(57)【要約】【課題】セルのガス流路におけるガスの圧損を必要に応じて低下させる。【解決手段】エキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池において、エキスパンドメタル２８のメッシュを連結するボンド部ＢＯが、部分的にボンド長さを短縮する位置で立ち上がり、ストランド部ＳＴの一部をなしている。従って、エキスパンドメタル２８のメッシュにより形成される開口３０は、ＦＤ方向視で、前後の開口３０がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大する。そして、ＴＤ方向に重なり合う開口３０のＦＤ方向の連なりにより構成されるガス流路の断面積が拡大される。結果、ガスＧＦはガス流路を細かなターンを繰り返すことなく流れ、ガスの圧損の減少が図られる。【選択図】図１
2010170984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池であって、
前記エキスパンドメタルのメッシュを連結するボンド部が、部分的にボンド長さを短縮する位置で立ち上がり、ストランド部の一部をなしていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池であって、
前記エキスパンドメタルのメッシュを構成するストランド部の一部が、ボンド部と段差のない連続面として成形されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の形状は、メッシュの刻み幅方向視で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方に対しツール送り方向にシフトした、多角形をなしていることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池。
【請求項４】
セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池であって、
前記エキスパンドメタルの開口形状は、メッシュの刻み幅方向視で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方の台形に対しツール送り方向にシフトした、多角形をなしていることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しシフトする方向が、材料送り方向に並ぶ複数の開口にわたって同一のツール送り方向にシフトしていることを特徴とする請求項３又は４記載の燃料電池。
【請求項６】
前記同一のツール送り方向にシフトしている開口の材料送り方向の連続数が、エキスパンドメタルの場所ないし領域毎に異なることを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項７】
前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しツール送り方向にシフトするシフト量が、エキスパンドメタルの場所ないし領域毎に異なることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項記載の燃料電池。
【請求項８】
前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の形状が、前記メッシュの刻み幅方向視で、全て、前記多角形をなしていることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項記載の燃料電池。
【請求項９】
前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しツール送り方向にシフトするシフト量が、材料送り方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域を備えることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しツール送り方向にシフトするシフト量が、材料送り方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域を挟んで、
前記同一のツール送り方向にシフトしている開口の、シフト方向の連続性が途切れることを特徴とする請求項９記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記同一のツール送り方向にシフトしている開口のシフト方向の連続性が途切れる位置に係るメッシュの、ツール送り方向のシフト量が、少なくとも該メ
ッシュと材料送り方向に隣接するメッシュのシフト量に対して、小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項記載の燃料電池。
【請求項１２】
複数スタックされるセル毎に、前記同一のツール送り方向にシフトしている開口の材料送り方向の連続数、
前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方の台形に対しツール送り方向にシフトするシフト量、
該シフト量が、材料送り方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域のうち、
少なくとも一つが異なることを特徴とする５から１１のいずれか１項記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記エキスパンドメタルの、メッシュの刻み幅、刻み深さの少なくとも一方が材料送り方向で異なり、なおかつ、全厚が材料送り方向で一定に形成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数種類のセル構成部材が積層されることによって、最小単位であるセル（単セル）が構成され、なおかつ、セルが複数枚積層されたスタック構造となることで、必要な電圧が確保されるものである。かかるスタック構造において、各セルの最外層に位置してスタック内の各セルを区分けする部材として、板状の部品であるセパレータが用いられている。又、セパレータは、アノード側に燃料ガスをカソード側に酸化剤を各々供給する機能、セルで発電された電気の導電機能、セル内で発生する生成水の排出を行う機能等、様々な役目を担っている。
【０００３】
さて、図１９には、固体高分子型燃料電池のセル構造の一例が示されている。このセル１０は、膜・電極接合体１２（Membrane Electrode Assembly：以下、「ＭＥＡ」という。）がセル１０の厚み方向の中心部に配置され、その両面に、ガス拡散層１４（アノード側/カソード側のガス拡散層１４Ａ、１４Ｃ）、ガス流路１６（アノード側/カソード側のガス流路１６Ａ、１６Ｃ）、セパレータ１８（アノード側/カソード側のセパレータ１８Ａ、１８Ｃ）が夫々配置された構造となっている。なお、ＭＥＡ１２とガス拡散層１４とが一体となった構造を、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode ＆Gas Diffusion Layer Assembly）と称する場合もある。
そして、図１９のようにガス流路１６がセパレータ１８と別体構造をなすセル１０構造においては、ガス流路１６を形成する構造物として、例えばエキスパンドメタルが用いられることで、上述の如きセパレータの機能を確保している（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１０６３３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、セル１０のガス流路１６を形成する構造物として用いられるエキスパンドメタル２０は、例えば、図２０に示される亀甲形のメッシュ２２が、いわゆる千鳥配置された連続構造をなしている。このエキスパンドメタル２０は、平板材料を送りながら金型によって一段づつ切れ込みを入れることによってメッシュ２２が形成されるという製造手順（後述する）に起因して、各メッシュ２２が、材料送り方向〔（Materials）Forwarding Direction：以下、本説明において「ＦＤ方向」ともいう。〕に、階段状に連なった構造となっている。
そして、図１９に示されたセル１０において、エキスパンドメタル２０は、図２１に示されるようにメッシュ２２がガス拡散層１４とセパレータ１８との間に傾斜面を構成するようにして配置されることで、千鳥配置されたメッシュ２２と、ガス拡散層１４表面及びセパレータ１８表面との間に、図２１に斜線部で示される三角形状のガス流路２４が、千鳥状に構成される。従って、ガス流路１６を流れるガスは、千鳥状に配置された三角形状のガス流路２４を順に伝って、ＦＤ方向へと流れ、この際、ガス流ＧＦは図２０に示されるように、ＦＤ方向と直交する方向〔Transverse Direction又はTool  Direction：以下、本説明において「ツール送り方向」又は「ＴＤ方向」ともいう。〕に揺動し、非常に細かなターンを繰り返す態様の流れとなる。
【０００６】
このように、ガス流路１６のガス流ＧＦが、図２０に示されるような非常に細かなターンを繰り返すことに起因して、ガス流路１６におけるガスの圧損は自ずと高くなる。このため、必要なガス流を確保するために、エアコンプレッサーや水素循環ポンプ等に求められる性能値も必然的に高くなり、これら補機の大型化、ひいては燃料電池システムの大型化を来たすこととなる。又、千鳥状に配置された三角形状のガス流路２４が、セル内で発生する生成水の排出経路ともなるが、かかる態様のガス流路では生成水の通路断面積が狭く、セルからの生成水の排出が円滑に行われ難い。従って、濃度過電圧が高まり、出力の低下や電圧安定性の低下を来たすこととなる。
又、生成水の排出を円滑に行うためには、流路出口に向かってガス流速を高め、排水性を向上させることが挙げられているが（上記「特許文献２」参照）、千鳥状に配置された三角形状のガス流路２４の圧損は、ガス流路１６の全体にわたって均一であり、ガス流路１６内のガスの流速も一定となっていることから、ガス流速もガス流路１６の全体にわたって概ね一定となっている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セルのガス流路におけるガスの圧損を必要に応じて低下させることを可能とし、ガス流量を適宜増大させて、燃料電池システムの小型化、出力向上、電圧安定性の確保等を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池は、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池であって、エキスパンドメタルのメッシュ形状を工夫することで、セル構成部材間におけるガスの圧損を適宜制御するものである。
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００８】
（１）セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池であって、前記エキスパンドメタルのメッシュを連結するボンド部が、部分的にボンド長さを短縮する位置で立ち上がり、ストランド部の一部をなしている燃料電池（請求項１）。
本項に記載の燃料電池は、エキスパンドメタルのメッシュを連結するボンド部が、部分的にボンド長さを短縮する位置で立ち上がり、ストランド部の一部をなすことによって、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口は、ＦＤ方向視で、前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大し、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大される。その結果、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路を、ガスは細かなターンを繰り返すことなく流れ、ガスの圧損の減少が図られることとなる。
【０００９】
（２）セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池であって、前記エキスパンドメタルのメッシュを構成するストランド部の一部が、ボンド部と段差のない連続面として成形されている燃料電池（請求項２）。
本項に記載の燃料電池は、エキスパンドメタルのメッシュを構成するストランドの一部が、ボンド部と段差のない連続面として成形されていることによって、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口は、ＦＤ方向視で、前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大し、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大される。その結果、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路を、ガスは細かなターンを繰り返すことなく流れ、ガスの圧損の減少が図られることとなる。
【００１０】
（３）前記（１）、（２）項において、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の形状は、メッシュの刻み幅方向視で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方に対しＴＤ方向にシフトした、多角形をなしている燃料電池（請求項３）。
本項に記載の燃料電池は、エキスパンドメタルのメッシュを連結するボンド部が、部分的にボンド長さを短縮する位置で立ち上がり、ストランド部の一部をなしている、或いは、エキスパンドメタルのメッシュを構成するストランドの一部が、ボンド部と段差のない連続面として成形されていることにより、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の形状は、メッシュの刻み幅方向視で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方に対しツール送り方向にシフトした、多角形をなすこととなる。その結果、開口形状は、ＦＤ方向視でＴＤ方向の幅が基本の亀甲形に比して拡大し、ＦＤ方向視で、前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大する。そして、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大される。その結果、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路を、ガスは細かなターンを繰り返すことなく流れ、ガスの圧損の減少が図られることとなる。
なお、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が大きい程、ＦＤ方向視で、前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大し、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が、拡大されることとなる。
【００１１】
（４）セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池であって、前記エキスパンドメタルの開口形状は、メッシュの刻み幅方向視で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方の台形に対しＴＤ方向にシフトした、多角形をなしている燃料電池（請求項４）。
本項に記載の燃料電池は、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の形状は、メッシュの刻み幅方向視（以下、刻み幅方向を「ＷＤ方向」ともいう。）で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方に対しＴＤ方向にシフトした、多角形をなしていることにより、開口形状は、ＦＤ方向視でＴＤ方向の幅が基本の亀甲形に比して拡大し、ＦＤ方向視で、前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大する。そして、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大される。その結果、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路を、ガスは細かなターンを繰り返すことなく流れ、ガスの圧損の減少が図られることとなる。
【００１２】
（５）前記（３）、（４）項において、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しシフトする方向が、ＦＤ方向に並ぶ複数の開口にわたって同一のＴＤ方向にシフトしている燃料電池（請求項５）。
本項に記載の燃料電池は、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しシフトする方向が、ＦＤ方向に並ぶ複数の開口にわたって同一のＴＤ方向にシフトしていることにより、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路は、ＦＤ方向に並ぶ複数の開口にわたって同一のＴＤ方向に向う流路として形成される。すなわち、ガス流は、同一のＴＤ方向にシフトする複数の開口を流れる間は、蛇行を生じることなく同一のＴＤ方向へと偏向するＦＤ方向の流れとなって、ガスの圧損の減少が図られることとなる。一方、シフト方向が変更されると、その位置でガス流はそれまでと逆のＴＤ方向にターンし、その後、同一のＴＤ方向にシフトする複数の開口を流れる間は、蛇行を生じることなく同一のＴＤ方向へと偏向するＦＤ方向の流れとなる。このように、同一のＴＤ方向にシフトする開口の、ＦＤ方向の数に応じて、ガス流の流れ方向がターンする位置（タイミング）が、適宜調整されることとなる。
【００１３】
（６）前記（５）項において、前記同一のＴＤ方向にシフトしている開口のＦＤ方向の連続数が、エキスパンドメタルの場所ないし領域毎に異なる燃料電池（請求項６）。
本項に記載の燃料電池は、同一のＴＤ方向にシフトしている開口のＦＤ方向の連続数が、エキスパンドメタルの場所ないし領域毎に異なるものとすることにより、ガス流の態様（ターンの頻度、流速、ガスの圧損等）を、一枚のセルにおける場所（スポット的な狭い場所）ないし領域（ある程度広範囲の領域）毎に、適宜調整するものである。
【００１４】
（７）前記（３）から（６）項において、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、エキスパンドメタルの場所ないし領域毎に異なる燃料電池（請求項７）。
前記（３）項でも説明したように、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が大きい程、ＦＤ方向視で前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大し、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大されることとなる。そこで、本項に記載の燃料電池は、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、エキスパンドメタルの場所ないし領域毎に異なるものとすることにより、ガス流の態様（流速、ガスの圧損等）を、一枚のセルにおける場所ないし領域毎に、適宜調整するものである。
【００１５】
（８）前記（３）から（７）項において、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の形状が、前記ＷＤ方向視で、全て、前記多角形をなしている燃料電池（請求項８）。
本項に記載の燃料電池は、全ての開口形状がＷＤ方向視で前記多角形をなしていることにより、ＦＤ方向視でＴＤ方向の幅が基本の亀甲形に比して拡大し、ＦＤ方向視で、前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大する。そして、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大される。その結果、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路の全域に渡り、ガスは細かなターンを繰り返すことなく流れ、ガスの圧損の減少が図られることとなる。
【００１６】
（９）前記（３）から（７）項において、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、ＦＤ方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域を備える燃料電池（請求項９）。
本項に記載の燃料電池は、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、ＦＤ方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零（零の場合は、開口の形状が基本形である亀甲形となる。）に形成された場所ないし領域で、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が、部分的に縮小される。その結果、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路を流れるガス流が部分的に絞られ、ガス流路出口へ向けて流れる生成水の一部はＴＤ方向に分流する。そして、並行する概略チャンネル状の複数筋のガス流路を流れる生成水同士が接触し、互いの表面張力により一塊の水流としてまとまり、その他の筋のガス流路を介して排水が促される。よって、残留生成水によるガス圧損の上昇が抑えられる。
【００１７】
（１０）上記（９）項において、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、ＦＤ方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域を挟んで、前記同一のＴＤ方向にシフトしている開口の、シフト方向の連続性が途切れる燃料電池（請求項９）。
本項に記載の燃料電池は、このように構成されることで、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される概略チャンネル状の複数筋のガス流路に、部分的にエルボ部又はクランク部が形成される。その結果、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路を流れるガス流が、このエルボ部又はクランク部において部分的に屈曲し又は蛇行し、一部がＴＤ方向に分流して、ガス流路出口へ向けて流れる生成水の一部もＴＤ方向に分流する。そして、並行する概略チャンネル状の複数筋のガス流路を流れる生成水同士が接触し、互いの表面張力により一塊の水流としてまとまり、ガス流路からの排水が促される。よって、残留生成水によるガス圧損の上昇が抑えられる。
【００１８】
（１１）前記（５）から（１０）項において、前記同一のツール送り方向にシフトしている開口のシフト方向の連続性が途切れる位置に係るメッシュの、ツール送り方向のシフト量が、少なくとも該メッシュと材料送り方向に隣接するメッシュのシフト量に対して、小さくなるように形成されている燃料電池（請求項１１）。
本項に記載の燃料電池は、同一のＴＤ方向にシフトしている開口のシフト方向の連続性が途切れる位置に係るメッシュの、ツール送り方向のシフト量が、少なくとも該メッシュと材料送り方向に隣接するメッシュのシフト量に対して、小さくなるように形成されていることにより、開口のシフト方向の連続性が途切れる位置に構成されるエルボ部の、ガス流路の湾曲が緩やかとなり、ガス流路が拡幅されかつエルボ部のガスの流れが円滑化される。そして、エルボ部への生成水の滞留を防ぎ、生成水の滞留量の増加に起因するガス流路の狭小化が回避され、エルボ部でのガス圧損の上昇が抑えられる。ガス流路のエルボ部には、特に生成水の滞留が生じ易いことから、エルボ部のガス流路を可能な限り広げることで、ガス圧損の上昇を効果的に回避するものとなる。
【００１９】
（１２）前記（５）から（１１）項において、複数スタックされるセル毎に、前記同一のＴＤ方向にシフトしている開口のＦＤ方向の連続数、前記エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量、該シフト量が、ＦＤ方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域のうち、少なくとも一方が異なる燃料電池（請求項１２）。
本項に記載の燃料電池は、複数スタックされるセル毎に、同一のＴＤ方向にシフトしている開口の材料送り方向の連続数、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量、該シフト量が、ＦＤ方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域のうち、少なくとも一方が異なることにより、セル毎に、ガス流の態様が最適となるように、適宜調整するものである。
【００２０】
（１３）前記（１）から（１２）項において、前記エキスパンドメタルの、メッシュの刻み幅、刻み深さの少なくとも一方がＦＤ方向で異なり、なおかつ、全厚がＦＤ方向で一定に形成されている燃料電池（請求項１３）。
セルのガス流路を形成する構造物として用いられるエキスパンドメタルは、後述するように、平板材料を送りながら金型によって一段づつ切れ込みを入れることによってメッシュが形成されるという製造手順を採ることに起因して、メッシュの刻み幅がより大きいほどメッシュを構成するストランドの幅も増大する。従って、本項に記載の燃料電池は、エキスパンドメタルの、メッシュの刻み幅、刻み深さの少なくとも一方がＦＤ方向で異なり、なおかつ、全厚がＦＤ方向で一定に形成されていることで、メッシュの刻み幅が大きい場所ないし領域では、ＦＤ方向視で一つのメッシュあたりの開口長さが長く（メッシュが粗く）なる。一方、メッシュの刻み幅が小さい場所ないし領域では、ＦＤ方向視で一つのメッシュあたりの開口長さが短く（メッシュが細かく）なる。従って、メッシュの刻み幅が大きい場所ないし領域では、ガス流は緩やかなターンを描くように流れ、メッシュの刻み幅が小さい場所ないし領域では、ガス流は細かなターンを描くように流れ、ガス流の流れ方向がターンする位置（タイミング）が、メッシュの刻み幅に応じて適宜調整されることとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明はこのように構成したので、セルのガス流路におけるガスの圧損を必要に応じて下げることを可能とし、ガス流量を適宜増大させて、燃料電池システムの小型化、出力向上、電圧安定性の確保等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池の、ガス流路の形成部材であるエキスパンドメタルの構造を示す説明図であり、（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルを、メッシュの刻み幅方向に見た図、（ｂ）は（ａ）のエキスパンドメタルの基本となる亀甲形のエキスパンドメタルを、メッシュの刻み幅方向に見た図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの、開口形状のバリエーションを（ａ）〜（ｃ）に示したものである。
【図３】図２の（ａ）〜（ｃ）に示されたエキスパンドメタルの斜視図を、各々（ａ）〜（ｃ）に示したものである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの、製造装置を構成する金型を模式的に示した斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの、製造装置を構成する金型と、ローラとを概略的に示した側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの、製造装置を構成する圧延ローラを概略的に示した側面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの製造用金型の、上型のＴＤ方向へのシフト動作を、刻み幅方向に見たエキスパンドメタルと共に示す説明図であり、（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの成形に係る上型の動作を、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの基本となる、亀甲形のエキスパンドメタルの成形に係る上型の動作を示すものである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る、同一のＴＤ方向に連続して送る際の連続数を、場所ないし領域毎に変えたエキスパンドメタルを備えた燃料電池を示す模式図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの製造手順として、セルにおけるガスの流入口に近い領域における刻み幅を狭く、ガスの流出口に近い領域における刻み幅を広く、ガスの流入口と流出口との中間の領域における刻み幅を中間幅となるように徐変させた例を示すものであり、（ａ）はラスカットメタルを、（ｂ）は（ａ）のラスカットメタルを圧延して得られたエキスパンドメタルを、模式的に示している。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池スタックの模式図である。
【図１１】燃料電池内でエキスパンドメタルにより形成されるガス流路のイメージ図であり、（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るガス流路を、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの基本となる、亀甲形のエキスパンドメタルによるガス流路を示すものである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルの、開口の基本形となる亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が異なる場合の、発電時のガス流量と発電時のガス圧損との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の、ガス流路の形成部材であるエキスパンドメタルを備えるセルの平面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の、ガス流路の形成部材であるエキスパンドメタルを部分的に示した斜視図である。
【図１５】（ａ）は、図１４に示されるエキスパンドメタルを用いたガス流路における、生成水の流れを示すものであり、（ｂ）は、比較例として本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルを用いたガス流路に生じ得る、生成水の流れを示すものである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の、ガス流路の形成部材であるエキスパンドメタルの応用例を部分的に示した斜視図である。
【図１７】エキスパンドメタルの各部名称の説明図であり、（ａ）は菱形のメッシュの平面図、（ｂ）はＡ−ＡおよびＡ’−Ａ’線における断面図、（ｃ）は亀甲形のメッシュの平面図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池の、ガス流路の形成部材であるエキスパンドメタルを部分的に示した斜視図であり、（ａ）はエキスパンドメタルを部分的に示した斜視図及び要部拡大図、（ｂ）は参考として本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタルを部分的に示した斜視図及び要部拡大図、（ｃ）は（ａ）のエキスパンドメタルにより形成されるガス流路のエルボ部におけるガス流を示す模式図、（ｄ）は（ｂ）のエキスパンドメタルにより形成されるガス流路のエルボ部におけるガス流を示す模式図である。
【図１９】従来の固体高分子型燃料電池のセル構造の一例を示す断面図である。
【図２０】図１９に示されるセルのガス流路を形成する、亀甲形のメッシュを備えるエキスパンドメタルを、メッシュの刻み幅方向に見た図である。
【図２１】図２０に示されたエキスパンドメタルを用いた、従来のセルのガス流路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
まず、本発明を実施するための最良の形態を説明するにあたり、予め、図１７を参照しながらエキスパンドメタルの各部名称を明らかにする。エキスパンドメタルは、一般的には、既に説明した亀甲形のメッシュ２２（図２０、図１７（ｃ）参照）や、図１７（ａ）に示されるような、菱形のメッシュ２６が、いわゆる千鳥配置された連続構造をなしている。そして、メッシュの交差部をボンド部ＢＯ、メッシュのボンド部ＢＯ間をつなぐ部分をストランド部ＳＴという。又、ボンド部ＢＯのＴＤ方向の長さをボンド長さＢＯｌ、ストランド部ＳＴの厚みを刻み幅（送り幅）Ｗという。図中、符号ｔは素材の板厚、符号Ｄはエキスパンドメタルの全厚である。なお、図１７には、併せてＦＤ方向（材料送り方向）、ＴＤ方向（ツール送り方向）及びＷＤ方向（メッシュの刻み幅方向）を示している。
各部名称から明らかなように、亀甲形のメッシュ２２は、ボンド部ＢＯの長いメッシュ形状であり、菱形のメッシュ２６は、ボンド部ＢＯの短いメッシュ形状である。そして、菱形のメッシュ２６のＦＤ方向断面形状（Ａ−Ａ断面形状）と、亀甲形のメッシュ２２のＦＤ方向断面形状（Ａ’−Ａ’断面図）とは同一であることから、図１７（ｂ）に両者のＦＤ方向断面形状を示している。
【００２４】
さて、本発明の第１の実施の形態に係るセル燃料電池は、ガス流路の形成部材としてエキスパンドメタルが用いられており、このエキスパンドメタルは、図１に概略的に示されるような構造的特徴を備えている。すなわち、メッシュを連結するボンド部ＢＯが、部分的にボンド長さＢＯｌ（図１７参照）を短縮する位置で立ち上がり、ストランド部ＳＴの一部をなしているものである。又、これを換言すれば、エキスパンドメタルのメッシュを構成するストランド部ＳＴの一部が、ボンド部ＢＯと段差のない連続面として成形されているものでもある。
更に、本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８は、エキスパンドメタルの開口３０の形状が、ＷＤ方向視で、図１（ｂ）に示される亀甲形を基本とし、なおかつ、この亀甲形を、ＴＤ方向の対角線ＴＤｄで半割りにして形成される台形の一方が、図１（ａ）に示されるように、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトした、多角形（図示の例では八角形）をなしている。
【００２５】
又、図１（ａ）に示されるように、本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８のメッシュにより形成される開口３０の、亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄで半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しシフトする方向が、材料送り方向ＦＤに並ぶ複数の開口にわたって同一のＴＤ方向にシフトしている。
すなわち、図１（ａ）の例では、符号３０Ｌで示される開口は、亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄで半割りにして形成される台形の、図中上半分が下半分に対し左ＴＤ方向にシフトしたものであり、この開口３０ＬがＦＤ方向に三連続で形成されている。又、符号３０Ｒで示される開口は、亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄで半割りにして形成される台形の、図中上半分が下半分に対し右ＴＤ方向にシフトしたものであり、この開口３０Ｒが、ＦＤ方向に三連続で形成されている。
【００２６】
又、図２、図３に示されるように、エキスパンドメタル２８のメッシュにより形成される開口３０の形状として、亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄで半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量を適宜変えた、様々なバリエーション形状が適宜用いられる。
すなわち、図２（ａ）には、ボンド部ＢＯのボンド長さＢＯｌが、ボンド部ＢＯに必要な強度が確保され得る最短ボンド長さとなるように、ＴＤ方向のシフト量を許容最大シフト量とした例が示されており、図３（ａ）には図２（ａ）の立体模式図が示されている。又、図２（ｂ）には、ボンド長さＢＯｌが、基本の亀甲形のボンド部ＢＯの半分のボンド長さとなるように、ＴＤ方向のシフト量を設定した例が示されており、図３（ｂ）には図２（ｂ）の立体模式図が示されている。更に、図２（ｃ）には、ボンド長さＢＯｌが、基本の亀甲形のボンド部ＢＯのボンド長さよりも若干短い程度となるように、ＴＤ方向のシフト量を少なく設定した例が示されており、図３（ｃ）には図２（ｃ）の立体模式図が示されている。
【００２７】
ここで、図４から図７を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８の製造手順を説明する。
エキスパンドメタル２８の製造装置は、図４、図５に示されるダイ３２、上刃３４、下受刃３６を備える金型と、平板材料３８をＦＤ方向へと送るローラ４０とを備えている。上刃３４はＴＤ方向（ＦＤ方向と直交する方向）にシフトしかつＷＤ方向（上下方向）に昇降するものであり、かつ、上刃３４の下面には、台形状の突起３４ａがＴＤ方向に一定間隔を空けて形成されている。
そして、平板材料３８は、ローラ４０によって所定の刻み幅Ｗで金型へと送り込まれ、台形状の突起３４ａとダイ３２とによって平板材料３８は部分的にせん断され、かつ、上刃３４と下受刃３６とによって挟持されることで、台形状の切り起こしが形成される。又、上刃３４の上昇の都度、上刃３４がＴＤ方向にシフトすることで、台形状の切起こしが千鳥状に一段づつ成形され、階段状のメッシュを有するラスカットメタル２８’が形成されるものである。その後、階段状のメッシュを有するラスカットメタル２８’が、図６に示される圧延ローラ４２によって圧延されることにより、必要な全厚Ｄ（図１７（ｂ）参照）のエキスパンドメタル２８が成形される。
【００２８】
ところで、平板材料３８がローラ４０によって所定の刻み幅Ｗで金型へと送り込まれ、その都度、上刃３４がＴＤ方向にシフトして昇降することによって、平板材料３８に一段づつ台形状の切起こしを成形するにあたり、図７（ｂ）に丸付き数字１―２―１―２‥‥で示されるように、上刃３４の台形状の突起３４ａの設置間隔の半分のピッチＰで、上刃３４のＴＤ方向の往復シフト動作を交互に行った場合には、エキスパンドメタル２８（ラスカットメタル２８’）の開口形状は、基本形である亀甲形となる。
しかしながら、本発明の第１の実施の形態では、平板材料３８がローラ４０によって所定の刻み幅Ｗで金型へと送り込まれ、その都度、上刃３４がＴＤ方向にシフトして昇降する際に、図７（ａ）に丸付き数字１―２―３―４―３―２―１で示されるように、上刃３４の台形状の突起３４ａの設置間隔の半分のピッチＰを更に複数に分割したピッチ（図示の例では１／３Ｐ）で、同一のＴＤ方向に連続してシフトした後、逆のＴＤ方向に連続して戻すといったシフト動作を行うことで、図１から図３に示される多角形の開口３０を有するエキスパンドメタル２８を製造するものである。
【００２９】
又、エキスパンドメタルの製造装置において、上刃３４のＴＤ方向のシフト制御ロジックを変更して、同一のＴＤ方向に連続して送る際の連続数を、図８に示されるように、エキスパンドメタルの任意の場所ないし領域毎に変えることも可能である。なお、図８の例では、セルにおけるガスの流入口に近い領域Ｒ１における連続数を多く（図７（ａ）の例に倣えば、上刃３４のＴＤ方向のシフト動作は、１―２―３―４―５−６−５−４−３―２―１となる。）、ガスの流出口に近い領域Ｒ３における連続数を少なくし（同じく、１―２―３―２―１となる。）、ガスの流入口と流出口との中間の領域Ｒ２における連続数を中間数（同じく、１―２―３―４―５−４−３―２―１となる。）としている。
【００３０】
又、本発明の第１の実施の形態では、ラスカットメタル２８’の製造段階では、メッシュの刻み幅がＦＤ方向で異なるように、平板材料３８をローラ４０によって金型へと送り込むことにより、ＦＤ方向で全厚を変え、図６に示される圧延ローラ４２による圧延工程において、全厚がＦＤ方向で一定となるように、エキスパンドメタル２８を成形することとしても良い。例えば、図９（ａ）に示されるように、セルにおけるガスの流入口に近い領域Ｒ１における刻み幅Ｗが狭く、ガスの流出口に近い領域Ｒ３における刻み幅Ｗが広く、ガスの流入口と流出口との中間の領域Ｒ２における刻み幅Ｗを中間幅となるように、刻み幅、刻み深さの少なくとも一方を徐変させたラスカットメタル２８’を成形し、それを全厚がＦＤ方向で一定となるように圧延して、図９（ｂ）に示されるエキスパンドメタル２８を成形する。
【００３１】
更に、本発明の第１の実施の形態では、複数スタックされるセル毎に、同一のＴＤ方向にシフトしている開口のＦＤ方向の連続数、及び、エキスパンドメタル２８のメッシュにより形成される開口３０の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量のうち、少なくとも一方が異なるように構成することとしても良い。例えば、図１０に示されるスタック４０において、端部セル１０Ｅのエキスパンドメタルの、上記開口の連続数及び上記シフト量を、その全体にわたって大きくしている。なお、図１０中、符号４２は、スタック４０のガス入口分配器を、符号４４はガス出口を示している。
【００３２】
さて、上記構成をなす、本発明の第１の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池は、図１（ａ）、図２、図３に示されるように、エキスパンドメタル２８のメッシュを連結するボンド部ＢＯが、部分的にボンド長さＢＯｌを短縮する位置で立ち上がり、ストランド部ＳＴの一部をなしている。又、換言すれば、エキスパンドメタル２８のメッシュを構成するストランドＳＴの一部が、ボンド部ＢＯと段差のない連続面として成形されている。従って、エキスパンドメタル２８のメッシュにより形成される開口３０は、ＦＤ方向視で、前後の開口３０がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大し、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大される。
【００３３】
又、エキスパンドメタル２８のメッシュにより形成される開口３０の形状は、図１（ａ）、図２、図３に示されるように、ＷＤ方向視で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄ（図１（ｂ））で半割りにして形成される台形の一方が他方に対しＴＤ方向にシフトした、多角形をなしている。その結果、開口形状は、ＦＤ方向視でＴＤ方向の幅が基本の亀甲形に比して拡大し、ＦＤ方向視で前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大する。そして、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が拡大される。
すなわち、図１１にイメージ図で示されるように、亀甲形の開口が千鳥配置された一般的なエキスパンドメタル２０のガス流路４６ＰＡ（図１１（ｂ））が、ガス拡散層１４又はセパレータ１８との接触部に狭い範囲で形成されるのに対し、本願の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８のガス流路４６Ｉ（図１１（ａ））は、ガス拡散層１４又はセパレータ１８との接触部近傍に幅広く形成されることとなる。従って、セル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルにより形成されるガス流路４６Ｉを、ガスは細かなターンを繰り返すことなく流れ、ガスの圧損の減少が図られることとなる。
【００３４】
又、本発明の第１の実施の形態によれば、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄで半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しシフトする方向が、ＦＤ方向に並ぶ複数の開口にわたって同一のＴＤ方向にシフトしていることにより、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路４６Ｉは、ＦＤ方向に並ぶ複数の開口にわたって同一のＴＤ方向に偏向するＦＤ方向の流路として形成される。すなわち、ガス流ＧＦは、図１（ａ）に示されるように、同一のＴＤ方向にシフトする複数の開口３０（３０Ｒ）を流れる間は、蛇行を生じることなく同一のＴＤ方向へと偏向するＦＤ方向の流れとなって、ガスの圧損の減少が図られることとなる。一方、シフト方向が変更されると、その位置でガス流ＧＦはそれまでと逆のＴＤ方向にターンし、その後、同一のＴＤ方向にシフトする複数の開口３０（３０Ｌ）を流れる間は、蛇行を生じることなく同一のＴＤ方向へと偏向するＦＤ方向の流れとなる。
このように、同一のＴＤ方向にシフトする開口の、ＦＤ方向の数に応じて、ガス流の流れ方向がターンする位置（タイミング）が、適宜調整されることから、セルの全体にわたるガスの圧損を抑え、エアコンプレッサーや水素循環ポンプ等に求められる性能値を低く抑え、これら補機の大型化、ひいては燃料電池システムの大型化を防ぐことができる。又、ガス流路４６Ｉが、拡散層で発生する生成水の排出経路として機能する際にも、生成水の通路断面積が広がり、生成水の排出が円滑に行われて濃度過電圧が低下し、出力向上が図られ、電圧安定性も高まることとなる。
【００３５】
又、生成水の排出を円滑に行うためには、流路出口に向かってガス流速を高めることが望ましいことから、図８に示されるように、セルにおけるガスの流入口に近い領域Ｒ１における同一ＴＤ方向の連続数を多く、ガスの流出口に近い領域Ｒ３における同一ＴＤ方向の連続数を少なくし、ガスの流入口と流出口との中間の領域Ｒ２における同一ＴＤ方向の連続数を中間数とすることで、ガス流路の圧損を意図的に変え、ガス流路１６内のガスの流速を必要に応じ部分的に高めることも可能となる。
このように、同一のＴＤ方向にシフトしている開口の材料送り方向の連続数が、エキスパンドメタルの任意の場所ないし領域毎に異なるものとすることにより、ガス流の態様（ターンの頻度、流速、ガスの圧損等）を、一枚のセルにおける任意の場所ないし領域毎に、適宜調整することが可能である。
【００３６】
又、本発明の第１の実施の形態によれば、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が大きい程、ＦＤ方向視で前後の開口がＴＤ方向に重なり合う面積が拡大し、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される、概略チャンネル状の複数筋のガス流路４６Ｉ（図１１（ａ）参照）の断面積が拡大されることとなる。そこで、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池は、エキスパンドメタル２８のメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄで半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、エキスパンドメタルの任意の場所ないし領域毎に異なるものとすることにより、ガス流の態様（流速、ガスの圧損等）を、一枚のセルにおける任意の場所ないし領域毎に、適宜調整することができる。
なお、図１２には、発電時のガス流量ＧＦgeと、発電時のガス圧損ＧＰloとの関係を示しているが、上述のＴＤ方向にシフトするシフト量が大きいほど（ＴＤＢ＞ＴＤＳ）、ガス圧損が低下することが、本発明者らによって確認されている。
【００３７】
又、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池は、図９に示されるように、エキスパンドメタル２８の、メッシュの刻み幅、刻み深さの少なくとも一方がＦＤ方向で異なり、なおかつ、全厚がＦＤ方向で一定に形成されていることで、メッシュの刻み幅が大きい場所ないし領域Ｒ３では、ＦＤ方向視で一つのメッシュあたりの開口長さが長く（メッシュが粗く）なる。一方、メッシュの刻み幅が小さい場所ないし領域Ｒ１では、ＦＤ方向視で一つのメッシュあたりの開口長さが短く（メッシュが細かく）なる。従って、メッシュの刻み幅が大きい場所ないし領域では、ガス流ＧＦは緩やかなターンを描くように流れ、メッシュの刻み幅が小さい場所ないし領域では、ガス流ＧＦは細かなターンを描くように流れ、ガス流の流れ方向がターンする位置（タイミング）が、メッシュの刻み幅に応じて適宜調整されることとなり、図８の例と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００３８】
又、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池は、複数スタックされるセル毎に、同一のＴＤ方向にシフトしている開口のＦＤ方向の連続数、及び、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量のうち、少なくとも一方が異なることにより、セル毎に、ガス流の態様が最適となるように、適宜調整することができる。例えば、一般にスタック４０において端部セル１０Ｅにはガスが届き難く、他のセルと比較して生成水の排出が困難となることから、セル電圧の低下が顕著となりやすい。そこで、図１０に示されるように、予め端部セル１０Ｅのエキスパンドメタル２８を、上記の例に倣ってガス圧損が減少するように形成することで、端部セルの排水を促進し、セル電圧の低下を防ぐことも可能となる。すなわち、必要に応じ、各セルのガス流の態様（ターンの頻度、流速、ガスの圧損等）を調整するように、エキスパンドメタル２８を形成することで、最適のスタック４０を構成することが可能となる。又、端部セル１０Ｅのみならす、端部の複数のセルにエキスパンドメタル２８を採用することにより、スタック４０全体における、より適切なガス流の調整を行うことも可能である。
なお、以上の如く、メッシュにより形成される開口３０の形状が、図１（ａ）、図２、図３に示されるように、ＷＤ方向視で、亀甲形を基本とし、なおかつ、該亀甲形をＴＤ方向の対角線ＴＤｄ（図１（ｂ））で半割りにして形成される台形の一方が他方に対しＴＤ方向にシフトした、多角形をなしているエキスパンドメタル２８を、アノード側/カソード側のガス流路１６Ａ、１６Ｃの一方に限定して設けることとしても良く、双方に設けることとしても良く、適宜、採用するエキスパンドメタルの構造を検討することが望ましい。
【００３９】
続いて、図１３から図１６を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、従来技術や、本発明の第１の実施の形態と同一部分若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
本発明の第２の実施の形態に係るセル１０は、図１３に平面図で示される通り、透過図として示されているエキスパンドメタル５０によってガス流路１６（図１９参照）が構成されている。このエキスパンドメタル５０は、図１４に単体斜視図としても示されるように、エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しツール送り方向にシフトするシフト量が零に形成された場所ないし領域５２を備えている。この、シフト量が零に形成された領域５２は、要するに、開口の形状が基本形である亀甲形に形成された場所ないし領域である。
【００４０】
すなわち、本発明の第２の実施の形態では、エキスパンドメタル５０のメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、エキスパンドメタル５０の、ＦＤ方向に隣接する他の場所ないし領域５５、５６に比して小さく（最小で図１４に示される零）に形成された場所ないし領域５２を備えるものである。この点、本発明の第１の実施の形態が、エキスパンドメタル２０のメッシュ２８により形成される開口３０の形状が、メッシュのＷＤ方向視で、全て、多角形をなしていることと相違している。
【００４１】
又、本発明の第２の実施の形態では、エキスパンドメタル５０のメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、ＦＤ送り方向に隣接する他の場所ないし領域５４、５６に比して、小さく或いは零に形成された場所ないし領域５２を挟んで、同一のＴＤ方向にシフトしている開口の、シフト方向の連続性が途切れている。すなわち、図１４の例では、場所ないし領域５４は左ＴＤ方向にシフトし、場所ないし領域５６は右ＴＤ方向にシフトしている。
【００４２】
さて、上記構成をなす、本発明の第２の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、図１５（ａ）に示されるように、エキスパンドメタル５０のメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量が、ＦＤ方向に隣接する他の場所ないし領域に比して、小さく形成された場所ないし領域５２で、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される概略チャンネル状の複数筋のガス流路の断面積が、部分的に縮小される。
その結果、エキスパンドメタル５０により形成されるガス流路１６（図１９）を流れるガス流が部分的に絞られ、ガス流路出口へ向けて流れる生成水Ｗａの一部はＴＤ方向に分流する。そして、並行する概略チャンネル状の複数筋のガス流路を流れる生成水Ｗ１、Ｗ２同士が接触し、互いの表面張力により一塊の水流Ｗ３としてまとまり、その他の筋のガス流路を介して排水が促される。よって、残留生成水によるガス圧損の上昇が抑えられる。
【００４３】
図１５（ｂ）には、比較例として本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８が示されているが、並行する概略チャンネル状の複数筋のガス流路を流れるガス流ＧＦは、夫々独立性の高い流れとなり、隣接する筋間や、セパレータ１８側（図１９）、ＧＤＬ１２側（図１９）とのガスや生成水Ｗａの授受が、本発明の第２の実施の形態に比して少ない。この傾向は、特に燃料電池の低負荷運転時に高くなる。
このように、本発明の第１の実施の形態では、生成水の排出が特定の筋のガス流路に偏り、その他の筋のガス流路に生成水Ｗａが残留することで、ガス圧損が上昇することが懸念されるような場合でも、本発明の第２の実施の形態によれば、上述のごとく生成水Ｗａの排水が促され、残留生成水によるガス圧損の上昇が抑えられる。
【００４４】
又、上記場所ないし領域５２において、同一のＴＤ方向にシフトしている開口の、シフト方向の連続性が途切れることで、ＴＤ方向に重なり合う開口のＦＤ方向の連なりにより構成される概略チャンネル状の複数筋のガス流路に、部分的にエルボ部又はクランク部が形成される。その結果、エキスパンドメタル５０により形成されるガス流路を流れるガス流ＧＦが、エルボ部又はクランク部において部分的に屈曲し又は蛇行し、一部がＴＤ方向に分流して、ガス流路出口へ向けて流れる生成水の一部もＴＤ方向に分流することとなり、上記効果を得ることができる。
なお、図１４、図１５（ａ）の例では、場所ないし領域５２を挟んだ５４、５６が、ＴＤ方向に折り返す態様となっているが、必ずしもこのような態様である必要はなく、場所ないし領域５４、５６が、いずれも同一のＴＤ方向にシフトするものであってもよい。
【００４５】
更には、図１６に示される別例のように、エキスパンドメタル５０のメッシュにより形成される開口の、亀甲形をＴＤ送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しＴＤ方向にシフトするシフト量を一定としつつ、ＴＤ方向のシフトを頻繁に折り返す場所ないし領域５８を構成することとしてもよい。
この場合は、同一のＴＤ方向にシフトしている開口のＦＤ方向の連続数が、エキスパンドメタル５０の場所ないし領域毎に異なる態様の応用例でもあるが、エキスパンドメタル５０により形成されるガス流路を流れるガス流ＧＦが部分的に屈曲し又は蛇行し、一部がＴＤ方向に分流して、ガス流路出口へ向けて流れる生成水の一部もＴＤ方向に分流することとなり、上記と同様の作用効果を得ることが可能となる。
その他、本発明の第１の実施の形態と同様の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【００４６】
続いて、図１８を参照しながら、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで、従来技術や、本発明の第１、第２の実施の形態と同一部分若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
本発明の第３の実施の形態に係るエキスパンドメタル６０は、図１８（ａ）に単体斜視図として示されるように、同一のＴＤ方向にシフトしている開口のシフト方向の連続性が途切れる位置に係るメッシュ６２の、ＴＤ方向のシフト量ＳＳが、少なくとも該メッシュ６２とＦＤ方向に隣接するメッシュ６４（ＦＤ方向に隣接する複数段の範囲に渡るものでも良い）のシフト量ＳＬに対して、小さくなるように形成されているものである。参考のために、本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８の対応する部分を図１８（ｂ）に示しているが、エキスパンドメタル２８はＦＤ方向に隣接するメッシュ６２、６４が全て同一のシフト量ＳＬとなっている。
【００４７】
そして、本発明の第３の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、図１８（ｃ）には、エキスパンドメタル６０により形成されるガス流路が、開口のシフト方向の連続性が途切れる位置にて構成されるエルボ部ＥＬに模式的に示され、比較対照として、図１８（ｄ）に本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８の対応する部分が模式的に示されているが、本発明の第３の実施の形態に係るエキスパンドメタル６０のエルボ部ＥＬのガス流路の湾曲が、本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８のエルボ部ＥＬに対し緩やかとなる。又、本発明の第３の実施の形態に係るエキスパンドメタル６０のエルボ部ＥＬの幅Ｅｗ３は、本発明の第１の実施の形態に係るエキスパンドメタル２８のエルボ部ＥＬの幅Ｅｗ１に対して幅広に形成される。
【００４８】
このように、本発明の第３の実施の形態に係るエキスパンドメタル６０によれば、ガス流路のエルボ部ＥＬの狭小化が回避され、エルボ部ＥＬのガス流ＧＦを円滑にすることで、エルボ部ＥＬへの生成水Ｗａの滞留を防ぎ、生成水Ｗａの滞留量の増加に起因するガス流路の狭小化が回避される。そして、生成水Ｗａの滞留量の増加に起因するガス圧損の上昇が抑えられる。そもそもエルボ部には、表面張力の影響等を受けて、特に生成水Ｗａの滞留が生じ易いが、このように、エルボ部ＥＬ（若しくはＦＤ方向の一定範囲）のガス流路を可能な限り広げることで、滞留する生成水Ｗａの総量を減少させ、それによるガス流露の有効流通断面積を拡大し、ガス圧損の上昇を効果的に回避することができる。
その他、本発明の第１、第２の実施の形態と同様の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【符号の説明】
【００４９】
１０：セル、１０Ｅ：端部セル、１２：ＭＥＡ、  １４、１４Ａ、１４Ｃ：ガス拡散層、  １６、１６Ａ、１６Ｃ：ガス流路、  １８、１８Ａ、１８Ｃ：セパレータ、  ２０、２８、５０、６０：エキスパンドメタル、２２：亀甲形のメッシュ、２４：ガス流路、３０：開口、４０：スタック、５２：エキスパンドメタルのメッシュにより形成される開口の、亀甲形をツール送り方向の対角線で半割りにして形成される台形の一方が、他方の台形に対しツール送り方向にシフトするシフト量が零に形成された領域、６２：シフト方向の連続性が途切れる位置に係るメッシュ、６４：ＦＤ方向に隣接するメッシュ、エルボ部ＥＬ、  Ｗａ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３：生成水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２１】
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【図１０】
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【図１８】
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【図１９】
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