(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極を配設した長方形状の電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層される燃料電池であって、
電解質・電極構造体の外周には、樹脂枠部材が一体に設けられ、
前記樹脂枠部材には、前記金属セパレータの外方に位置して、それぞれ積層方向に貫通する反応ガス入口連通孔、反応ガス出口連通孔、冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔が形成されるとともに、
前記樹脂枠部材の長手方向両端部には、それぞれ短手方向両側に突出する一対の突出部が設けられ、
長手方向一端側の前記一対の突出部には、前記冷却媒体入口連通孔が形成され、且つ長手方向他端側の前記一対の突出部には、前記冷却媒体出口連通孔が形成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、前記樹脂枠部材には、長手方向一端側の前記一対の突出部と、前記長手方向他端側の前記一対の突出部との間に位置して、前記積層方向に延在するプレート部材が配設されることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した長方形状の電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層される燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池では、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒層と多孔質カーボンからなるアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持することにより単位セルが構成されている。通常、この単位セルを所定数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
一般的に、燃料電池は、セパレータの積層方向に貫通する入口連通孔及び出口連通孔が設けられた、所謂、内部マニホールドを構成している。そして、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体は、それぞれの入口連通孔から電極面方向に沿って形成された燃料ガス流路、酸化剤ガス流路及び冷却媒体流路に供給された後、それぞれの出口連通孔に排出されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池は、シール一体型膜電極接合体とセパレータとが交互に積層されたスタック構造を有している。セパレータは、アノードプレート、カソードプレート及び中間プレートを備えており、例えば、前記アノードプレートは、図２９に示すように、横長の長方形状を有している。
【０００５】
アノードプレートの面内には、複数の流路溝１ａを有する燃料ガス流路１が形成されている。アノードプレートの長辺方向一端部には、酸化剤ガス出口連通孔２ｂ、冷却媒体入口連通孔３ａ及び燃料ガス入口連通孔４ａが上下に配列して形成されている。アノードプレートの長辺方向他端部には、燃料ガス出口連通孔４ｂ、冷却媒体出口連通孔３ｂ及び酸化剤ガス入口連通孔２ａが上下方向に配列して形成されている。
【０００６】
燃料ガス入口連通孔４ａ及び燃料ガス出口連通孔４ｂと、燃料ガス流路１とは、それぞれ貫通孔を５ａ、５ｂを介して連通している。図示しないが、カソードプレート及び中間プレートは、上記のアノードプレートと同様に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の各セパレータでは、燃料ガス流路１等の反応ガス流路（又は、冷却媒体流路）の両側に位置して、酸化剤ガス出口連通孔２ｂ、冷却媒体入口連通孔３ａ、燃料ガス入口連通孔４ａと、燃料ガス出口連通孔４ｂ、冷却媒体出口連通孔３ｂ及び酸化剤ガス入口連通孔２ａとが、形成されている。
【０００９】
このため、セパレータの面積が相当に大きなものとなり、特に、金属セパレータが用いられる際、高価なステンレス等の素材の使用量が増大し、部品単価が高騰するという問題がある。さらに、セパレータには、長辺方向両端部に矢印Ｈ方向（幅方向）に３つずつ連通孔が形成されている。これにより、セパレータは、矢印Ｈ方向の寸法が相当に長尺化され、幅方向の短尺化が容易に図られないという問題がある。
【００１０】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、比較的高価な金属セパレータを良好に小型化することができるとともに、幅寸法を有効に短尺化することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した長方形状の電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層される燃料電池に関するものである。
【００１２】
この燃料電池では、電解質・電極構造体の外周には、樹脂枠部材が一体に設けられ、前記樹脂枠部材には、金属セパレータの外方に位置して、それぞれ積層方向に貫通する反応ガス入口連通孔、反応ガス出口連通孔、冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔が形成されるとともに、前記樹脂枠部材の長手方向両端部には、それぞれ短手方向両側に突出する一対の突出部が設けられ、長手方向一端側の前記一対の突出部には、前記冷却媒体入口連通孔が形成され、且つ長手方向他端側の前記一対の突出部には、前記冷却媒体出口連通孔が形成されている。
【００１４】
さらに、この燃料電池では、樹脂枠部材には、長手方向一端側の一対の突出部と、長手方向他端側の前記一対の突出部との間に位置して、積層方向に延在するプレート部材が配設されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、電解質・電極構造体の外周に設けられる樹脂枠部材には、金属セパレータの外方に位置して、各流体連通孔が積層方向に貫通して形成されている。このため、金属セパレータには、流体連通孔を設ける必要がなく、前記金属セパレータの小型軽量化が容易に図られる。これにより、金属セパレータの製造コストを削減することができ、前記金属セパレータを効率的に製造することが可能になる。
【００１６】
さらに、電解質・電極構造体では、樹脂枠部材の長手方向両端部には、それぞれ短手方向に突出する一対の突出部が設けられている。従って、長手方向両端部では、突出部間に凹部が形成されるため、前記凹部に締結部材やセル電圧検出用端子等を配置することができる。このため、燃料電池全体の小型化が容易に図られるとともに、車載用としての搭載性が良好に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池の、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】前記燃料電池を構成する第１電解質膜・電極構造体のカソード面の説明図である。
【図５】前記第１電解質膜・電極構造体のアノード面の説明図である。
【図６】前記燃料電池を構成する第２電解質膜・電極構造体のカソード面の説明図である。
【図７】前記第２電解質膜・電極構造体のアノード面の説明図である。
【図８】前記燃料電池を構成する第１金属セパレータのカソード面の説明図である。
【図９】前記第１金属セパレータのアノード面の説明図である。
【図１０】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータのカソード面の説明図である。
【図１１】前記第２金属セパレータのアノード面の説明図である。
【図１２】前記燃料電池の、図２中、ＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】前記燃料電池の、図２中、ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】前記燃料電池の、図２中、ＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１５】前記燃料電池の、図２中、ＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の概略斜視説明図である。
【図１７】前記燃料電池の分解斜視説明図である。
【図１８】前記燃料電池の、図１７中、ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【図１９】前記燃料電池を構成する第１電解質膜・電極構造体のカソード面の説明図である。
【図２０】前記第１電解質膜・電極構造体のアノード面の説明図である。
【図２１】前記燃料電池を構成する第２電解質膜・電極構造体のカソード面の説明図である。
【図２２】前記第２電解質膜・電極構造体のアノード面の説明図である。
【図２３】前記燃料電池を構成する第１金属セパレータのカソード面の説明図である。
【図２４】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータのカソード面の説明図である。
【図２５】前記第２金属セパレータのアノード面の説明図である。
【図２６】前記燃料電池の、図１７中、ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線断面図である。
【図２７】前記燃料電池の、図１７中、ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線断面図である。
【図２８】前記燃料電池の、図１７中、ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線断面図である。
【図２９】特許文献１の燃料電池を構成するアノードセパレータの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、複数のセルユニット１２を矢印Ａ方向（水平方向）に積層して構成される。
【００１９】
図２及び図３に示すように、セルユニット１２は、長方形状の第１電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）１４、第１金属セパレータ１６、長方形状の第２電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）１８及び第２金属セパレータ２０を備える。セルユニット１２が積層されることにより、第１電解質膜・電極構造体１４は、第２及び第１金属セパレータ２０、１６に挟持される一方、第２電解質膜・電極構造体１８は、前記第１及び第２金属セパレータ１６、２０に挟持される。
【００２０】
第１電解質膜・電極構造体１４と第２電解質膜・電極構造体１８とは、それぞれ、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜（電解質）２２と、前記固体高分子電解質膜２２を挟持するカソード側電極２４及びアノード側電極２６とを備える（図３参照）。
【００２１】
固体高分子電解質膜２２は、カソード側電極２４及びアノード側電極２６と同一の表面積に設定される。なお、固体高分子電解質膜２２の外周部が、カソード側電極２４及びアノード側電極２６よりも突出してもよく、また、前記カソード側電極２４と前記アノード側電極２６との表面積が、互いに異なっていてもよい。
【００２２】
第１電解質膜・電極構造体１４では、固体高分子電解質膜２２、カソード側電極２４及びアノード側電極２６の外周端縁部には、絶縁性を有する高分子材料で形成される額縁部（樹脂枠部材）２８ａが、例えば、射出成形等により一体に成形される。第２電解質膜・電極構造体１８では、同様に固体高分子電解質膜２２、カソード側電極２４及びアノード側電極２６の外周端縁部には、高分子材料で形成される額縁部（樹脂枠部材）２８ｂが、例えば、射出成形等により一体に成形される。高分子材料としては、汎用プラスチックの他、エンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチック等が採用される。
【００２３】
額縁部２８ａは、図２に示すように、矢印Ｃ方向に長尺な略長方形状を有するとともに、長手方向（矢印Ｃ方向）両端部には、それぞれ短手方向（矢印Ｂ方向）両側に突出する一対の突出部２９ａ１、２９ａ２が設けられる。額縁部２８ａの長辺側には、各突出部２９ａ１、２９ａ２間にそれぞれ凹部３１ａが形成される。
【００２４】
額縁部２８ｂは、矢印Ｃ方向に長尺な略長方形状を有するとともに、長手方向（矢印Ｃ方向）両端部には、それぞれ短手方向（矢印Ｂ方向）両側に突出する一対の突出部２９ｂ１、２９ｂ２が設けられる。額縁部２８ｂの長辺側には、各突出部２９ｂ１、２９ｂ２間にそれぞれ凹部３１ｂが形成される。
【００２５】
カソード側電極２４及びアノード側電極２６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成された電極触媒層（図示せず）とを有する。
【００２６】
図２に示すように、額縁部２８ａ、２８ｂの矢印Ｃ方向（鉛直方向）の一端縁部（上端縁部）には、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔３２ａが、矢印Ｂ方向（水平方向）に配列して設けられる。
【００２７】
額縁部２８ａ、２８ｂの矢印Ｃ方向の他端縁部（下端縁部）には、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔３２ｂ及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２８】
額縁部２８ａ、２８ｂの矢印Ｂ方向の両端縁部上方には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための一対の冷却媒体入口連通孔３４ａが設けられるとともに、前記額縁部２８ａ、２８ｂの矢印Ｂ方向の両端縁部下方には、前記冷却媒体を排出するための一対の冷却媒体出口連通孔３４ｂが設けられる。
【００２９】
各冷却媒体入口連通孔３４ａ、３４ａは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス入口連通孔３２ａに近接し、且つ、それぞれ矢印Ｂ方向両端の各辺（他方の２辺）に振り分けられる。各冷却媒体出口連通孔３４ｂ、３４ｂは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂにそれぞれ近接し、且つ、それぞれ矢印Ｂ方向両側の各辺に振り分けられる。
【００３０】
額縁部２８ａ、２８ｂでは、後述する冷却媒体流路８８の流れ方向（矢印Ｃ方向）中間位置を境界として前記冷却媒体流路８８を上下に分割した際、該冷却媒体流路８８の上流側の上方に冷却媒体入口連通孔３４ａが配置される一方、該冷却媒体流路８８の下流側の下方に冷却媒体出口連通孔３４ｂが配置される。
【００３１】
なお、冷却媒体入口連通孔３４ａと冷却媒体出口連通孔３４ｂとは、上下逆にして、すなわち、前記冷却媒体入口連通孔３４ａを酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接して設けてもよい。
【００３２】
第１及び第２電解質膜・電極構造体１４、１８では、互いに対向する一方の２辺にある上下両短辺に、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス入口連通孔３２ａと、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ、燃料ガス出口連通孔３２ｂとが設けられる一方、互いに対向する他方の２辺である左右両長辺には、一対の冷却媒体入口連通孔３４ａ及び一対の冷却媒体出口連通孔３４ｂが設けられる。
【００３３】
図４に示すように、額縁部２８ａには、第１電解質膜・電極構造体１４のカソード面（カソード側電極２４が設けられる面）１４ａ側の上部に、酸化剤ガス入口連通孔３０ａの下側近傍に位置して複数の入口溝部３６ａが設けられる。額縁部２８ａのカソード面１４ａ側の幅方向（矢印Ｂ方向）両端部上方には、各冷却媒体入口連通孔３４ａの下側近傍に複数の入口溝部３８ａが設けられるとともに、前記冷却媒体入口連通孔３４ａの上側近傍に複数の入口孔部４０ａが貫通形成される。
【００３４】
額縁部２８ａのカソード面１４ａ側の下部には、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの上側近傍に位置して複数の出口溝部３６ｂが設けられる。額縁部２８ａのカソード面１４ａ側の幅方向両端部下方には、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの上側近傍に複数の出口溝部３８ｂが設けられるとともに、前記冷却媒体出口連通孔３４ｂの下側近傍に複数の出口孔部４０ｂが貫通形成される。
【００３５】
図５に示すように、額縁部２８ａには、第１電解質膜・電極構造体１４のアノード面（アノード側電極２６が設けられる面）１４ｂ側の幅方向両端部上方に、各冷却媒体入口連通孔３４ａの上側近傍に複数の入口溝部４２ａが設けられる。額縁部２８ａのアノード面１４ｂ側の幅方向両端部下方には、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの下側近傍に複数の出口溝部４２ｂが設けられる。
【００３６】
額縁部２８ａには、燃料ガス入口連通孔３２ａの下方に位置して複数の入口溝部４６ａが設けられるとともに、燃料ガス出口連通孔３２ｂの上方に位置して複数の出口溝部４６ｂが設けられる。
【００３７】
額縁部２８ａのアノード面１４ｂ側には、外側シール部材（外側シールライン）４８及び内側シール部材（内側シールライン）５０が一体又は別体に成形される。外側シール部材４８及び内側シール部材５０には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。なお、以下に説明する各シール部材は、上記の外側シール部材４８及び内側シール部材５０と同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
外側シール部材４８は、額縁部２８ａの外周縁部から全流体連通孔である酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３４ａ、燃料ガス入口連通孔３２ａ、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ、冷却媒体出口連通孔３４ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂの外周並びに反応面（発電面）外周を周回する。この外側シール部材４８は、冷却媒体入口連通孔３４ａ、燃料ガス入口連通孔３２ａ、冷却媒体出口連通孔３４ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂを囲繞する。外側シール部材４８により、入口溝部４２ａ及び入口孔部４０ａが、冷却媒体入口連通孔３４ａと一体に囲繞され、出口溝部４２ｂ及び出口孔部４０ｂが、冷却媒体出口連通孔３４ｂと一体に囲繞される。
【００３９】
内側シール部材５０は、外側シール部材４８の内方に位置するとともに、アノード側電極２６と入口溝部４６ａ及び出口溝部４６ｂとを一体に囲繞する。内側シール部材５０は、第１金属セパレータ１６の外形形状に対応する輪郭線に沿って設けられ、前記第１金属セパレータ１６の外周端縁面全周（セパレータ面内）に接する。外側シール部材４８は、第１金属セパレータ１６の外周端外方（セパレータ面外）に配置される。外側シール部材４８及び内側シール部材５０により、全流体連通孔が周回密封される。
【００４０】
図４に示すように、額縁部２８ａのカソード面１４ａ側には、入口孔部４０ａを囲繞するリング状入口シール部材５２ａと、出口孔部４０ｂを囲繞するリング状出口シール部材５２ｂとが設けられる。
【００４１】
図６に示すように、額縁部２８ｂには、第２電解質膜・電極構造体１８のカソード面（カソード側電極２４が設けられる面）１８ａ側の上部に、酸化剤ガス入口連通孔３０ａの下側近傍に位置して複数の入口溝部５６ａが設けられる。
【００４２】
額縁部２８ｂのカソード面１８ａ側の幅方向両端部上方には、各冷却媒体入口連通孔３４ａの上側近傍に複数の入口溝部５８ａが設けられるとともに、前記冷却媒体入口連通孔３４ａの下側近傍に複数の入口孔部６０ａが形成される。第２電解質膜・電極構造体１８の入口孔部６０ａは、第１電解質膜・電極構造体１４の入口孔部４０ａと積層方向に互いに重なり合わない位置にオフセットして配置される。
【００４３】
額縁部２８ｂのカソード面１８ａ側の上部には、燃料ガス入口連通孔３２ａの下側近傍に位置して複数の入口溝部６２ａが設けられるとともに、前記入口溝部６２ａの下端部には、複数の入口孔部６４ａが貫通形成される。各入口孔部６４ａの下方には、所定の間隔だけ離間して複数の入口孔部６６ａが貫通形成される。
【００４４】
額縁部２８ｂのカソード面１８ａ側の幅方向両端部下方には、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの下側近傍に複数の出口溝部５８ｂが設けられるとともに、前記冷却媒体出口連通孔３４ｂの上側近傍に複数の出口孔部６０ｂが形成される。第２電解質膜・電極構造体１８の出口孔部６０ｂは、第１電解質膜・電極構造体１４の出口孔部４０ｂと積層方向に互いに重なり合わない位置にオフセットして配置される。
【００４５】
額縁部２８ｂのカソード面１８ａ側の下部には、燃料ガス出口連通孔３２ｂの上側近傍に位置して複数の出口溝部６２ｂが設けられるとともに、前記出口溝部６２ｂの上端部には、複数の出口孔部６４ｂが貫通形成される。各出口孔部６４ｂの上方には、所定の間隔だけ離間して複数の出口孔部６６ｂが貫通形成される。
【００４６】
図７に示すように、額縁部２８ｂには、第２電解質膜・電極構造体１８のアノード面（アノード側電極２６が設けられる面）１８ｂ側の幅方向両端部上方に、各冷却媒体入口連通孔３４ａの下側近傍に複数の入口溝部６８ａが設けられる。額縁部２８ｂには、燃料ガス入口連通孔３２ａの下方に位置して入口孔部６４ａ、６６ａを連通する複数の入口溝部７２ａが設けられる。
【００４７】
額縁部２８ｂのアノード面１８ｂ側の幅方向両端部下方には、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの上側近傍に複数の出口溝部６８ｂが設けられるとともに、燃料ガス出口連通孔３２ｂの上方に位置して出口孔部６４ｂ、６６ｂを連通する複数の出口溝部７２ｂが設けられる。
【００４８】
額縁部２８ｂには、アノード面１８ｂ側に外側シール部材（外側シールライン）７４及び内側シール部材（内側シールライン）７６が一体又は別体に成形される。外側シール部材７４は、額縁部２８ｂの外周縁部から全流体連通孔である酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３４ａ、燃料ガス入口連通孔３２ａ、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ、冷却媒体出口連通孔３４ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂの外周を周回する。
【００４９】
外側シール部材７４は、冷却媒体入口連通孔３４ａ、燃料ガス入口連通孔３２ａ、冷却媒体出口連通孔３４ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂを囲繞する。外側シール部材７４により、入口溝部６８ａ及び入口孔部６０ａが、冷却媒体入口連通孔３４ａと一体に囲繞され、出口溝部６８ｂ及び出口孔部６０ｂが、冷却媒体出口連通孔３４ｂと一体に囲繞される。
【００５０】
内側シール部材７６は、外側シール部材７４の内方に位置するとともに、アノード側電極２６と入口孔部６４ａ、６６ａ、入口溝部７２ａ、出口孔部６４ｂ、６６ｂ及び出口溝部７２ｂとを一体に囲繞する。内側シール部材７６は、第２金属セパレータ２０の外形形状に対応する輪郭線に沿って設けられ、前記第２金属セパレータ２０の外周端縁面全周に接する。外側シール部材７４は、第２金属セパレータ２０の外周端外方に配置される。外側シール部材７４及び内側シール部材７６により、全流体連通孔が周回密封される。
【００５１】
図６に示すように、額縁部２８ｂのカソード面１８ａ側には、入口孔部６０ａ、６６ａを囲繞するリング状入口シール部材７８ａ、８０ａと、出口孔部６０ｂ、６６ｂを囲繞するリング状出口シール部材７８ｂ、８０ｂとが設けられる。
【００５２】
第１及び第２金属セパレータ１６、２０は、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３４ａ、燃料ガス入口連通孔３２ａ、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ、冷却媒体出口連通孔３４ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂ（全流体連通孔）の内方に配置される寸法に設定される。
【００５３】
図３に示すように、第１金属セパレータ１６は、外形が同一形状を有して互いに積層される２枚の金属プレート（例えば、ステンレスプレート）８２ａ、８２ｂを備え、前記金属プレート８２ａ、８２ｂは、外周縁部を、例えば、溶接や接着により一体化され、且つ内部が密閉される。金属プレート８２ａには、カソード側電極２４に対向して酸化剤ガス流路８４が形成されるとともに、金属プレート８２ｂには、アノード側電極２６に対向して燃料ガス流路８６が形成される。金属プレート８２ａ、８２ｂ間には、冷却媒体流路８８が形成される。
【００５４】
図８に示すように、第１金属セパレータ１６は、金属プレート８２ａの面内に、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に延在する複数の波状流路溝を有した酸化剤ガス流路８４を設ける。酸化剤ガス流路８４の上流及び下流には、入口バッファ部８５ａ及び出口バッファ部８５ｂが設けられる。入口バッファ部８５ａの上方には、酸化剤ガス入口連通孔３０ａの下方に位置して複数の入口溝部８７ａが形成される。出口バッファ部８５ｂの下方には、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの上方に位置して複数の出口溝部８７ｂが形成される。
【００５５】
第１金属セパレータ１６は、矢印Ｃ方向に長尺な長方形状を有するとともに、短辺方向（矢印Ｂ方向）両端側には、冷却媒体入口連通孔３４ａの下方側に突出する一対の突起部８９ａと、冷却媒体出口連通孔３４ｂの上方側に突出する一対の突起部８９ｂとが設けられる。金属プレート８２ａには、突起部８９ａに第２電解質膜・電極構造体１８の複数の入口孔部６０ａに連通する複数の穴部９０ａが形成される。金属プレート８２ａには、突起部８９ｂに第２電解質膜・電極構造体１８の複数の出口孔部６０ｂに連通する複数の穴部９０ｂが形成される。
【００５６】
金属プレート８２ａの上部には、第２電解質膜・電極構造体１８の入口孔部６６ａに連通する複数の孔部９２ａが形成されるとともに、前記金属プレート８２ａの下部には、前記第２電解質膜・電極構造体１８の出口孔部６６ｂに連通する複数の孔部９２ｂが形成される。孔部９２ａ、９２ｂは、金属プレート８２ｂにも形成され、第１金属セパレータ１６を貫通する。
【００５７】
図９に示すように、第１金属セパレータ１６は、金属プレート８２ｂの面内に、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に延在する複数の波状流路溝を有した燃料ガス流路８６を設ける。燃料ガス流路８６の上流及び下流には、入口バッファ部９６ａ及び出口バッファ部９６ｂが設けられる。入口バッファ部９６ａの上方には、酸化剤ガス入口連通孔３０ａの下方に位置して複数の入口溝部９８ａが形成されるとともに、出口バッファ部９６ｂの下方には、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの上方に位置して複数の出口溝部９８ｂが形成される。
【００５８】
金属プレート８２ｂには、突起部８９ａに冷却媒体入口連通孔３４ａの下方に位置して、複数の入口溝部１００ａが形成される。金属プレート８２ｂには、各突起部８９ｂに冷却媒体出口連通孔３４ｂの上方に位置して複数の出口溝部１００ｂが形成される。
【００５９】
図３に示すように、第２金属セパレータ２０は、外形が同一形状を有して互いに積層される２枚の金属プレート（例えば、ステンレスプレート）１０２ａ、１０２ｂを備え、前記金属プレート１０２ａ、１０２ｂは、外周縁部を、例えば、溶接や接着により一体化され、且つ内部が密閉される。金属プレート１０２ａには、カソード側電極２４に対向して酸化剤ガス流路８４が形成されるとともに、金属プレート１０２ｂには、アノード側電極２６に対向して燃料ガス流路８６が形成される。金属プレート１０２ａ、１０２ｂ間には、冷却媒体流路８８が形成される。
【００６０】
図１０に示すように、第２金属セパレータ２０は、矢印Ｃ方向両端にそれぞれ矢印Ｂ方向外方に突出して一対の突起部１０３ａ、１０３ｂが形成される。金属プレート１０２ａの面内に、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に延在する複数の流路溝を有した酸化剤ガス流路８４を設ける。酸化剤ガス流路８４の上流及び下流には、入口バッファ部１０４ａ及び出口バッファ部１０４ｂが設けられる。
【００６１】
金属プレート１０２ａには、各突起部１０３ａに冷却媒体入口連通孔３４ａの上方に位置し、第１電解質膜・電極構造体１４の複数の入口孔部４０ａに連通する複数の穴部１０６ａが形成される。金属プレート１０２ａには、各突起部１０３ｂに冷却媒体出口連通孔３４ｂの下方に位置し、第１電解質膜・電極構造体１４の複数の出口孔部４０ｂに連通する複数の穴部１０６ｂが形成される。
【００６２】
額縁部２８ａの入口孔部４０ａ及び穴部１０６ａと、額縁部２８ｂの入口孔部６０ａ及び穴部９０ａとは、積層方向に対して互いに重なり合わない位置に設定される。
【００６３】
図１１に示すように、第２金属セパレータ２０は、金属プレート１０２ｂの面内に、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に延在する複数の流路溝を有した燃料ガス流路８６を設ける。燃料ガス流路８６の上流及び下流には、入口バッファ部１１０ａ及び出口バッファ部１１０ｂが設けられる。
【００６４】
金属プレート１０２ｂの各突起部１０３ａには、冷却媒体入口連通孔３４ａの上側近傍に位置して複数の入口溝部１１２ａが形成される一方、前記金属プレート１０２ｂの各突起部１０３ｂには、冷却媒体出口連通孔３４ｂの下側近傍に位置して複数の出口溝部１１２ｂが形成される。入口溝部１１２ａ及び出口溝部１１２ｂは、それぞれ第２金属セパレータ２０の内部に冷却媒体通路を形成するための凹凸構造を有する。
【００６５】
図１に示すように、複数のセルユニット１２の積層方向一端側には、ターミナルプレート１１３ａを収容して絶縁プレート１１４ａが配置されるとともに、前記絶縁プレート１１４ａの外方にエンドプレート１１５ａが配置される。複数のセルユニット１２の積層方向他端側には、ターミナルプレート１１３ｂを収容して絶縁プレート１１４ｂが配置されるとともに、前記絶縁プレート１１４ｂの外方にエンドプレート１１５ｂが配置される。
【００６６】
絶縁プレート１１４ａ及びエンドプレート１１５ａのそれぞれの両長辺には、額縁部２８ａ、２８ｂの凹部３１ａ、３１ｂに対応する凹部３１ｅａが形成される。エンドプレート１１５ａには、凹部３１ｅａを構成する内壁面に複数のねじ穴１１６ａが形成される。
【００６７】
絶縁プレート１１４ｂ及びエンドプレート１１５ｂのそれぞれの両長辺には、額縁部２８ａ、２８ｂの凹部３１ａ、３１ｂに対応する凹部３１ｅｂが形成される。エンドプレート１１５ｂには、凹部３１ｅｂを構成する内壁面に複数のねじ穴１１６ｂが形成される。
【００６８】
セルユニット１２の凹部３１ａ、３１ｂ、絶縁プレート１１４ａとエンドプレート１１５ａの各凹部３１ｅａ及び絶縁プレート１１４ｂとエンドプレート１１５ｂの各凹部３１ｅｂには、締結部材、例えば、一対の締結プレート（プレート部材）１１８が積層方向に延在して一体に配設される。締結プレート１１８は、矢印Ａ方向に長尺な角柱形状を有するが、半円柱状や多角形状等、種々の形状に設定可能である。
【００６９】
各締結プレート１１８の両端は、エンドプレート１１５ａ、１１５ｂの凹部３１ｅａ、３１ｅｂを構成する内壁面に形成されたねじ穴１１６ａ、１１６ｂに、ねじ部材１１９がねじ込まれるにより、前記エンドプレート１１５ａ、１１５ｂに固定される。締結プレート１１８は、凹部３１ａ、３１ｂ、３１ｅａ及び凹部３１ｅｂ内に収容されており、各長辺から外部に露呈することがない。
【００７０】
このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
【００７１】
図２に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔３２ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体入口連通孔３４ａには、純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
【００７２】
各セルユニット１２では、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに供給された酸化剤ガスが、図２及び図１２に示すように、第１電解質膜・電極構造体１４の入口溝部３６ａと第２電解質膜・電極構造体１８の間から入口溝部５６ａに導入される。
【００７３】
入口溝部３６ａに導入された酸化剤ガスは、第２金属セパレータ２０の酸化剤ガス流路８４に供給される。酸化剤ガス流路８４に供給された酸化剤ガスは、第１電解質膜・電極構造体１４のカソード側電極２４に供給された後、残余の酸化剤ガスは、出口溝部３６ｂ間から酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに排出される。
【００７４】
一方、入口溝部５６ａ間に導入された酸化剤ガスは、第２電解質膜・電極構造体１８と第１金属セパレータ１６との間の入口溝部８７ａを通って前記第１金属セパレータ１６の酸化剤ガス流路８４に供給される。酸化剤ガス流路８４に供給された酸化剤ガスは、第２電解質膜・電極構造体１８のカソード側電極２４に供給された後、残余の酸化剤ガスは、出口溝部８７ｂ、５６ｂを通って酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに排出される。
【００７５】
また、燃料ガス入口連通孔３２ａに供給された燃料ガスは、図２及び図１３に示すように、第２電解質膜・電極構造体１８のカソード側の入口溝部６２ａに導入される。燃料ガスは、入口溝部６２ａから入口孔部６４ａを通ってアノード側に移動し、一部分が入口溝部７２ａから第２金属セパレータ２０の燃料ガス流路８６に供給される。
【００７６】
燃料ガスの残余の部分は、入口孔部６６ａ及び第１金属セパレータ１６の孔部９２ａを通って前記第１金属セパレータ１６と第１電解質膜・電極構造体１４との間に導入され、前記１セパレータ１６の燃料ガス流路８６に供給される。
【００７７】
第２金属セパレータ２０の燃料ガス流路８６を流通した使用済みの燃料ガスは、出口溝部７２ｂに排出され、さらに出口孔部６４ｂから出口溝部６２ｂを通って燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。一方、第１金属セパレータ１６の燃料ガス流路８６を流通した使用済みの燃料ガスは、孔部９２ｂから出口孔部６６ｂを通って出口溝部７２ｂに排出され、同様に燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。
【００７８】
これにより、第１電解質膜・電極構造体１４及び第２電解質膜・電極構造体１８では、それぞれカソード側電極２４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２６に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００７９】
さらにまた、一対の冷却媒体入口連通孔３４ａに供給された冷却媒体の一部は、図２及び図１４に示すように、第１電解質膜・電極構造体１４の入口溝部４２ａに導入され、入口溝部５８ａから入口孔部４０ａに供給される。冷却媒体は、入口孔部４０ａから第２金属セパレータ２０の穴部１０６ａを通って前記第２金属セパレータ２０の内部に導入される。
【００８０】
冷却媒体は、第２金属セパレータ２０内を入口溝部１１２ａに沿って矢印Ｂ方向に且つ互いに内側方向に流通し、冷却媒体流路８８に供給される。互いに内側方向に流通する冷却媒体は、冷却媒体流路８８の矢印Ｂ方向中央部側で衝突し、重力方向（矢印Ｃ方向下方）に移動した後、前記冷却媒体流路８８の下部側で矢印Ｂ方向両側に振り分けられる。そして、各出口溝部１１２ｂから穴部１０６ｂを通って第２金属セパレータ２０から排出される。さらに、この冷却媒体は、出口孔部４０ｂから出口溝部５８ｂ、４２ｂを通って冷却媒体出口連通孔３４ｂに排出される。
【００８１】
一方、冷却媒体入口連通孔３４ａに供給された冷却媒体の他の一部は、図２及び図１５に示すように、第２電解質膜・電極構造体１８の入口溝部６８ａに導入され、入口溝部３８ａから入口孔部６０ａに供給される。冷却媒体は、入口孔部６０ａから第１金属セパレータ１６の穴部９０ａを通って前記第１金属セパレータ１６内部に導入される。
【００８２】
冷却媒体は、第１金属セパレータ１６内を入口溝部１００ａに沿って矢印Ｂ方向に且つ互いに内側方向に流通し、冷却媒体流路８８に供給される。冷却媒体は、冷却媒体流路８８に沿って重力方向（矢印Ｃ方向下方）に移動した後、矢印Ｂ方向両側に振り分けられる。冷却媒体は、各出口溝部１００ｂから穴部９０ｂを通って第１金属セパレータ１６から排出される。さらに、この冷却媒体は、出口孔部６０ｂから出口溝部３８ｂ、６８ｂを通って冷却媒体出口連通孔３４ｂに排出される。
【００８３】
このため、第１電解質膜・電極構造体１４及び第２電解質膜・電極構造体１８は、第１金属セパレータ１６内の冷却媒体流路８８及び第２金属セパレータ２０内の冷却媒体流路８８を流通する冷却媒体により冷却される。
【００８４】
この場合、第１の実施形態では、第１電解質膜・電極構造体１４を構成する額縁部２８ａ及び第２電解質膜・電極構造体１８を構成する額縁部２８ｂには、全流体連通孔である酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３４ａ、燃料ガス入口連通孔３２ａ、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ、冷却媒体出口連通孔３４ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂが積層方向に貫通して形成されている。
【００８５】
このため、第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ２０には、流体連通孔を設ける必要がなく、前記第１金属セパレータ１６及び前記第２金属セパレータ２０は、発電領域に対応する外形寸法に設定することができる。従って、第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ２０は、小型軽量化が容易に図られ、前記第１金属セパレータ１６及び前記第２金属セパレータ２０の製造コストを削減することが可能になる。
【００８６】
これにより、第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ２０を効率的に製造することができ、燃料電池１０全体を経済的に得ることが可能になるという利点が得られる。
【００８７】
さらに、第１の実施形態では、額縁部２８ａの長手方向両端部には、それぞれ一対の突出部２９ａ１、２９ａ２が設けられるとともに、額縁部２８ｂの長手方向両端部には、それぞれ一対の突出部２９ｂ１、２９ｂ２が設けられている。このため、額縁部２８ａ、２８ｂの長手方向両端部には、凹部３１ａ、３１ｂが形成されている。
【００８８】
従って、図１に示すように、凹部３１ａ、３１ｂには、締結プレート１１８を配置することができ、この締結プレート１１８がセルユニット１２の外方に突出することがない。これにより、燃料電池１０全体の小型化が容易に図られるとともに、車載用としての搭載性が良好に向上するという効果が得られる。
【００８９】
なお、凹部３１ａ、３１ｂには、締結プレート１１８に代えて、例えば、締結ボルトやセル電圧検出用端子等を配置することも可能である。
【００９０】
また、第１の実施形態では、冷却媒体流路８８の上流側の上方に冷却媒体入口連通孔３４ａが配置される一方、前記冷却媒体流路８８の下流側の下方に冷却媒体出口連通孔３４ｂが配置されている。このため、冷却媒体は、冷却媒体流路８８に沿って円滑且つ均一に流通することができ、第１及び第２電解質膜・電極構造体１４、１８の発電領域全域にわたって湿度環境を均一化することが可能になり、効率的な発電が遂行される。
【００９１】
図１６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池１２０は、複数のセルユニット１２２を矢印Ａ方向（水平方向）に積層して構成される。
【００９２】
なお、燃料電池１２０は、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００９３】
図１７及び図１８に示すように、セルユニット１２２は、第１電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）１２４、第１金属セパレータ１２６、第２電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）１２８及び第２金属セパレータ１３０を備える。
【００９４】
第１電解質膜・電極構造体１２４及び第２電解質膜・電極構造体１２８は、額縁部（樹脂枠部材）１３２ａ及び額縁部（樹脂枠部材）１３２ｂを設ける。図１７に示すように、額縁部１３２ａ、１３２ｂの四隅には、ボルト挿通用の孔部１３３ａ、１３３ｂが矢印Ａ方向に貫通形成される。酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、燃料ガス入口連通孔３２ａ、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂは、孔部１３３ａ、１３３ｂを避けるために、額縁部１３２ａ、１３２ｂの四隅に対応して逃げ部（傾斜部）を有する。
【００９５】
図１９に示すように、額縁部１３２ａのカソード面１２４ａ側の幅方向両端部上方には、各冷却媒体入口連通孔３４ａの下側近傍に入口溝部３８ａを設けることがなく、前記冷却媒体入口連通孔３４ａの幅方向（矢印Ｃ方向）にわたって複数の入口孔部１３４ａが形成される。入口孔部１３４ａは、リング状入口シール部材１３６ａにより囲繞される。
【００９６】
額縁部１３２ａのカソード面１２４ａ側の幅方向両端部下方には、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの上側近傍に出口溝部３８ｂを設けることがなく、前記冷却媒体出口連通孔３４ｂの幅方向（矢印Ｃ方向）にわたって複数の出口孔部１３４ｂが形成される。出口孔部１３４ｂは、リング状出口シール部材１３６ｂにより囲繞される。
【００９７】
図２０に示すように、額縁部１３２ａのアノード面１２４ｂ側の幅方向両端部上方には、複数の入口孔部１３４ａに対応する複数の入口溝部１３８ａが設けられる一方、前記アノード面１２４ｂ側の幅方向両端部下方には、複数の出口孔部１３４ｂに対応する複数の出口溝部１３８ｂが設けられる。
【００９８】
図２１に示すように、額縁部１３２ｂのカソード面１２８ａ側の幅方向両端部上方には、各冷却媒体入口連通孔３４ａの下側近傍に入口孔部６０ａを設けることがなく、前記冷却媒体入口連通孔３４ａの幅方向にわたって複数の入口溝部１４０ａが形成される。
【００９９】
額縁部１３２ｂのカソード面１２８ａ側の幅方向両端部下方には、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの上側近傍に出口孔部６０ｂを設けることがなく、前記冷却媒体出口連通孔３４ｂの幅方向にわたって複数の出口溝部１４０ｂが形成される。
【０１００】
図２１に示すように、額縁部１３２ｂのアノード面１２８ｂ側には、入口溝部６８ａ及び出口溝部６８ｂが設けられていない。
【０１０１】
第１金属セパレータ１２６は、単一の金属プレート部材で構成される。図２３に示すように、第１金属セパレータ１２６の一方の面に設けられる酸化剤ガス流路８４の上方には、複数の孔部９２ａと複数の入口溝部８７ａとが形成される一方、酸化剤ガス流路８４の下方には、複数の孔部９２ｂと複数の出口溝部８７ｂとが形成される。
【０１０２】
第１金属セパレータ１２６の幅方向両端部には、それぞれ一対の突起部８９ａ、８９ｂが設けられることがなく、それぞれ複数の穴部９０ａ、９０ｂが設けられない。
【０１０３】
図１８に示すように、第２金属セパレータ１３０は、外形が同一形状を有して互いに積層される２枚の金属プレート（例えば、ステンレスプレート）１４２ａ、１４２ｂを備え、前記金属プレート１４２ａ、１４２ｂは、外周縁部を、例えば、溶接や接着により一体化され、且つ内部が密閉される。金属プレート１４２ａには、カソード側電極２４に対向して酸化剤ガス流路８４が形成されるとともに、金属プレート１４２ｂには、アノード側電極２６に対向して燃料ガス流路８６が形成される。金属プレート１４２ａ、１４２ｂ間には、冷却媒体流路８８が形成される。
【０１０４】
図２４に示すように、金属プレート１４２ａの幅方向両端部上方には、矢印Ｃ方向に比較的長尺な一対の突起部１４３ａが設けられる。突起部１４３ａには、各冷却媒体入口連通孔３４ａの幅方向にわたって複数の穴部１４４ａが形成される。金属プレート１４２ａの幅方向両端部下方には、矢印Ｃ方向に比較的長尺な一対の突起部１４３ｂが設けられる。突起部１４３ｂには、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの幅方向にわたって複数の穴部１４４ｂが形成される。
【０１０５】
図２５に示すように、金属プレート１４２ｂの一対の突起部１４３ａには、各冷却媒体入口連通孔３４ａの幅方向にわたって複数の入口溝部１４６ａが形成される。金属プレート１４２ｂの一対の突起部１４３ｂには、各冷却媒体出口連通孔３４ｂの幅方向にわたって複数の出口溝部１４６ｂが形成される。
【０１０６】
図１６に示すように、複数のセルユニット１２２の積層方向一端側には、ターミナルプレート１５０ａを収容して絶縁プレート１５２ａが配置されるとともに、前記絶縁プレート１５２ａの外方にエンドプレート１５４ａが配置される。複数のセルユニット１２２の積層方向他端側には、ターミナルプレート１５０ｂを収容して絶縁プレート１５２ｂが配置されるとともに、前記絶縁プレート１５２ｂの外方にエンドプレート１５４ｂが配置される。
【０１０７】
絶縁プレート１５２ａ及びエンドプレート１５４ａのそれぞれの両長辺には、凹部３１ｅａが形成される一方、絶縁プレート１５２ｂ及びエンドプレート１５４ｂのそれぞれの両長辺には、凹部３１ｅｂが形成される。絶縁プレート１５２ａ及びエンドプレート１５４ａのそれぞれの四隅には、孔部１３３ａが形成されるとともに、絶縁プレート１５２ｂ及びエンドプレート１５４ｂのそれぞれの四隅には、孔部１３３ｂが形成される。
【０１０８】
燃料電池１２０では、各孔部１３３ａ、１３３ｂに締結ボルト１５６が一体に挿入され、複数（４本）の前記締結ボルト１５６によりエンドプレート１５４ａ、１５４ｂ間に締め付け力が付与される。さらに、凹部３１ａ、３１ｂ、３１ｅａ及び３１ｅｂには、締結プレート１１８が配置され、前記締結プレート１１８がエンドプレート１５４ａ、１５４ｂにねじ止めされる。
【０１０９】
このように構成される燃料電池１２０の動作について、以下に概略的に説明する。
【０１１０】
各セルユニット１２２では、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに供給された酸化剤ガスが、図１７及び図２６に示すように、第１電解質膜・電極構造体１２４の入口溝部３６ａ間と第２電解質膜・電極構造体１２８の入口溝部５６ａ間に導入される。
【０１１１】
入口溝部３６ａに導入された酸化剤ガスは、第２金属セパレータ１３０の酸化剤ガス流路８４に供給される。酸化剤ガス流路８４に供給された酸化剤ガスは、第１電解質膜・電極構造体１２４のカソード側電極２４に供給された後、残余の酸化剤ガスは、出口溝部３６ｂ間から酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに排出される。
【０１１２】
一方、入口溝部５６ａ間に導入された酸化剤ガスは、第２電解質膜・電極構造体１２８と第１金属セパレータ１２６との間の入口溝部８７ａを通って前記第１金属セパレータ１２６の酸化剤ガス流路８４に供給される。酸化剤ガス流路８４に供給された酸化剤ガスは、第２電解質膜・電極構造体１２８のカソード側電極２４に供給された後、残余の酸化剤ガスは、出口溝部８７ｂ、５６ｂ間を通って酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに排出される。
【０１１３】
また、燃料ガス入口連通孔３２ａに供給された燃料ガスは、図１７及び図２７に示すように、第２電解質膜・電極構造体１２８のカソード側の入口溝部６２ａに導入される。燃料ガスは、入口溝部６２ａから入口孔部６４ａを通ってアノード側に移動し、一部分が入口溝部７２ａから第２金属セパレータ１３０の燃料ガス流路８６に供給される。
【０１１４】
燃料ガスの残余の部分は、入口孔部６６ａ及び第１金属セパレータ１２６の孔部９２ａを通って前記第１金属セパレータ１２６と第１電解質膜・電極構造体１２４との間に導入され、前記第１金属セパレータ１２６の燃料ガス流路８６に供給される。
【０１１５】
第２金属セパレータ１３０の燃料ガス流路８６を流通した使用済みの燃料ガスは、出口溝部７２ｂに排出され、さらに出口孔部６４ｂから出口溝部６２ｂを通って燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。一方、第１金属セパレータ１２６の燃料ガス流路８６を流通した使用済みの燃料ガスは、孔部９２ｂから出口孔部６６ｂを通って出口溝部７２ｂに排出され、同様に燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。
【０１１６】
これにより、第１電解質膜・電極構造体１２４及び第２電解質膜・電極構造体１２８では、それぞれカソード側電極２４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２６に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【０１１７】
さらにまた、一対の冷却媒体入口連通孔３４ａに供給された冷却媒体は、図１７及び図２８に示すように、第１電解質膜・電極構造体１２４の入口溝部１３８ａに導入され、入口溝部１４０ａから入口孔部１３４ａに供給される。冷却媒体は、入口孔部１３４ａから第２金属セパレータ１３０の穴部１４４ａを通って前記第２金属セパレータ１３０の内部に導入される。
【０１１８】
冷却媒体は、第２金属セパレータ１３０内を入口溝部１４６ａに沿って矢印Ｂ方向に且つ互いに内側方向に流通し、冷却媒体流路８８に供給される。互いに内側方向に流通する冷却媒体は、冷却媒体流路８８の矢印Ｂ方向中央部側で衝突し、重力方向に移動した後、前記冷却媒体流路８８の下部側で矢印Ｂ方向両側に振り分けられる。そして、各出口溝部１４６ｂから穴部１４４ｂを通って前記第２金属セパレータ１３０から排出される。さらに、冷却媒体は、出口孔部１３４ｂから出口溝部１４０ｂ、１３８ｂを通って冷却媒体出口連通孔３４ｂに排出される。
【０１１９】
このため、第１電解質膜・電極構造体１２４及び第２電解質膜・電極構造体１２８は、第２金属セパレータ１３０内の冷却媒体流路８８を流通する冷却媒体により間引き冷却される。
【０１２０】
この場合、第２の実施形態では、第１金属セパレータ１２６及び第２金属セパレータ１３０は、小型軽量化が容易に図られるとともに、製造コストが有効に削減され、燃料電池１２０全体を経済的に製造することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２１】
しかも、凹部３１ａ、３１ｂには、締結プレート１１８が配置されており、この締結プレート１１８は、各セルユニット１２２の長辺方向に付与される外部荷重を受ける荷重受け機能を有することができる。複数の締結ボルト１５６が、燃料電池１２０の締め付け機能を有するからである。
【符号の説明】
【０１２２】
１０、１２０…燃料電池              １２、１２２…セルユニット
１４、１８、１２４、１２８…電解質膜・電極構造体
１６、２０、１２６、１３０…セパレータ
２２…固体高分子電解質膜            ２４…カソード側電極
２６…アノード側電極                
２８ａ、２８ｂ、１３２ａ、１３２ｂ…額縁部
２９ａ１、２９ａ２、２９ｂ１、２９ｂ２…突出部
３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔        ３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３１ａ、３１ｂ、３１ｅａ、３１ｅｂ…凹部
３２ａ…燃料ガス入口連通孔          ３２ｂ…燃料ガス出口連通孔
３４ａ…冷却媒体入口連通孔          ３４ｂ…冷却媒体出口連通孔
３６ａ、３８ａ、４２ａ、４６ａ、５６ａ、５８ａ、６２ａ、６８ａ、７２ａ、８７ａ、９８ａ、１００ａ、１１２ａ、１３８ａ、１４０ａ、１４６ａ…入口溝部
３６ｂ、３８ｂ、４２ｂ、４６ｂ、５６ｂ、５８ｂ、６２ｂ、６８ｂ、７２ｂ、８７ｂ、９８ｂ、１００ｂ、１１２ｂ、１３８ｂ、１４０ｂ、１４６ｂ…出口溝部
４０ａ、６０ａ、６４ａ、６６ａ、１３４ａ…入口孔部
４０ｂ、６０ｂ、６４ｂ、６６ｂ、１３４ｂ…出口孔部
４８、７４…外側シール部材          ５０、７６…内側シール部材
８２ａ、８２ｂ、１０２ａ、１０２ｂ、１４２ａ、１４２ｂ…金属プレート
８４…酸化剤ガス流路                ８６…燃料ガス流路
８８…冷却媒体流路
９０ａ、９０ｂ、１０６ａ、１０６ｂ、１４４ａ、１４４ｂ…穴部
９２ａ、９２ｂ…孔部
１１５ａ、１１５ｂ、１５４ａ、１５４ｂ…エンドプレート
１１６ａ、１１６ｂ…ねじ穴          １１８…締結プレート
１１９…ねじ部材                    １３３ａ、１３３ｂ…孔部
１５６…締結ボルト
【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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【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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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