(57)【要約】このセパレータは、反応ガスを流通させるための第１の穴３３４１を有する第１のプレート３３と、第１のプレート３３と重ねられる第２のプレート３２あって、第１の部分３２３１において第１の穴３３４１と重なり反応ガスを流通させる第２の穴３２４１を有する第２のプレート３２と、を備える。第２のプレート３２は、第２の穴３２４１のうち第１の穴３３４１と重ならない第２の部分の一部３２４７を、複数の流路部分５６に分ける区画部３２３を有する。セパレータ３０は、さらに、区画部３２３に接続され、かつ一部が第１のプレート３３の第１の穴３３４１と重なる位置に配され、第１の穴３３４１内を流通する反応ガスによって揺れるように設けられる振動部３２５を備える。
2008132896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のセパレータであって、
反応ガスを流通させるための第１の穴を有する第１のプレートと、
前記第１のプレートと重ねられる第２のプレートであって、前記第１の穴との間で前記反応ガスを流通させるための第２の穴を有する第２のプレートと、を備え、
前記第２の穴は、前記第１の穴と重なる第１の部分と、前記第１の穴と重ならない第２の部分と、を有し、
前記第２のプレートは、前記第２の部分を、それぞれが前記反応ガスを流通させる複数の流路部分に分ける区画部を有し、
前記セパレータは、さらに、前記区画部、または前記流路部分を構成する他の内壁部に接続され、かつ少なくとも一部が前記第１のプレートの前記第１の穴と重なる位置に配される振動部であって、前記燃料電池の運転時に前記第１の穴内を流通する前記反応ガスによって揺れるように設けられる振動部を備える、セパレータ。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池のセパレータであって、
前記振動部は、前記第２の穴の前記第１の部分の側と前記第２の部分の側とのうち、前記第２の部分の側において、前記区画部、または前記流路部分を構成する他の内壁部に接続されており、前記第１の部分の側において、前記第１または第２のプレートを構成する部分と接続されていない、セパレータ。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池のセパレータであって、
前記第２のプレートは、複数の前記区画部を有し、
前記複数の区画部は、一個の前記振動部に接続されている、セパレータ。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池のセパレータであって、
前記第２のプレートは、複数の前記区画部を有し、
前記複数の区画部は、それぞれ異なる前記振動部に接続されている、セパレータ。
【請求項５】
燃料電池のセパレータであって、
反応ガスを流通させるための第１および第２の穴を有する第１のプレートと、
前記第１のプレートと重ねられる第２のプレートであって、前記反応ガスを流通させるための第３の穴を有する第２のプレートと、を備え、
前記第３の穴は、前記第１の穴と重なる第１の部分と、前記第１の穴と重ならず一部が前記第２の穴と重なる第２の部分と、を有し、
前記第１のプレートと前記第２のプレートの少なくとも一方は、前記第１のプレートと前記第２のプレートとが重ねられた状態において、前記第２の部分の少なくとも一部を、それぞれが前記反応ガスを流通させる複数の流路部分に分ける区画部を有し、
前記区画部の先端は、前記第１の穴と重なる位置にある、セパレータ。
【請求項６】
複数のセパレータと、前記複数のセパレータの間に配される膜電極接合体と、を備える燃料電池であって、
前記セパレータは、
反応ガスを流通させるための第１の穴を有する第１のプレートと、
前記第１のプレートと重ねられる第２のプレートであって、前記第１の穴との間で前記反応ガスを流通させるための第２の穴を有する第２のプレートと、を備え、
前記第２の穴は、前記第１の穴と重なる第１の部分と、前記第１の穴と重ならない第２の部分と、を有し、
前記第２のプレートは、前記第２の部分を、それぞれが前記反応ガスを流通させる複数の流路部分に分ける区画部を有し、
前記セパレータは、さらに、前記区画部、または前記流路部分を構成する他の内壁部に接続され、かつ少なくとも一部が前記第１のプレートの前記第１の穴と重なる位置に配される振動部であって、前記燃料電池の運転時に前記第１の穴内を流通する前記反応ガスによって揺れるように設けられる振動部を備える、燃料電池。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池であって、
前記複数のセパレータは、互いの前記第１の穴の少なくとも一部が重なるように積層されており、
前記燃料電池の運転時には、前記積層された複数のセパレータの前記第１の穴内において、前記セパレータの前記第２の穴を介して前記膜電極接合体から排出される反応ガスが、前記積層の方向に沿った所定の向きに流通し、
前記複数のセパレータのうちの第１のセパレータは、前記複数のセパレータのうち前記第１のセパレータよりも前記反応ガスの流れの上流側に位置する第２のセパレータよりも、前記積層の方向に投影したときの面積が小さい前記振動部を備える、燃料電池。
【請求項８】
請求項６記載の燃料電池であって、
前記複数のセパレータは、互いの前記第１の穴の少なくとも一部が重なるように積層されており、
前記燃料電池の運転時には、前記積層された複数のセパレータの前記第１の穴内において、前記セパレータの前記第２の穴を介して前記膜電極接合体に供給される反応ガスが、前記積層の方向に沿った所定の向きに流通し、
前記複数のセパレータのうちの第１のセパレータは、前記複数のセパレータのうち前記第１のセパレータよりも前記反応ガスの流れの上流側に位置する第２のセパレータよりも、前記積層の方向に投影したときの面積が大きい前記振動部を備える、燃料電池。
【請求項９】
複数のセパレータと、前記複数のセパレータの間に配される膜電極接合体と、を備える燃料電池であって、
前記セパレータは、
反応ガスを流通させるための第１および第２の穴を有する第１のプレートと、
前記第１のプレートと重ねられる第２のプレートであって、前記反応ガスを流通させるための第３の穴を有する第２のプレートと、を備え、
前記第３の穴は、前記第１の穴と重なる第１の部分と、前記第１の穴と重ならず一部が前記第２の穴と重なる第２の部分と、を有し、
前記第１のプレートと前記第２のプレートの少なくとも一方は、前記第１のプレートと前記第２のプレートとが重ねられた状態において、前記第２の部分の少なくとも一部を、それぞれが前記反応ガスを流通させる複数の流路部分に分ける区画部を有し、
前記区画部の先端は、前記第１の穴と重なる位置にある、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池のセパレータおよび燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池においては、３枚のプレートを重ね合わせて反応ガスの流路を形成した３層構造のセパレータが使用されている。たとえば、ある従来技術においては、セパレータ１は、燃料ガスプレート３と、酸化剤ガスプレート４と、中間プレート５とを備える。中間プレート５に設けられたガス受け渡し流路３０は、複数のスリットからなる。受け渡し流路３０は、酸化剤ガスプレート４に設けられた貫通孔２２を介して反応に使用された酸化剤ガス２３を受け取る。そして、受け渡し流路３０は、酸化剤ガスプレート４および燃料ガスプレート３に設けられたガス連通孔１９に、酸化剤ガス２３を排出する。ガス受け渡し流路３０が複数のスリットから形成されていることにより、中間プレート５の剛性を高めることができる。
しかし、上記の態様においては、カソード電極（酸素極）で生成され、カソード電極を流通した後の酸化剤ガス２３に含まれる水が、ガス受け渡し流路３０のスリット内で液体となって滞留して、スリットを塞いでしまうおそれがある。その結果、ガス受け渡し流路３０内の酸化剤ガス２３の流通が妨げられ、発電が阻害されるおそれがある。このような問題は、使用済みの酸化ガスを排出するガス流路に限らず、燃料電池内において反応ガス（酸化ガスと燃料ガスとを含む）を流通させるガス流路であって、複数の流路部分から構成され、水分を含有しうるガスを流通させるガス流路について、広く生じうる。
本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を取り扱うものであり、複数の流路部分から構成され、水分を含有しうるガスを流通させる燃料電池内のガス流路において、水が滞留しにくくすることを目的とする。
なお、日本国特許出願、２００７−１１１０８６号の開示内容は、参考のために、この明細書に組み込まれる。
【発明の開示】
【０００３】
上記課題の少なくとも一部を取り扱うために、本発明の一実施態様としての燃料電池のセパレータにおいては、以下のような構成を採用する。このセパレータは、反応ガスを流通させるための第１の穴を有する第１のプレートと、第１のプレートと重ねられる第２のプレートであって、第１の穴との間で反応ガスを流通させるための第２の穴を有する第２のプレートと、を備える。
第２の穴は、第１の穴と重なる第１の部分と、第１の穴と重ならない第２の部分と、を有する。第２のプレートは、第２の部分を、それぞれが反応ガスを流通させる複数の流路部分に分ける区画部を有する。セパレータは、さらに、区画部、または流路部分を構成する他の内壁部に接続され、かつ少なくとも一部が第１のプレートの第１の穴と重なる位置に配される振動部であって、燃料電池の運転時に第１の穴内を流通する反応ガスによって揺れるように設けられる振動部を備える。
このような態様とすれば、燃料電池を運転している際、第１の穴内を流通する反応ガスによって振動部が揺すられる。その振動によって流路部分内の水が効率的に流路部分外に排出される。よって、複数の流路部分内において水が滞留しにくい。なお、振動部は、たとえば、少なくとも一部を、反応ガスの流れによってたわむ程度の剛性で設けることが好ましい。また、第２の穴において、第１の穴と重ならない部分のうち、少なくとも一部が複数の流路部分に分けられていればよい。
なお、振動部は、第２の穴の第１の部分の側と第２の部分の側とのうち、第２の部分の側において、区画部、または流路部分を構成する他の内壁部に接続されており、第１の部分の側において、第１または第２のプレートを構成する部分と接続されていない態様とすることができる。
このような態様においては、振動部は、片側（第２の部分の側）で支持される。その結果、振動部は、燃料電池が運転されている際、第１の穴内、および第２の穴の第１の部分を流通する反応ガスによって、揺すられることができる。
第２のプレートが、複数の区画部を有する態様においては、複数の区画部は、一個の振動部に接続されている態様とすることができる。
このような態様とすれば、燃料電池を運転している際、第１の穴内を流通するガスの単位時間あたりの流量に局所的なばらつきがある場合にも、各流路部分について均等に水を排出することができる。
第２のプレートが、複数の区画部を有する態様においては、複数の区画部は、それぞれ異なる振動部に接続されている態様とすることもできる。
このような態様においては、第１の穴内の一部においてガスの流れが激しい場合に、その部分に位置する振動部が激しく振動する。その結果、その振動部の近傍の流路部分の水を効率的に排出することができる。
なお、振動部は、第２のプレートを生成する際に、第２のプレートの一部として生成することができる。このような態様とすれば、セパレータを単純な構造とすることができる。
また、本発明の一態様として、複数の上記のセパレータと、それら複数のセパレータの間に配される膜電極接合体と、を備える燃料電池を採用することができる。
上記の態様において、複数のセパレータは、互いの第１の穴の少なくとも一部が重なるように積層されていることが好ましい。そのような態様のうちのある態様においては、燃料電池の運転時には、積層された複数のセパレータの第１の穴内において、セパレータの第２の穴を介して膜電極接合体から排出される反応ガスが、積層の方向に沿った所定の向きに流通する。複数のセパレータのうちの第１のセパレータは、複数のセパレータのうち第１のセパレータよりも反応ガスの流れの上流側に位置する第２のセパレータよりも、積層の方向に投影したときの面積が小さい振動部を備えることが好ましい。
このような態様においては、単位時間当たりの反応ガスの流量が大きい下流側において、投影面積の小さい振動部が備えられ、単位時間当たりの反応ガスの流量が小さい上流側において、投影面積の大きい振動部が備えられる。このため、上流側においては、ゆるやかなガスの流れを大きな振動部で受け止めることができ、下流側においては、激しいガスの流れを小さい振動部で受け止めることができる。その結果、上流と下流における振動部の振動量の違い、ひいては、複数の流路部分の水の排出のしやすさのばらつきを、小さくすることができる。
また、他の態様においては、燃料電池の運転時には、積層された複数のセパレータの第１の穴内において、セパレータの第２の穴を介して膜電極接合体に供給される反応ガスが、積層の方向に沿った所定の向きに流通する。そのような態様において、複数のセパレータのうちの第１のセパレータは、複数のセパレータのうち第１のセパレータよりも反応ガスの流れの上流側に位置する第２のセパレータよりも、積層の方向に投影したときの面積が大きい振動部を備えることが好ましい。
このような態様においては、単位時間当たりの反応ガスの流量が大きい上流側において、投影面積の小さい振動部が備えられ、単位時間当たりの反応ガスの流量が小さい下流側において、投影面積の大きい振動部が備えられる。このため、上流側においては、激しいガスの流れを小さい振動部で受け止めることができ、下流側においては、ゆるやかなガスの流れを大きな振動部で受け止めることができる。その結果、上流と下流における振動部の振動量の違い、ひいては、複数の流路部分の水の排出のしやすさのばらつきを、小さくすることができる。
さらに、本発明の一態様として、以下のようなセパレータを採用することもできる。すなわち、そのセパレータは、燃料電池のセパレータであって、反応ガスを流通させるための第１および第２の穴を有する第１のプレートと、第１のプレートと重ねられる第２のプレートであって、第２の穴から反応ガスを受け取って第１の穴に渡すための第３の穴を有する第２のプレートと、を備える。
第３の穴は、第１の穴と重なる第１の部分と、第１の穴と重ならず一部が第２の穴と重なる第２の部分と、を有する。第１のプレートと第２のプレートの少なくとも一方は、区画部を有する。区画部は、第１のプレートと第２のプレートとが重ねられた状態において、第２の部分の少なくとも一部を、それぞれが反応ガスを流通させる複数の流路部分に分ける。区画部の先端は、第１の穴と重なる位置にある。
このような態様とすれば、燃料電池を運転している際、第３の穴の第２の部分内の水は、区画部に付着する。そして、区画部の先端に付着した水は、第１の穴および第３の穴の第１の部分を流通する反応ガスによって持ち去られる。その結果、流路部分内の水が効率的に流路部分外に排出される。よって、上記の態様によれば、複数の流路部分内において水が滞留しにくい。
なお、本発明の一態様として、第１および第２の穴を有する第１のプレートと、第３の穴を有する第２のプレートと、を有する複数の上記のセパレータと、それら複数のセパレータの間に配される膜電極接合体と、を備える燃料電池を採用することができる。
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池のセパレータセパレータを備えた燃料電池、燃料電池システム、およびそれらの製造方法などの形態で実現することが可能である。
以下では、図面を参照して、本願発明の好ましい実施例の詳細が説明され、本願発明の上述の目的およびその他の目的、構成、効果が明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の一実施例である燃料電池１の断面図である。
図２は、ＭＥＡ一体型シール部２０の平面図である。
図３は、カソード側プレート３１を示す平面図である。
図４は、中間プレート３２を示す平面図である。
図５は、アノード側プレート３３を示す平面図である。
図６は、中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。
図７は、第２実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。
図８は、第３実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。
図９は、第４実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。
図１０は、第５実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。
図１１は、変形例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例である燃料電池１の断面図である。この燃料電池１は、膜電極接合体一体型シール部２０と、セパレータ３０とを交互に積層して構成される。膜電極接合体一体型シール部２０とセパレータ３０との間には、ガス流路部２６または２７が配される。なお、以下では、膜電極接合体一体型シール部２０を「ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）一体型シール部２０」と表記する。
これらＭＥＡ一体型シール部２０、ガス流路部２６，２７、ならびにセパレータ３０を含む積層体の積層方向の両端には、エンドプレート（図示せず）が配される。その両端のエンドプレートが互いに締結されることによって、ＭＥＡ一体型シール部２０、ガス流路部２６，２７、ならびにセパレータ３０は、積層方向Ａｓに加圧され、燃料電池のセルスタックが形成される。
この燃料電池１と、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する水素タンクなどの燃料ガス供給部２と、燃料電池スタックに酸化ガスを供給する空気ポンプなどの酸化ガス供給部３と、燃料電池スタックに冷媒を供給する循環ポンプなどの冷媒循環部４と、燃料電池スタックに供給すべき冷媒を冷却するラジエータなどの冷媒冷却部５と、を使用して、燃料電池システムを構成することができる。
ＭＥＡ一体型シール部２０は、長方形の略板状の部材である。ＭＥＡ一体型シール部２０は、膜電極接合体２２と、膜電極接合体２２の両側に構成されたガス拡散層２４，２５と、膜電極接合体２２ならびにガス拡散層２４，２５の外周部にそれらと一体で構成されたシール部２８と、を有する。なお、以下では、膜電極接合体２２を、「ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２２」と表記する。
図２は、ＭＥＡ一体型シール部２０の平面図である。図１に示されるＭＥＡ一体型シール部２０の断面図は、図２のＡ−Ａ断面の断面図に相当する。それぞれ長方形に構成され、互いに積層されるＭＥＡ２２とガス拡散層２４，２５の外周には、シール部２８が構成される。シール部２８は、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性樹脂材料によって形成される。シール部２８は、射出成形により、ＭＥＡ２２と一体で形成される。
シール部２８には、ＭＥＡ２２とガス拡散層２４，２５の積層方向にシール部２８を貫通する穴４０〜４５が設けられている。穴４０と穴４１は、ＭＥＡ２２をはさんで逆の側に設けられている。そして、穴４０と穴４１は、長方形のＭＥＡ一体型シール部２０において、向かい合う２辺の近傍に設けられている。
穴４３と穴４４も、ＭＥＡ２２をはさんで逆の側に設けられている。ただし、穴４３と穴４４はそれぞれ、長方形のＭＥＡ一体型シール部２０において、穴４０と穴４１がその近傍に設けられている２辺とは異なる辺の近傍に設けられている。
穴４２と穴４５も、ＭＥＡ２２をはさんで逆の側に設けられている。ただし、穴４２と穴４５はそれぞれ、長方形のＭＥＡ一体型シール部２０において、穴４３と穴４４がその近傍に設けられている２辺と同じ辺の近傍に設けられている。
これらの穴４０〜４５は、シール部２８の一部である尾根部２８１によってそれぞれ外周を囲まれている。尾根部２８１は、シール部２８において、ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との積層方向の両側（図２の紙面方向の手前および奥の向き）に突出している。その結果、セパレータ３０とセパレータ３０の間においては、穴４０〜４５は、それぞれ独立にシールされている（図１および図２参照）。
同様に、ガス拡散層２４，２５のうちＭＥＡ一体型シール部２０の中央部分において外面に露出している部分も、その外周を尾根部２８１によって囲まれている。その結果、セパレータ３０とセパレータ３０の間においては、ガス拡散層２４，２５もそれぞれ独立にシールされている。
ガス流路部２６，２７（図１参照）は、互いに連通した空隙を有する多孔体である。ガス流路部２６，２７は、たとえば、耐食性の高い多孔質金属で構成することができる。ガス流路部２６，２７は、ＭＥＡ２２の両側において、ガス拡散層２４，２５に接して配される。そして、ガス流路部２６，２７は、ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０とに挟まれる。
これらのガス流路部２６，２７は、それぞれ酸化ガスと、燃料ガスとを透過することができる。ガス流路部２６は、酸化ガスをガス拡散層２４に伝える。ガス流路部２７は、燃料ガスをガス拡散層２５に伝える。（図１参照）。
ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との間において、ガス流路部２６，２７のうちＭＥＡ一体型シール部２０またはセパレータ３０と接触しない部分（たとえば外周端部２６ｅ，２７ｅ）は、充填材６０によって密閉される。その結果、燃料電池１において、セパレータ３０から供給される燃料ガスおよび酸化ガスは、シール部２８とガス流路部２６，２７との間の隙間を流通することなく、ガス流路部２６，２７内を流通する（図１の矢印ＡＯｉ参照）。
セパレータ３０は、形状および大きさがＭＥＡ一体型シール部２０とほぼ等しい板状部材である。セパレータ３０は、カソード側プレート３１と、アノード側プレート３３と、カソード側プレート３１およびアノード側プレート３３の間に位置する中間プレート３２と、を備える（図１参照）。
各プレートは、酸化ガスおよび反応ガスを透過しない素材、例えばステンレスで構成される。各プレートは、セパレータ３０がＭＥＡ一体型シール部２０と積層された際にＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０〜４５と重なる位置に、穴を有している。ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０〜４５にそれぞれ対応する位置にあるカソード側プレート３１の穴を穴３１４０〜３１４５と呼ぶ。ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０〜４５にそれぞれ対応する位置にある中間プレート３２の穴を穴３２４０〜３２４４と呼ぶ。ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０〜４５にそれぞれ対応する位置にあるアノード側プレート３３の穴を穴３３４０〜３３４５と呼ぶ。
図３は、カソード側プレート３１を示す平面図である。図４は、中間プレート３２を示す平面図である。図５は、アノード側プレート３３を示す平面図である。図１に示されるカソード側プレート３１、中間プレート３２およびアノード側プレート３３の断面図は、図３〜図５のＡ−Ａ断面の断面図に相当する。
カソード側プレート３１は、穴３１４０〜３１４５および穴５０，５１を有している。中間プレート３２は、穴３２４０〜３２４４および穴３４を有している。アノード側プレート３３は、穴３３４０〜３３４５および穴５３，５４を有している。
カソード側プレート３１に設けられている穴３１４０と、アノード側プレート３３に設けられている穴３３４０とは、ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との積層方向に投影したときにＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０と重なる位置および形状で設けられている。中間プレート３２に設けられている穴３２４０は、同様に積層方向に投影したときに、その一部（以下、「第１の部分３２３０」と表記する）が、ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０、カソード側プレート３１の穴３１４０、およびアノード側プレート３３の穴３３４０と重なる位置および形状で設けられている。
燃料電池１において、ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０、カソード側プレート３１の穴３１４０、中間プレート３２の穴３２４０、およびアノード側プレート３３の穴３３４０は、電気化学反応に供するための酸化ガスをＭＥＡ２２に供給するための酸化ガス供給マニホールドＭＯｐの一部を形成する（図１参照）。なお、図１において、矢印ＡＯｉは、ＭＥＡ２２に供給される酸化ガスの流れを示す。
カソード側プレート３１に設けられている穴３１４１と、アノード側プレート３３に設けられている穴３３４１とは、ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との積層方向に投影したときにＭＥＡ一体型シール部２０の穴４１と重なる位置および形状で設けられている。中間プレート３２に設けられている穴３２４１は、積層方向に投影したときに、その一部（以下、「第１の部分３２３１」と表記する）が、ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４１、カソード側プレート３１の穴３１４１、およびアノード側プレート３３の穴３３４１と重なる位置および形状で設けられている。
燃料電池１において、ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４１、カソード側プレート３１の穴３１４１、中間プレート３２の穴３２４１、およびアノード側プレート３３の穴３３４１は、電気化学反応に供された後の酸化ガスを燃料電池１外に排出するための酸化ガス排出マニホールドＭＯｅの一部を形成する（図１参照）。なお、図１において、矢印ＡＯｏは、ＭＥＡ２２から排出される酸化ガスの流れを示す。
カソード側プレート３１に設けられている穴３１４４と、中間プレート３２に設けられている穴３２４４の一部（以下、「第１の部分３２３４」と表記する）と、アノード側プレート３３に設けられている穴３３４４とは、積層方向に投影したときにＭＥＡ一体型シール部２０の穴４４と重なる位置および形状で設けられている。これらの穴は、燃料電池１において、電気化学反応に供するための燃料ガスをＭＥＡ２２に供給するための燃料ガス供給マニホールドの一部を形成する。
カソード側プレート３１に設けられている穴３１４３と、中間プレート３２に設けられている穴３２４３の一部（以下、「第１の部分３２３３」と表記する）と、アノード側プレート３３に設けられている穴３３４３とは、積層方向に投影したときにＭＥＡ一体型シール部２０の穴４３と重なる位置および形状で設けられている。これらの穴は、燃料電池１において、電気化学反応に供された後の燃料ガスを燃料電池１外に排出するための燃料ガス排出マニホールドの一部を形成する。
カソード側プレート３１に設けられている穴３１４２と、アノード側プレート３３に設けられている穴３３４２とは、積層方向に投影したときにＭＥＡ一体型シール部２０の穴４２と重なる位置および形状で設けられている。これらの穴は、燃料電池１において、セパレータ３０内の冷媒流路を流通する冷媒を供給するための冷媒供給マニホールドの一部を形成する。
カソード側プレート３１に設けられている穴３１４５と、アノード側プレート３３に設けられている穴３３４５とは、積層方向に投影したときにＭＥＡ一体型シール部２０の穴４５と重なる位置および形状で設けられている。これらの穴は、燃料電池１において、セパレータ３０内の冷媒流路を流通した冷媒を燃料電池１外に排出するための冷媒排出マニホールドの一部を形成する。
図４の上段に示すように、中間プレート３２の穴３２４０の一部であって、カソード側プレート３１の穴３１４０およびアノード側プレート３３の穴３３４０と重ならない部分の一部（以下「第２の部分３２４６」と表記する）は、櫛歯状に設けられてる。すなわち、穴３２４０の第２の部分３２４６は、中間プレート３２の複数の区画部３２２によって複数の流路部分５５に分けられている。各流路部分５５の先端は、積層方向に投影したときに、カソード側プレート３１の穴５０と重なる位置にある。
図１の下段の矢印ＡＯｉで示すように、中間プレート３２の流路部分５５は、酸化ガス供給マニホールドＭＯｐ（ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４０、カソード側プレート３１の穴３１４０、中間プレート３２の穴３２４０、およびアノード側プレート３３の穴３３４０等で構成される）を流通する酸化ガスを受け取る。そして、その酸化ガスは、カソード側プレート３１の穴５０を介してガス流路部２６に供給される。
図４の下段に示すように、中間プレート３２の穴３２４１の一部であって、カソード側プレート３１の穴３１４１およびアノード側プレート３３の穴３３４１と重ならない部分の一部（以下「第２の部分３２４７」と表記する）は、櫛歯状に設けられている。すなわち、穴３２４１の第２の部分３２４７は、中間プレート３２の複数の区画部３２３によって複数の流路部分５６に分けられている。各流路部分５６の先端は、積層方向に投影したときに、カソード側プレート３１の穴５１と重なる位置にある。
図１の下段の矢印ＡＯｏで示すように、中間プレート３２の流路部分５６は、電気化学反応に供された後の酸化ガスを、カソード側プレート３１の穴５１を介してガス流路部２６から受け取る。そして、その酸化ガスは、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ（ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４１、カソード側プレート３１の穴３１４１、中間プレート３２の穴３２４１、およびアノード側プレート３３の穴３３４１等で構成される）に排出される。
図４の右上に示すように、中間プレート３２の穴３２４４の一部であって、カソード側プレート３１の穴３１４４およびアノード側プレート３３の穴３３４４と重ならない部分（以下「第２の部分３２４８」と表記する）も、櫛歯状に設けられている。穴３２４４の第２の部分３２４８は、中間プレート３２の複数の区画部３２６によって複数の流路部分５７に分けられている。各流路部分５７の先端は、積層方向に投影したときに、アノード側プレート３３の穴５４と重なる位置にある。
中間プレート３２の流路部分５７は、燃料ガス供給マニホールド（ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４４、カソード側プレート３１の穴３１４４、中間プレート３２の穴３２４４、およびアノード側プレート３３の穴３３４４等で構成される）を流通する燃料ガスを、受け取る。そして、その燃料ガスは、アノード側プレート３３の穴５４を介してガス流路部２７に供給される。燃料ガスは、ガス流路部２７内を、図１の紙面に垂直な方向に沿って手前から奥に向かって流通する。
図４の左下に示すように、中間プレート３２の穴３２４３の一部であって、カソード側プレート３１の穴３１４３およびアノード側プレート３３の穴３３４３と重ならない部分（以下「第２の部分３２４９」と表記する）は、櫛歯状に設けられてる。すなわち、穴３２４３の第２の部分３２４７は、中間プレート３２の複数の区画部３２７によって複数の流路部分５８に分けられている。各流路部分５８の先端は、積層方向に投影したときに、アノード側プレート３３の穴５３と重なる位置にある。
中間プレート３２の流路部分５８は、電気化学反応に供された後の燃料ガスを、アノード側プレート３３の穴５３を介してガス流路部２７から受け取る。そして、その燃料ガスは、燃料ガス排出マニホールド（ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４３、カソード側プレート３１の穴３１４３、中間プレート３２の穴３２４３、およびアノード側プレート３３の穴３３４３等で構成される）に排出される。
中間プレート３２に設けられている複数の穴３４は、積層方向に投影したときに、ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４２、カソード側プレート３１の穴３１４２、およびアノード側プレート３３の穴３３４２と、一端が重なる位置および形状で設けられている（図４参照）。そして、中間プレート３２に設けられている穴３４は、積層方向に投影したときに、ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４５、カソード側プレート３１の穴３１４５、およびアノード側プレート３３の穴３３４５と、他端が重なる位置および形状で設けられている。中間プレート３２に穴３４は、カソード側プレート３１とアノード側プレート３３とに挟まれた状態において、冷媒流路３４を形成する（図１参照）。
中間プレート３２の冷媒流路３４は、冷媒供給マニホールド（ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４２、カソード側プレート３１の穴３１４２、アノード側プレート３３の穴３３４２等で構成される）を流通する冷却水を受け取る。そして、その冷却水は、冷媒流路３４内を流通する間、ガス流路部２６，２７を介してＭＥＡ一体型シール部２０から熱を受け取って、ＭＥＡ一体型シール部２０を冷却する。その後、冷却水は、冷媒排出マニホールド（ＭＥＡ一体型シール部２０の穴４５、カソード側プレート３１の穴３１４５、アノード側プレート３３の穴３３４５等で構成される）に排出される。
図６は、図４の下段に示す中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。図６においては、中間プレート３２に対して紙面下側から重ねられるべきアノード側プレート３３の一部も同時に示す。また、中間プレート３２に対して紙面上側から重ねられるべきカソード側プレート３１の穴５１を破線で示す。
図６において、酸化ガスが紙面の手前から奥に向かう方向に流通する箇所には、丸にＸを付したマークを記す。そして、酸化ガスが紙面の奥から手前に向かう方向に流通する箇所には、丸にドットを付したマークを記す。
穴３２４１のうち、アノード側プレート３３の穴３３４１と重ならない第２の部分３２４７は、中間プレート３２の複数の区画部３２３によって複数の流路部分５６に分けられている。そして、複数の区画部３２３の先端には、共通の振動部３２５が設けられている。
振動部３２５は、一部がアノード側プレート３３の穴３３４１と重なる位置および形状に設けられている（図６参照）。また、振動部３２５は、区画部３２３および中間プレート３２の他の部分よりも薄く設けられている。このため、中間プレート３２が、アノード側プレート３３とカソード側プレート３１の間に配されて積層された状態においても、振動部３２５は、外力を加えられた場合に、図６の紙面に垂直な方向にしなることができる。なお、図６においては、中間プレート３２のうち、同じ厚みで設けられている部分を、同じハッチを付して示す。
振動部３２５は、中間プレート３２を形成する際に、プレス加工によって形成することができる。また、複数のプレート部材を重ねて中間プレート３２を形成することもできる。そのような態様においては、振動部３２５は、中間プレート３２の他の部分よりもプレート部材の積層枚数を少なくすることで、形成することができる。
燃料電池１においてガス流路部２６を流通した酸化ガスは、カソード側プレート３１の穴５１（図６において破線で示す）を紙面の奥に向かう方向に通って、中間プレート３２の流路部分５６に流入する（図１の左下部分の矢印ＡＯｏ参照）。そして、その酸化ガスは、流路部分５６を通って、中間プレート３２の穴３２４１およびアノード側プレート３３の穴３３４１を含む酸化ガス排出マニホールドＭＯｅに向かう。酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内においては、酸化ガスは、図６の紙面の奥から手前に向かう向きに流通する。
図６においては、セパレータ３０の１枚の中間プレート３２と１枚のアノード側プレート３３のみを示している。しかし、燃料電池１においては、多数のセパレータ３０とＭＥＡ一体型シール部２０とが積層される（図１参照）。したがって、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内において、振動部３２５には、より上流（図６の紙面のより奥）からくる酸化ガスが当たる。その結果、振動部３２５は、酸化ガスの流れによって揺すられる。
燃料電池１においてガス流路部２６を流通した酸化ガスは、水分を含む。水分の一部は、ＭＥＡ２２における電気化学反応によって生成された水である。また、酸化ガス供給マニホールドＭＯｐに供給される酸化ガスがあらかじめ加湿されている場合もある。酸化ガスが含む水分は、ガス流路部２６内において液化することがある。そのような液化された水を図６においてＬＷで示す。
本実施例においては、ガス流路部２６内において液化された水は、振動部３２５の振動によって動かされ、流路部分５６から酸化ガス排出マニホールドＭＯｅに排出される。また、振動部３２５に付着した水は振動部３２５の振動によって振動部３２５から剥離され、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内において下流に飛ばされる。その際、ガス流路部２６内に存在した水であって、振動部３２５に付着した水とつながっていた水の一部も、同時に、ガス流路部２６内から引き出され、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内において下流に飛ばされる。
このため、本実施例においては、振動部３２５を有さない態様に比べて、流路部分５６が液化した水によって詰まりにくい。すなわち、酸化ガスの流通が妨げられる可能性が低い。よって、本実施例においては、振動部３２５を有さない態様に比べて、燃料電池１における発電が阻害される可能性が低い。
また、本実施例においては、複数の区画部３２３の先端に、共通の振動部３２５が設けられている。このため、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅの一部においてガスの流れが速く、他の一部においてガスの流れが遅い場合にも、各流路部分５６に接する振動部３２５の振動量のばらつきを小さくすることができる。このため、複数の流路部分５６における液体の水の排出効率を同程度にすることができる。
同様に、穴３２４０の第２の部分３２４６を複数の流路部分５５に分けている複数の区画部３２２の先端に設けられた振動部３２４も（図４の上段参照）、図４の紙面の手前から奥に向かう向きに流れる酸化ガスによって振動される。その結果、流路部分５５内において水分が液化した場合にも、その水は、振動部３２４の振動によって効率的に流路部分５５の外部に排出される。このため、流路部分５５が目詰まりしにくく、酸化ガスの流通が妨げられる可能性が低い。よって、本実施例においては、振動部３２４を有さない態様に比べて、燃料電池１における発電が阻害される可能性が低い。
また、複数の区画部３２２の先端に、共通の振動部３２４が設けられているため、複数の流路部分５６における液体の水の排出効率を同程度にすることができる。
Ｂ．第２実施例：
第２実施例の燃料電池は、振動部３２４，３２５（図４参照）にそれぞれ穴３２４ｈ、３２５ｈを有している。第２実施例の燃料電池の他の点は、第１実施例の燃料電池１と同じである。
図７は、第２実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。第２実施例においては、複数の区画部３２３の先端に設けられた振動部３２５は、複数の穴３２５ｈを有している。振動部３２５が有する穴３２５ｈの数および面積は、各セパレータ内において同じである。そして、各穴３２５ｈの面積は、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅにおける酸化ガスの流れの上流に位置するセパレータ３０ほど小さく、下流に位置するセパレータ３０ほど大きい。その結果、ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との積層方向に投影したときの振動部３２５の面積は、上流のセパレータ３０ほど大きく、下流のセパレータ３０ほど小さい。
酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内においては、下流ほど、より多くのセパレータ３０からの酸化ガスが流入する。このため、単位時間当たりの酸化ガスの流量は、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内においては、下流ほど大きくなる。
このため、第２実施例のような態様とすれば、上流のセパレータ３０の中間プレート３２においては、下流よりも少ないガスの流量で、下流のセパレータ３０の中間プレート３２と同程度に振動部３２５を揺らすことができる。すなわち、各セパレータ３０における穴３２５ｈの大きさを適当な値に設定することで、各セパレータ３０の振動部３２５の振動の大きさをほぼ等しくすることができる。その結果、各セパレータ３０における酸化ガスの排出経路の目詰まりを同程度に防止することができる。
第２実施例においては、複数の区画部３２２の先端に設けられた振動部３２４も、振動部３２５と同様に、複数の穴３２４ｈを有している。振動部３２４が有する穴３２４ｈの数および面積は、各セパレータ内において同じである。そして、各穴３２４ｈの面積は、酸化ガス供給マニホールドＭＯｐにおける酸化ガスの流れの上流に位置するセパレータ３０の中間プレート３２ほど大きく、下流に位置するセパレータ３０の中間プレート３２ほど小さい。その結果、ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との積層方向に投影したときの振動部３２５の面積は、上流のセパレータ３０ほど小さく、下流のセパレータ３０ほど大きい。
酸化ガス供給マニホールドＭＯｐ内においては、酸化ガス供給マニホールドＭＯｐに接する各セパレータ３０に酸化ガスが供給される。このため、酸化ガス供給マニホールドＭＯｐ内においては、下流ほど、より少量の酸化ガスが流通する。すなわち、単位時間当たりの酸化ガスの流量は、酸化ガス供給マニホールドＭＯｐ内においては、下流ほど小さくなる。
このため、第２実施例のような態様とすれば、下流のセパレータ３０の中間プレート３２においては、上流よりも少ないガスの流量で、上流のセパレータ３０の中間プレート３２と同程度に振動部３２４を揺らすことができる。すなわち、各セパレータ３０における穴３２４ｈの大きさを適当な値に設定することで、各セパレータ３０の振動部３２４の振動の大きさをほぼ等しくすることができる。その結果、各セパレータ３０における酸化ガスの供給経路の目詰まりを同程度に防止することができる。
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の燃料電池においては、振動部３２４ａ，３２５ａは、中間プレート３２の複数の区画部３２２，３２３に対して個別に設けられている。第３実施例の燃料電池の他の点は、第１実施例の燃料電池１と同じである。
図８は、第３実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。第３実施例においては、各区画部３２３の先端に独立の振動部３２５ａが設けられている。ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との積層方向に投影したときの各振動部３２５ａの面積は、各セパレータ内において同じである。そして、振動部３２５の面積は、上流のセパレータ３０ほど大きく、下流のセパレータ３０ほど小さい。
第３実施例のような態様としても、上流のセパレータ３０においては、下流よりも少ないガスの流量で、下流のセパレータ３０と同程度に振動部３２５を揺らすことができる。このため、各セパレータ３０における振動部３２５の大きさを適当な値に設定することで、各セパレータ３０の振動部３２５の振動の大きさをほぼ等しくすることができる。その結果、各セパレータ３０における酸化ガスの排出経路の目詰まりを同程度に防止することができる。
第３実施例においては、複数の区画部３２２の先端に設けられた振動部３２４も、振動部３２５と同様に、各区画部３２２に対して一つづつ個別に設けられている。ＭＥＡ一体型シール部２０とセパレータ３０との積層方向に投影したときの各振動部３２５の面積は、各セパレータ内において同じである。そして、振動部３２５の面積は、上流のセパレータ３０ほど小さく、下流のセパレータ３０ほど大きい。
第３実施例のような態様としても、各セパレータ３０における振動部３２４の大きさを適当な値に設定することで、各セパレータ３０の振動部３２４の振動の大きさをほぼ等しくすることができる。その結果、各セパレータ３０における酸化ガスの供給経路の目詰まりを同程度に防止することができる。
また、第３実施例においては、各振動部が独立に設けられている。このため、酸化ガス供給マニホールドＭＯｐや酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内の一部においてガスの流れが激しい場合に、その部分またはその近傍に位置する振動部が激しく振動する。その結果、その振動のエネルギーを有効に活用して、その振動部に接続されている区画部に隣接する流路の水を効率的に排出することができる。すなわち、第１、第２実施例のように共通の振動部を有する態様においては、振動部のうちガスの流れが激しい位置にある部分から他の部分に振動を使える際に、減衰によって一部のエネルギーが失われてしまう。しかし、第３実施例においては、そのような損失が少ないため、流路部分から効率よく水を排出することができる。
Ｄ．第４実施例：
第４実施例の燃料電池は、流路部分５５の内壁を構成するアノード側プレート３３に、補助振動部３２８を有する。また、第４実施例の燃料電池は、流路部分５６の内壁を構成するアノード側プレート３３に、補助振動部３２９を有する。さらに、第４実施例の燃料電池は、区画部３２２ｂ，３２３ｂならびに振動部３２４ｂ，３２５ｂに構成が、第１実施例の燃料電池１とは異なる。第４実施例の燃料電池の他の点は、第１実施例の燃料電池１と同じである。
図９は、第４実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。第４実施例においては、各区画部３２３ｂの先端は、アノード側プレート３３の穴３３４１と重なる位置にまで達している。そして、それら複数の区画部３２３ｂの先端に振動部３２５ｂが設けられている。すなわち、各区画部３２３ｂよりも薄く設けられている振動部３２５ｂは、全体がアノード側プレート３３の穴３３４１と重なる位置に設けられている。区画部３２２ｂおよび振動部３２４ｂも同様に設けられている。
流路部分５６の内壁を構成するアノード側プレート３３には、補助振動部３２９が設けられている。補助振動部３２９は、所定の弾性を有する針金状の部材で構成される。補助振動部３２９は、２点において曲がった形状をしている。それら２点における屈曲の向きは、屈曲点をはさむ各辺が同一面内に含まれる向きである。
補助振動部３２９は、一端３２９ａと、二つの屈曲点の間の１点３２９ｂと、において、流路部分５６の内壁を構成するアノード側プレート３３に固定されている。他の部分は、弾性変形することによって、アノード側プレート３３に対して動くことが可能である。補助振動部３２９の他端３２９ｃは、アノード側プレート３３の穴３３４１と重なる位置に達している。
補助振動部３２９は、流路部分５６を流れる酸化ガスの流れによって振動する程度の弾性を有するように構成されている。その結果、流路部分５６内の液体の水は、振動部３２５の振動に加え、補助振動部３２９の振動によっても、効率的に酸化ガス排出マニホールドＭＯｅに排出される。
第４実施例の燃料電池は、流路部分５５の内壁を構成するアノード側プレート３３にも、補助振動部３２９と同様の構成を有する補助振動部３２８が設けられている。その結果、流路部分５５内の液体の水は、振動部３２４の振動に加え、補助振動部３２８の振動によっても、効率的に流路部分５５外に排出される。
Ｅ．第５実施例：
第５実施例の燃料電池においては、中間プレート３２の複数の区画部３２３ｃの先端には振動部が設けられていない。また、区画部３２３ｃは、先端に至るまで同一の厚みで設けられている。第５実施例の燃料電池の他の点は、第１実施例の燃料電池１と同じである。
図１０は、第５実施例における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。第１実施例の中間プレート３２と同様に、第５実施例の中間プレート３２の穴３２４１は、カソード側プレート３１の穴３１４１（図１０において穴３３４１と重なる範囲に存在する）と重なる第１の部分３２３１と、カソード側プレート３１の穴３１４１と重ならず、かつ一部がカソード側プレート３１の穴５１と重なる第２の部分３２４７と、を有する。
各区画部３２３ｃは、カソード側プレート３１と中間プレート３２とアノード側プレート３３とが重ねられたとき、カソード側プレート３１の穴３１４１と、中間プレート３２の穴３２４１の第１の部分３２３１と、アノード側プレート３３の穴３３４１と、で構成される酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内に、その先端部３２３ｔが位置する長さで構成される（図１および図１０参照）。すなわち、各区画部３２３ｃは、その先端部３２３ｔが穴３１４１，３３４１と重なる位置となるように構成されている。
また、区画部３２３ｃは、先端部３２３ｔに至るまで、中間プレート３２のうち穴３２４１の外周を構成する他の部分３２４１ｐと同一の厚みで設けられている。
第５実施例においては、ガス流路部２６（図１参照）内において液化された水は、中間プレート３２の穴３２４１内において区画部３２３ｃに付着する。そして、その水は、区画部３２３ｃ上を伝って酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内の先端部３２３ｔまで移動する。なお、多くの場合、ガス流路部２６（図１参照）内の水と穴３２４１内において区画部３２３ｃに付着した水とは、連続している。
区画部３２３ｃの先端部３２３ｔに付着した水は、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内の酸化ガスの流れによって先端部３２３ｔから剥離され、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内において下流に飛ばされる。その際、ガス流路部２６内に存在した水であって、先端部３２３ｔに付着した水とつながっていた水の一部も、同時に、ガス流路部２６内から引き出され、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内において下流に飛ばされる。
このため、第５実施例においては、区画部３２３ｃを有さない態様、および区画部３２３ｃの先端部３２３ｔが酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内にない態様に比べて、流路部分５６が液化した水によって詰まりにくい。すなわち、酸化ガスの流通が妨げられる可能性が低い。よって、本実施例においては、区画部３２３ｃを有さない態様、および区画部３２３ｃの先端部３２３ｔが酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内にない態様に比べて、燃料電池１における発電が阻害される可能性が低い。
また、第５実施例においては、区画部３２３ｃは、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅを構成する第１の部分３２３１を区分するように構成されていない。言い換えれば、区画部３２３ｃの先端は、中間プレート３２のうち穴３２４１の向かい合う外周部分を構成する部分３２４１ｐｆに達してはいない。このため、区画部の先端が酸化ガス排出マニホールドの外周を構成する他の部分に達している態様に比べて、酸化ガス排出マニホールド内において酸化ガスの流通を妨げる構成の、流路方向の投影面積が小さい。よって、酸化ガス排出マニホールド内の圧力損失を小さくすることができる。
Ｆ．変形例：
この発明は上記の実施例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。
Ｆ１．変形例１：
上記第１〜第４実施例では、振動部３２５，３２４等は、区画部３２３，３２２や、中間プレート３２の他の部分に比べて薄く設けられている。しかし、振動部は、区画部３２３，３２２や、中間プレート３２の他の部分と同じ厚さで設けることもできる。また、アノード側プレート３３の穴３３４１やカソード側プレート３１の穴３１４１と重なる部分は、区画部よりも厚く設けられていてもよい。さらに、振動部は、互いに厚みが異なる部分を有していてもよい。ただし、少なくとも一部において、燃料電池の運転中の反応ガスの流れによって弾性変形する程度の剛性および形状を有していることが好ましい。
Ｆ２．変形例２：
上記第１〜第４実施例においては、振動部３２４，３２５は、区画部３２２，３２３の先端に接続され支持されている。しかし、振動部３２４，３２５は、所定の弾性を有する針金状の補助振動部３２８，３２９を介して中間プレートに接続されていてもよい。
また、上記第１〜第４実施例においては、振動部３２４，３２５は、板状の形状を有している。しかし、振動部３２４，３２５は、３次元的な形状を有していてもよい。
Ｆ３．変形例３：
上記第４実施例においては、針金状の補助振動部３２８，３２９は、板状の振動部３２４，３２５とともにセパレータ３０に備えられている。しかし、セパレータ３０は、板状の振動部を備えず、針金状の補助振動部のみを備える態様とすることもできる。すなわち、補助振動部の名前は、第４実施例の態様において便宜的に使用されるものであり、常に他の振動部とともに使用されることを意味するものではない。
Ｆ４．変形例４：
上記実施例では、燃料電池１は、多孔体金属を使用して構成されるガス流路部２６，２７を有している。しかし、燃料電池１は、ガス流路部２６または２７を有さない態様とすることもできる。たとえば、燃料電池は、セパレータにサーペンタイン流路を有し、そのセパレータにＭＥＡが直接、重ねられる態様とすることもできる。
Ｆ５．変形例５：
上記実施例では、酸化ガスの流路について本発明を適用した例を示した。しかし、本発明は、酸化ガスの流路に限らず、燃料ガスの流路に適用することもできる。燃料電池システムにおいては、燃料ガスもＭＥＡに供給される前に、あらかじめ加湿されて使用される場合がある。よって、燃料ガスの流路に本発明を適用することで、燃料ガスに加えられた水が液化して燃料ガスの流路がふさがれてしまう可能性を低減することができる。
Ｆ６．変形例６：
上記第４実施例では、補助振動部３２９は、流路部分５６の内壁を構成するアノード側プレート３３に設けられている。しかし、ガスの流れによって振動するように設けられる補助振動部または振動部は、流路部分の内壁を構成するカソード側プレートに設けることもできる。すなわち、補助振動部または振動部は、流路部分の内壁部に設けることができる。また、補助振動部または振動部は、区画部の先端部など、区画部のうち流路部分の内壁部を構成しない部分に設けることもできる。
Ｆ７．変形例７：
図１１は、変形例７における中間プレート３２の穴３２４１近傍の拡大図である。上記各実施例では、区画部３２３，３２３ｂ，３２３ｃは、中間プレート３２に設けられた構造である（図６〜図１０参照）。しかし、区画部は、カソード側プレート３１やアノード側プレート３３に設けられた構造とすることもできる。区画部以外の変形例７の構成は、実施例５と同じである。
図１１において、区画部３１３は、カソード側プレート３１上に設けられた構造である。区画部３１３は、カソード側プレート３１上において、そのカソード側プレート３１に積層される中間プレート３２およびアノード側プレート３３の向きに突出している。その結果、区画部３１３は、カソード側プレート３１、中間プレート３２およびアノード側プレート３３が重ねられた状態において、中間プレート３２の穴３２４１の第２の部分３２４７を、それぞれが酸化ガスを流通させる複数の流路部分５６に分ける。なお、変形例７において、カソード側プレート３１の構成のうち図１１の断面に含まれる部分は、クロスハッチで示す区画部３１３のみである。
変形例７においても、ガス流路部２６（図１参照）内において液化された水は、中間プレート３２の穴３２４１内において区画部３１３に付着する。そして、その水は、区画部３１３上を伝って酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内の区画部３１３の先端部３１３ｔまで移動する。その後、その水は、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内の酸化ガスの流れによって先端部３１３ｔから剥離され、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内において下流に飛ばされる。その際、ガス流路部２６内に存在した水であって、先端部３１３ｔに付着した水とつながっていた水の一部も、同時に、ガス流路部２６内から引き出され、酸化ガス排出マニホールドＭＯｅ内において下流に飛ばされる。
このため、変形例７においても、第５実施例と同様に、流路部分５６が液化した水によって詰まりにくい。すなわち、酸化ガスの流通が妨げられる可能性が低い。その結果、燃料電池１における発電が阻害される可能性が低い。
また、変形例７においても、区画部３１３の先端は、カソード側プレート３１のうち穴３１４１の向かい合う外周部分を構成する部分や、中間プレート３２のうち穴３２４１の向かい合う外周部分を構成する部分３２４１ｐｆに達してはいない。このため、酸化ガス排出マニホールド内において酸化ガスの流通を妨げる構成の、流路方向の投影面積が小さい。よって、酸化ガス排出マニホールド内の圧力損失を小さくすることができる。
Ｆ８．変形例８：
上記第５実施例では、区画部３２３ｃは、先端部３２３ｔに至るまで、中間プレート３２のうち穴３２４１の外周を構成する他の部分３２４１ｐと同一の厚みで設けられている。しかし、中間プレートの穴３２４１の第２の部分３２３１を区分する区画部は、少なくとも一部が、穴３２４１の外周を構成する他の部分３２４１ｐよりも薄く設けられた態様とすることもできる。
そのような態様においては、区画部と第１のプレート３１との間の部分は、穴３２４１の第２の部分３２４７のうちの他の部分よりも厚みが薄い流路を構成することとなる。穴３２４１の第２の部分３２４７のうち、区画部と第１のプレート３１との間の部分よりも厚い流路を構成する部分が、区画部によって区分される流路部分である。
すなわち、区画部は、複数の流路部分を独立に区分する態様とすることもでき、複数の流路部分が少なくとも一部で互いに連通する態様で第２の部分を複数の流路部分に分ける態様とすることもできる。そして、セパレータは、複数の流路部分が互いに独立している態様とすることもでき、複数の流路部分が少なくとも一部で互いに連通している態様とすることもできる。
以上では、本願発明をその好ましい例示的な実施例を参照して詳細に説明した。しかし、本願発明は、以上で説明した実施例や構成に限定されるものではない。そして、本願発明は、様々な変形や均等な構成を含むものである。さらに、開示された発明の様々な要素は、様々な組み合わせおよび構成で開示されたが、それらは例示的な物であり、各要素はより多くてもよく、また少なくてもよい。そして、要素は一つであってもよい。それらの態様は本願発明の範囲に含まれるものである。
【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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【国際調査報告】
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