(57)【要約】【課題】簡単な構成で、発電部全面にわたって冷却媒体を均等に供給することができ、温度の不均一による局所的な劣化や滞留水の発生を可及的に抑制することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０では、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６間の冷却媒体流路３８が形成される。冷却媒体流路３８の入口側には、入口バッファ部４０ａを幅方向に挟んで一対の冷却媒体入口連通孔２２ａが設けられる。各冷却媒体入口連通孔２２ａは、長方形状を有し、入口バッファ部４０ａに近接する方向に向かって開口断面積が小さくなる傾斜部４１ａを設ける。【選択図】図１
2014127301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に、それぞれ電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されるとともに、互いに隣接する前記セパレータ間には、セパレータ面に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成され、前記冷却媒体流路の入口側及び前記冷却媒体流路の出口側には、それぞれバッファ部が設けられる一方、前記冷却媒体流路の入口側には、流路幅方向の両側に前記バッファ部を挟んで一対の冷却媒体入口連通孔が設けられ、且つ、前記冷却媒体流路の出口側には、前記流路幅方向の両側に前記バッファ部を挟んで一対の冷却媒体出口連通孔が設けられる燃料電池スタックであって、
少なくとも前記冷却媒体入口連通孔は、開口形状が前記冷却媒体流路の流れ方向に沿って長尺な長方形状に設定され、且つ、前記バッファ部に近接する方向に向かって開口断面積が小さくなる傾斜部を設けることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、少なくとも前記冷却媒体入口連通孔と前記バッファ部とは、複数本の連結流路により連通するとともに、
前記複数本の連結流路は、同一の流路長に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池スタックにおいて、前記複数本の連結流路は、前記冷却媒体流路の流れ方向に対して前記バッファ部側に傾斜し、且つ、互いに平行に配列されることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に、それぞれ電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックに関する。
【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電解質膜の一面側にアノード電極を、前記電解質膜の他面側にカソード電極を、それぞれ配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路が設けられるとともに、他方のセパレータの面内に、カソード電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路が設けられている。さらに、各燃料電池を構成し、互いに隣接するセパレータ間には、セパレータ面に沿って電極範囲内に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成されている。
【０００４】
さらに、この種の燃料電池では、単位セルの積層方向に貫通して燃料ガスを流すための燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔と、酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔と、冷却媒体を流すための冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔とを内部に備える、所謂、内部マニホールド型燃料電池を構成する場合が多い。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックは、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と、平面が矩形状の金属セパレータとが積層されるとともに、前記金属セパレータの電極対向面には、前記電極に沿って燃料ガス又は酸化剤ガスである反応ガスを供給する波形状ガス流路が設けられる発電ユニットを備え、前記発電ユニットの間に前記波形状ガス流路の裏面形状である冷却媒体流路を形成して該発電ユニットが互いに積層されている。
【０００６】
そして、金属セパレータの互いに対向する一方の２辺には、積層方向に貫通し、反応ガスを流すための反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が設けられ、前記金属セパレータの互いに対向する他方の２辺には、前記積層方向に貫通し、少なくとも前記反応ガス入口連通孔又は前記反応ガス出口連通孔に近接するとともに、それぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体入口連通孔及び一対の冷却媒体出口連通孔が設けられている。
【０００７】
従って、一対の冷却媒体入口連通孔及び一対の冷却媒体出口連通孔が、それぞれ振り分けて設けられるため、冷却媒体流路全域に対して冷却媒体を均一且つ確実に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０８２５８９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の燃料電池では、実際上、冷却媒体入口連通孔と冷却媒体流路との間は、複数本の連結流路を介して連通するとともに、前記冷却媒体流路の入口側には、一対の冷却媒体入口連通孔間に位置してバッファ部が設けられている場合が多い。
【００１０】
このため、冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔から連結流路を通って冷却媒体流路に、すなわち、発電部（電極部）に供給されるとともに、バッファ部にバイパスすることにより、前記発電部の中央部位まで供給されている。ところが、冷却媒体は、最短流路を流れようとするため、発電部の中央部位まで前記冷却媒体を十分に供給することができないおそれがある。
【００１１】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、発電部全面にわたって冷却媒体を均等に供給することができ、温度の不均一による局所的なＭＥＡの劣化や滞留水の発生を可及的に抑制することが可能な燃料電池スタック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】
【００１２】
本発明は、電解質膜の両側に、それぞれ電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されるとともに、互いに隣接する前記セパレータ間には、セパレータ面に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成され、前記冷却媒体流路の入口側及び前記冷却媒体流路の出口側には、それぞれバッファ部が設けられる一方、前記冷却媒体流路の入口側には、流路幅方向の両側に前記バッファ部を挟んで一対の冷却媒体入口連通孔が設けられ、且つ、前記冷却媒体流路の出口側には、前記流路幅方向の両側に前記バッファ部を挟んで一対の冷却媒体出口連通孔が設けられる燃料電池スタックに関するものである。
【００１３】
この燃料電池スタックでは、少なくとも冷却媒体入口連通孔は、開口形状が冷却媒体流路の流れ方向に沿って長尺な長方形状に設定され、且つ、バッファ部に近接する方向に向かって開口断面積が小さくなる傾斜部を設けている。
【００１４】
また、この燃料電池スタックでは、少なくとも冷却媒体入口連通孔とバッファ部とは、複数本の連結流路により連通するとともに、前記複数本の連結流路は、同一の流路長に設定されることが好ましい。
【００１５】
さらに、この燃料電池スタックでは、複数本の連結流路は、冷却媒体流路の流れ方向に対してバッファ部側に傾斜し、且つ、互いに平行に配列されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、少なくとも冷却媒体入口連通孔は、バッファ部に近接する方向に向かって開口断面積が小さくなる傾斜部を設けている。このため、冷却媒体は、傾斜部からバッファ部の中央側に向かって導出される。従って、バッファ部には、一対の冷却媒体入口連通孔に隣接する幅方向両端側と共に、幅方向中央部側にも、冷却媒体を確実に供給することができる。これにより、バッファ部全体に冷却媒体を良好に供給することが可能になり、冷却媒体流路全体に前記冷却媒体を均等に供給することができる。
【００１７】
このため、簡単な構成で、発電部全面にわたって冷却媒体を均等に供給することが可能になり、温度の不均一による局所的なＭＥＡの劣化や滞留水の発生を可及的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記燃料電池を構成するアノード側セパレータの一方の面の説明図である。
【図４】前記アノード側セパレータの他方の面の説明図である。
【図５】本願例と従来例とにおいて、冷却媒体流路に供給される冷却媒体の流量の比較説明図である。
【図６】前記燃料電池を構成する冷却媒体入口連通孔の要部説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１１が立位姿勢（電極面が鉛直方向に平行）にて矢印Ａ方向に積層される。燃料電池１１は、電解質膜・電極構造体１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持するカソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６とを備える。
【００２０】
カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した薄板状金属セパレータにより構成される。金属セパレータは、平面が矩形状を有するとともに、波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、金属セパレータに代えて、例えば、カーボンセパレータにより構成してもよい。
【００２１】
カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、横長形状を有するとともに、短辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に向かい且つ長辺が水平方向（矢印Ｂ方向）に向かう（水平方向の積層）ように構成される。なお、短辺が水平方向に向かい且つ長辺が重力方向に向かうように構成してもよく、また、セパレータ面が水平方向に向かう（鉛直方向の積層）ように構成してもよい。
【００２２】
燃料電池１１の長辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、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１８ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２０ｂとが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂは、略矩形状を有するとともに、前記酸化剤ガス入口連通孔１８ａは、前記燃料ガス出口連通孔２０ｂよりも大きな開口面積に設定される。
【００２３】
燃料電池１１の長辺方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２０ａと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとが設けられる。酸化剤ガス出口連通孔１８ｂ及び燃料ガス入口連通孔２０ａは、略矩形状を有するとともに、前記酸化剤ガス出口連通孔１８ｂは、前記燃料ガス入口連通孔２０ａよりも大きな開口面積に設定される。
【００２４】
燃料電池１１の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方には、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２つの冷却媒体入口連通孔２２ａが設けられる。燃料電池１１の短辺方向の両端縁部他方には、冷却媒体を排出するための２つの冷却媒体出口連通孔２２ｂが設けられる。冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂの詳細な説明は、後述する。
【００２５】
電解質膜・電極構造体１２は、例えば、フッ素系又は炭化水素系の固体高分子電解質膜２４と、前記固体高分子電解質膜２４を挟持するカソード電極２６及びアノード電極２８とを備える。
【００２６】
カソード電極２６及びアノード電極２８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が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２４の両面に形成される。
【００２７】
図１に示すように、カソード側セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス入口連通孔１８ａと酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとを連通する酸化剤ガス流路３０が形成される。酸化剤ガス流路３０は、水平方向に延在する波形状流路溝が重力方向に複数個配列して構成される。酸化剤ガス流路３０の入口近傍と出口近傍とには、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３２ａと出口バッファ部３２ｂとが設けられる。
【００２８】
入口バッファ部３２ａは、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂの形状に沿って略三角形状を有するとともに、頂点位置が高さ方向中央（矢印Ｃ方向）から下方に離間して設定される。出口バッファ部３２ｂは、燃料ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂの形状に沿って略三角形状を有するとともに、頂点位置が高さ方向中央（矢印Ｃ方向）から上方に離間して設定される。
【００２９】
入口バッファ部３２ａと酸化剤ガス入口連通孔１８ａとは、複数本の入口連結流路３３ａにより連通する。出口バッファ部３２ｂと酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとは、複数本の出口連結流路３３ｂにより連通する。
【００３０】
図３に示すように、アノード側セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス入口連通孔２０ａと燃料ガス出口連通孔２０ｂとを連通する燃料ガス流路３４が形成される。燃料ガス流路３４は、水平方向に延在する波形状流路溝が重力方向に複数個配列して構成される。燃料ガス流路３４の入口近傍と出口近傍とには、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３６ａと出口バッファ部３６ｂとが設けられる。
【００３１】
入口バッファ部３６ａは、燃料ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂの形状に沿って略三角形状を有するとともに、頂点位置が高さ方向中央（矢印Ｃ方向）から上方に離間して設定される。出口バッファ部３６ｂは、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂの形状に沿って略三角形状を有するとともに、頂点位置が高さ方向中央（矢印Ｃ方向）から下方に離間して設定される。
【００３２】
入口バッファ部３６ａと燃料ガス入口連通孔２０ａとは、複数本の入口連結流路３７ａにより連通する。出口バッファ部３６ｂと燃料ガス出口連通孔２０ｂとは、複数本の出口連結流路３７ｂにより連通する。
【００３３】
アノード側セパレータ１６の面１６ｂとカソード側セパレータ１４の面１４ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂ、２２ｂとに連通する冷却媒体流路３８が形成される（図１及び図４参照）。冷却媒体流路３８は、電解質膜・電極構造体１２の電極範囲に亘って冷却媒体を流通させるとともに、前記冷却媒体流路３８の入口近傍と出口近傍とには、入口バッファ部４０ａと出口バッファ部４０ｂとが設けられる。
【００３４】
アノード側セパレータ１６では、冷却媒体流路３８は、燃料ガス流路３４の裏面形状であり、且つ、入口バッファ部４０ａ及び出口バッファ部４０ｂは、出口バッファ部３６ｂ及び入口バッファ部３６ａの裏面形状として形成される。カソード側セパレータ１４では、冷却媒体流路３８は、酸化剤ガス流路３０の裏面形状であり、且つ、入口バッファ部４０ａ及び出口バッファ部４０ｂは、入口バッファ部３２ａ及び出口バッファ部３２ｂの裏面形状として形成される。以下、アノード側セパレータ１６を用いて説明する。なお、カソード側セパレータ１４の冷媒面の連通孔形状は、アノード側セパレータ１６と同一である。
【００３５】
図１に示すように、入口バッファ部４０ａは、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂの形状に沿って略三角形状を有するとともに、頂点位置が高さ方向中央（矢印Ｃ方向）から下方に離間して設定される。出口バッファ部４０ｂは、燃料ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂの形状に沿って略三角形状を有するとともに、頂点位置が高さ方向中央（矢印Ｃ方向）から上方に離間して設定される。
【００３６】
図４に示すように、冷却媒体入口連通孔２２ａは、開口形状が冷却媒体流路３８の流れ方向（矢印Ｂ方向）に沿って長尺な長方形状に設定される。冷却媒体入口連通孔２２ａは、長方形状の長手方向の中間部位には、前記長方形状を第１領域２２ａ１及び第２領域２２ａ２に分割するリブ部２２ａ(rib)が設けられる。なお、リブ部２２ａ(rib)は、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。
【００３７】
第１領域２２ａ１は、入口バッファ部４０ａに近接する方向に向かって開口断面積が小さくなる傾斜部４１ａを設ける。傾斜部４１ａは、水平方向（矢印Ｂ方向）に向かって入口バッファ部４０ａから離間する方向に傾斜する。
【００３８】
冷却媒体入口連通孔２２ａでは、上方側の冷却媒体入口連通孔２２ａの近傍に、入口連結流路４２ａｕ１、４２ａｕ２が形成され、下方側の冷却媒体入口連通孔２２ａの近傍に、入口連結流路４２ａｄ１、４２ａｄ２が形成される。
【００３９】
入口連結流路４２ａｕ１は、上方側の傾斜部４１ａに設けられ、上方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと入口バッファ部４０ａとを連通する。入口連結流路４２ａｄ１は、下方側の傾斜部４１ａに設けられ、下方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと入口バッファ部４０ａとを連通する。
【００４０】
入口連結流路４２ａｕ１は、傾斜部４１ａに直交する方向に延在し、すなわち、入口バッファ部４０ａ側に傾斜して延在し、互いに同一の流路長に設定される。入口連結流路４２ａｄ１は、傾斜部４１ａに直交する方向に延在し、すなわち、入口バッファ部４０ａ側に傾斜して延在し、互いに同一の流路長に設定される。なお、入口連結流路４２ａｕ１と入口連結流路４２ａｄ１とは、異なる流路本数に設定されるが、同一の流路本数に設定されてもよい。
【００４１】
入口連結流路４２ａｕ２は、上方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する。入口連結流路４２ａｄ２は、下方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する。
【００４２】
冷却媒体出口連通孔２２ｂは、開口形状が冷却媒体流路３８の流れ方向（矢印Ｂ方向）に沿って長尺な長方形状に設定される。冷却媒体出口連通孔２２ｂは、長方形状の長手方向の中間部位には、前記長方形状を第１領域２２ｂ１及び第２領域２２ｂ２に分割するリブ部２２ｂ(rib)が設けられる。なお、リブ部２２ｂ(rib)は、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。
【００４３】
第１領域２２ｂ１は、出口バッファ部４０ｂに近接する方向に向かって開口断面積が小さくなる傾斜部４１ｂを設ける。傾斜部４１ｂは、水平方向（矢印Ｂ方向）に向かって出口バッファ部４０ｂから離間する方向に傾斜する。なお、出口側の傾斜部４１ｂは、必要に応じて設ければよく、少なくとも入口側の傾斜部４１ａを設ければよい。
【００４４】
冷却媒体出口連通孔２２ｂでは、上方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂの近傍に、出口連結流路４２ｂｕ１、４２ｂｕ２が形成され、下方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂの近傍に、出口連結流路４２ｂｄ１、４２ｂｄ２が形成される。
【００４５】
出口連結流路４２ｂｕ１は、上方側の傾斜部４１ｂに設けられ、上方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂと出口バッファ部４０ｂとを連通する。出口連結流路４２ｂｄ１は、下方側の傾斜部４１ｂに設けられ、下方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂと出口バッファ部４０ｂとを連通する。
【００４６】
出口連結流路４２ｂｕ１、４２ｂｄ１は、傾斜部４１ｂに直交する方向に延在し、すなわち、出口バッファ部４０ｂ側に傾斜して延在し、互いに同一の流路長に設定される。なお、出口連結流路４２ｂｕ１と出口連結流路４２ｂｄ１とは、互いに異なる流路本数に設定されるが、同一の流路本数に設定されてもよい。
【００４７】
出口連結流路４２ｂｕ２は、上方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂと冷却媒体流路３８とを連通する。出口連結流路４２ｂｄ２は、下方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂと前記冷却媒体流路３８とを連通する。
【００４８】
図１に示すように、カソード側セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、このカソード側セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材４３が一体成形される。アノード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このアノード側セパレータ１６の外周端縁部を周回して第２シール部材４４が一体成形される。第１シール部材４３及び第２シール部材４４としては、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等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００４９】
このように構成される燃料電池１１の動作について、以下に説明する。
【００５０】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ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２０ａ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２２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５１】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔１８ａからカソード側セパレータ１４の酸化剤ガス流路３０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３０に沿って矢印Ｂ方向（水平方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のカソード電極２６に供給される。
【００５２】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２０ａからアノード側セパレータ１６の燃料ガス流路３４に供給される。燃料ガスは、図３に示すように、燃料ガス流路３４に沿って水平方向（矢印Ｂ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のアノード電極２８に供給される（図１参照）。
【００５３】
従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２８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て発電が行われる。
【００５４】
次いで、電解質膜・電極構造体１２のカソード電極２６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体１２のアノード電極２８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５５】
また、一対の冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６間の冷却媒体流路３８に導入される。冷却媒体は、図１及び図４に示すように、一旦矢印Ｃ方向（重力方向）内方に沿って流動した後、矢印Ｂ方向（水平方向）に移動して電解質膜・電極構造体１２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。
【００５６】
この場合、本実施形態では、少なくとも冷却媒体入口連通孔２２ａは、入口バッファ部４０ａに近接する方向に向かって開口断面積が小さくなる傾斜部４１ａを設けている。そして、傾斜部４１ａには、該傾斜部４１ａに直交して、すなわち、入口バッファ部４０ａ側に傾斜して入口連結流路４２ａｕ１、４２ａｄ１が、それぞれ複数本ずつ形成されている。このため、各入口連結流路４２ａｕ１、４２ａｄ１から入口バッファ部４０ａの中央側に向かって冷却媒体が導出される。従って、入口バッファ部４０ａには、一対の冷却媒体入口連通孔２２ａに隣接する幅方向両端側と共に、幅方向中央部側にも、冷却媒体を確実に供給することができる。
【００５７】
ここで、冷却媒体入口連通孔２２ａに傾斜部を設けない構造（従来例）（図４中、二点鎖線参照）と傾斜部４１ａを設ける構造（本願例）とを用いて、冷却媒体流路３８に供給される冷却媒体の分配状態を比較した。その結果、図５に示すように、従来例の構造では、冷却媒体入口連通孔２２ａから、直接、冷却媒体流路３８に多量の冷却媒体が供給されてしまい、入口バッファ部４０ａの中央側にバイパスする冷却媒体が少量になっている。
【００５８】
このため、冷却媒体流路３８の幅方向両端側（冷却媒体入口連通孔２２ａの近傍）に多量の冷却媒体が供給され、発電部の中央部位には、少量の冷却媒体が供給されるだけである。従って、冷却媒体流路３８内に幅方向に大きな温度差が発生し、耐久性及び発電安定性が低下するという問題がある。
【００５９】
これに対して、本願例では、一対の傾斜部４１ａに連通する入口連結流路４２ａｕ１及び入口連結流路４２ａｄ１が、入口バッファ部４０ａに向って傾斜している。これにより、入口連結流路４２ａｕ１及び入口連結流路４２ａｄ１から入口バッファ部４０ａに導出される冷却媒体は、前記入口バッファ部４０ａの幅方向中央側にも、良好に供給される（図６参照）。このため、入口バッファ部４０ａの幅方向全域に亘って、冷却媒体を均等に供給することができる。
【００６０】
従って、入口バッファ部４０ａ全体に冷却媒体を良好に供給することが可能になり、冷却媒体流路３８全体に前記冷却媒体を均等に供給することができる。これにより、簡単な構成で、発電部全面にわたって冷却媒体を均等に供給することが可能になり、温度の不均一による局所的な劣化や滞留水の発生を可及的に抑制することができるという効果が得られる。
【００６１】
なお、冷却媒体出口連通孔２２ｂ側では、上記の冷却媒体入口連通孔２２ａと同様に構成されており、同様の効果が得られる。
【００６２】
さらに、本実施形態では、単一の電解質膜・電極構造体１２、すなわち、単一のＭＥＡと、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６、すなわち、２枚のセパレータとにより構成される燃料電池１１を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、２つのＭＥＡと３枚のセパレータとで構成される（セパレータ間にＭＥＡを介装）ユニットセルを備え、前記ユニットセル間に構成される冷却媒体流路に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…燃料電池スタック              １１…燃料電池
１２…電解質膜・電極構造体          １４…カソード側セパレータ
１６…アノード側セパレータ          １８ａ…酸化剤ガス入口連通孔
１８ｂ…酸化剤ガス出口連通孔        ２０ａ…燃料ガス入口連通孔
２０ｂ…燃料ガス出口連通孔          ２２ａ…冷却媒体入口連通孔
２２ａ１、２２ａ２、２２ｂ１、２２ｂ２…領域
２２ｂ…冷却媒体出口連通孔          ２４…固体高分子電解質膜
２６…カソード電極                  ２８…アノード電極
３０…酸化剤ガス流路
３２ａ、３６ａ、４０ａ…入口バッファ部
３２ｂ、３６ｂ、４０ｂ…出口バッファ部
３４…燃料ガス流路                  ３８…冷却媒体流路
４１ａ、４１ｂ…傾斜部
４２ａｄ１、４２ａｄ２、４２ａｕ１、４２ａｕ２…入口連結流路
４２ｂｄ１、４２ｂｄ２、４２ｂｕ１、４２ｂｕ２…出口連結流路
【図１】
2014127301.tif 000003
【図２】
2014127301.tif 000004
【図３】
2014127301.tif 000005
【図４】
2014127301.tif 000006
【図５】
2014127301.tif 000007
【図６】
2014127301.tif 000008