０Ａ，４０Ａは、それぞれ面方向に関して樹脂フレーム５０，６０内の外側の端の位置まで延在している。

【0066】

こうした構成によれば、シール部材７１，７２からの応力に対して樹脂フレーム５０，６０を補強することができる。したがって、単セル１０間のシール性が低下することを抑制できる。

【0067】

また、上記構成によれば、外周縁３０Ａ，４０Ａの面方向の長さを適宜設定することによって前記補強材が構成されるため、専用の補強材を減らしたり、省略したりできる。
（１－５）樹脂フレーム５０，６０の面５０ｂ，６０ｂには、シール部材７１，７２を収容する収容溝５４～５８，６４～６８が設けられている。

【0068】

こうした構成によれば、収容溝５４～５８，６４～６８によってシール部材７１，７２が位置決めされる。これにより、シール部材７１，７２が正規の位置からずれることを抑制できる。したがって、単セル１０間のシール性を維持することができる。

【0069】

＜第２実施形態＞
以下、図６を参照して、燃料電池のシール構造の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、樹脂フレーム５０，６０の構成が第１実施形態と相違しているので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の、または対応する構成については、同一の符号を付すことにより、重複した説明を省略する。

【0070】

図６（ａ）に示すように、第１樹脂フレーム５０の面５０ｂには、断面視矩形状の収容溝５４が設けられている。また、収容溝５４と同様な断面形状の収容溝５５～５８が、マニホールド孔１１，１３，１４，１６をそれぞれ外周側から囲むようにして設けられている。一方、第２樹脂フレーム６０には、第１実施形態の収容溝６４～６８に相当する構成が設けられていない。収容溝５４の幅（同図の左右方向の長さ）は、シール部材７１の直径よりも大きい。また、収容溝５４の深さ（同図の上下方向の長さ）は、シール部材７１の直径よりも小さい。

【0071】

第１樹脂フレーム５０のうちシール部材７１と接触する部分に、補強材としてのフィラー（図示略）が分散されている補強部５９が設けられている。フィラーとしては、例えばガラス繊維や炭素繊維などが挙げられる。

【0072】

補強部５９は、収容溝５４の幅全体にわたって設けられるとともに、第１樹脂フレーム５０の厚さ方向、すなわち積層方向Ｚの全体にわたって設けられている。
また、第２樹脂フレーム６０には、補強部５９と同様な補強部６９が設けられている。補強部６９は、補強部５９の幅全体にわたって設けられるとともに、第２樹脂フレーム６０の厚さ方向、すなわち積層方向Ｚの全体にわたって設けられている。

【0073】

なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第１セパレータ３０の外周縁３０Ａは、第１樹脂フレーム５０に埋設されている。ただし、第１セパレータ３０の外周縁３０Ａは、上記面方向において収容溝５４の位置まで延在していない。

【0074】

第２セパレータ４０は、第２樹脂フレーム６０に埋設されている。ただし、第２セパレータ４０の外周縁４０Ａは、上記面方向において収容溝５４の位置まで延在していない。
なお、補強部５９，６９は、収容溝５４だけでなく収容溝５５～５８が設けられている部分に関しても同様に設けられている（図示略）。

【0075】

本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態では、第１実施形態の作用効果（１－１）～（１－５）に加えて新たに以下の作用効果を奏することができる。
（２－１）第１樹脂フレーム５０のうちシール部材７１と接触する部分に、補強材が分散されている補強部５９が設けられている。

【0076】

こうした構成によれば、シール部材７１からの応力に対して樹脂フレーム５０，６０を補強することができる。したがって、単セル１０間のシール性が低下することを抑制できる。

【0077】

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0078】

・第１実施形態において、第１セパレータ３０が、単セル１０の面方向において第１樹脂フレーム５０の外周縁の位置まで延在していなくてもよい。第１セパレータ３０の外周縁３０Ａは、積層方向Ｚにおいて収容溝５４～５８と重なる位置に設けられていてもよい。また、第２セパレータ４０についても同様である。この場合であっても、上記作用効果（１－４）に準じた作用効果を奏することができる。

【0079】

・第１実施形態において、第２実施形態と同様な補強部５９，６９を設けるようにしてもよい。この場合、第１セパレータ３０の外周縁３０Ａが、上記面方向において収容溝５４の位置まで延在していなくてもよい。また、第２セパレータ４０についても同様である。

【0080】

・第２実施形態において、第２樹脂フレーム６０に収容溝６４～６８を設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態において、収容溝５４～５８，６４～６８を省略することもできる。

【0081】

・第２実施形態において、第２樹脂フレーム６０の補強部６９を省略してもよい。
・第２実施形態において、第１樹脂フレーム５０の補強部５９を収容溝５４の幅方向の一部に設けるようにしてもよい。また、補強部５９を、第１樹脂フレーム５０の厚さ方向の一部に設けるようにしてもよい。

【0082】

・第２実施形態の場合、以下のような問題が発生するおそれがある。すなわち、二色成形などによって樹脂フレーム５０，６０を成形することになるので、樹脂フレーム５０，６０の製造が煩雑となりやすい。

【0083】

そこで、図７に示すように、樹脂フレーム５０，６０全体にフィラーが分散されていてもよい。この場合、樹脂フレーム５０，６０全体が補強部として機能する。上記構成によれば、樹脂フレーム５０，６０全体を一度に成形することが可能となる。したがって、樹脂フレーム５０，６０を容易に製造することができる。

【0084】

・第２実施形態において、第１樹脂フレーム５０がクリープ変形しにくい樹脂材料によって構成されている場合には、補強部５９を省略することもできる。
・シール部材７１，７２は金属製のＯリングに限定されない。樹脂フレーム５０，６０よりも剛性の高い樹脂材料によってシール部材７１，７２を構成することもできる。

【0085】

・上記各実施形態では、樹脂フレーム５０，６０を別体にて形成するとともに接着剤により接合するようにした。これに代えて、ＭＥＧＡ２０、及びセパレータ３０，４０をインサートして樹脂フレーム５０，６０を一体成形するようにしてもよい。

【0086】

・樹脂フレーム５０，６０を熱硬化性樹脂により構成することもできる。

【符号の説明】

【0087】

１０…単セル
１１～１６…マニホールド孔
２０…ＭＥＧＡ
２１…膜電極接合体
２２…電解質膜
２３…アノード
２４…カソード
２５，２６…ガス拡散層
３０…第１セパレータ
３０Ａ…外周縁
３０ａ…第１面
３０ｂ…第２面
３１…燃料ガス流路部
３１ａ…燃料ガス流路
３２…上流側分配部
３３…下流側分配部
３４…突条
４０…第２セパレータ
４０Ａ…外周縁
４０ａ…第１面
４０ｂ…第２面
４１…酸化剤ガス流路部
４１ａ…酸化剤ガス流路
４２…上流側分配部
４３…下流側分配部
４４…突条
５０…第１樹脂フレーム
５０ａ…対向面
５０ｂ…面
５１…冷却水流路部
５１ａ…冷却水流路
５２…上流側分配部
５３…下流側分配部
５４～５８…収容溝
５９…補強部
６０…第２樹脂フレーム
６０ａ…対向面
６０ｂ…面
６４～６８…収容溝
６９…補強部
７１，７２…シール部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】