(57)【要約】【課題】３層セパレータにおいて、中間プレート（中間層）を構成する樹脂の積層方向への突出を抑制する。【解決手段】燃料電池用セパレータは、互いに対向する一対のプレートと中間層とを備え、対向する一対のプレートは、それぞれ、互いに同じ位置に配置された反応ガス流通用マニホールド形成部と、互いに異なる位置に反応ガス流通用マニホールドから離れて配置された貫通孔である反応ガス流通用スリットと、を有し、中間層は、前記一対のプレートにおける反応ガス流通用マニホールド形成部及び反応ガス流通スリットを包含する領域に対応して配置された貫通孔である反応ガス流通孔と、反応ガス流通孔において反応ガス流通用マニホールド形成部と反応ガス流通スリットとの間に対応する位置に配置された樹脂製の反応ガス流路形成部と、を有する。【選択図】図１
2010272352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用セパレータであって、
互いに対向する一対のプレートと、
前記一対のプレートに挟持された中間層と、
を備え、
前記対向する一対のプレートは、それぞれ、
互いに同じ位置に配置された貫通孔であって、反応ガス流通用マニホールドを形成する反応ガス流通用マニホールド形成部と、
互いに異なる位置に前記反応ガス流通用マニホールドから離れて配置された貫通孔である反応ガス流通用スリットと、
を有し、
前記中間層は、
前記一対のプレートにおける前記反応ガス流通用マニホールド形成部及び前記反応ガス流通スリットを包含する領域に対応して配置された貫通孔である反応ガス流通孔と、
前記反応ガス流通孔において、前記反応ガス流通用マニホールド形成部と前記反応ガス流通スリットとの間に対応する位置に配置された樹脂製の反応ガス流路形成部と、
を有する、燃料電池用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に用いられるセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池に用いられるセパレータとして、樹脂で構成された中間プレートを金属製の２枚のプレート（アノード対向プレート及びカソード対向プレート）により挟持した構成を有する、いわゆる３層式セパレータが提案されている（特許文献１）。３層式セパレータを用いた燃料電池では、反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）は、燃料電池を貫く反応ガス供給用マニホールドを介して各単セルに供給される。各単セルにおいて、反応ガスは、中間プレートに設けられた貫通孔と他の２枚のプレートとによって形成されたガス流路に流入し、アノード対向プレート及びカソード対向プレートに設けられたスリットから膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）に供給される。中間プレートには、上記ガス流路を形成するために櫛歯状の貫通孔が形成され、この櫛歯状の貫通孔の先端部分はアノード対向プレート及びカソード対向プレートのスリットと連通されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４０７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
３層式セパレータを用いた燃料電池では、アノード対向プレート及びカソード対向プレートのスリットにおいて、中間プレートの櫛歯状の貫通孔との連通部分を除く他の部分には中間プレートを構成する樹脂が露呈している。それゆえ、３枚のプレートを重ねて接合治具を用いて加熱圧着すると、アノード対向プレート及びカソード対向プレートのスリットから露呈した樹脂は接合治具に張り付く。その後の冷却工程において、接合治具に張り付いた部分を除く樹脂は熱収縮するのに対して、接合治具に張り付いた樹脂は熱収縮できないため他の部分よりもプレートの積層方向に突出する。したがって、単セルを積層して締結した場合に、この突出した樹脂部分に荷重が集中してしまい、電極部やガスケットシール部の締結荷重が低下し、発電性能の低下やシール性能の低下を招くおそれがあった。
【０００５】
本発明は、３層セパレータにおいて、中間プレート（中間層）を構成する樹脂の積層方向への突出を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］燃料電池用セパレータであって、互いに対向する一対のプレートと、前記一対のプレートに挟持された中間層と、を備え、前記対向する一対のプレートは、それぞれ、互いに同じ位置に配置された貫通孔であって、反応ガス流通用マニホールドを形成する反応ガス流通用マニホールド形成部と、互いに異なる位置に前記反応ガス流通用マニホールドから離れて配置された貫通孔である反応ガス流通用スリットと、を有し、前記中間層は、前記一対のプレートにおける前記反応ガス流通用マニホールド形成部及び前記反応ガス流通スリットを包含する領域に対応して配置された貫通孔である反応ガス流通孔と、前記反応ガス流通孔において、前記反応ガス流通用マニホールド形成部と前記反応ガス流通スリットとの間に対応する位置に配置された樹脂製の反応ガス流路形成部と、を有する、燃料電池用セパレータ。
【０００８】
適用例１の燃料電池用セパレータでは、樹脂製の反応ガス流路形成部は、反応ガス流通孔において、反応ガス流通用マニホールド形成部と反応ガス流通スリットとの間に対応する位置に配置されているので、反応ガス流通用マニホールド及び反応ガス流通スリットに樹脂製の反応ガス流路形成部は露呈せず、したがって、中間層の樹脂の積層方向への突出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としてのセパレータを構成するプレートを示す平面図。
【図２】本実施例のセパレータの製造方法を模式的に示す説明図。
【図３】本実施例のセパレータ８０ａにおける中間層４０ａを示す平面図。
【図４】比較例のセパレータを構成する各プレートを示す説明図。
【図５】比較例のセパレータを示す平面図及び断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．実施例：
Ａ１．各プレートの構成：
図１は、本発明の一実施例としてのセパレータを構成するプレートを示す平面図である。本実施例のセパレータ（後述）は、カソード対向プレート２０及びアノード対向プレート６０によって中間プレート４０を挟持した構成を有する、いわゆる３層式セパレータである。図１の例では、本実施例のセパレータの製造前における各プレート２０，４０，６０を表わしており、セパレータ製造後における中間プレート（後述の中間層４０ａ）の形状は図１に示す中間プレート４０とは異なっている。本実施例のセパレータ（後述）は、例えば、ＭＥＡと共に用いられて、固体高分子型燃料電池スタックの単セルを構成する。このとき、カソード対向プレート２０は、ＭＥＡのカソードと対向して配置され、アノード対向プレート６０はＭＥＡのアノードと対向して配置される。
【００１１】
カソード対向プレート２０は、平面視長方形の薄板である。この薄板としては、例えば、ステンレスやチタン等の金属板を用いることができる。カソード対向プレート２０は、酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａと、酸化剤ガス供給スリット２２ａと、酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂと、酸化剤ガス排出スリット２２ｂと、燃料ガス供給マニホールド形成部２３ａと、燃料ガス排出マニホールド形成部２３ｂと、冷却媒体供給マニホールド形成部２５と、冷却媒体排出マニホールド形成部２６とを備えている。
【００１２】
酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａは、カソード対向プレート２０の一方の長辺に沿って延びた平面視略長方形の貫通孔である。酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａは、セパレータが燃料電池スタックに用いられた場合に、燃料電池スタック内部を積層方向に貫通する酸化剤ガス供給マニホールドの一部を形成する。
【００１３】
酸化剤ガス供給スリット２２ａは、平面視長方形の貫通孔であり、酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａから所定の距離だけ離れて酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａと平行に配置されている。酸化剤ガス供給スリット２２ａは、酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａから後述の酸化剤ガス供給流路に供給された酸化剤ガスを、カソード対向プレート２０と対向するＭＥＡ（図示省略）に供給する。
【００１４】
酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂは、カソード対向プレート２０において酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａに近い長辺とは反対側の長辺に沿って延びた平面視略長方形の貫通孔である。酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂは、セパレータが燃料電池スタックに用いられた場合に、燃料電池スタック内部を積層方向に貫通する酸化剤ガス排出マニホールドの一部を形成する。
【００１５】
酸化剤ガス排出スリット２２ｂは、平面視長方形の貫通孔であり、酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂから所定の距離だけ離れて酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂと平行に配置されている。酸化剤ガス排出スリット２２ｂは、カソード対向プレート２０と対向するＭＥＡ（図示省略）から排出された酸化剤ガスを、後述の酸化剤ガス排出流路を介して酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂに排出する。
【００１６】
燃料ガス供給マニホールド形成部２３ａは、カソード対向プレート２０の一方の短辺に沿って形成された平面視略四角形の貫通孔である。燃料ガス供給マニホールド形成部２３ａは、セパレータが燃料電池スタックに用いられた場合に、燃料電池スタック内部を積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールドの一部を形成する。
【００１７】
燃料ガス排出マニホールド形成部２３ｂは、カソード対向プレート２０において燃料ガス供給マニホールド形成部２３ａに近い短辺とは反対側の短辺に沿って形成された平面視略四角形の貫通孔である。燃料ガス排出マニホールド形成部２３ｂは、セパレータが燃料電池スタックに用いられた場合に、燃料電池スタック内部を積層方向に貫通する燃料ガス排出マニホールドの一部を形成する。
【００１８】
冷却媒体供給マニホールド形成部２５は、カソード対向プレート２０の一方の短辺に沿って延びた平面視長方形の貫通孔である。冷却媒体供給マニホールド形成部２５は、セパレータが燃料電池スタックに用いられた場合に、燃料電池スタック内部を積層方向に貫通する冷却媒体供給マニホールドの一部を形成する。
【００１９】
冷却媒体排出マニホールド形成部２６は、カソード対向プレート２０において冷却媒体供給マニホールド形成部２５に近い短辺とは反対側の短辺に沿って延びた平面視略長方形の貫通孔である。冷却媒体排出マニホールド形成部２６は、セパレータが燃料電池スタックに用いられた場合に、燃料電池スタック内部を積層方向に貫通する冷却媒体排出マニホールドの一部を形成する。
【００２０】
アノード対向プレート６０は、酸化剤ガス供給スリット２２ａ及び酸化剤ガス排出スリット２２ｂがない点と、燃料ガス供給スリット６４ａ及び燃料ガス排出スリット６４ｂを備えている点とにおいてカソード対向プレート２０と異なり、他の構成はカソード対向プレート２０と同じである。
【００２１】
すなわち、アノード対向プレート６０は、カソード対向プレート２０の酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａと同じ位置に酸化剤ガス供給マニホールド形成部６１ａを備えている。同様に、アノード対向プレート６０は、酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂと同じ位置に酸化剤ガス排出マニホールド形成部６１ｂを、燃料ガス供給マニホールド形成部２３ａと同じ位置に燃料ガス供給マニホールド形成部６３ａを、燃料ガス排出マニホールド形成部２３ｂと同じ位置に燃料ガス排出マニホールド形成部６３ｂを、冷却媒体供給マニホールド形成部２５と同じ位置に冷却媒体供給マニホールド形成部６５を、冷却媒体排出マニホールド形成部２６と同じ位置に冷却媒体排出マニホールド形成部６６を、それぞれ備えている。
【００２２】
燃料ガス供給スリット６４ａは、平面視四角形の貫通孔であり、燃料ガス供給マニホールド形成部６３ａから所定の距離だけ離れて配置されている。燃料ガス供給スリット６４ａは、燃料ガス供給マニホールド形成部６３ａから後述の燃料ガス供給流路に供給された燃料ガスを、アノード対向プレート６０と対向するＭＥＡ（図示省略）に供給する。
【００２３】
燃料ガス排出スリット６４ｂは、平面視四角形の貫通孔であり、燃料ガス排出マニホールド形成部６３ｂから所定の距離だけ離れて配置されている。燃料ガス排出スリット６４ｂは、アノード対向プレート６０と対向するＭＥＡ（図示省略）から排出された燃料ガスを、後述の燃料ガス排出流路を介して燃料ガス排出マニホールド形成部６３ｂに排出する。
【００２４】
中間プレート４０は、樹脂製の薄板であり、輪郭の大きさは２つのプレート２０，６０と同じである。なお、樹脂としては、例えば、フェノール樹脂や、ポリプロピレン（ＰＰ）や、ポリエチレン（ＰＥ）等を採用することができる。中間プレート４０は、酸化剤ガス供給マニホールド形成部４１ａと、酸化剤ガス供給スリット対応部４２ａと、酸化剤ガス排出マニホールド形成部４１ｂと、酸化剤ガス排出スリット対応部４２ｂと、燃料ガス供給マニホールド形成部４３ａと、燃料ガス供給スリット対応部４４ａと、燃料ガス排出マニホールド形成部４３ｂと、燃料ガス排出スリット対応部４４ｂと、冷却媒体流路形成部４５とを備えている。
【００２５】
酸化剤ガス供給マニホールド形成部４１ａは、短手方向の長さが短い点を除き、前述の酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａ，６１ａと同じ構成を有する。酸化剤ガス供給スリット対応部４２ａは、酸化剤ガス供給マニホールド形成部４１ａ側（酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａと酸化剤ガス供給スリット２２ａとの間に対応する位置）に櫛歯状の貫通孔を有する点をのぞき、酸化剤ガス供給スリット２２ａと同じ構成を有する。
【００２６】
酸化剤ガス供給マニホールド形成部４１ａ及び酸化剤ガス供給スリット対応部４２ａの構成を換言すると、カソード対向プレート２０における酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａ及び酸化剤ガス供給スリット２２ａを包含する領域に対応する大きな孔の中央部分に、樹脂製の櫛歯部４６ａと、櫛歯部４６ａを支持する樹脂製の支持部４７ａとが配置されている。
【００２７】
酸化剤ガス排出マニホールド形成部４１ｂは、短手方向の長さが短い点を除き、前述の酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂ，６１ｂと同じ構成を有する。酸化剤ガス排出スリット対応部４２ｂは、酸化剤ガス排出マニホールド形成部４１ｂ側（酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂと酸化剤ガス排出スリット２２ｂとの間に対応する位置）に櫛歯状の貫通孔を有する点をのぞき、酸化剤ガス排出スリット２２ｂと同じ構成を有する。
【００２８】
酸化剤ガス排出マニホールド形成部４１ｂ及び酸化剤ガス排出スリット対応部４２ｂの構成を換言すると、カソード対向プレート２０における酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂ及び酸化剤ガス排出スリット２２ｂを包含する領域に対応する大きな孔の中央部分に、樹脂製の櫛歯部４６ｂと、櫛歯部４６ｂを支持する樹脂製の支持部４７ｂとが配置されている。
【００２９】
燃料ガス供給マニホールド形成部４３ａは、中間プレート４０の長手方向に沿った長さが短い点を除き、前述の燃料ガス供給マニホールド形成部２３ａ，６３ａと同じ構成を有する。燃料ガス供給スリット対応部４４ａは、燃料ガス供給マニホールド形成部４３ａ側（燃料ガス供給マニホールド形成部６３ａと燃料ガス供給スリット６４ａとの間に対応する位置）に櫛歯状の貫通孔を有する点を除き、燃料ガス供給スリット６４ａと同じ構成を有する。
【００３０】
燃料ガス供給マニホールド形成部４３ａ及び燃料ガス供給スリット対応部４４ａの構成を換言すると、アノード対向プレート６０における燃料ガス供給マニホールド形成部６３ａ及び燃料ガス供給スリット６４ａを包含する領域に対応する大きな孔の中央部分に、樹脂製の櫛歯部４８ａと、櫛歯部４８ａを支持する樹脂製の支持部４９ａとが配置されている。
【００３１】
燃料ガス排出マニホールド形成部４３ｂは、中間プレート４０の長手方向に沿った長さが短い点を除き、前述の燃料ガス排出マニホールド形成部２３ｂ，６３ｂと同じ構成を有する。燃料ガス排出スリット対応部４４ｂは、燃料ガス排出マニホールド形成部４３ｂ側（燃料ガス排出マニホールド形成部６３ｂと燃料ガス排出スリット６４ｂとの間に対応する位置）に櫛歯状の貫通孔を有する点を除き、燃料ガス排出スリット６４ｂと同じ構成を有する。
【００３２】
燃料ガス排出マニホールド形成部４３ｂ及び燃料ガス排出スリット対応部４４ｂの構成を換言すると、アノード対向プレート６０における燃料ガス排出マニホールド形成部６３ｂ及び燃料ガス排出スリット６４ｂを包含する領域に対応する大きな孔の中央部分に、樹脂製の櫛歯部４８ｂと、櫛歯部４８ｂを支持する樹脂製の支持部４９ｂとが配置されている。
【００３３】
Ａ２．セパレータの製造方法及び構成：
図２は、本実施例のセパレータの製造方法を模式的に示す説明図である。本実施例のセパレータを製造する際には、まず、図２の上段に示すように、３枚のプレート２０，４０，６０を、外縁を合わせて積層する。このとき、３枚のプレートの積層体８０には、酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａと、酸化剤ガス供給スリット８２ａと、酸化剤ガス排出マニホールド形成部８１ｂと、酸化剤ガス排出スリット８２ｂと、燃料ガス供給マニホールド形成部８３ａと、燃料ガス供給スリット８４ａと、燃料ガス排出マニホールド形成部８３ｂと、燃料ガス排出スリット８４ｂと、冷却媒体供給マニホールド形成部８５と、冷却媒体排出マニホールド形成部８６と、酸化剤ガス供給流路部８１ｃと、酸化剤ガス排出流路部８１ｄと、燃料ガス供給流路部８３ｃと、燃料ガス排出流路部８３ｄと、冷却媒体流路１０５とが形成される。
【００３４】
図２の上段においてハッチングで示すように、酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａには、中間プレート４０の支持部４７ａが露呈している。同様に、酸化剤ガス排出マニホールド形成部８１ｂには支持部４７ｂが、燃料ガス供給マニホールド形成部８３ａには支持部４９ａが、燃料ガス排出マニホールド形成部８３ｂには支持部４９ｂが、それぞれ露呈している。
【００３５】
アノード対向プレート６０において、酸化剤ガス供給スリット８２ａに対応する位置には貫通孔が配置されていないため、酸化剤ガス供給スリット８２ａは積層体８０を貫通していない。同様に、アノード対向プレート６０において、酸化剤ガス排出スリット８２ｂに対応する位置には貫通孔が配置されていないため、酸化剤ガス排出スリット８２ｂは積層体８０を貫通していない。また、カソード対向プレート２０において、燃料ガス供給スリット８４ａに対応する位置には貫通孔が配置されていないため、燃料ガス供給スリット８４ａは積層体８０を貫通していない。同様に、カソード対向プレート２０において、燃料ガス排出スリット８４ｂに対応する位置には貫通孔が配置されていないため、燃料ガス排出スリット８４ｂは積層体８０を貫通していない。
【００３６】
酸化剤ガス供給流路部８１ｃは、酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａと酸化剤ガス供給スリット８２ａとを連通させる複数の酸化剤ガス供給流路４６ｃを備えている。これら酸化剤ガス供給流路４６ｃは、中間プレート４０の櫛歯部４６ａの間に位置する貫通穴が２枚のプレート２０，６０によって挟まれて形成されている。酸化剤ガス供給流路４６ｃは、酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａから酸化剤ガス供給スリット８２ａに酸化剤ガスを供給する。なお、複数の酸化剤ガス供給流路４６ｃが配置されることにより、ＭＥＡ（図示省略）に対して酸化剤ガスを偏りなく供給することができる。
【００３７】
酸化剤ガス排出流路部８１ｄは、酸化剤ガス排出マニホールド形成部８１ｂと酸化剤ガス排出スリット８２ｂとを連通させる複数の酸化剤ガス排出流路４６ｄを備えている。これら酸化剤ガス排出流路４６ｄは、中間プレート４０の櫛歯部４６ｂの間に位置する貫通穴が２枚のプレート２０，６０によって挟まれて形成されている。酸化剤ガス排出流路４６ｄは、酸化剤ガス排出スリット８２ｂから酸化剤ガス排出マニホールド形成部８１ｂに酸化剤ガスを排出する。
【００３８】
燃料ガス供給流路部８３ｃは、燃料ガス供給マニホールド形成部８３ａと燃料ガス供給スリット８４ａとを連通させる複数の燃料ガス供給流路４８ｃを備えている。これら燃料ガス供給流路４８ｃは、中間プレート４０の櫛歯部４８ａの間に位置する貫通穴が２枚のプレート２０，６０によって挟まれて形成されている。燃料ガス供給流路４８ｃは、燃料ガス供給マニホールド形成部８３ａから燃料ガス供給スリット８４ａに燃料ガスを供給する。
【００３９】
燃料ガス排出流路部８３ｄは、燃料ガス排出マニホールド形成部８３ｂと燃料ガス排出スリット８４ｂとを連通させる複数の燃料ガス排出流路４８ｄを備えている。これら燃料ガス排出流路４８ｄは、中間プレート４０の櫛歯部４８ｂの間に位置する貫通穴が２枚のプレート２０，６０によって挟まれて形成されている。燃料ガス排出流路４８ｄは、燃料ガス排出スリット８４ｂから燃料ガス排出マニホールド形成部８３ｂに燃料ガスを排出する。
【００４０】
冷却媒体流路１０５は、冷却媒体供給マニホールド形成部８５と冷却媒体排出マニホールド形成部８６とを連通させる。冷却媒体流路１０５は、中間プレート４０の冷却媒体流路形成部４５が２枚のプレート２０，６０によって挟まれて形成されている。
【００４１】
積層体８０を形成した後に、各マニホールド形成部８１ａ，８１ｂ，８３ａ，８３ｂから露呈している支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂを切除し、その後、積層体８０を接合治具（図示省略）を用いて圧着させて加熱することにより、図２下段に示すセパレータ８０ａを得る。なお、支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂを切除することから、セパレータ８０ａにおける中間プレート（中間層４０ａ）は、後述するように、図１に示す中間プレート４０とは異なる構成となる。
【００４２】
各支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂの切除は、パンチで打ち抜くことで比較的容易に実現できる。これは、各支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂの積層方向における手前又は後方に、カソード対向プレート２０及びアノード対向プレート６０が存在しないからである。
【００４３】
図２下段に示すように、各支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂを切除した後には、各マニホールド形成部８１ａ，８１ｂ，８３ａ，８３ｂ、及び各スリット８２ａ，８２ｂ，８４ａ，８４ｂから中間プレートを構成する樹脂フィルムは露呈していない。したがって、加熱圧着する際に接合治具に樹脂フィルムが張り付くことはないので、セパレータ８０ａの両面（ＭＥＡと対向する面）は、いずれもフラットに仕上がることとなる。
【００４４】
図３は、本実施例のセパレータ８０ａにおける中間層４０ａを示す平面図である。中間層４０ａは、酸化剤ガス供給孔４１ｃと、酸化剤ガス排出孔４１ｄと、燃料ガス供給孔４３ｃと、燃料ガス排出孔４３ｄと、冷却媒体流路形成部４５と、櫛歯部４６ａ，４６ｂ，４８ａ，４８ｂとを備えている。図３に示すように、各櫛歯部４６ａ，４６ｂ，４８ａ，４８ｂは、中間プレートとは独立した部材であるため、セパレータ８０ａでは、これら櫛歯部４６ａ，４６ｂ，４８ａ，４８ｂと中間プレートとを含めて中間層と呼ぶ。
【００４５】
酸化剤ガス供給孔４１ｃは、支持部４７ａを切除したことにより、図１に示す酸化剤ガス供給マニホールド形成部４１ａと酸化剤ガス供給スリット対応部４２ａとが結合して形成された貫通孔である。すなわち、酸化剤ガス供給孔４１ｃは、カソード対向プレート２０の酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａ及び酸化剤ガス供給スリット２２ａを包含する領域に対応して配置された貫通孔である。
【００４６】
櫛歯部４６ａは、酸化剤ガス供給孔４１ｃにおいて、酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａと酸化剤ガス供給スリット８２ａとの間に対応する位置に、互いに所定の間隔だけ離れて一列に並んで配置されている。櫛歯部４６ａは、支持部４７ａを切除したことにより、図１に示す櫛歯部４６ａとは異なり、２枚のプレート２０，６０により支持されている。このような構成により、櫛歯部４６ａは、図２に示す酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａ及び酸化剤ガス供給スリット８２ａから露呈することなく、酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａと酸化剤ガス供給スリット８２ａとを連通させる酸化剤ガス供給流路４６ｃを形成することができる。
【００４７】
酸化剤ガス排出孔４１ｄは、支持部４７ｂを切除したことにより、図１に示す酸化剤ガス排出マニホールド形成部４１ｂと酸化剤ガス排出スリット対応部４２ｂとが結合して形成された貫通孔である。すなわち、酸化剤ガス排出孔４１ｄは、カソード対向プレート２０の酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂ及び酸化剤ガス排出スリット２２ｂを包含する領域に対応して配置された貫通孔である。
【００４８】
櫛歯部４６ｂは、酸化剤ガス排出孔４１ｄにおいて、酸化剤ガス排出マニホールド形成部８１ｂと酸化剤ガス排出スリット８２ｂとの間に対応する位置に、互いに所定の間隔だけ離れて一列に並んで配置されている。櫛歯部４６ｂは、支持部４７ｂを切除したことにより、図１に示す櫛歯部４６ｂとは異なり、２枚のプレート２０，６０により支持されている。このような構成により、櫛歯部４６ｂは、酸化剤ガス排出マニホールド形成部８１ｂ及び酸化剤ガス排出スリット８２ｂから露呈することなく、酸化剤ガス排出マニホールド形成部８１ｂと酸化剤ガス排出スリット８２ｂとを連通させる酸化剤ガス排出流路４６ｄを形成することができる。
【００４９】
燃料ガス供給孔４３ｃは、支持部４９ａを切除したことにより、図１に示す燃料ガス供給マニホールド形成部４３ａと燃料ガス供給スリット対応部４４ａとが結合して形成された貫通孔である。すなわち、燃料ガス供給孔４３ｃは、アノード対向プレート６０の燃料ガス供給マニホールド形成部６３ａ及び燃料ガス供給スリット６４ａを包含する領域に対応して配置された貫通孔である。
【００５０】
櫛歯部４８ａは、燃料ガス供給孔４３ｃにおいて、燃料ガス供給マニホールド形成部８３ａと燃料ガス供給スリット８４ａとの間に対応する位置に、互いに所定の間隔だけ離れて一列に並んで配置されている。櫛歯部４８ａは、支持部４９ａを切除したことにより、図１に示す櫛歯部４８ａとは異なり、２枚のプレート２０，６０により支持されている。このような構成により、櫛歯部４８ａは、燃料ガス供給マニホールド形成部８３ａ及び燃料ガス供給スリット８４ａから露呈することなく、燃料ガス供給マニホールド形成部８３ａと燃料ガス供給スリット８４ａとを連通させる燃料ガス供給流路４８ｃを形成することができる。
【００５１】
燃料ガス排出孔４３ｄは、支持部４９ｂを切除したことにより、図１に示す燃料ガス排出マニホールド形成部４３ｂと燃料ガス排出スリット対応部４４ｂとが結合して形成された貫通孔である。すなわち、燃料ガス排出孔４３ｄは、アノード対向プレート６０の燃料ガス排出マニホールド形成部６３ｂ及び燃料ガス排出スリット６４ｂを包含する領域に対応して配置された貫通孔である。
【００５２】
櫛歯部４８ｂは、燃料ガス排出孔４３ｄにおいて、燃料ガス排出マニホールド形成部８３ｂと燃料ガス排出スリット８４ｂとの間に対応する位置に、互いに所定の間隔だけ離れて一列に並んで配置されている。櫛歯部４８ｂは、支持部４９ｂを切除したことにより、図１に示す櫛歯部４８ｂとは異なり、２枚のプレート２０，６０により支持されている。このような構成により、櫛歯部４８ｂは、燃料ガス排出マニホールド形成部８３ｂ及び燃料ガス排出スリット８４ｂから露呈することなく、燃料ガス排出マニホールド形成部８３ｂと燃料ガス排出スリット８４ｂとを連通させる燃料ガス排出流路４８ｄを形成することができる。
【００５３】
前述のカソード対向プレート２０及びアノード対向プレート６０は、請求項における一対のプレートに相当する。また、中間層４０ａは請求項における中間層に、酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａ，６１ａと酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂ，６１ｂと燃料ガス供給マニホールド形成部２３ａ，６３ａと燃料ガス排出マニホールド形成部２３ｂ，６３ｂとは請求項における反応ガス流通用マニホールド形成部に、酸化剤ガス供給スリット２２ａと酸化剤ガス排出スリット２２ｂと燃料ガス供給スリット６４ａと燃料ガス排出スリット６４ｂとは請求項における反応ガス流通用スリットに、酸化剤ガス供給孔４１ｃと酸化剤ガス排出孔４１ｄと燃料ガス供給孔４３ｃと燃料ガス排出孔４３ｄとは請求項における反応ガス流通孔に、櫛歯部４６ａと櫛歯部４６ｂと櫛歯部４８ａと櫛歯部４８ｂとは請求項における反応ガス流路形成部に、それぞれ相当する。
【００５４】
以上説明した本実施例のセパレータ８０ａでは、各マニホールド形成部８１ａ，８１ｂ，８３ａ，８３ｂ及び各スリット８２ａ，８２ｂ，８４ａ，８４ｂから中間プレートを構成する樹脂フィルムは露呈していない。したがって、加熱圧着する際に接合治具に樹脂フィルムが張り付くことはないので、樹脂フィルムの積層方向への突出を抑制することができる。それゆえ、セパレータ８０ａの両面（ＭＥＡと対向する面）はいずれもフラットとなり、燃料電池スタックを構成した際の締結荷重の偏りを抑制することができる。また、各支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂは、３枚のプレート２０，４０，６０が積層された際に各マニホールド形成部８１ａ，８１ｂ，８３ａ，８３ｂから露呈するように構成されているので、各支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂの切除は、パンチで打ち抜くことで比較的容易に実現できる。したがって、セパレータ８０ａの製造コストを抑制できると共に、セパレータ８０ａの歩留まりを向上できる。また、各スリット８２ａ，８２ｂ，８４ａ，８４ｂに樹脂フィルムが露呈していないので、ＭＥＡへの反応ガスの分配性が向上する。
【００５５】
Ａ３．比較例：
図４は、比較例のセパレータを構成する各プレートを示す説明図である。図４では、比較例として、従来におけるプレート（例えば、特開２００８−１４０７４０号公報記載の各プレート）を示している。図４に示す比較例の各プレートのうち、中間プレート７０の構成は上述した本実施例の中間プレート４０と異なる。一方、カソード対向プレート２０及びアノード対向プレート６０の構成は、本実施例のカソード対向プレート２０及びアノード対向プレート６０と同じである。
【００５６】
比較例の中間プレート７０は、櫛歯状の４つの貫通孔７１ａ，７１ｂ，７３ａ，７３ｂを備えている。貫通孔７１ａは、カソード対向プレート２０の酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１ａ及び酸化剤ガス供給スリット２２ａに対応する位置に配置されている。貫通孔７１ａの櫛歯部分は、所定の間隔だけ離れて並んだ樹脂フィルムの凸部７６ａにより形成されている。
【００５７】
貫通孔７１ｂは、カソード対向プレート２０の酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１ｂ及び酸化剤ガス排出スリット２２ｂに対応する位置に配置されている。貫通孔７１ｂの櫛歯部分は、所定の間隔だけ離れて並んだ樹脂フィルムの凸部７６ｂにより形成されている。
【００５８】
貫通孔７３ａは、アノード対向プレート６０の燃料ガス供給マニホールド形成部６３ａ及び燃料ガス供給スリット６４ａに対応する位置に配置されている。貫通孔７３ａの櫛歯部分は、所定の間隔だけ離れて並んだ樹脂フィルムの凸部７８ａにより形成されている。
【００５９】
貫通孔７３ｂは、アノード対向プレート６０の燃料ガス排出マニホールド形成部６３ｂ及び燃料ガス排出スリット６４ｂに対応する位置に配置されている。貫通孔７３ｂの櫛歯部分は、所定の間隔だけ離れて並んだ樹脂フィルムの凸部７８ｂにより形成されている。
【００６０】
図５（Ａ）は、比較例のセパレータを示す平面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す説明図である。従来のセパレータ９０は、前述の各プレート２０，７０，６０を重ねて加熱圧着することにより製造される。
【００６１】
図５（Ａ）に示すように、比較例のセパレータ９０は、酸化剤ガス供給マニホールド形成部９１ａと、酸化剤ガス供給スリット９２ａと、酸化剤ガス排出マニホールド形成部９１ｂと、酸化剤ガス排出スリット９２ｂと、燃料ガス供給マニホールド形成部９３ａと、燃料ガス供給スリット９４ａと、燃料ガス排出マニホールド形成部９３ｂと、燃料ガス排出スリット９４ｂと、冷却媒体供給マニホールド形成部９５と、冷却媒体排出マニホールド形成部９６と、酸化剤ガス供給流路部９１ｃと、酸化剤ガス排出流路部９１ｄと、燃料ガス供給流路部９３ｃと、燃料ガス排出流路部９３ｄと、冷却媒体流路１０５とを備えている。これらのうち、酸化剤ガス供給スリット９２ａと、酸化剤ガス排出スリット９２ｂと、燃料ガス供給スリット９４ａと、燃料ガス排出スリット９４ｂとを除く他の構成要素については、実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６２】
酸化剤ガス供給スリット９２ａには、本実施例のセパレータ８０ａの酸化剤ガス供給スリット８２ａとは異なり、樹脂フィルムの一部である凸部７６ａが露呈している。同様に、酸化剤ガス排出スリット９２ｂには凸部７６ｂが、燃料ガス供給スリット９４ａには凸部７８ａが、燃料ガス排出スリット９４ｂには凸部７８ｂが、それぞれ露呈している。
【００６３】
例えば、凸部７６ａは、図５（Ｂ）に示すように、ホットプレスする際に樹脂フィルムの熱膨張により接合治具１５０に張り付く。その後、冷却すると、例えば、酸化剤ガス供給流路部９１ｃ内の樹脂フィルムが熱収縮するのに対し、凸部７６ａは、接合治具１５０に張り付いているために熱収縮できない。その結果、凸部７６ａは、他の部分（例えば、酸化剤ガス供給流路部９１ｃの部分）に比べて突出することとなる。図５（Ｂ）の例では、凸部７６ａは他の部分に比べて高さｄ１だけ突出している。なお、他の凸部７６ｂ，９４ａ，９４ｂも同様に突出する。したがって、製造されたセパレータ９０を用いて燃料電池スタックを構成した場合に、凸部７６ａ，７６ｂ，９４ａ，９４ｂは積層方向に突出するので締結荷重が集中する。その結果、発電性能の低下やシール性能の低下を招く。
【００６４】
また、各スリット９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂから露呈している樹脂フィルム（各凸部７６ａ，７６ｂ，９４ａ，９４ｂ）を取り除こうとしても、例えば、酸化剤ガス供給スリット９２ａの後ろ側にはアノード対向プレート６０が位置しているので、パンチを用いて打ち抜くことはできない。したがって、各凸部７６ａ，７６ｂ，９４ａ，９４ｂの除去工程は複雑となり、セパレータ９０の製造コストの上昇を招くと共に、歩留まりの低下を招くこととなる。
【００６５】
これに対して、本実施例のセパレータ８０ａでは、上述したように樹脂フィルムの積層方向への突出は抑制されるので、燃料電池スタックを構成した際の締結荷重の偏りを抑制することができる。加えて、本実施例のセパレータ８０ａの製造工程において、各支持部４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂの切除は、パンチで打ち抜くことで比較的容易に実現できる。したがって、セパレータ８０ａの製造コストを抑制できると共に、セパレータ８０ａの歩留まりを向上できる。
【００６６】
Ｂ．変形例：
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６７】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例では、中間層４０ａ（図３）は、酸化剤ガス供給孔４１ｃに櫛歯部４６ａを複数備えていたが、これに代えて、１つだけ櫛歯部４６ａを備える構成とすることもできる。この構成においても、酸化剤ガス供給マニホールド形成部８１ａと酸化剤ガス供給スリット８２ａとの間は、この１つの櫛歯部４６ａにより、２つの酸化剤ガス供給流路４６ｃが形成されるので、供給された酸化剤ガスを偏りなくＭＥＡ（図示省略）に供給することができる。なお、酸化剤ガス排出孔４１ｄ，燃料ガス供給孔４３ｃ，燃料ガス排出孔４３ｄについても、同様な構成とすることができる。
【００６８】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例では、３枚のプレート２０，４０，６０を用いてセパレータ８０ａを構成していたが、これら３枚のプレート２０，４０，６０に加えて、各プレート間に接着層を設ける構成とすることもできる。この場合、この接着層の構成を、中間プレート４０と同じ構成とすることにより、本発明の効果を奏することができる。なお、接着層としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）からなるラミネートフィルムを採用することもできる。
【符号の説明】
【００６９】
２０…カソード対向プレート、２１ａ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部、２１ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド形成部、２２ａ…酸化剤ガス供給スリット、２２ｂ…酸化剤ガス排出スリット、２３ａ…燃料ガス供給マニホールド形成部、２３ｂ…燃料ガス排出マニホールド形成部、２５…冷却媒体供給マニホールド形成部、２６…冷却媒体排出マニホールド形成部、４０…中間プレート、４０ａ…中間層、４１ａ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部、４１ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド形成部、４１ｃ…酸化剤ガス供給孔、４１ｄ…酸化剤ガス排出孔、４２ａ…酸化剤ガス供給スリット対応部、４２ｂ…酸化剤ガス排出スリット対応部、４３ａ…燃料ガス供給マニホールド形成部、４３ｂ…燃料ガス排出マニホールド形成部、４３ｃ…燃料ガス供給孔、４３ｄ…燃料ガス排出孔、４４ａ…燃料ガス供給スリット対応部、４４ｂ…燃料ガス排出スリット対応部、４５…冷却媒体流路形成部、４６ａ，４６ｂ…櫛歯部、４６ｃ…酸化剤ガス供給流路、４６ｄ…酸化剤ガス排出流路、４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ…支持部、４８ｃ…燃料ガス供給流路、４８ｄ…燃料ガス排出流路、６０…アノード対向プレート、６１ａ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部、６１ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド形成部、６３ａ…燃料ガス供給マニホールド形成部、６３ｂ…燃料ガス排出マニホールド形成部、６４ａ…燃料ガス供給スリット、６４ｂ…燃料ガス排出スリット、６５…冷却媒体供給マニホールド形成部、６６…冷却媒体排出マニホールド形成部、７０…中間プレート、７１ａ，７１ｂ，７３ａ，７３ｂ…貫通孔、７６ａ，７６ｂ，７８ａ，７８ｂ…凸部、８０…積層体、８０ａ…セパレータ、８１ａ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部、８１ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド形成部、８１ｃ…酸化剤ガス供給流路部、８１ｄ…酸化剤ガス排出流路部、８２ａ…酸化剤ガス供給スリット、８２ｂ…酸化剤ガス排出スリット、８３ａ…燃料ガス供給マニホールド形成部、８３ｂ…燃料ガス排出マニホールド形成部、８３ｃ…燃料ガス供給流路部、８３ｄ…燃料ガス排出流路部、８４ａ…燃料ガス供給スリット、８４ｂ…燃料ガス排出スリット、８５…冷却媒体供給マニホールド形成部、８６…冷却媒体排出マニホールド形成部、９０…セパレータ、９１ａ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部、９１ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド形成部、９１ｃ…酸化剤ガス供給流路部、９１ｄ…酸化剤ガス排出流路部、９２ａ…酸化剤ガス供給スリット、９２ｂ…酸化剤ガス排出スリット、９３ａ…燃料ガス供給マニホールド形成部、９３ｂ…燃料ガス排出マニホールド形成部、９３ｃ…燃料ガス供給流路部、９３ｄ…燃料ガス排出流路部、９４ａ…燃料ガス供給スリット、９４ｂ…燃料ガス排出スリット、９５…冷却媒体供給マニホールド形成部、９６…冷却媒体排出マニホールド形成部、１０５…冷却媒体流路、１５０…接合治具
【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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