(57)【要約】【課題】シール部の反力が中間プレートのガス等の流体供給排出路に加わってもその変形を防止でき、圧損バラツキを発生させない燃料電池用セパレータを提供する。【解決手段】積層されたカソード側プレート１２、中間プレート１３及びアノード側プレートを備え、これら３つのプレートを貫通する流体供給マニホールド２４とアノード側プレートに形成された穴部２９とを連通させる流体供給排出路７４が中間プレート１３に形成され、これに対応する位置にシール部４２が設けられた燃料電池用セパレータにおいて、中間プレート１３の流体供給排出路７４が形成された部分とシール部４２との間に補強部材５１を設けた。中間プレート１３の流体供給排出路７４の形成部分に加わるシール部４２の反力を補強部材５１が受け、流体供給排出路７４の変形、圧損バラツキの発生を防ぐ。【選択図】図６
2010123510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード側プレートとアノード側プレートとの間に配設され、シール部の反力が加わる位置に流体供給排出路が形成された中間プレートを備える燃料電池用セパレータであって、
前記中間プレートの流体供給排出路が形成された部分と前記シール部との間に補強部材を設けることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
カソード側プレートとアノード側プレートとで中間プレートを狭持することにより冷媒流路が形成され、
前記３つのプレートを貫通する流体供給マニホールド又は流体排出マニホールドと、前記カソード側プレート又はアノード側プレートに形成される穴部とを連通させる流体供給排出路が前記中間プレートに形成され、
この流体供給排出路に対応する位置にシール部が設けられた燃料電池用セパレータにおいて、
前記中間プレートの流体供給排出路が形成された部分と前記シール部との間に補強部材を設けることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
前記補強部材は、前記中間プレートに一体形成され、又は前記中間プレートに貼着されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
前記補強部材の厚みと、この補強部材が一体形成され、又は貼着される部分の中間プレートの厚みとの合計厚みは、この部分以外の中間プレートの厚みに揃えられていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の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、ＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）と積層されることによって燃料電池を構成する燃料電池用セパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば特許文献１に記載のものがあった。
これは、第１プレートと、第２プレートと、これら両プレート相互間に挟持されるプレートであって、積層時に電解質層及び電極層と重なる領域の一部に、厚さ方向に貫通し、冷媒が流れる冷媒流路を第１プレートと第２プレートとの間に形成する第３プレート（中間プレート）とを備える。そして、上記冷媒流路に配置されると共に、燃料電池の発電時におけるセパレータ面内の温度分布において、より温度が高くなる領域ほど冷媒の流速が速くなるように、冷媒流路内における冷媒の流速を調整する流速調整部を備える、というものである（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０９４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術によれば、燃料電池内部に冷媒を流通させる際に、燃料電池の内部温度をセル面内で均等化できるという利点を有するが、次のような問題が残されていた。
すなわち上記従来技術において、中間プレートにはシール層と耐熱性樹脂層とを備えるラミネート樹脂が使用されることがあるが、このようなラミネート樹脂はそれ自体剛性が低く、第１プレート、第２プレートへのセット時に、中間プレートのガス、冷媒等の流体（以下、単にガスと記す。）の供給排出路をガス供給排出マニホールドに位置決めすることが難しかった。このため、中間プレートが形成するガス供給排出路の幅が不均一になり、この部分全体の剛性（外力に対する形状保持力）が低下し、セパレータで挟み込まれるＭＥＡからのガスの漏れ出しをその外周部分において防ぐためのシール部の反力で上記ガス供給排出路が大きく変形し、圧損バラツキが発生するという問題があった。
また、供給排出路をガス供給排出マニホールドに適正に位置決めすることができたとしても、上記シール部の反力によって剛性の低い中間プレート（ラミネート樹脂）が変形し、同中間プレートに形成されたガス供給排出路を変形させて、圧損バラツキを発生させることがあった。
セパレータと接触する部分の断面形状がほぼ三角形で、その頂部がセパレータと接触するように形成されたシール部を用いた場合には、そのシール部の反力がセパレータの接触点に集中するので、ガス供給排出路を変形させ、圧損バラツキを発生させる虞が特に大きかった。
【０００５】
本発明は、シール部の反力が中間プレートのガス等の流体供給排出路に加わってもその変形を防ぐことができ、圧損バラツキの発生を防止できる燃料電池用セパレータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、燃料電池用セパレータを下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００７】
以下の各項のうち、（１）項が請求項１に、（２）項が請求項２に、（３）項が請求項３に、（４）項が請求項４に、各々対応する。（５）項は請求項に係る発明ではない。
【０００８】
（１） カソード側プレートとアノード側プレートとの間に配設され、シール部の反力が加わる位置に流体供給排出路が形成された中間プレートを備える燃料電池用セパレータであって、前記中間プレートの流体供給排出路が形成された部分と前記シール部との間に補強部材を設けることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
流体供給排出路における流体にはガスや冷媒が含まれ、したがって、流体供給排出路にはガス供給排出路、冷媒供給排出路が含まれる。
本項の発明は、中間プレートが剛性の低い、例えばラミネート樹脂によって形成されている場合に大なる効果を発揮する。
（２） カソード側プレートとアノード側プレートとで中間プレートを狭持することにより冷媒流路が形成され、前記３つのプレートを貫通する流体供給マニホールド又は流体排出マニホールドと、前記カソード側プレート又はアノード側プレートに形成される穴部とを連通させる流体供給排出路が前記中間プレートに形成され、この流体供給排出路に対応する位置にシール部が設けられた燃料電池用セパレータにおいて、前記中間プレートの流体供給排出路が形成された部分と前記シール部との間に補強部材を設けることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
（３） 前記補強部材は、前記中間プレートに一体形成され、又は前記中間プレートに貼着されることを特徴とする（１）項又は（２）に記載の燃料電池用セパレータ。
（４） 前記補強部材の厚みと、この補強部材が一体形成され、又は貼着される部分の中間プレートの厚みとの合計厚みは、この部分以外の中間プレートの厚みに揃えられていることを特徴とする（１）項、（２）項又は（３）項に記載の燃料電池用セパレータ。
（５） 前記中間プレートはラミネート樹脂からなり、このラミネート樹脂より剛性の高い樹脂又は金属により前記補強部材が形成されることを特徴とする（１）項〜（４）項のうちのいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
本項の発明によれば、補強部材の材質上の観点から、同補強部材によるガス等の流体供給排出路の変形、ひいては圧損バラツキの発生を効果的に防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
（１）項に記載の発明によれば、シール部の反力が中間プレートの流体供給排出路に加わってもその変形を防ぐことができ、圧損バラツキの発生を防止可能な燃料電池用セパレータを提供できる。
（２）項に記載の発明によれば、カソード側プレートとアノード側プレートとで中間プレートを狭持することにより冷媒流路が形成され、前記３つのプレートを貫通する流体供給マニホールド又は流体排出マニホールドと、前記カソード側プレート又はアノード側プレートに形成される穴部とを連通させる流体供給排出路が前記中間プレートに形成され、この流体供給排出路に対応する位置にシール部が設けられた燃料電池用セパレータにおいて、シール部の反力が中間プレートの流体供給排出路に加わってもその変形を防ぐことができ、圧損バラツキの発生を防止できる。
（３）項に記載の発明によれば、補強部材の配設位置上の観点から、同補強部材によるガス等の流体供給排出路の変形、ひいては圧損バラツキの発生を効果的に防止できる。
（４）項に記載の発明によれば、中間プレート面上で段差はなく、無用な隙間等を生じさせることはないので、補強部材を設けることによる発電時における電気化学反応上の弊害は生じないという効果がある。
なお、（５）項に記載の発明は、本発明（特許請求の範囲に記載した発明）ではないので、上記課題を解決するための手段の欄に、その効果を述べた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１は、本発明が適用される燃料電池の一例の概略断面図である。
図示するように燃料電池は、セパレータ１０と、ＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）３０と、ガス流路形成部４０，４１とを順次積層した積層体を備えている。
この場合、セパレータ１０は、カソード側プレート１２、中間プレート１３及びアノード側プレート１４の３層からなる。ＭＥＡ３０とガス流路形成部４０，４１とは、発電の単位である単セル６０を形成しているが、上記セパレータ１０は、各単セル６０間に配設されるもので、内部に冷媒流路１８を形成している。
このような単セル６０及びセパレータ１０からなる構成の単位を繰り返し積層することによって燃料電池が構成される。
【００１１】
図２は、図１中のセパレータ１０を構成するカソード側プレート１２、中間プレート１３、及びアノード側プレート１４の概略平面図で、（ａ）はカソード側プレート１２、（ｂ）は中間プレート１３、（ｃ）はアノード側プレート１４を、各々示す。なお図１は、平面形状が長方形の燃料電池の短手方向の断面を示しており、その断面位置を代表して図２（ａ）中にＩ−Ｉ線にて示す。
【００１２】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、セパレータ１０を構成する各プレート１２〜１４は、外形状、寸法がほぼ等しい長方形の薄板材からなる。各プレート１２〜１４は、外周部の互いに対応する位置に、辺に沿って細長く形成される複数の穴部２０〜２５を有している。これら複数の穴部２０〜２５は、セパレータ１０及び単セル６０を積層して燃料電池を組み立てたときに、燃料電池内部を積層方向に貫通し、内部を所定の流体が流れるマニホールドを形成する。
【００１３】
すなわち、各プレート１２〜１４の対応する所定の一辺の近傍には、この辺に沿って複数個、図示例では６個の穴部２０が設けられており、また、各プレート１２〜１４の上記所定の一辺に対向する辺の近傍には、この辺に沿って複数個、図示例では６個の穴部２１が設けられている。この場合、穴部２０は、電気化学反応に供される酸化ガスが流れる酸化ガス供給マニホールドを形成し、穴部２１は、電気化学反応に供された酸化ガスが流入する酸化ガス排出マニホールドを形成する。
なお酸化ガスは、酸素を含有するガスであり、ここでは空気を用いている。
【００１４】
各プレート１２〜１４の更に他の一辺の近傍には、この辺に沿って２つの穴部２２，２３が設けられている。この場合、穴部２０が設けられた辺側には穴部２２が設けられ、穴部２１が設けられた辺側には穴部２３が設けられている。
上記穴部２２は、セパレータ１０内の冷媒流路１８へと分配される冷媒が流れる冷媒供給マニホールドを形成し、穴部２３は、電気化学反応に供された燃料ガスが流入する燃料ガス排出マニホールドを形成する。
なお冷媒としては、例えば不凍液や空気が用いられている。また燃料ガスは、水素を含有するガスであり、ここでは水素ガスを用いている。
【００１５】
上記各プレート１２〜１４の、他の一辺に対向する辺の近傍には、この辺に沿って２つの穴部２４，２５が設けられている。この場合、穴部２０が設けられた辺側には穴部２４が設けられ、穴部２１が設けられた辺側には穴部２５が設けられている。
上記穴部２４は、電気化学反応に供される燃料ガスが流れる燃料ガス供給マニホールドを形成し、穴部２５は、セパレータ１０内の冷媒流路１８から排出された冷媒が流入する冷媒排出マニホールドを形成する。
なお、穴部に付された符号２０〜２５は、便宜上、各々対応するマニホールドにも付した。
【００１６】
カソード側プレート１２は、その外周部に、上記穴部２０〜２５に加えて細長い複数の穴部２６，２７を備えている。この場合、穴部２６は、複数の穴部２０の各々に対応してその穴部２０の近傍に設けられ、穴部２０よりも内側において穴部２０に平行に形成されている。また穴部２７は、複数の穴部２１の各々に対応してその穴部２１の近傍に設けられ、穴部２１よりも内側において穴部２１に平行に形成されている。
【００１７】
中間プレート１３には、外周部に形成される上記穴部２０〜２５に加えて、外周部を除く中央部を貫通する略四角形状の穴部である冷媒流路形成部１５が形成されている。この冷媒流路形成部１５は、中間プレート１３がカソード側プレート１２とアノード側プレート１４とに挟持されたときに、冷媒流路１８となる空間を形成する。また、中間プレート１３では、穴部２０，２１、２３，２４は、他のプレート１２，１４とは異なる形状を有しており、各穴部２０，２１、２３，２４のプレート中央部側の辺が、プレート中央部側へと延出する複数の延出部（ガス供給排出路）を備える形状となっている。各穴部２０，２１、２３，２４が有する上記複数の延出部を、各々連通部７０，７１，７３，７４と記す。
また中間プレート１３は、穴部２２と冷媒流路形成部１５とを連通させる複数の貫通孔（冷媒供給排出路）７２を備えている。この複数の貫通孔７２は、中間プレート１３の長辺方向と平行に穴部２２と冷媒流路形成部１５との間を連通させるように、互いに平行に形成されている。更に中間プレート１３は、貫通孔７２と同様に穴部２５と冷媒流路形成部１５との間を連通させる複数の貫通孔（冷媒供給排出路）７５を備えている。
【００１８】
アノード側プレート１４は、その外周部に、上記穴部２０〜２５に加えて穴部２８，２９を備えている。この場合、穴部２８は、穴部２３の近傍に設けられ、穴部２３よりも内側において穴部２３に平行に形成された細長い穴部である。穴部２９は、穴部２４の近傍に設けられており、穴部２４よりも内側において穴部２４に平行に形成された細長い穴部である。
【００１９】
なお、カソード側プレート１２に設けられた穴部２６と、中間プレート１３に設けられた連通部７０とは、酸化ガス供給マニホールド２０を流れる酸化ガスを、セパレータ１０内部を通って、ガス流路形成部４０が配設されたセパレータ１０表面へと導く酸化ガス供給路を形成する。そして、カソード側プレート１２に設けられた穴部２７と、中間プレート１３に設けられた連通部７１とは、ガス流路形成部４０が配設されたセパレータ１０表面から、セパレータ１０内部を通って、酸化ガス排出マニホールド２１へと酸化ガスを導く酸化ガス排出路を形成する。
また、アノード側プレート１４に設けられた穴部２９と、中間プレート１３に設けられた連通部７４とは、燃料ガス供給マニホールド２４を流れる燃料ガスを、セパレータ１０内部を通って、ガス流路形成部４１が配設されたセパレータ１０表面へと導く燃料ガス供給路を形成する。そして、アノード側プレート１４に設けられた穴部２８と、中間プレート１３に設けられた連通部７３とは、ガス流路形成部４１が配設されたセパレータ１０表面から、セパレータ１０内部を通って、燃料ガス排出マニホールド２３へと燃料ガスを導く燃料ガス排出路を形成する。
【００２０】
上記カソード側プレート１２及びアノード側プレート１４は、ステンレス鋼あるいはチタン等の高耐食性を有する導電性金属による薄板材からなる。
中間プレート１３は、シール層と耐熱性樹脂層とを備えるラミネート樹脂によって形成されているが、その他の材質によって形成してもよい。穴部２０〜２９は、打ち抜き加工によって形成されている。
セパレータ１０を形成する際には、カソード側プレート１２、中間プレート１３、アノード側プレート１４の順に、各穴部２０〜２５を位置合わせしつつ重ね合わせ、加熱接着により各プレート１２〜１４間をシール接合している。
【００２１】
単セル６０を構成するＭＥＡ３０は、電解質層と、電解質層上に形成された触媒電極層とを備えている。図示する燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、電解質層は固体高分子材料からなり、触媒電極層は電気化学反応を促進する触媒からなる。
ガス流路形成部４０，４１は、導電性及びガス透過性を有する板状材からなり、ガス流路形成部４０，４１と接するＭＥＡ３０表面上には、カーボン多孔質体からなる層が配設されている。
このガス流路形成部４０，４１の内部に形成される空間は、電気化学反応に供されるガスの単セル６０内での流路を形成する。すなわち、ＭＥＡ３０とカソード側プレート１２との間に配設されるガス流路形成部４０は、酸化ガスが流れる単セル内酸化ガス流路を形成する。また、ＭＥＡ３０とアノード側プレート１４（図示する単セル６０の下方側に積層されている図示しないセパレータ１０のアノード側プレート１４を指す。）との間に配設されるガス流路形成部４１は、燃料ガスが流れる単セル内燃料ガス流路を形成する。
【００２２】
隣り合うセパレータ１０間であって、ＭＥＡ３０及びガス流路形成部４０，４１の外周部には、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム等の樹脂材料によるシール部４２がＭＥＡ３０と一体に設けられている。
このシール部４２は、例えばＭＥＡ３０、ガス流路形成部４０，４１及びセパレータ１０を積層して金型に入れ、射出成形することによって形成され、ＭＥＡ３０の外周端部と隙間なく接合されて酸化ガスと燃料ガスが接合部から漏れ出すことを防止している。
図３は、このようなＭＥＡ３０と一体形成されたシール部４２の概略平面図である。
図中のシール部４２は、外形状、寸法がセパレータ１０とほぼ等しい長方形をなし、セパレータ１０と同様に穴部２０〜２５が形成されている。
この図３において、冷媒供給マニホールドを形成する穴部２２は「冷媒入口」、冷媒排出マニホールドを形成する穴部２５は「冷媒出口」、燃料ガス供給マニホールドを形成する穴部２４は「Ｈ2入口」、燃料ガス排出マニホールドを形成する穴部２３は「Ｈ2出口」となっている。
【００２３】
図１において、セパレータ１０及び単セル６０が作製されると、カソード側プレート１２がガス流路形成部４０に接し、アノード側プレート１４がガス流路形成部４１（図示するセパレータ１０の上方側に積層されている図示しない単セル６０のガス流路形成部４１を指す。）に接するように、セパレータ１０と単セル６０とを交互に積層することによって燃料電池が製造される。
【００２４】
上記のような燃料電池において、酸化ガス供給マニホールド２０に対して酸化ガスを供給すると、酸化ガスは、各々のセパレータ１０における連通部７０と穴部２６とからなる酸化ガス供給路を通って、ガス流路形成部４０が形成する単セル内酸化ガス流路へと分配される。
分配された酸化ガスは、電気化学反応に供されつつ、単セル内酸化ガス流路を酸化ガス排出マニホールド２１側へと流れる。単セル内酸化ガス流路における酸化ガスの流れの向きを、ＭＥＡ３０面に対する向きとして、図３中に矢印アで示す。
単セル内酸化ガス流路を通過した酸化ガスは、セパレータ１０における穴部２７と連通部７１とからなる酸化ガス排出路を通って、酸化ガス排出マニホールド２１へと排出される。マニホールド近傍における酸化ガスの流出入の様子を、図１中に矢印イで示す。
【００２５】
また、冷媒供給マニホールド２２に対して冷媒を供給すると、冷媒は、各々のセパレータ１０における中間プレート１３の複数の貫通孔７２を通って、冷媒流路１８へと分配される。
図４は、図１に示す燃料電池の長手方向の断面図であり、その断面位置を代表して図２（ａ）中にIV−IV線にて示す。
図４では、冷媒供給マニホールド２２を流れる冷媒が、複数の貫通孔７２〔図２（ｂ）参照〕を通って冷媒流路１８へと流入する様子を矢印ウで示している。
貫通孔７２を通って分配された冷媒は、冷媒流路１８を冷媒排出マニホールド２５側へと流れる。
冷媒流路１８における冷媒の流れの向きを、ＭＥＡ３０面に対する向きとして、図３中に矢印エで示している。冷媒流路１８内を流れた冷媒は、図２（ｂ）に示す中間プレート１３の貫通孔７５を通って、冷媒排出マニホールド２５へと排出される。
【００２６】
このような燃料電池において、燃料ガス供給マニホールド２４に対して燃料ガスを供給すると、燃料ガスは、各々のセパレータ１０における連通部７４と穴部２９とからなる燃料ガス供給路を通って、ガス流路形成部４１が形成する単セル内燃料ガス流路へと分配される。
燃料ガス供給マニホールド２４から単セル内燃料ガス流路へと燃料ガスが流入する様子を、図４に矢印オで示す。
分配された燃料ガスは、電気化学反応に供されつつ、単セル内燃料ガス流路を燃料ガス排出マニホールド２３側へと流れる。単セル内燃料ガス流路における燃料ガスの流れの向きを、ＭＥＡ３０面に対する向きとして、図３中に矢印オで示す。
単セル内燃料ガス流路を通過した燃料ガスは、図２に示す穴部２８と連通部７３とからなる燃料ガス排出路を通って、燃料ガス排出マニホールド２３へと排出される。
【００２７】
本発明に係る燃料電池用セパレータは、上述した燃料電池（図４）のように、カソード側プレート１２とアノード側プレート１４とによって中間プレート１３を狭持して冷媒流路１８を形成する燃料電池用セパレータ１０に関するものである。そして、上記３つのプレート１２〜１４を貫通するマニホールド２０〜２５と穴部２６〜２９とを連通させる連通部（ガス供給排出路）７０，７１，７３，７４及び貫通孔（冷媒供給排出路）７２，７５が中間プレート１３に形成され、これら連通部７０，７１，７３，７４及び貫通孔７２，７５に対応する位置にシール部４２が設けられた燃料電池用セパレータ１０において、次のように構成したものである。
【００２８】
基本的には、上記中間プレート１３の流体供給排出路、つまり連通部（ガス供給排出路）７０，７１，７３，７４及び貫通孔７２，７５（冷媒供給排出路）が形成された部分と上記シール部４２との間（シール部４２の反力が加わる位置）に補強部材を設けてなるもので、以下に実施形態を説明する。
図５〜図７は、各々本発明に係る燃料電池用セパレータの一実施形態の説明図である。このうち、図５は中間プレート１３における補強部材５１の配置例を示す平面図、図６は図５中の連通部７４及びその周辺部分の模式図、図７は図６中のVII−VII線断面図である。なお図８は、図７とは異なる例における図６中のVII−VII線断面図である。
図５に示すように、補強部材５１は、シール部４２（図１、図３、図４参照）と、中間プレート１３の流体供給排出路（ガス供給排出路及び冷媒供給排出路）の全ての箇所、つまり、連通部７０，７１，７３，７４及び貫通孔７２，７５が形成された全ての部分との間に設けられている。
そして、このシール部４２と連通部７４が形成された部分との間に設けられた補強部材５１について例示する図６、図７から分かるように、補強部材５１は、中間プレート１３に一体形成され、又は図８に示すように中間プレート１３に貼着されている。
この場合、補強部材５１の厚みと、この補強部材５１が一体形成され、又は貼着される部分の中間プレート１３の厚みとの合計厚みは、この部分以外の中間プレート１３の厚みに揃えられている。中間プレート１３面上で段差を生じさせず、無用な隙間等を生じさせないためである。
【００２９】
本実施形態では、中間プレート１３はラミネート樹脂によって形成されているが、補強部材５１も、このラミネート樹脂のシール層と同様の樹脂、例えばポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等のオレフィン系熱可塑性樹脂によって形成されている。
補強部材５１は、隣り合う連通部７４間を仕切る、換言すれば連通部７４が間隙となって間隔をおいて位置する、複数の中間プレート部分間を一体に連結する。したがって補強部材５１を、上記のように中間プレート１３を形成するラミネート樹脂と同様の樹脂で形成しても連通部７４が形成された部分を補強できるが、この補強部材５１は、中間プレート１３を形成するラミネート樹脂よりも剛性の高い樹脂又は金属により形成することが望ましい。このような剛性の高い樹脂や金属としては、補強用フィラーを添加してなる樹脂材や、ステンレス鋼あるいはチタン等の高耐食性を有する薄板材が挙げられる。
【００３０】
以上説明したように本実施形態では、中間プレート１３の流体供給排出路、つまりマニホールド２０〜２５と穴部２６〜２９とを連通させる連通部（ガス供給排出路）７０，７１，７３，７４及び貫通孔（冷媒供給排出路）７２，７５に対応する位置にシール部４２が設けられた燃料電池用セパレータ１０において、中間プレート１３の流体供給排出路（本実施形態では連通部７４を代表例としている。）の形成部分とシール部４２との間に補強部材５１を設けた。具体的には、中間プレート１３に、この中間プレート１３の材質よりも剛性の高い補強部材５１を一体形成又は貼着、ここでは一体成形した。
【００３１】
したがって本実施形態によれば、燃料電池組立て時あるいは組立て後において、シール部４２の反力がプレート、図示例ではカソード側プレート１２を介して連通部７４に作用しても、この連通部（燃料ガス供給路）７４の変形、ひいては圧損バラツキの発生を防止できる。この効果は、上述した燃料電池のように中間プレート１３がラミネート樹脂等の剛性の低い材質によって形成されている場合に顕著である。
カソード側プレート１２（セパレータ１０）と接触する部分の断面形状が図１、図４に例示したような平坦ではなく、ほぼ三角形で、その頂部が同プレート１２と接触するように形成されたシール部４２を用いた場合には、そのシール部４２の反力がプレート１２の接触点に集中することになる。このため、連通部７４をより変形させやすくなるが、本実施形態によれば、このような場合でも中間プレート１３の材質よりも剛性の高い補強部材５１が、上記シール部４２の反力が加わる連通部７４に対応する位置に設けられているので、連通部７４の変形を効果的に防止でき、圧損バラツキの発生を防止できる。
また本実施形態によれば、補強部材５１の厚みと、この補強部材５１が一体形成された部分の中間プレート１３の厚みとの合計厚みを、この部分以外の中間プレート１３の厚みに揃えられているので、中間プレート１３面上で段差はなく、補強部材５１を設けたことによる発電時における電気化学反応上の弊害は生じない。
【００３２】
以上の実施形態の効果を図を参照して説明すると次の通りである。
図９及び図１０において、いずれも（ａ）は連通部７４及びその周辺部分の模式図、（ｂ）図は（ａ）図中のＢ−Ｂ線断面図である。
図９は、シール部４２の反力（矢印カ参照）が加わる中間プレート１３上の位置に補強部材５１が設けられている場合に、セパレータセット時において上記反力が加わっても、ガス供給マニホールド２４から穴部２９に向かう複数の連通部７４が変形せず、この連通部７４におけるガス流路幅の均等状態が保持される様子を示す。
図１０は、シール部４２の反力（矢印カ参照）が加わる中間プレート１３上の位置に補強部材５１（図９参照）が設けられていない場合に、セパレータセット時において上記反力が加わって、ガス供給マニホールド２４から穴部２９に向かう複数の連通部７４が変形し、この連通部７４におけるガス流路幅の均等状態が崩れている様子を示す。
【００３３】
これら図９、図１０を対照して分かるように、シール部４２の反力（矢印カ参照）が加わる中間プレート１３上の位置に補強部材５１（図９参照）が設けられていない場合には、ガス供給マニホールド２４から穴部２９に向かう複数の連通部７４におけるガス流路幅が不均等になる。
しかし、図９に示す本実施形態によれば、上述したように複数の連通部７４におけるガス流路幅が均等になり、ガスの供給を安定化して圧損バラツキの発生を防止できる。
またこのことは、中間プレート１３に形成された上記複数の連通部７４におけるガス流路幅が、セパレータセット時において既に図１０（ｂ）に示すように不均等になっている場合には、そのガス流路幅の不均等の程度が一層顕著になることを意味する。しかし本実施形態によれば、このような場合でも補強部材５１によってガス流路幅の不均等の程度を最小限に抑えることができる。
【００３４】
なお上述実施形態では、中間プレート１３の流体供給排出路、すなわちガス供給排出路及び冷媒供給排出路として、マニホールド２４−穴部２９間を連通させる連通部（ガス供給排出路）７４を例に採り、この部分に対応する位置にシール部４２を設けた場合について説明したが、これのみに限定されることはない。本発明は、図５に例示した全ての位置への補強部材５１の配設に適用できるもので、いずれの位置へ配設した場合においても、シール部４２の反力に起因する中間プレート１３の流体供給排出路の変形を防ぐことができ、圧損バラツキの発生を防止できる。
【００３５】
上述したように、カソード側プレート１２と接触する部分の断面形状が図１、図４に例示したような平坦ではなく、ほぼ三角形で、その頂部が同プレート１２と接触するように形成されたシール部４２を用いた場合には、そのシール部４２の反力がプレート１２の接触点に集中することになるが、このような燃料電池の一例を図１１に示す。
図１１はこのような燃料電池の長手方向の概略断面図であり、この図１１及び図１、図４間において同一符号は同一又は相当部分を示す。また、この図１１においては、マニホールド２２，２４以外の穴部は省略されている。
図１１から分かるように、カソード側プレート１２と接触する部分の断面形状がほぼ三角形のシール部４２は、カソード側プレート１２が接触（セパレータ１０が積層）していない非加圧状態では破線内の形状αに示すように成形時と特に変わらない形状となっている。カソード側プレート１２が接触した加圧状態では、破線内の形状βに示すように頂部が押された三角形状となってシール機能を発揮するが、このシール部４２の頂部の反力がプレート１２の接触点に集中することになる。
上述実施形態によれば、このような場合でも、図６に示すように補強部材５１がシール部４２の反力が加わる連通部７４に対応する位置に設けられているので、連通部７４の変形を効果的に防止でき、圧損バラツキの発生を防止できる。
なお図１１に示すように、セパレータ１０、ＭＥＡ３０及びガス流路形成部４０，４１を一体とし、ＭＥＡ３０及びガス流路形成部４０，４１を包むような形態のシール部４２は、例えばＭＥＡ３０、ガス流路形成部４０，４１及びセパレータ１０を積層して金型に入れ、射出成形することによって形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明が適用される燃料電池の一例の概略断面図である。
【図２】図１中のセパレータを構成する各プレートの概略平面図である。
【図３】ＭＥＡと一体形成されたシール部の概略平面図である。
【図４】図１に示す燃料電池の長手方向の断面図である。
【図５】本発明に係る燃料電池用セパレータの一実施形態の説明図で、補強部材の配置例を示す。
【図６】図５中の連通部及びその周辺部分の模式図である。
【図７】図６中のVII−VII線断面図である。
【図８】図６中の補強部材の他の例を示す断面図である。
【図９】補強部材が設けられた燃料電池用セパレータの説明図である。
【図１０】補強部材が設けられていない燃料電池用セパレータの説明図である。
【図１１】シール部の他の形態を説明するための燃料電池の長手方向の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０：セパレータ、１２：カソード側プレート、１３：中間プレート、１４：アノード側プレート、１５：冷媒流路形成部、１８：冷媒流路、２４：燃料ガス供給マニホールド（穴部）、２９：穴部、３０：ＭＥＡ、４２：シール部、５１：補強部材、６０：単セル、７４：連通部（ガス供給排出路）。
【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１０】
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【図１１】
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