(57)【要約】【課題】水滴による反応ガス流路の閉塞をより一層低減することができる高分子電解質形燃料電池を提供する。【解決手段】高分子電解質形燃料電池１０は、膜−電極接合体５１およびセパレータ５３Ａ、５３Ｂを有する単セル５０が複数積層されて構成された積層体１２と、反応ガス流路２３、４３と、反応ガス供給マニホールド２２、４２と、を備え、積層された複数の単セルのうちの１つまたは複数の所定単セルにおける反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が、単セルの積層方向において所定単セルに隣接する隣接単セルにおける反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性よりも高く構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜、および、該高分子電解質膜を互いの間に挟む一対の電極を有する膜−電極接合体と、前記電極と接触して前記膜−電極接合体を互いの間に挟む一対の板状のセパレータと、を有する単セルが複数積層されて構成された積層体と、
前記電極の主面および前記セパレータの主面の少なくとも一方に設けられ、反応ガスが通流する溝状の反応ガス流路と、
前記積層体内においてその積層方向に延び、かつ、前記反応ガス流路の上流端と連通する反応ガス供給マニホールドと、を備え、
積層された複数の前記単セルのうちの１つまたは複数の単セルから成る所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が、前記単セルの積層方向において前記所定単セルに隣接する隣接単セルにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性よりも高い、高分子電解質形燃料電池。
【請求項２】
前記反応ガス供給マニホールドと接続され、かつ、前記反応ガス供給マニホールドに反応ガスを導入する導入路をさらに備え、
前記所定単セルブロックは、前記導入路に最も近い最近単セル、および、前記導入路から最も遠い最遠単セルの少なくともいずれか一方を含む、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
【請求項３】
前記所定単セルブロックは、前記最近単セルを含む連続する複数の前記単セル、および、前記最遠単セルを含む連続する複数の前記単セルの少なくともいずれか一方から成る、請求項２に記載の高分子電解質形燃料電池。
【請求項４】
前記所定単セルブロックは、前記最近単セルを含む、請求項２に記載の高分子電解質形燃料電池。
【請求項５】
前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面がフッ素樹脂を含んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高分子電解質形燃料電池。
【請求項６】
前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の表面粗さが、前記隣接単セルにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の表面粗さより小さい、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高分子電解質形燃料電池。
【請求項７】
前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の親水性が、前記隣接単セルにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の親水性より低い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高分子電解質形燃料電池。
【請求項８】
前記所定単セルブロックが前記積層体の端部を構成しており、前記積層体の前記端部を除く残部を構成する残部単セルブロックが前記隣接単セルを含み、かつ、前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が、前記残部単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性よりも高い、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子電解質形燃料電池に関し、特に、水滴による反応ガス流路の閉塞防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子電解質形燃料電池の電解質膜にイオン伝導性を付与するため、高分子電解質形燃料電池に供給される反応ガスは加湿器等によって加湿されている。この際、水分は主に水蒸気の状態で高分子電解質形燃料電池内においてマニホールドおよび反応ガス流路を介して電解質膜に供給されている。しかし、高分子電解質形燃料電池の温度などの条件によって反応ガス中の水分が凝縮して、水滴が発生することがある。この水滴が多量にマニホールドから反応ガス流路に流入すると、断面積の小さい反応ガス流路が水滴によって閉塞されてしまう。この場合、電解質膜を挟む一対の電極へ反応ガスが均一に供給されず、高分子電解質形燃料電池において電圧の異常低下が生じるという問題がある。
【０００３】
この問題に対して、たとえば、特許文献１に示す固体高分子形燃料電池が知られている。この固体高分子形燃料電池は、電解質膜・電極構造体および第１、第２金属セパレータが積層されて形成されている。第１金属セパレータに酸化剤ガス入口連通孔および酸化剤ガス流路が設けられており、これらの間の供給部において撥水性が酸化剤ガス流路の流路面の撥水性より高く設定されている。
【０００４】
また、撥水性被膜を設けた燃料電池として、特許文献２に示す燃料電池が知られている。この燃料電池は、膜／電極接合体（MEA）およびセパレータを有するセルを複数積層して形成されている。このセパレータに酸化剤ガス流路に連通するマニホールドが設けられており、マニホールドの内壁が撥水性被膜で覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５２９２３号公報
【特許文献２】特開２００７−４８５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の固体高分子形燃料電池および特許文献２の燃料電池では、水滴による反応ガス流路の閉塞を抑制するという観点から未だ改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水滴による反応ガス流路の閉塞をより一層低減することができる高分子電解質形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】
【０００８】
本発明のある態様に係る高分子電解質形燃料電池は、高分子電解質膜、および、該高分子電解質膜を互いの間に挟む一対の電極を有する膜−電極接合体と、前記電極と接触して前記膜−電極接合体を互いの間に挟む一対の板状のセパレータと、を有する単セルが複数積層されて構成された積層体と、前記電極の主面および前記セパレータの主面の少なくとも一方に設けられ、反応ガスが通流する溝状の反応ガス流路と、前記積層体内においてその積層方向に延び、かつ、前記反応ガス流路の上流端と連通する反応ガス供給マニホールドと、を備え、積層された複数の前記単セルのうちの１つまたは複数の単セルから成る所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が、前記単セルの積層方向において前記所定単セルブロックに隣接する隣接単セルにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性よりも高い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、水滴による反応ガス流路の閉塞をより一層低減することができる高分子電解質形燃料電池を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池を一方の端から見た図である。
【図１Ｂ】図１Ａの高分子電解質形燃料電池を一方の側から見た図である。
【図２】図１ＡにおけるＢ―Ｂ線に沿って切断したセル積層体の断面の一部を示す部分断面図である。
【図３】図１ＡにおけるＡ―Ａ線に沿って切断した高分子電解質形燃料電池の断面の一部を示す部分断面図である。
【図４】図１Ａのアノード側セパレータをアノード側から見た図である。
【図５】図１Ａの燃料ガス供給マニホールドの内周面上の水滴を模式的に示す断面図である。
【図６】本実施の形態２に係る高分子電解質形燃料電池の断面の一部を示す部分断面図である。
【図７】本実施の形態３に係る高分子電解質形燃料電池の断面の一部を示す部分断面図である。
【図８】変形例１に係る高分子電解質形燃料電池の断面の一部を示す部分断面図である。
【図９】変形例２に係る高分子電解質形燃料電池の断面の一部を示す部分断面図である。
【図１０】変形例３に係る高分子電解質形燃料電池の断面の一部を示す部分断面図である。
【図１１】その他の変形例に係るアノード側セパレータをアノード側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者等は、マニホールドから反応ガス流路へ水滴が流入することの防止について鋭意検討を重ね、その結果、以下の知見を得た。
【００１２】
具体的には、特許文献１の固体高分子形燃料電池では、酸化剤ガス入口連通孔より酸化剤ガス流路側に撥水性が高い供給部が設けられている。このため、水滴が酸化剤ガス入口連通孔から酸化剤ガス流路に流入することを防止することができない。
【００１３】
また、特許文献２に示す燃料電池では、積層方向の全てのセルにおいて、マニホールドの内壁が撥水性被膜で覆われているため、マニホールド内の水滴が逃げる場所がない。よって、この径の大きな水滴が酸化剤ガス流路に浸入すると、酸化剤ガス流路が閉塞してしまう。
【００１４】
そこで、本発明者等は、単セルの積層体の積層方向において反応ガス供給マニホールドの撥水性を変化させることにより、反応ガス流路への水滴の流入が抑制されることを見出した。本発明はこの知見に基づいてなされたものである。
【００１５】
（実施の形態）
本発明の実施の第１の態様に係る高分子電解質形燃料電池は、高分子電解質膜、および、該高分子電解質膜を互いの間に挟む一対の電極を有する膜−電極接合体と、前記電極と接触して前記膜−電極接合体を互いの間に挟む一対の板状のセパレータと、を有する単セルが複数積層されて構成された積層体と、前記電極の主面および前記セパレータの主面の少なくとも一方に設けられ、反応ガスが通流する溝状の反応ガス流路と、前記積層体内においてその積層方向に延び、かつ、前記反応ガス流路の上流端と連通する反応ガス供給マニホールドと、を備え、積層された複数の前記単セルのうちの１つまたは複数の単セルから成る所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が、前記単セルの積層方向において前記所定単セルブロックに隣接する隣接単セルにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性よりも高い。
【００１６】
この構成によれば、所定単セルブロックにおける反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が高いため、水滴がはじかれる。このため、所定単セルブロックにおいて水滴が反応ガス供給マニホールドから入り口を介して反応ガス流路に流入することを低減することができる。また、たとえば、所定単セルブロックではじかれた水滴が高温の隣接単セルに移動すると、ここで水蒸気になる。このため、所定単セルブロックにおいて水滴による反応ガス流路の閉塞が防がれて、高分子電解質形燃料電池において電圧の異常低下を抑制することができる。
【００１７】
本発明の実施の第２の態様に係る高分子電解質形燃料電池は、第１の態様において、前記反応ガス供給マニホールドと接続され、かつ、前記反応ガス供給マニホールドに反応ガスを導入する導入路をさらに備え、前記所定単セルブロックは、前記導入路に最も近い最近単セル、および、前記導入路から最も遠い最遠単セルの少なくともいずれか一方を含んでもよい。
【００１８】
本発明の実施の第３の態様に係る高分子電解質形燃料電池では、第２の態様において、前記所定単セルブロックは、前記最近単セルを含む連続する複数の前記単セル、および、前記最遠単セルを含む連続する複数の前記単セルの少なくともいずれか一方から成ってもよい。
【００１９】
本発明の実施の第４の態様に係る高分子電解質形燃料電池では、第２の態様において、前記所定単セルブロックは、前記最近単セルを含んでもよい。
【００２０】
本発明の実施の第５の態様に係る高分子電解質形燃料電池では、第１〜第４のいずれかの態様において、前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面がフッ素樹脂を含んでいてもよい。
【００２１】
これらの構成によれば、水滴が発生または流入し易い最近単セルおよび／または最遠単セルにおいて反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が高いため、これらの単セルにおいて水滴の反応ガス流路への侵入が防止される。また、単セルの積層方向においてこれらの単セルより中央側に位置する隣接単セルは高温であるため、水滴が水蒸気になり、水滴による反応ガス流路の閉塞が防がれる。
【００２２】
本発明の実施の第６の態様に係る高分子電解質形燃料電池では、第１〜第４のいずれかの態様において、前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の表面粗さが、前記隣接単セルにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の表面粗さより小さくてもよい。
【００２３】
本発明の実施の第７の態様に係る高分子電解質形燃料電池では、第１〜第４のいずれかの態様において、前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の親水性が、前記隣接単セルにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の親水性より低くてもよい。
【００２４】
本発明の実施の第８の態様に係る高分子電解質形燃料電池では、第１の態様において、前記所定単セルブロックが前記積層体の端部を構成しており、前記積層体の前記端部を除く残部を構成する残部単セルブロックが前記隣接単セルを含み、かつ、前記所定単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性が、前記残部単セルブロックにおける前記反応ガス供給マニホールドの内周面の撥水性よりも高くてもよい。
【００２５】
この構成によれば、残部単セルブロックが所定単セルブロックにおいてはじかれた水滴の逃げ場所となる。しかも、残部単セルブロックは、単セル積層体の端部である所定単セルブロックより高温である。これらにより、残部単セルブロックで水滴が水蒸気になる。この結果、好適に、所定単セルブロックにおいて水滴による反応ガス流路の閉塞が防がれて、高分子電解質形燃料電池において電圧の異常低下を抑制することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】
なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２８】
また、各図面における「上」および「下」は、設計上想定された高分子電解質形燃料電池の方向を表している。実際の使用における高分子電解質形燃料電池の方向が必ずしもこの方向と一致しないことは言うまでもない。
【００２９】
（実施の形態１）
＜高分子電解質形燃料電池の構成＞
図１Ａは、高分子電解質形燃料電池（以下、「燃料電池」と称する。）１０を一方の端から見た図である。図１Ｂは、燃料電池１０を一方の側から見た図である。図２は、図１ＡにおけるＢ―Ｂ線に沿って切断した燃料電池１０の断面の一部を示す部分断面図である。
【００３０】
燃料電池１０は、図１Ｂに示すように、セル積層体１２と、セル積層体１２を互いの間に挟む一対の端板１４Ａ、１４Ｂと、を備えている。セル積層体１２は、後述するように、複数の単セル５０が積層された積層体である。燃料電池１０には、燃料ガスが流れる燃料ガス経路、冷却媒体が流れる冷却媒体経路、および、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス経路が備えられている。燃料ガス経路は、図１Ａに示すように、燃料ガス導入管（導入路）２１、燃料ガス供給マニホールド（反応ガス供給マニホールド）２２、燃料ガス流路（反応ガス流路）２３、燃料ガス排出マニホールド２４、および、燃料ガス排出管２５により主に構成されており、燃料ガスはこの順で流れる。冷却媒体経路は、冷却媒体導入管３１、冷却媒体供給マニホールド３２、冷却媒体流路３３、冷却媒体排出マニホールド３４、および、冷却媒体排出管３５により主に構成されており、冷却媒体はこの順で流れる。酸化剤ガス経路は、酸化剤ガス導入管（導入路）４１、酸化剤ガス供給マニホールド（反応ガス供給マニホールド）４２、酸化剤ガス流路（反応ガス流路）４３、酸化剤ガス排出マニホールド４４、および、酸化剤ガス排出管４５により主に構成されており、酸化剤ガスはこの順で流れる。燃料ガスは水素を含む反応ガスであって、酸化剤ガスは酸素を含む反応ガスである。これらの燃料ガスおよび酸化剤ガスを反応ガスと称することもある。
【００３１】
セル積層体１２の上部に、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、燃料ガス供給マニホールド２２、冷却媒体供給マニホールド３２および酸化剤ガス供給マニホールド４２が設けられており、これらはセル積層体１２をその積層方向に貫通している。また、セル積層体１２の下部に燃料ガス排出マニホールド２４、冷却媒体排出マニホールド３４および酸化剤ガス排出マニホールド４４が設けられており、これらはセル積層体１２をその積層方向に筒形状に貫通している。各マニホールドは、たとえば、上下方向の長さが、上下方向に対して垂直な方向の幅より短い略矩形状断面の筒形状に形成される。なお、燃料ガス供給マニホールド２２および酸化剤ガス供給マニホールド４２を反応ガス供給マニホールド２２、４２と称することもある。
【００３２】
一対の端板１４Ａ、１４Ｂは、セル積層体１２を互いの間に挟むように配置されている。導入側端板１４Ａに燃料ガス導入管２１、冷却媒体導入管３１および酸化剤ガス導入管４１がそれぞれ設けられている。排出側端板１４Ｂに燃料ガス排出管２５、冷却媒体排出管３５および酸化剤ガス排出管４５がそれぞれ設けられている。ただし、一対の端板１４Ａ、１４Ｂのいずれか一方に各導入管２１、３１、４１および各排出管２５、３５、４５の全ての配管が設けられていてもよい。また、燃料ガス導入管２１および酸化剤ガス導入管４１を反応ガス導入管２１、４１と称することもある。
【００３３】
燃料ガス導入管２１は、燃料ガスをセル積層体１２に導入する配管であって、燃料電池１０の上部の一方の側に配設され、燃料ガス供給マニホールド２２の上流端に接続されている。酸化剤ガス導入管４１は、酸化剤ガスをセル積層体１２に導入する配管であって、燃料電池１０の上部の他方の側に配設され、酸化剤ガス供給マニホールド４２の上流端に接続されている。冷却媒体導入管３１は、冷却媒体をセル積層体１２に導入する配管であって、燃料ガス導入管２１と酸化剤ガス導入管４１の間に配設され、冷却媒体供給マニホールド３２の上流端に接続されている。
【００３４】
燃料ガス導入管２１は、図２に示すように、導入側端板１４Ａの窪み内に嵌められており、管部２１ａ、緩衝部２１ｂおよび導入口２１ｃを有している。管部２１ａは、筒形状であって、導入側端板１４Ａから外側へ突出し、燃料ガス供給配管６０に接続される。緩衝部２１ｂは、略箱形状であって、その内部空間は管部２１ａと連通する。この管部２１ａから緩衝部２１ｂに導入された燃料ガスは、その速度が緩衝部２１ｂの内部空間において均一にされて、燃料ガス供給マニホールド２２へ流入する。導入口２１ｃは、緩衝部２１ｂに設けられた穴であって、緩衝部２１ｂの内部空間と燃料ガス供給マニホールド２２とを連通しており、緩衝部２１ｂから燃料ガス供給マニホールド２２へ反応ガスを導入するための入り口である。なお、酸化剤ガス導入管４１は燃料ガス導入管２１と同様であるため、その説明を省略する。
【００３５】
燃料ガス排出管２５は、図１Ａに示すように、燃料ガスをセル積層体１２から排出する配管であって、燃料電池１０の下部の他方の側に配設され、燃料ガス排出マニホールド２４の下流端に接続されている。酸化剤ガス排出管４５は、酸化剤ガスをセル積層体１２から排出する配管であって、燃料電池１０の下部の一方の側に配設され、酸化剤ガス排出マニホールド４４の下流端と接続されている。冷却媒体排出管３５は、冷却媒体をセル積層体１２から排出する配管であって、燃料ガス排出管２５と酸化剤ガス排出管４５の間に配設され、冷却媒体排出マニホールド３４の下流端と接続されている。
【００３６】
端板１４Ａ、１４Ｂは、図１Ｂに示すように、たとえば、電気絶縁性樹脂などの非導電性材料で形成されている。導入側端板１４Ａとセル積層体１２との間に集電板１６Ａが配置されており、排出側端板１４Ｂとセル積層体１２との間に集電板１６Ｂが配置されている。これらの導入側端板１４Ａ、集電板１６Ａ、セル積層体１２、集電板１６Ｂおよび排出側端板１４Ｂは、図示されない締結具によって締結されて互いに固定されている。なお、端板１４Ａ、１４Ｂが金属などの導電材料で形成されている場合、導入側端板１４Ａと集電板１６Ａの間、および、排出側端板１４Ｂと集電板１６Ｂとの間に、絶縁板が挿入される。
【００３７】
＜セル積層体の構成＞
次に、セル積層体１２の構成について、図２〜図４を参照しながら説明する。図３は、図１ＡにおけるＡ―Ａ線に沿って切断したセル積層体１２の断面の一部を示す部分断面図である。図４は、アノード側セパレータ５３Ａをアノード５５Ａ側から見た図である。
【００３８】
セル積層体１２は、図３に示すように、燃料ガスと酸化剤ガスとを酸化還元反応（以下、発電反応という）させることにより発電する単セル５０を直列接続したものである。単セル５０は、ＭＥＡ（ＭｅｍＢｒＡｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−ＡｓｓｅｍＢｌｙ：膜−電極接合体）５１と、ＭＥＡ５１を囲む枠体５２と、ＭＥＡ５１を互いの間に挟む一対のセパレータ５３Ａ、５３Ｂと、を有する。ＭＥＡ５１は、高分子電解質膜５４と、高分子電解質膜５４を互いの間に挟む一対の電極５５Ａ、５５Ｂとを有する。
【００３９】
高分子電解質膜５４は、湿潤な状態で水素イオン伝導性を有する高分子膜であって、略４角形（ここでは、矩形）の形状を有している。一方の電極であるアノード５５Ａ、および、他方の電極であるカソード５５Ｂは、高分子電解質膜５４を互いの間に挟み、その周縁部より内方に位置するように設けられている。アノード５５Ａおよびカソード５５Ｂは、触媒層（図示せず）と、該触媒層の上に設けられたガス拡散層（図示せず）と、をそれぞれ有している。なお、アノード５５Ａおよびカソード５５Ｂを構成する触媒層およびガス拡散層は、一般的な燃料電池の電極と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
枠体５２は、ＭＥＡ５１を支持する部材であって、ＭＥＡ５１の高分子電解質膜５４の周縁部を挟むように配設されており、略４角形（ここでは、矩形）の形状を有している。枠体５２は、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の非導電性材料を好ましくは用いて、射出成形などにより形成される。
【００４１】
枠体５２は、その上部に燃料ガス供給マニホールド孔２２ａ、冷却媒体供給マニホールド孔（図示せず）および酸化剤ガス供給マニホールド孔（図示せず）が設けられている。これらは枠体５２をその厚み方向に貫通している。また、枠体５２の下部に、燃料ガス排出マニホールド孔（図示せず）、冷却媒体排出マニホールド孔（図示せず）および酸化剤ガス排出マニホールド孔（図示せず）が設けられている。これらは枠体５２をその厚み方向に貫通している。
【００４２】
アノード側セパレータ５３Ａおよびカソード側セパレータ５３Ｂは、たとえば、略矩形状の平板であって、ＭＥＡ５１および枠体５２を互いの間に挟んで機械的に固定すると共に、隣接するＭＥＡ５１同士を互いに電気的に直列に接続するための部材である。アノード側セパレータ５３Ａおよびカソード側セパレータ５３Ｂは、導電性材料で形成され、たとえば、黒鉛板にフェノール樹脂が含浸され硬化された樹脂含浸黒鉛板、および、ＳＵＳなどの金属材料が用いられる。
【００４３】
アノード側セパレータ５３Ａは、図４に示すように、上部に燃料ガス供給マニホールド孔２２ｂ、冷却媒体供給マニホールド孔３２ｂおよび酸化剤ガス供給マニホールド孔４２ｂが設けられている。これらはセパレータ５３Ａをその厚み方向に貫通している。また、セパレータ５３Ａの下部に、燃料ガス排出マニホールド孔２４ｂ、冷却媒体排出マニホールド孔３４ｂおよび酸化剤ガス排出マニホールド孔４４ｂが設けられている。これらはセパレータ５３Ａをその厚み方向に貫通している。アノード側セパレータ５３Ａの各マニホールド孔の形状は、図２および図３に示すように、枠体５２の各マニホールド孔の形状と等しい。また、アノード側セパレータ５３Ａは、積層方向において枠体５２の各マニホールド孔に対応する位置に設けられる。なお、カソード側セパレータ５３Ｂの各マニホールド孔は、アノード側セパレータ５３Ａの各マニホールド孔と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
アノード側セパレータ５３Ａはアノード５５Ａ上に配され、アノード側セパレータ５３Ａの一方主面（内主面）はアノード５５Ａの主面および枠体５２の一方主面（アノード側主面）と接触している。また、アノード側セパレータ５３Ａの他方主面（外主面）は隣接する単セル５０と接触している。このアノード側セパレータ５３Ａの内主面に燃料ガス流路２３が設けられている。燃料ガス流路２３は、その上流端が燃料ガス供給マニホールド孔２２ｂに接続され、下流端が燃料ガス排出マニホールド孔２４ｂに接続されており、これらを連通している。燃料ガス流路２３は、燃料ガスを流すための溝状の反応ガス流路であって、図４の２点鎖線で示すアノード５５Ａの主面の全体に亘っている。これにより、燃料ガスがアノード５５Ａに接触するように燃料ガス流路２３を流れる。燃料ガス流路２３は、１本または複数（この実施の形態では、３本、ただし、このうちの１本の燃料ガス流路２３についてはその上流端部および下流端部以外の部分を省略する。）が設けられ、アノード側セパレータ５３Ａの内主面上を蛇行しながらそのアノード５５Ａと接触する領域全体に拡がるサーペンタイン状に形成されている。なお、燃料ガス流路２３は、サーペンタイン状でなく、ストレート状や渦巻状に形成されていてもよい。また、燃料ガス流路２３は、アノード側セパレータ５３Ａの内主面に代えて、または、アノード側セパレータ５３Ａの内主面と共に、アノード５５Ａの主面に形成されていてもよい。
【００４５】
アノード側セパレータ５３Ａの外主面に、図３に示すように、冷却媒体流路３３が形成されている。この冷却媒体流路３３は、冷却媒体を流すための溝状の流路であって、隣接する単セル５０のカソード側セパレータ５３Ｂの外主面により覆われている。冷却媒体流路３３は、その上流端が冷却媒体供給マニホールド孔３２ｂ（図４）に接続され、下流端が冷却媒体排出マニホールド孔３４ｂ（図４）に接続されており、これらを連通している。冷却媒体は、水であってもよく、不凍液（例えば、エチレングリーコール含有液）等であってもよい。冷却媒体流路３３は、燃料ガス流路２３と同様に、サーペンタイン状などに形成されているが、ストレート状や渦巻状に形成されていてもよい。なお、冷却媒体流路３３は、アノード側セパレータ５３Ａの外主面に代えて、または、アノード側セパレータ５３Ａの外主面と共に、カソード側セパレータ５３Ｂの外主面に設けられてもよい。
【００４６】
カソード側セパレータ５３Ｂはカソード５５Ｂ上に配されている。カソード側セパレータ５３Ｂの一方主面（内主面）はカソード５５Ｂの主面および枠体５２の他方主面（カソード側主面）と接触している。また、他方主面（外主面）は隣接する単セル５０のアノード側セパレータ５３Ａと接触する。このカソード側セパレータ５３Ｂの内主面に酸化剤ガス流路４３が設けられている。酸化剤ガス流路４３は、その上流端が酸化剤ガス供給マニホールド孔４２ｂ（図４）に接続され、下流端が酸化剤ガス排出マニホールド孔４４ｂ（図４）に接続されており、これらを連通している。酸化剤ガス流路４３は、酸化剤ガスが流すための溝状の反応ガス流路であって、カソード５５Ｂの主面全体に亘っている。これにより、酸化剤ガスがカソード５５Ｂに接触するように酸化剤ガス流路４３を流れる。酸化剤ガス流路４３は、燃料ガス流路２３と同様に、サーペンタイン状などで形成されているが、ストレート状や渦巻状に形成されていてもよい。なお、酸化剤ガス流路４３は、カソード側セパレータ５３Ｂの内主面に代えて、または、カソード側セパレータ５３Ｂの内主面と共に、カソード５５Ｂの主面に形成されていてもよい。
【００４７】
このように構成された単セル５０を複数、積層することにより、セル積層体１２が形成される。このとき、アノード側セパレータ５３Ａの燃料ガス供給マニホールド孔２２ｂと、枠体５２の燃料ガス供給マニホールド孔２２ａと、カソード側セパレータ５３Ｂの燃料ガス供給マニホールド孔２２ｂとが、積層方向に繋がって、燃料ガス供給マニホールド２２が形成されている。また、これと同様に、各マニホールド孔が積層方向に繋がって、各マニホールド３２、４２、２４、３４、４４（図１Ａ）が形成されている。
【００４８】
この燃料ガス供給マニホールド２２の内周面における下面上に、図１Ａおよび図２に示すように、開口２６が形成されている。開口２６は、燃料ガス流路２３への燃料ガスの入り口である。この開口２６は、燃料ガス流路２３の数と同じ、この実施の形態では、３つ設けられている。また、酸化剤ガス供給マニホールド４２の内周面にも酸化剤ガス流路４３によって、図１Ａに示すように、酸化剤ガス流路４３への酸化剤ガスの入り口である開口４６が形成されている。なお、他のマニホールド３２、２４、３４、４４の内周面に各流路２３、２２、４３によって開口が形成されている。
【００４９】
また、図２に示す燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性は、所定単セルブロック１５０と残部単セルブロック２５０とで異なる。具体的には、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性が、残部単セルブロック２５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性よりも高く構成されている。なお、所定単セルブロック１５０における内周面の「全ての領域」が、残部単セルブロック２５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性よりも高く構成される必要はない。少なくとも所定単セルブロック１５０の内周面における開口部２６を囲む近傍の領域における撥水性が、残部単セルブロック２５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性よりも高く構成されていればよい。なお、酸化剤ガス供給マニホールド４２の内周面における撥水性も燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性と同様であるため、その説明を省略する。
【００５０】
所定単セルブロック１５０は、セル積層体１２において積層方向に並ぶ単セル５０のうちの１つまたは複数の予め定められた所定単セル５０から成る。所定単セルブロック１５０は、たとえば、セル積層体の端部を構成しており、この実施の形態では、最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１である。最近近傍単セル５０ａ１は、最近単セル５０ａを含んで連続する複数（この実施の形態では、４つ）の単セル５０である。この最近単セル５０ａは、燃料ガス導入管２１に最も近く、セル積層体１２の端に位置して導入側端板１４Ａと接している単セル５０である。また、最遠近傍単セル５０ｂ１は、最遠単セル５０ｂを含んで連続する複数（この実施の形態では、４つ）の単セル５０である。この最遠単セル５０ｂは、燃料ガス導入管２１から最も遠く、セル積層体１２の端に位置して排出側端板１４Ｂと接している単セル５０である。これらの最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１は、放熱によって、たとえば、セル積層体１２の平均温度や設定温度に比べて温度が低い。
【００５１】
残部単セルブロック２５０は、所定単セル５０に隣接する隣接単セル５０を含み、セル積層体１２の端部を除く残部を構成している。隣接単セル５０は、この実施の形態では、最近近傍単セル５０ａ１に隣接する１つまたは複数の単セル５０ａ２、または、最遠近傍単セル５０ｂ１に隣接する１つまたは複数の単セル５０ｂ２を含む。残部単セルブロック２５０は、セル積層体１２の積層方向において所定単セルブロック１５０より中央側に位置しているため、最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１より高温になっている。
【００５２】
燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性は、たとえば、濡れ性評価装置（ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ１００、協和界面科学株式会社製）を用いて測定され得る。具体的には、１ｃｍ角に切り出された測定対象を、濡れ性評価装置の測定ステージにセットする。この測定対象の表面に、マイクロシリンジを用いて濡れ張力試験用混合液（濡れ張力２７．３ｍＮ／ｍ、和光純薬工業株式会社）を４μＬ滴下して、滴下３分後に濡れ張力試験用混合液の接触角を測定する。この接触角が、たとえば、９０度以上であれば、測定対象は撥水性を有すると判定する。また、複数の測定対象のうち、より大きな接触角を有する測定対象は他の測定対象より撥水性が高いと判定する。
【００５３】
所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性は、たとえば、この燃料ガス供給マニホールド２２の内周面上に撥水処理を施すことにより生成される。撥水処理としては、たとえば、撥水性材料によるコーティング処理が挙げられる。撥水性材料は、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の全周に亘って塗布されることにより、燃料ガス供給マニホールド２２の内周面に撥水層２７が形成される。撥水性材料は、表面張力の小さな材料であって、たとえば、フッ素系化合物、シリコン系化合物および飽和炭化水素系化合物などが用いられる。フッ素化合物としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＣＰＴ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などのフッ素樹脂材料が好適に用いられる。なお、酸化剤ガス供給マニホールド４２の内周面に撥水層４７が形成されている。
【００５４】
＜燃料電池の動作および作用効果＞
次に、本実施の形態１に係る燃料電池１０の作用効果について、図１Ａ〜図５を参照しながら説明する。図５は、燃料ガス供給マニホールド２２の内周面における撥水層２７上の水滴を模式的に示す断面図である。
【００５５】
燃料電池１０を備える燃料電池システムでは、図２に示すように、燃料ガス導入管２１に燃料ガス供給配管６０が接続される。また、図１Ａに示すように、酸化剤ガス導入管４１に酸化剤ガス供給配管（図示せず）が接続される。これらの燃料ガス供給配管６０から供給される燃料ガス、または、酸化剤ガス供給配管から供給される酸化剤ガスには、図３に示す高分子電解質膜５４の水素イオン伝導性を確保するために、一般的に加湿器（図示せず）によって加湿されている。
【００５６】
燃料ガスは、燃料ガス供給配管６０から燃料ガス導入管２１の導入口２１ｃを介して燃料ガス供給マニホールド２２に流入する。そして、燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールド２２を単セル５０の積層方向に流れながら、燃料ガス供給マニホールド２２の内周面における開口２６から燃料ガス流路２３（図３）に流入する。この際、加湿されている燃料ガスでは、通常、水分は水蒸気の形で存在する。しかし、温度が低い最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１では燃料ガス供給マニホールド２２において水分が結露し水滴となり易い。また、導入口２１ｃに近い最近近傍単セル５０ａ１では、燃料ガス供給配管６０や燃料ガス導入管２１で結露した水滴が燃料ガスと共に導入口２１ｃから燃料ガス供給マニホールド２２内に流入することがある。これらの水滴が多量に燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の開口２６から燃料ガス流路２３に入り込むと、断面積の狭い燃料ガス流路２３が水滴により塞がれてしまう。
【００５７】
しかしながら、最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１から成る所定単セルブロック１５０では燃料ガス供給マニホールド２２の内周面が撥水層２７で覆われている。このため、水滴がはじかれて開口２６から燃料ガス流路２３に流入することが防止される。具体的には、図５に示すように、所定単セルブロック１５０では撥水層２７によって燃料ガス供給マニホールド２２の内周面、および、燃料ガス供給マニホールド２２内の燃料ガスが流れる方向（破線）に対して垂直な方向に水滴ははじかれる。さらに、この水滴がはじかれる方向は、開口２６から燃料ガス流路２３へ流入する反応ガスの流れる方向（二点鎖線）と反対方向である。したがって、撥水層２７によってはじかれた水滴が開口２６から燃料ガス流路２３に流入することを抑制することができる。さらに、この水滴は燃料ガス供給マニホールド２２内を燃料ガスによって撥水性の低い残部単セルブロック２５０へ流される。この残部単セルブロック２５０では所定単セルブロック１５０より温度が高く、水滴が水蒸気になるため、径の大きな水滴が開口２６を介して燃料ガス流路２３に流入することをさらに低減することができる。しかも、水分は水蒸気の形で開口２６から燃料ガス流路２３に流入することにより、図３に示す高分子電解質膜５４が加湿される。
【００５８】
また、燃料ガス、水蒸気および径の小さな水滴は、開口２６（図２）から燃料ガス流路２３に流入し、燃料ガス流路２３を通過する間にアノード５５Ａに供給される。そして、水蒸気および微細な水滴によって高分子電解質膜５４は湿潤になり水素イオン伝導性を発揮することができる。また、燃料ガスは、燃料ガス流路２３を介してアノード５５Ａに供給されて、ＭＥＡ５１において酸化剤ガスと発電反応する。発電反応に用いられなかった未利用の余剰燃料ガスは、図１Ａに示す燃料ガス流路２３を通って燃料ガス排出マニホールド２４へ流出し、さらに燃料ガス排出管２５から燃料電池１０外へ排出される。
【００５９】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給配管から酸化剤ガス導入管４１を介して酸化剤ガス供給マニホールド４２に流入する。そして、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給マニホールド４２を移動しながら、酸化剤ガス供給マニホールド４２の内周面における開口４６から酸化剤ガス流路４３に流入する。この際、燃料ガス供給マニホールド２２と同様に、所定単セルブロック１５０において酸化剤ガス供給マニホールド４２の内周面の撥水性が撥水層４７により高められている。このため、酸化剤ガス流路４３を閉塞するほど大きな水滴ははじかれて開口４６から酸化剤ガス流路４３に流入することが防止される。一方、酸化剤ガス、水蒸気および径の小さな水滴は開口４６から酸化剤ガス流路４３に流入し、図３に示すカソード５５Ｂに供給される。そして、酸化剤ガスはＭＥＡ５１において燃料ガスと電気反応する。この発電反応により生じた水、および発電反応に用いられなかった未利用の余剰酸化剤ガスは、図１Ａに示す酸化剤ガス流路４３および酸化剤ガス排出マニホールド４４を通って、最終的に、酸化剤ガス排出管４５から燃料電池１０外、たとえば、大気へ放出される。
【００６０】
また、冷却媒体導入管３１に冷却媒体供給配管（図示せず）が接続される。冷却媒体供給配管から冷却媒体導入管３１を介して燃料電池１０の冷却媒体供給マニホールド３２に冷却媒体が供給される。冷却媒体は、冷却媒体供給マニホールド３２を流れながら、図３に示す各単セル５０の冷却媒体流路３３に流入していき、各単セル５０に分配される。そして、冷却媒体は、各冷却媒体流路３３を流れる間にＭＥＡ５１における発電反応により発生した熱を回収し、単セル５０を冷却する。冷却媒体流路３３を通過した冷却媒体は、図１Ａに示す冷却媒体排出マニホールド３４に流出して、冷却媒体排出管３５から燃料電池１０の外部へ排出される。
【００６１】
上記構成の燃料電池１０によれば、所定単セルブロック１５０における反応ガス供給マニホールド２２、４２の内周面の撥水性が、残部単セルブロック２５０より高く構成されている。これによって、反応ガス流路２３、４３が水滴により閉塞し易い低温の所定単セルブロック１５０であっても、径の大きな水滴が反応ガス供給マニホールド２２、４２の内周面の開口２６、４６へ流入することが防止される。よって、反応ガス流路２３、４３の閉塞による電圧の異常低下を抑制することができる。
【００６２】
また、所定単セルブロック１５０においてはじかれた水滴は、反応ガス供給マニホールド２２、４２内を流れる反応ガスによって撥水性の低い残部単セルブロック２５０へ流される。この所定単セルブロック１５０より高温の残部単セルブロック２５０において水滴が水蒸気になるため、残部単セルブロック２５０において水滴により反応ガス流路２３、４３が閉塞することを抑制することができる。また、水蒸気が開口２６、４６から反応ガス流路２３、４３に流入してＭＥＡ５１が加湿されるため、燃料電池１０は安定した発電が可能になる。
【００６３】
（変形例１）
上記実施の形態１〜３では、所定単セルブロック１５０において燃料ガス供給マニホールド２２の内周面上に撥水処理を施すことにより、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性を、隣接単セル５０を含む残部単セルブロック２５０より高めた。ただし、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性を、残部単セルブロック２５０より高める方法としてはこれに限定されない。
【００６４】
（変形例１−１）
たとえば、所定単セルブロック１５０において燃料ガス供給マニホールド２２の内周面上に撥水性部材を被覆してもよい。この撥水性部材としては、燃料ガスを通し、撥水性材料で形成された撥水性シートが用いられる。この撥水性シートには、たとえば、メッシュ状や多孔質など多数の細孔を有した平面状に形成されたシートが挙げられる。このような撥水性シートを所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の全周に亘って貼り付けることにより、開口２６の少なくとも一部が撥水性シートで覆われる。これにより、撥水性シートは、水滴の燃料ガス流路２３への侵入を防止しつつ、燃料ガスや水蒸気を燃料ガス流路２３へ供給することができる。
【００６５】
（変形例１−２）
また、セル積層体１２を、燃料ガス供給マニホールド２２を囲む周囲部とそれ以外の本体部とに分け、この周囲部の撥水性を本体部の撥水性より高めてもよい。この場合、たとえば、枠体５２を、燃料ガス供給マニホールド孔２２ａを囲む枠体周囲部分と、それ以外の枠体本体部分とに分け、枠体周囲部分をフッ素樹脂などの撥水性材料で形成する。また、各セパレータ５３Ａ、５３Ｂを、燃料ガス供給マニホールド孔２２ｂを囲むセパレータ周囲部分と、それ以外のセパレータ本体部分とに分け、セパレータ周囲部分をフッ素樹脂などの撥水性材料で形成する。そして、枠体周囲部分および枠体本体部分を組み合わせた枠体５２を、セパレータ周囲部分およびセパレータ本体部分を組み合わせた各セパレータ５３Ａ、５３Ｂの互いの間に挟むことにより、所定単セル５０を形成する。そして、所定単セル５０を積層して所定単セルブロック１５０を構成する。また、通常の単セル５０を積層して残部単セルブロック２５０を構成する。この２つの所定単セルブロック１５０の間に残部単セルブロック２５０を挟んで、セル積層体１２を形成する。このように形成されたセル積層体１２では、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性は残部単セルブロック２５０より高くなる。
【００６６】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る燃料電池１０は、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性を残部単セルブロック２５０より高くする方法を除いて、実施の形態１に係る燃料電池１０と同様である。図６は、実施の形態２に係る燃料電池１０の断面の一部を示す部分断面図である。なお、酸化剤ガス供給マニホールド４２における撥水性は、燃料ガス供給マニホールド２２における撥水性と同様であるため、その説明を省略する。
【００６７】
所定単セルブロック１５０、ここでは、図６に示す最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１は、その燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の表面粗さが残部単セルブロック２５０より小さくなるように構成されている。これは、最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面を残部単セルブロック２５０より平滑にすることにより実現されてもよい。または、残部単セルブロック２５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面を最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１より粗くすることにより実現されてもよい。この残部単セルブロック２５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面を粗くする方法としては、特に限定されないが、たとえば、ブラスト処理などが挙げられる。
【００６８】
上記構成の燃料電池１０によれば、所定単セルブロック１５０では反応ガス供給マニホールド２２、４２の内周面は平滑であるため、水滴が内周面に付着しにくく残部単セルブロック２５０へ速やかに移動し易い。これにより、所定単セルブロック１５０では、水滴が開口２６、４６へ流入することが防がれ、反応ガス流路２３、４３の閉塞を低減することができる。
【００６９】
一方、残部単セルブロック２５０では、反応ガス供給マニホールド２２、４２の内周面の表面粗さが大きく、非常に小さな凹部および凸部が設けられている。水分は、内周面の凹部に入り込むことにより内周面に濡れ易く、残部単セルブロック２５０に留まりやすい。よって、残部単セルブロック２５０より下流側にある最遠近傍単セル５０ｂ１へ水滴が移動しにくく、最遠近傍単セル５０ｂ１における反応ガス流路２３、４３の閉塞を低減することができる。
【００７０】
また、残部単セルブロック２５０は高温であってここで水滴が水蒸気になるため、残部単セルブロック２５０においても水滴による反応ガス流路２３、４３の閉塞を低減することができる。
【００７１】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る燃料電池１０は、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性を残部単セルブロック２５０より高くする方法を除いて、実施の形態１に係る燃料電池１０と同様である。図７は、実施の形態３に係る燃料電池１０の断面の一部を示す部分断面図である。なお、酸化剤ガス供給マニホールド４２における撥水性は、燃料ガス供給マニホールド２２における撥水性と同様であるため、その説明を省略する。
【００７２】
所定単セルブロック１５０、ここでは、図７に示す最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の親水性が、残部単セルブロック２５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の親水性より低く構成されている。これにより、相対的に、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性が残部単セルブロック２５０より高くなる。
【００７３】
所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の親水性が、残部単セルブロック２５０より低くする方法は、特に限定されない。たとえば、残部単セルブロック２５０、ここでは、最近近傍単セル５０ａ１と最遠近傍単セル５０ｂ１との間の中間単セル５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面に親水処理を施した。これにより、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の親水性が残部単セルブロック２５０より低くなる。この親水処理としては、たとえば、放電処理、親水材料のコーティング処理、プラズマ処理などが挙げられる。これらの処理により、燃料ガス供給マニホールド２２の内周面に極性基が生成し、内周面の濡れ性が向上する。
【００７４】
上記構成の燃料電池１０によれば、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性が残部単セルブロック２５０より高くなるため、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【００７５】
（変形例２）
上記全ての実施の形態では、所定単セルブロック１５０を最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１に設定した。これに対して、図８に示すように、変形例２では最近近傍単セル５０ａ１のみを所定単セルブロック１５０として設定した。この場合、隣接単セル５０は、最近近傍単セル５０ａ１に隣接する単セル５０ａ２であって、残部単セルブロック２５０は、最遠近傍単セル５０ｂ１および中間単セル５０の全ての単セル５０になる。
【００７６】
（変形例３）
上記全ての実施の形態では、所定単セルブロック１５０を最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１に設定した。これに対して、図９に示すように、変形例３では最近単セル５０ａおよび最遠単セル５０ｂを所定単セルブロック１５０として設定した。この場合、隣接単セル５０は、最近単セル５０ａに隣接する単セル５０ａ３および最遠単セル５０ｂに隣接する単セル５０ｂ３である。また、残部単セルブロック２５０を、最遠単セル５０ｂおよび最近単セル５０ａ以外の全ての単セル５０になる。
【００７７】
（変形例４）
上記全ての実施の形態では、所定単セルブロック１５０を最近近傍単セル５０ａ１および最遠近傍単セル５０ｂ１に設定した。これに対して、図１０に示すように、変形例４では最近単セル５０ａのみを所定単セルブロック１５０として設定した。この場合、隣接単セル５０は、最近単セル５０ａに隣接する単セル５０ａ３であって、残部単セルブロック２５０を、最近単セル５０ａ以外の全ての単セル５０になる。
【００７８】
（その他の変形例）
上記全実施の形態では、所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性を、残部単セルブロック２５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性よりも高く構成した。これに対して、残部単セルブロック２５０の全ての単セル５０でなく、隣接単セル５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性よりも所定単セルブロック１５０における燃料ガス供給マニホールド２２の内周面の撥水性を高く構成してもよい。
【００７９】
上記全実施の形態では、所定単セルブロック１５０について燃料ガス供給マニホールド２２、および、酸化剤ガス供給マニホールド４２における内周面の撥水性を残部単セルブロック２５０より高くした。これに対して、所定単セルブロック１５０について燃料ガス供給マニホールド２２、または、酸化剤ガス供給マニホールド４２における内周面の撥水性を残部単セルブロック２５０より高くしてもよい。
【００８０】
上記全実施の形態では、各供給マニホールド２２、３２、４２はセル積層体１２の上部に設けられ、各排出マニホールド孔２４、３４、４４は下部に設けられていた。これらの位置はこれに限定されない。この例について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、変形例に係るアノード側セパレータ５３Ａをアノード５５Ａ側から見た図である。ここでは、アノード側セパレータ５３Ａ上の燃料ガス流路２３について説明するが、酸化剤ガス流路４３について同様である。
【００８１】
図１１に示すように、アノード側セパレータ５３Ａにおいて、冷却媒体供給マニホールド孔３２ｂが上部に設けられ、冷却媒体排出マニホールド３４ｂが下部に設けられている。また、燃料ガス供給マニホールド孔２２ｂが一方の側部の上部に設けられ、燃料ガス排出マニホールド孔２４ｂが他方の側部の下部に設けられている。さらに、酸化剤ガス供給マニホールド孔４２ｂが他方の側部の上部に設けられ、酸化剤ガス排出マニホールド孔４４ｂが一方の側部の下部に設けられている。反応ガス供給マニホールド孔２２ｂ、４２ｂおよび反応ガス排出マニホールド孔２４ｂ、４４ｂは、上下方向の長さが、上下方向に対して垂直な方向の幅より長い、略矩形状の断面を有している。
【００８２】
燃料ガス流路２３の上流端部および下流端部は、上下方向および積層方向に対して垂直な方向に延びて、各マニホールド孔２２ｂ、２４ｂの上下方向に延びる側面に接続されている。これにより、燃料ガス供給マニホールド孔２２ｂにより構成される燃料ガス供給マニホールド２２の内周面における側面上に燃料ガス流路２３の開口２６が形成される。そして、たとえば、所定単セルブロック１５０において燃料ガス供給マニホールド２２の内周面に撥水層２７を形成することにより、この撥水性を残部単セルブロック２５０より高くする。
【００８３】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る高分子電解質形燃料電池は、水滴による反応ガス流路の閉塞をより一層低減することができる高分子電解質形燃料電池として有用である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  高分子電解質形燃料電池
１２  セル積層体（積層体）
２１  燃料ガス導入管（導入路）
２２  燃料ガス供給マニホールド（反応ガス供給マニホールド）
２３  燃料ガス流路（反応ガス流路）
２７  撥水層
４１  酸化剤ガス導入管（導入路）
４２  酸化剤ガス供給マニホールド（反応ガス供給マニホールド）
４３  酸化剤ガス流路（反応ガス流路）
４７  撥水層
５０ａ  最近単セル（所定単セルブロック）
５０ａ１  最近近傍単セル（所定単セルブロック）
５０ｂ  最遠単セル（所定単セルブロック）
５０ｂ１  最遠近傍単セル（所定単セルブロック）
５１  ＭＥＡ（膜−電極接合体）
５３Ａ  アノード側セパレータ（セパレータ）
５３Ｂ  カソード側セパレータ（セパレータ）
５４  高分子電解質膜
５５Ａ  アノード（電極）
５５Ｂ  カソード（電極）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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