(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で、発電部全面にわたって冷却媒体を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】セパレータ１６の冷却媒体流路３８は、非対称三角形の入口バッファ部４０ａを有する。入口連結流路５０ａｕ１は、上方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと入口バッファ部４０ａとを連通する一方、入口連結流路５０ａｄ１は、下方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと前記入口バッファ部４０ａとを連通する。入口連結流路５０ａｕ１と入口連結流路５０ａｄ１とは、互いに異なる流路本数に設定される。【選択図】図４
2014103024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・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、
前記バッファ部は、前記流路幅方向の中央から前記流路幅方向の一方に離間した位置に頂点を有する非対称三角形に構成され、
前記一対の冷却媒体入口連通孔と入口側の前記バッファ部とは、それぞれ連結流路により連通するとともに、
前記一対の冷却媒体出口連通孔と出口側の前記バッファ部とは、それぞれ連結流路により連通し、
少なくとも前記一対の冷却媒体入口連通孔又は前記一対の冷却媒体出口連通孔は、それぞれの連結流路同士が、互いに異なる流路本数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２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記バッファ部の前記頂点が近接する側の前記連結流路の流路本数は、前記バッファ部の前記頂点が離間する側の前記連結流路の流路本数よりも少ない数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１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記バッファ部に近接して酸化剤ガスを前記燃料電池の積層方向に流通させる酸化剤ガス連通孔と、燃料ガスを前記積層方向に流通させる燃料ガス連通孔とが、前記流路幅方向に沿って設けられるとともに、
前記酸化剤ガス連通孔の開口面積は、前記燃料ガス連通孔の開口面積よりも大きく設定され、前記バッファ部の前記頂点位置は、前記流路幅方向の中央から前記燃料ガス連通孔側に離間して設けら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、電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・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両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・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（発電部）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。
【００１１】
ところで、バッファ部は、例えば、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔の開口形状や、補強部材や位置決め部材等の他の構成要素の位置、形状等に起因して、非対称形状に構成され易い。例えば、非対称三角形のバッファ部が用いられている。従って、バッファ部の幅形状は、冷却媒体流路の幅方向に沿って非対称であるため、一対の冷却媒体入口連通孔からそれぞれ前記バッファ部に供給される冷却媒体は、該バッファ部を不均一に流通し易い。これにより、発電部内の温度が不均一になり、局所的な劣化や滞留水が発生するおそれがある。
【００１２】
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】
【００１３】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・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。
【００１４】
この燃料電池スタックでは、バッファ部は、流路幅方向の中央から前記流路幅方向の一方に離間した位置に頂点を有する非対称三角形に構成され、一対の冷却媒体入口連通孔と入口側の前記バッファ部とは、それぞれ連結流路により連通するとともに、一対の冷却媒体出口連通孔と出口側の前記バッファ部とは、それぞれ連結流路により連通している。そして、少なくとも一対の冷却媒体入口連通孔又は一対の冷却媒体出口連通孔は、それぞれの連結流路同士が、互いに異なる流路本数に設定されている。
【００１５】
また、この燃料電池スタックでは、バッファ部の頂点が近接する側の連結流路の流路本数は、前記バッファ部の前記頂点が離間する側の前記連結流路の流路本数よりも少ない数に設定されることが好ましい。
【００１６】
さらに、この燃料電池スタックでは、バッファ部に近接して酸化剤ガスを燃料電池の積層方向に流通させる酸化剤ガス連通孔と、燃料ガスを前記積層方向に流通させる燃料ガス連通孔とが、流路幅方向に沿って設けられるとともに、前記酸化剤ガス連通孔の開口面積は、前記燃料ガス連通孔の開口面積よりも大きく設定され、前記バッファ部の頂点位置は、前記流路幅方向の中央から前記燃料ガス連通孔側に離間して設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、非対称三角形のバッファ部に対応して、一対の連通孔を構成するそれぞれの連結流路同士が、互いに異なる流路本数に設定されている。このため、バッファ部において、冷却媒体が流れ難い部位には、他の部位よりも前記冷却媒体を多量に供給することができ、冷却媒体流路全体に該冷却媒体を均等に供給することが可能になる。
【００１８】
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が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１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。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するアノード側セパレータの正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１及び図２に示すように、本発明の第１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。
【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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、略三角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。
【００２４】
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、略三角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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３２ａ及び出口バッファ部３２ｂが設けられる。
【００３１】
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。入口バッファ部３２ａは、流路幅方向を底辺として１辺の長さと他辺の長さとが異なる。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。
【００３２】
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の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂが設けられる。
【００３３】
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、水平方向の頂点位置が高さ方向中央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の形状に沿って非対称三角形を有するとともに、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。
【００３４】
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の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ入口バッファ部４０ａ及び出口バッファ部４０ｂが設けられる。
【００３５】
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。
【００３６】
図４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の形状に沿って非対称三角形を有するとともに、頂点４０ａｅの位置が、高さ方向（流路幅方向）中央（矢印Ｃ方向）から下方に距離ｈ１だけ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の形状に沿って非対称三角形を有するとともに、頂点４０ｂｅの位置が、高さ方向（流路幅方向）中央（矢印Ｃ方向）から上方に距離ｈ２だけ離間して設定される。
【００３７】
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４２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４２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。
【００３８】
カソード側セパレータ１４の面１４ａには、第１シール部材４２を切り欠いて、入口バッファ部３２ａと酸化剤ガス入口連通孔１８ａとを連通する複数本の入口連結流路４６ａ、及び出口バッファ部３２ｂと酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとを連通する複数本の出口連結流路４６ｂが形成される。図３に示すように、アノード側セパレータ１６の面１６ａには、第２シール部材４４を切り欠いて、入口バッファ部３６ａと燃料ガス入口連通孔２０ａとを連通する複数本の入口連結流路４８ａ、及び出口バッファ部３６ｂと燃料ガス出口連通孔２０ｂとを連通する複数本の出口連結流路４８ｂが形成される。
【００３９】
図４に示すように、アノード側セパレータ１６の面１６ｂには、第２シール部材４４を切り欠いて、上方側の冷却媒体入口連通孔２２ａの近傍に、入口連結流路５０ａｕ１、５０ａｕ２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５０ａｄ１、５０ａｄ２が形成される。入口連結流路５０ａｕ１、５０ａｕ２は、第２シール部材４４と一体に形成してもよく、また、アノード側セパレータ１６自体で形成してもよい。
【００４０】
入口連結流路５０ａｕ１は、上方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと入口バッファ部４０ａとを連通する一方、入口連結流路５０ａｄ１は、下方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと前記入口バッファ部４０ａとを連通する。入口連結流路５０ａｕ１と入口連結流路５０ａｄ１とは、互いに異なる流路本数に設定され、第１の実施形態では、前記入口連結流路５０ａｕ１が、例えば、４本に、前記入口連結流路５０ａｄ１が、例えば、２本に、それぞれ設定される。
【００４１】
入口連結流路５０ａｕ１及び入口連結流路５０ａｄ１は、それぞれ流路断面積が同一で、且つ、等ピッチに設定されることが好ましい。なお、流路本数は、入口バッファ部４０ａの形状に対応して種々変更可能であり、少なくとも入口連結流路５０ａｕ１の流路本数を入口連結流路５０ａｄ１の流路本数よりも多く設定すればよい。
【００４２】
入口連結流路５０ａｕ２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５０ａｄ２は、下方側の冷却媒体入口連通孔２２ａと前記冷却媒体流路３８とを連通する。
【００４３】
アノード側セパレータ１６の面１６ｂには、第２シール部材４４を切り欠いて、上方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂと出口バッファ部４０ｂとを連通する複数本の出口連結流路５０ｂｕ１、５０ｂｕ２、及び下方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂと前記出口バッファ部４０ｂとを連通する複数本の出口連結流路５０ｂｄ１、５０ｂｄ２が形成される。
【００４４】
出口連結流路５０ｂｕ１は、上方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂと出口バッファ部４０ｂとを連通する一方、出口連結流路５０ｂｄ１は、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。出口連結流路５０ｂｕ１と出口連結流路５０ｂｄ１とは、異なる流路本数に設定され、第１の実施形態では、前記出口連結流路５０ｂｕ１が２本に、前記出口連結流路５０ｂｄ１が４本に、それぞれ設定される。
【００４５】
出口連結流路５０ｂｕ１及び出口連結流路５０ｂｄ１は、それぞれ流路断面積が同一で、且つ、等ピッチに設定されることが好ましい。入口連結流路５０ａｕ１と出口連結流路５０ｂｄ１とは、同一流路本数に設定されるとともに、入口連結流路５０ａｄ１と出口連結流路５０ｂｕ１とは、同一流路本数に設定されることが好ましい。
【００４６】
なお、出口連結流路５０ｂｕ１と出口連結流路５０ｂｄ１とは、同一の流路本数に設定されてもよい。また、出口連結流路５０ｂｕ１と出口連結流路５０ｂｄ１とが、異なる流路本数に設定される一方、入口連結流路５０ａｕ１と入口連結流路５０ａｄ１とは、同一の流路本数に設定されてもよい。
【００４７】
出口連結流路５０ｂｕ２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５０ｂｄ２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】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
この場合、第１の実施形態では、非対称三角形の入口バッファ部４０ａに対応して、それぞれの入口連結流路５０ａｕ１、５０ａｄ１同士が、互いに異なる流路本数に設定されている。このため、入口バッファ部４０ａにおいて、冷却媒体が流れ難い部位には、他の部位よりも前記冷却媒体を多量に供給することができ、冷却媒体流路３８全体に該冷却媒体を均等に供給することが可能になる。
【００５６】
具体的には、入口バッファ部４０ａは、頂点４０ａｅの位置が、高さ方向中央から下方に距離ｈ１だけ離間して設定されている。そして、上方の入口連結流路５０ａｕ１が４本に、下方の入口連結流路５０ａｄ１が２本に、それぞれ設定されている。
【００５７】
ここで、入口連結流路５０ａｕ１と入口連結流路５０ａｄ１とが、同一の流路本数に設定された構造（従来例）と、前記入口連結流路５０ａｕ１が４本に、且つ、前記入口連結流路５０ａｄ１が２本に設定された構造（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。
【００５８】
その結果、図５に示すように、従来例の構造では、冷却媒体流路３８の上方側に多量の冷却媒体が供給されてしまい、前記冷却媒体流路３８の下方側には、少量の前記冷却媒体が供給されている。入口バッファ部４０ａは、水平方向の頂点４０ａｅの位置が下方にオフセットした非対称三角形であるため、下方側の幅寸法（矢印Ｂ方向の寸法）が広くなって、前記入口バッファ部４０ａの下方に供給される冷却媒体は、該入口バッファ部４０ａの上方側に流動し易くなるからである。
【００５９】
このため、冷却媒体流路３８の幅方向に沿って供給される冷却媒体の流量が異なってしまい、前記冷却媒体流路３８内の幅方向に大きな温度差が発生し易い。従って、耐久性及び発電安定性が低下するという問題がある。
【００６０】
これに対して、本願例では、下方側の入口連結流路５０ａｄ１の流路本数を、上方側の入口連結流路５０ａｄ１の流路本数よりも少数に設定している。これにより、図６に示すように、入口連結流路５０ａｕ１から供給される冷却媒体の流量は、入口連結流路５０ａｄ１から供給される冷却媒体の流量よりも多量になる。
【００６１】
すなわち、従来例では、図６中、入口バッファ部４０ａの頂点４０ａｅ近傍に、冷却媒体の淀みが発生したのに対し、本願例では、入口連結流路５０ａｕ１と入口連結流路５０ａｄ１との流路本数を異ならせることにより、前記頂点４０ａｅ近傍の淀みが解消された。このため、図５に示すように、冷却媒体流路３８の幅方向に沿って冷却媒体を均等に供給することができる。
【００６２】
従って、簡単な構成で、発電部全面にわたって冷却媒体を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が可能になるという効果が得られる。
【００６３】
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。
【００６４】
さらに、第１の実施形態では、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体に適用してもよい。
【００６５】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するアノード側セパレータ６０の正面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０を構成するアノード側セパレータ１６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。
【００６６】
アノード側セパレータ６０の冷却媒体流路３８が形成される面６０ａにおいて、各冷却媒体入口連通孔２２ａは、矢印Ｂ方向に長尺な長方形状に設定される。冷却媒体入口連通孔２２ａは、入口バッファ部４０ａに近接する端部側に傾斜部２２ａｒを設ける。
【００６７】
上方側の冷却媒体入口連通孔２２ａの近傍には、傾斜部２２ａｒに沿って入口連結流路５０ａｕ１が形成される。下方側の冷却媒体入口連通孔２２ａの近傍には、傾斜部２２ａｒに沿って入口連結流路５０ａｄ１が形成される。
【００６８】
アノード側セパレータ６０の冷却媒体流路３８が形成される面６０ａにおいて、各冷却媒体出口連通孔２２ｂは、矢印Ｂ方向に長尺な長方形状に設定され、出口バッファ部４０ｂに近接する端部側に傾斜部２２ｂｒを設ける。上方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂの近傍には、傾斜部２２ｂｒに沿って出口連結流路５０ｂｕ１が形成される。下方側の冷却媒体出口連通孔２２ｂの近傍には、傾斜部２２ｂｒに沿って出口連結流路５０ｂｄ１が形成される。
【００６９】
このように構成される第２の実施形態では、非対称三角形の入口バッファ部４０ａに対応して、それぞれの入口連結流路５０ａｕ１、５０ａｄ１同士が、互いに異なる流路本数に設定されている。このため、冷却媒体流路３８全体に該冷却媒体を均等に供給することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７０】
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、６０…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
２２ａ（rib）、２２ｂ（rib）…リブ部
２２ａｒ、２２ｂｒ…傾斜部          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
４０ａｅ、４０ｂｅ…頂点
５０ａｄ１、５０ａｄ２、５０ａｕ１、５０ａｕ２…入口連結流路
５０ｂｄ１、５０ｂｄ２、５０ｂｕ１、５０ｂｕ２…出口連結流路
【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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