(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に絶縁部材を有する膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成る複数の燃料電池セルを積層し、且つ隣接する燃料電池セルの絶縁部材同士を接着して成るセルモジュールと、
積層した前記セルモジュールの間に介装されるシールプレートと、を備え、
前記シールプレートは、
前記燃料電池セルを流通する二種類の発電用ガスを互いに分離して流入出させるための複数のマニホールド孔と、
各マニホールド孔の辺縁部に、前記各マニホールド孔を流通する発電用ガスをシールするための第１のシール部材と、
を備えたことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
前記シールプレートが、前記シールプレートの外周部に沿って、前記シールプレートと前記燃料電池セルとの間をシールする第２のシール部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記第２のシール部材は、電気絶縁性を有し、前記セパレータよりも外側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記セルモジュールの積層方向における前記シールプレートの厚さは、前記セパレータの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記シールプレートは、冷却水を流入出させるためのマニホールド孔を有し、
当該マニホールド孔は、シールされていない
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記シールプレートが、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材との間に、第３のシール部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記第１〜第３のシール部材が、電気絶縁性を有することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記燃料電池セル同士を接着する接着剤と第３のシール部材とは、前記セルモジュールの積層方向から見て重複するように配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記第２のシール部材の前記セルモジュールの積層方向の厚さが、第１のシール部材の前記セルモジュールの積層方向の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
複数の燃料電池セルを互いに積層して一体化した少なくとも二つ以上のセルモジュール間に介装して用いられるシールプレートであって、
前記燃料電池セルを流通する二種類の発電用ガスを互いに分離して流入出させるためのマニホールド孔が形成されたプレート基板と、
前記マニホールド孔の辺縁部に設けられた、前記マニホールド孔を流通する発電用ガスをシールするためのシール部材と、を備え、
前記シール部材は、
前記マニホールド孔の辺縁部に設けたシール基台と、
前記シール基台の表面から突出するシールリップとを有し、
前記シールリップは、前記マニホールド孔が形成された前記プレート基板の側壁面よりも前記マニホールド孔の中心に近い位置に配置されていることを特徴とするシールプレート。
【請求項１１】
前記シールリップは、前記プレート基板の表面と裏面のそれぞれに設けられ、前記プレート基板の中心軸を中心として対称な位置に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のシールプレート。
【請求項１２】
前記プレート基板の外周縁部をシールする外周シール部材を更に有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のシールプレート。
【請求項１３】
前記シールリップは前記プレート基板の上に位置しており、前記シール部材を配設したプレート基板の前記シール部材を配設した部位は、その他の部位に比べて薄肉化したことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のシールプレート。
【請求項１４】
前記プレート基板は、前記シールプレートのアクティブ領域近傍の前記プレート基板の断面積を削減することにより、前記セルモジュール間に形成された冷却用流通路を流通する冷却流体の圧力損失を低減或いは調整するための開口部と、
冷却流体の流通方向に交差する方向に前記開口部を跨いで架設した補強用連結片と
を有することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のシールプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の燃料電池セルを積層して成る燃料電池スタック、及びこの燃料電池スタックに用いるシールプレートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る燃料電池スタックに関連する技術としては、特許文献１に開示された「燃料電池スタック構造」がある。
特許文献１の燃料電池スタック構造は、燃料電池セルを複数重ねてセルモジュールを構成し、そのセルモジュールをセル積層方向に複数かつ直列に配列し、セルモジュール間をビードガスケットにてシールしたものである。
また、上記ビードガスケットに接触する端部セルが備えるセパレータの面剛性をセルモジュール内の中央セルが備えるセパレータの面剛性よりも大きくしている。具体的には、端部セルのセパレータに平板を重ねて、端部セルのセパレータの面剛性を中央セルのセパレータの面剛性よりも大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９０７０６号公報
【発明の概要】
【０００４】
上記した関連技術では、ビードガスケットを備えた平板と端部セルのセパレータとは接着剤で接合されている。このため、ビードガスケットが劣化すると、燃料電池として発電できるにもかかわらず、そのセルモジュールは廃棄せざるを得ず、非効率であった。
【０００５】
そこで本発明は、複数の燃料電池セルを積層したセルモジュールを継続して使用することが可能な燃料電池スタック及び燃料電池スタックに用いるシールプレートを提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１態様に係る燃料電池スタックは、外周部に絶縁部材を有する膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成る複数の燃料電池セルを積層し、且つ隣接する燃料電池セルの絶縁部材同士を接着して成るセルモジュールと、積層した前記セルモジュールの間に介装されるシールプレートと、を備える。シールプレートは、燃料電池セルを流通する二種類の発電用ガスを互いに分離して流入出させるための複数のマニホールド孔と、各マニホールド孔の辺縁部に、各マニホールド孔を流通する発電用ガスをシールするための第１のシール部材と、備える。
【０００７】
本発明の第２態様に係わるシールプレートは、複数の燃料電池セルを互いに積層して一体化した少なくとも二つ以上のセルモジュール間に介装して用いられるシールプレートであって、燃料電池セルを流通する二種類の発電用ガスを互いに分離して流入出させるためのマニホールド孔が形成されたプレート基板と、マニホールド孔の辺縁部に設けられた、マニホールド孔を流通する発電用ガスをシールするためのシール部材と、を備える。シール部材は、マニホールド孔の辺縁部に設けたシール基台と、シール基台の表面から突出するシールリップとを有する。シールリップは、マニホールド孔の内側へ偏移している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの概略外観を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、セルモジュールを構成するセパレータ、膜電極接合体及びシールプレートの配置を説明するための一方側の面を示す平面図であり、図２（Ｂ）は、他方側の面を示す平面図である。
【図３】図３（Ａ）は、図２（Ａ）に示す膜電極接合体を拡大して示す平面図であり、図３（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すカソード側セパレータを拡大して示す平面図である。
【図４】図４は、図２のシールプレートを拡大して示す平面図である。
【図５】図５は、図１の燃料電池スタックの一部を拡大して示す、図４に示すＣ‐Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、水素含有ガス供給用のマニホールド孔の辺縁部に設けたシール部材を中心とした詳細を示す部分拡大図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の包囲線Ｉで示す部分の拡大図である。
【図７】図７（Ａ）は、燃料電池スタックの一部を拡大して示す、図４に示すＤ‐Ｄ線に沿う断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の包囲線ＩＩＩで示す部分の拡大図である。
【図８】図８（Ａ）は、マニホールド孔の辺縁部に設けた他例に係るシール部材を中心とした詳細を示す部分拡大図であって、図４に示すＥ‐Ｅ線に沿う断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の包囲線ＩＶで示す部分の拡大図である。
【図９】図９（Ａ）は、他例に係る内周シール部材を中心とした詳細を示す部分拡大図であって、図４に示すＣ‐Ｃ線に沿う断面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の包囲線Ｖで示す部分の拡大図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。
【図１４】図１４は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面を拡大して示す断面図であり、セパレータとともにその相対的な位置関係を示している。
【図１５】図１５は、図１４に比べてプレート基板の厚みを大きくした例であって、図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面と同等の位置における断面を拡大して示す断面図である。
【図１６】図１６は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面と同等の位置における断面を拡大して示す断面図である。
【図１７】図１７は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面と同等の位置における断面を拡大して示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第６の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第７の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第８の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。
【図２１】図２１は、図２０に示すシールプレートの端部を拡大して示す平面図である。
【図２２】図２２（Ａ）は、本発明の第９の実施形態に係るシールプレートを示す平面図であり、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿う断面を部分的に拡大して示す断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の他例に係るシールプレートを示す平面図である。
【図２４】図２４は、本発明の第１０の実施形態に係る燃料電池スタックを説明するための要部の断面図である。
【図２５】図２５（Ａ）は、図２４のセルモジュールを示す平面図であり、図２５（Ｂ）は、燃料電池スタックの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〈第１実施形態〉
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの概略外観斜視図、図２（Ａ）は、セルモジュールを構成するセパレータ、膜電極接合体及びシールプレートの配置を説明する一方側の面の平面図であり、図２（Ｂ）は、他方側の面の平面図である。図３（Ａ）は、カソード側セパレータの拡大平面図であり、図３（Ｂ）は、膜電極接合体の拡大平面図である。図４は、シールプレートの拡大平面図である。図５は、図１の燃料電池スタックの一部を拡大して示す部分拡大図であって、図４に示すＣ‐Ｃ線に沿う断面図である。
【００１０】
図１に示す一例に係る燃料電池スタックＡは、積層された複数のモジュールＭを有する。互いに隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間には、シールプレートＰ１が介装されている。これらのセルモジュールＭは、エンドプレート１０，１１により図示上下両側から挟圧されている。
【００１１】
セルモジュールＭは、所要の枚数からなる燃料電池セル２０を積層したものである。セルモジュールＭの外壁面は後述するセルフレーム３０の鍔部３２と接着剤９によって構成されている。これにより、セルモジュールＭの内部への浸水を防止するとともに電気的な絶縁を図っている。なお、図１には、５枚の燃料電池セル２０を積層して接着したものを例示している。燃料電池セル２０の枚数を限るものではなく、また、接着剤層を省略して示している。
【００１２】
上記した燃料電池セル２０は、セルフレーム３０（図２，３参照）の両側に設けられた、一対のセパレータ４０，４１を有する。セルフレーム３０（図２，３参照）の両側には、それぞれ異なる二種類の発電用ガスを流通させるためのガス流通路Ｆ１，Ｆ２が区画して形成されている。二種類の発電用ガスは、水素含有ガスと酸素含有ガスである。一対のセパレータは、アノード側セパレータ４０及びカソード側セパレータ４１である。
【００１３】
セルフレーム３０は、絶縁部材であって、具体的には樹脂製である。本実施形態においては、セルフレーム３０は、燃料電池セル２０の積層方向Ｚから見た正面視において横長方形の形状であって、一定の板厚を有する基板３１を有する。基板３１の全周囲にわたって、表裏両面に突出する鍔部３２が形成されている。セルフレーム３０の中央部分には膜電極接合体３３が配設されている。膜電極接合体３３の両側（両端部）に隣接して、マニホールド部ＭＬ，ＭＲが配設されている。
【００１４】
膜電極接合体３３は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）とも呼称されるものであり、例えば固体高分子から成る電解質膜と、電解質膜を挟持する一対の電極とを備える。
【００１５】
マニホールド部ＭＬ，ＭＲは、水素含有ガス、酸素含有ガス及び冷却流体の流入出を夫々行うためのものであり、マニホールド部ＭＬ，ＭＲと膜電極接合体３３との間には、水素含有ガス又は酸素含有ガスが流通する領域であるディフューザ領域Ｄが形成されている。本実施形態における冷却流体は、例えば水である。
【００１６】
一方のマニホールド部ＭＬはマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ３を備える。各マニホールド孔Ｍ１〜Ｍ３は、酸素含有ガス供給用（Ｍ１）、冷却流体供給用（Ｍ２）及び水素含有ガス供給用（Ｍ３）であり、積層方向Ｚに連続して酸素含有ガス、冷却流体、水素含有ガスの流通路をなしている。
【００１７】
他方のマニホールド部ＭＲはマニホールド孔Ｍ４〜Ｍ６を備える。各マニホールド孔Ｍ４〜Ｍ６は、水素含有ガス排出用（Ｍ４）、冷却流体排出用（Ｍ５）及び酸素含有ガス排出用（Ｍ６）であり、積層方向Ｚに連続して水素含有ガス、冷却流体、酸素含有ガスの流通路をなしている。なお、供給用と排出用は一部又は全部が逆の位置関係でもよい。
【００１８】
ディフューザ領域Ｄは、セルフレーム３０とセパレータ４０，４１との各間、すなわち、セルフレーム３０の両面側に夫々形成されている。ディフューザ領域Ｄには、図示しない円錐台形にした複数の突起が所要の間隔で夫々配設してある。
【００１９】
ここで、図２（Ａ）は、アノード側セパレータ４０、カソード側セパレータ４１、セルフレーム３０及び膜電極接合体３３、並びにシールプレートＰ１の一方側の面を示す平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す各部材を図２上下方向の軸回りに裏返して、各部材の他方側の面を示す平面図である。よって、図２（Ａ）に示す各部材は、最下段に示すシールプレートＰ１が上側となるように順次積層する。また、図２（Ｂ）に示す各部材は、最上段に示すアノード側セパレータ４０が上側となるように順次積層する。
【００２０】
セルフレーム３０には、図２及び図３（Ａ）に示すように、外縁部の全周にわたる部分、及びマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６の周囲の部分に、接着シール８０が連続的に設けてある。このとき、図２（Ａ）に示すセルフレーム３０のカソード面においては、酸素含有ガスを流通させるために、接着シール８０は、酸素含有ガスの供給用及び排出用のマニホールド孔Ｍ１，Ｍ６の部分を開放し、それ以外のマニホールド孔Ｍ２〜Ｍ５を囲繞している。
【００２１】
図２（Ｂ）に示すセルフレーム３０のアノード面では、水素含有ガスを流通させるために、接着シール８０は、水素含有ガスの供給用及び排出用のマニホールド孔Ｍ３，Ｍ４の部分を開放し、それ以外のマニホールド孔Ｍ１，Ｍ２，Ｍ５及びＭ６を囲繞している。
【００２２】
セパレータ４０，４１は、図２及び図３（Ｂ）に示すように、それぞれステンレス等の金属板をプレス成形したものであり、セルフレーム３０の鍔部３２の内側領域に配設可能の大きさの横長方形に形成してある。
【００２３】
セパレータ４０（４１）、とくにカソード側のセパレータ４１は、図３（Ｂ）に示すように、膜電極接合体３３に対向する中央部分に、長手方向に連続して形成された凹凸部４１ａ（４０ａ），４１ｂ（４０ｂ）を有する。セパレータ４０（４１）の両端部には、図３（Ａ）のセルフレーム３０の各マニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６に対応するマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６が形成してある。
【００２４】
セパレータ４０，４１には、セルフレーム３０と同様に、外縁部の全周にわたる部分、及びマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６の周囲の部分に、接着シール８０が連続的に設けてある。このとき、酸素含有ガス、水素含有ガス及び冷却流体を夫々の層間に流通させるために、接着シール８０は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、夫々の層間に該当するマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６の部分を開放し、それ以外のマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６を囲繞している。
【００２５】
隣接する燃料電池セル２０，２０同士で相対向するセパレータ４０，４１の間に、冷却流体の流通路（以下、「冷却用流通路」という。）Ｆ３を区画して形成している。隣接する二つのセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の空間、より具体的には、最外側に配置した燃料電池セル２０，２０同士が対向して当接する、鍔部３２により囲繞される空間にも冷却用流通路Ｆ３が形成されている。そして、セルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３に、本発明の第１の実施形態に係るシールプレートＰ１を介装している。
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係るシールプレートＰ１は、燃料電池セル２０とは別体として形成されている。シールプレートＰ１は、図２及び図４に示すように、プレート基板５０と、プレート基板５０の両端部に開口されたマニホールド部ＭＬ，ＭＲと、中央部分に第１の例に係る圧力損失調整部Ｂ１とを備える。
【００２７】
プレート基板５０は、導電性の一枚の金属板を成形したものであり、積層方向の平面視において燃料電池セル２０とほぼ同じ形状で同じ大きさに形成してある。プレート基板５０を導電性の金属板で形成することにより、経時的に安定した通電性を保つことができる。プレート基板５０に形成されているマニホールド部ＭＬ，ＭＲは、上記したセルフレーム３０等に形成したものと同等である。
【００２８】
シールプレートＰ１は、セルモジュールＭのマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６に対応するマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６を有する。シールプレートＰ１は、セルモジュールＭ，Ｍ間に介装したときに、互いのマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６を連続させて一連の流通路を形成する。
【００２９】
シールプレートＰ１は、第１シール部材としてのシール部材５１〜５４を備える。シール部材５１〜５４は、マニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の辺縁部に設けられ、酸素含有ガス及び水素含有ガスの流通に用いるマニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６を区画する。シール部材５１〜５４は、互いに独立して形成してある。なお、当然のことながら、冷却流体の流通に用いるマニホールド孔Ｍ２，Ｍ４は、シール部材を設けずに、開放状態である。
【００３０】
シールプレートＰ１は、図５にも示すように、プレート基板５０の最外周縁部に沿って設けられた第２シール部材としての外周シール部材５５を備える。シールプレートＰ１は、第１シール部材（５１〜５４）と第２シール部材（５５）との間に設けられた第３のシール部材を備える。この実施形態に係わる第３のシール部材は、外周シール部材５５の内側に所要の間隔をおいて平行に配置した内周シール部材５６である。これらのシール部材５１〜５６には、より好ましい実施形態として、電気的絶縁性を有する材料から成るものを採用することができる。なお、図５において符号９で示すものは接着剤である。
【００３１】
また、各シール部材５１〜５４は互いに独立した構造を有するので、各シール部材５１〜５４の設計（高さ、幅、形状）を独立して設定することができる。シールする部位により流体が異なり、流体に応じてシール部材の劣化環境が異なる。このため、劣化環境に応じてシール部材５１〜５４の設計を個別に行なうことができ、燃料電池スタックＡの信頼性を向上させられる。
【００３２】
ここで、燃料電池スタックＡは、図５に示すように、燃料電池セル２０同士を接合する接着剤９と第３のシール部材である内周シール部材５６とが、セルモジュールＭの積層方向から見て重複するように配置してある。図５の例では、セルフレーム３０と各セパレータ４０，４１とを接合する接着剤９と第３のシール部材である内周シール部材５６とが、セルモジュールＭの積層方向から見て重複するように配置してある。
【００３３】
圧力損失調整部Ｂ１は、図４に示すように、冷却用流通路Ｆ３を流通する冷却流体の圧力損失を低減又は調整する機能を有する。具体的には、圧力損失調整部Ｂ１は、アクティブエリア、又はアクティブエリア近傍、若しくはそれら双方の領域において冷却用流通路の断面を低減させることによって圧力損失を低減又は調整する。
【００３４】
冷却用流通路の断面の低減は、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）及び当該Ｘ方向と直交する方向Ｙの双方を含むものである。「アクティブエリア」は、上記した膜電極接合体３３に対向する領域のことである。具体的には、「アクティブエリア」は、積層方向（Ｚ方向）から見て、膜電極接合体３３が配置された領域と重複する領域である。
【００３５】
圧力損失調整部Ｂ１は、アクティブエリアに設けられている。圧力損失調整部Ｂ１は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０及び下流側スリット列６１と、長軸線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２とを備える。長軸中心線Ｏ１は、プレート基板５０の短辺を二分することを想定し、短軸中心線Ｏ２は、そのプレート基板５０の長辺を二分することを想定している。
【００３６】
上流側スリット列６０は、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の上流側に配列した８本のスリット６０ａからなり、スリット６０ａは、Ｘ方向と平行にしかつ互いに同じ長さ及び幅にて配列されている。下流側スリット列６１は、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の下流側に配列した８本のスリット６１ａからなり、スリット６１ａは、スリット６０ａと同じくＸ方向と平行にしかつ互いに同じ長さ及び幅にて配列されている。
【００３７】
シールプレートＰ１は、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいては、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【００３８】
このように、燃料電池スタックＡは、概略として、外周部にセルフレーム（絶縁部材）３０を有する膜電極接合体３３を一対のセパレータ４０，４１で挟持して成る燃料電池セル２０を備える。燃料電池セル２０を複数積層するとともに隣接する燃料電池セル２０の絶縁部材同士の間を接着してセルモジュールＭを構成する。燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭを複数積層した構造を有している。
【００３９】
燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ同士の間に介装されるシールプレートＰ１を備える。シールプレートＰ１は、燃料電池セル２０を流通する二種類の発電用ガスを互いに分離して流入出させるための複数のマニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６を有する。シールプレートＰ１は、各マニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の辺縁部に形成され、各マニホールド孔を流通する発電用ガスをシールするための第１のシール部材５１〜５４を備えている。
【００４０】
これにより、シール部材５１〜５４を備えたシールプレートＰ１をセルモジュールＭに対して容易に取外し可能となる。よって、シール部材５１〜５４が劣化してもシールプレートＰ１のみ交換すればよく、燃料電池セル２０並びにセルモジュールＭを継続的に使用することができる。
【００４１】
シールプレートＰ１は、その外周部に沿って、燃料電池セル２０との間をシールする第２のシール部材としての外周シール部材５５を備えている。これにより、外部からの雨水等の浸入を確実に阻止することができる。
【００４２】
シールプレートＰ１は、第１のシール部材５１〜５４と第２のシール部材としての外周シール部材５５との間に、第３のシール部材としての内周シール部材５６を備えている。これにより、外部からの雨水等の浸入を阻止するのに加えて、冷却用流通路Ｆ３を流通する冷却流体の漏出を確実に防止することができる。
【００４３】
第１〜第３のシール部材５１〜５６として電気絶縁性を有する部材を採用する。これにより、上記の防水や漏出防止の効果に加えて、燃料電池セル２０とシールプレートＰ１との間において、発電領域（アクティブエリア）以外の領域の絶縁性を確保して、発電領域での導電性を高めている。
【００４４】
燃料電池スタックＡは、燃料電池セル２０同士を接合する接着剤９と第３のシール部材としての内周シール部材５６とを、セルモジュールＭの積層方向から見て重複するように配置した。接着剤９及び内周シール部材５６の弾性作用により、膜電極接合体３３の膨潤等によって生じる燃料電池スタックＡの積層方向の変位を吸収することができる。よって、各燃料電池セル２０に作用する面圧を一定にすることができる。また、図５に示すように、セルフレーム３０と各セパレータ４０，４１とを接合する接着剤９と内周シール部材５６とを積層方向から見てに重複するように配置する。これにより、上記の変位吸収機能をより高めることができる。
【００４５】
以下、図６〜図９に基づいて、上記燃料電池スタックＡの細部の他例を説明する。
図６（Ａ）は、図５で示すシール部材５１の周囲を拡大した断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の包囲線Ｉで示す部分を拡大した断面図である。図６（Ａ）は、酸素含有ガス供給用のマニホールド孔Ｍ１の辺縁部に連成されたシール部材５１を示す。シール部材５１は、断面横長方形のシール基台５１ａと、シール基台５１ａの上面から突出した、断面三角形を有するシールリップ５１ｂとを有する。
【００４６】
シール部材５１は、シールに関与するものであり、弾性変形可能な公知のゴム材からなる。シール基台５１ａの下面は段差形状を有し、シール部材５１は、マニホールド孔Ｍ１の近傍におけるプレート基板５０の一主面（図示上面）５０ａと側壁面５０ｂを被覆している。シールリップ５１ｂは、プレート基板５０の側壁面５０ｂよりもマニホールド孔Ｍ１の内方（図６において右方）に偏移している。すなわち、シールリップ５１ｂは、マニホールド孔Ｍ１を形成したプレート基板５０の側方に偏移させて形成してある。
【００４７】
シールリップ５１ｂの先端は、上側に隣接する燃料電池セル２０のカソード側のセパレータ４１に接触しており、セパレータ４０，４１及びプレート基板５０の３つの部材のうち、図６に包囲線ＩＩで示す部位のように、アノード側セパレータ４０とプレート基板５０が互いに間隙の生じないゼロタッチで当接（直接当接）していても、シール部材５１は、図６（Ｂ）中に符号５２ａで示す如くプレート基板５０との接着厚さを確保することができる。シール部材５１は、カソード側セパレータ４１とプレート基板５０の間だけでなく、アノード側セパレータ４０とプレート基板５０の間をもシールすることができる。つまり、一つのシール部材５１で、セパレータ４０，４１及びプレート基板５０の３つの部材間をシールすることができ、部材間の簡略化及び小型化を実現する。
【００４８】
シール部材５１をプレート基板５０の両面に渡って連続して設けると、セパレータ４０，４１やプレート基板５０の変位などに伴って割れや断裂が生じ易くなる。これに対し、シール部材５１は、プレート基板５０の主面５０ａから側壁面５０ｂを被覆している。つまり、シール部材５１は、プレート基板５０の片面に設けてある。このため、セパレータ４０，４１やプレート基板５０が変位しても、割れや断裂を防止することができる。なお、本実施形態においては、シール部材５１を例として説明しているが、他のシール部材５２〜５４についても同様である。
【００４９】
図７（Ａ）は、図４に示すＤ‐Ｄ線に沿って、燃料電池スタックＡの一部を拡大して示す断面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の包囲線ＩＩＩで示す部分を拡大した断面図である。すなわち、図７には、水素含有ガス供給用のマニホールド孔Ｍ３を区画するプレート基板５０の各辺縁部と、これの辺縁部に形成したシール部材５２を示している。
【００５０】
シール部材５２は、横長方形の断面形状を有するシール基台５２ａと、シール基台５２ａの下面から突出した、断面三角形を有するシールリップ５２ｂとを有する。シール部材５２は、シール部材５１と同様にシールに関与するものであり、弾性変形可能な公知の例えばゴム材である。
【００５１】
シール基台５２ａの上面には段差が形成され、シール部材５２は、マニホールド孔Ｍ３を区画するプレート基板５０の一主面（図示下面）５０ｃと側壁面５０ｂを被覆している。シールリップ５２ｂは、プレート基板５０の側壁面５０ｂよりもマニホールド孔Ｍ３の内方（図７において左方）に偏移している。すなわち、シールリップ５２ｂは、マニホールド孔Ｍ３を形成したプレート基板５０の側方に偏移させて形成してあり、プレート基板５０の主面から外れた位置に形成してある。
【００５２】
シールリップ５２ｂの先端は、下側に隣接する燃料電池セル２０のアノード側セパレータ４０に接触している。セパレータ４０，４１及びプレート基板５０の３つの部材のうち、図７に包囲線ＩＩＩで示す部位のように、カソード側セパレータ４１とプレート基板５０が互いに間隙の生じないゼロタッチで当接（直接当接）している。シール部材５２は、アノード側セパレータ４０とプレート基板５０の間だけでなく、カソード側セパレータ４１とプレート基板５０の間をもシールすることができる。
【００５３】
つまり、一つのシール部材５２は、セパレータ４０，４１及びプレート基板５０の３つの部材間をシールすることができ、部材間の簡略化及び小型化を実現する。さらに、シール部材５２は、図６に示すシール部材５１と同様に、セパレータ４０，４１やプレート基板５０が変位しても、割れや断裂を防止することができる。
【００５４】
図６に示すシール部材５１と、図７に示すシール部材５２は、プレート基板５０の上下面に相対的に配設される。すなわち、シールリップ５１ｂ、５２ｂは、プレート基板５０の表面と裏面のそれぞれに設けられ、プレート基板５０の中心軸（長軸中心線Ｏ１）を中心として対称な位置に設けられている。具体的には、図４に示す冷却媒体の流通方向（Ｘ方向）と平行な長軸中心線Ｏ１を中心にして、マニホールド孔Ｍ１に形成したシール部材５１の上向きのシールリップ５１ｂと、マニホールド孔Ｍ３に形成したシール部材５２の下向きのシールリップ５２ｂとを、プレート基板５０の上下面に相対的に配設する。これにより、シールを安定して行なうことができる。
【００５５】
一つのシール部材で３枚のプレート（２つの空間）のシールをする場合において、マニホールド孔部分において直接当接する２枚の部材の組み合わせが異なる。このため、シール部材５１，５２を上下に相対的に配置することで、夫々の組合せの相違に対応することができ、プレート基板５０の両面において安定したシールを実現する。また、ガス流路とシール部材の高さを両立させることができるのでシール部材の小型化を図ることができる。これと共に、シール部材の高さ（厚み）を充分に確保でき、シールの信頼性を向上させられる。
【００５６】
図８（Ａ）は、図４に示すＥ‐Ｅ線に沿う断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に包囲線ＩＶで示す部分の拡大図である。図８（Ａ）は、マニホールド孔Ｍ４の辺縁部に連続して形成された他例に係るシール部材及びその周辺部を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
マニホールド孔Ｍ４を区画するプレート基板５０の辺縁部５０ｄは、プレート基板５０の表面から上側に向けて折曲されている。これに対して、シール部材５３は、辺縁部５０ｄの全周にわたって無端状（環状）に形成してある。
【００５８】
シール部材５３は、弾性変形可能な公知の材料、例えばゴム材である。シール部材５３は、断面横長方形にしたシール基台５３ａと、シール基台５３ａの上面から突出した断面三角形を有するシールリップ５３ｂとを有する。シール部材５１、５２と同様にシールに関与するものである。
【００５９】
シール基台５３ａの外半部は、マニホールド孔Ｍ４を区画するプレート基板５０の二つの主面（図示上下面）５０ａ，５０ｃ及び側壁面５０ｂを被覆するように成形され、シール部材５３はプレート基板５０に固定されている。これにより、シールリップ５３ｂは、プレート基板５０の側壁面５０ｂよりもマニホールド孔Ｍ４の内方（図８において右方）に偏移している。すなわち、シールリップ５３ｂは、マニホールド孔Ｍ４を形成したプレート基板５０の側方に偏移している。
【００６０】
シール部材５３は、シール部材５１、５２と同様に、セパレータ４０，４１及びプレート基板５０の３つの部材間をシールすることができる。このほかにも、マニホールド孔Ｍ４の内周面を全体的に被覆することで、絶縁性をより高めることができる。
【００６１】
図９（Ａ）は、他例に係る内周シール部材及びその周辺を拡大した断面図であって、図４に示すＣ‐Ｃ線に沿う断面である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）中の包囲線Ｖで示す部分を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
プレート基板５０には、内周シール部材５６Ａが配設されている。プレート基板５０には、内周シール部材５６Ａの高さを勘案して、シール配設凹部５０ｅ，５０ｅが上下両面に設けられている。内周シール部材５６Ａは、弾性変形可能な公知の材料、例えばゴム材からなる。内周シール部材５６Ａは、断面横長方形のシール基台５６ａと、シール基台５６ａの表面から突出した断面三角形のシールリップ５６ｂとを備える。
【００６３】
プレート基板５０にシール配設凹部５０ｅ，５０ｅを形成することにより、プレート基板５０を部分的に薄肉化すると同時に、内周シール部材５６Ａを厚肉化し得る。これにより、許容圧縮量の大きい（シメシロの大きい）シール部材を採用することができる。さらに、シール部材をなすゴムの圧縮率を低減させることができ、シール部材のロバスト性が向上し、へたり寿命が延びる。
【００６４】
各シール部材５１〜５６を備えたシールプレートＰ１は、先述した燃料電池スタックＡに適用される。シールプレートＰ１は、セルモジュールＭに対して容易に取外し可能なため、シール部材５１〜５６が劣化してもシールプレートＰ１のみ交換すればよい。このため、燃料電池セル２０並びにセルモジュールＭの継続使用に貢献することができる。
【００６５】
また、図９（Ａ）に示す燃料電池スタックにおいては、第２シール部材（５５）のセル積層方向の厚さが、第１シール部材５１（５２〜５４）の厚さよりも大きい。つまり、第２シール部材は、シールプレートＰ１の外周部に設けた外周シール部材５５であり、隣接するセルフレーム３０同士の間をシールする。このため、外周シール部材５５は、マニホールド孔の辺縁部に設けた第１シール部材５１（５２〜５４）よりも大きい厚さ（高さ）が必要である。そこで、第１のシール部材５１〜５４及び第２のシール部材５５のセル積層方向の厚さ（高さ）関係を上述のようにすることで、絶縁性に関するロバスト性を高めることができる。
【００６６】
図１０〜図１４は、本発明の第２〜第５の実施形態に係るシールプレートを示す平面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
〈第２実施形態〉
図１０に示すように、第２の実施形態に係るシールプレートＰ２は、第２の例に係る圧力損失調整部Ｂ２を備える。圧力損失調整部Ｂ２は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０Ａ及び下流側スリット列６１Ａと、プレート基板５０の長軸線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２とを有する。
【００６８】
上流側スリット列６０Ａは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の上流側に配列した１０本のスリット６０ｂからなる。本実施形態においては、長軸中心線Ｏ１を挟む両側に、互いに所要の間隔Ｗ１をおいて５本のスリット６０ｂずつ振り分けて配列している。各スリット６０ｂは、上記したスリット６０ａよりも幅狭であり、かつ互いに同じ長さ及び幅に形成しているとともに、互いに平行にして配列されている。
【００６９】
下流側スリット列６１Ａは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の下流側に配列した１０本のスリット６１ｂからなる。各スリット６１ｂは、スリット６０ｂと同じ形状で同じ大きさを有し、且つ同じ配列にしたものである。本実施形態においては、長軸中心線Ｏ１を挟む両側に、互いに所要の間隔Ｗ１をおいて５本のスリット６１ｂずつ振り分けて配列している。
【００７０】
シールプレートＰ２は、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいて、シールプレートＰ２は、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【００７１】
〈第３実施形態〉
図１１に示すように、第３の実施形態に係るシールプレートＰ３は、第３の例に係る圧力損失調整部Ｂ３を有する。圧力損失調整部Ｂ３は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０Ｂ及び下流側スリット列６１Ｂと、プレート基板５０の長軸線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２とを有する。
【００７２】
上流側スリット列６０Ｂは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の上流側に配列した１５本のスリット６０ｃを備える。スリット６０ｃは、短辺間に等間隔に且つ互いに平行に配列されている。下流側スリット列６１Ｂは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の下流側に配列した８本のスリット６１ｃからなる。スリット６１ｃは、スリット６０ｃと同じ形状、大きさであり、スリット６０ｃの配置間隔の二倍の間隔で配列されている。
【００７３】
シールプレートＰ３は、先の実施形態と同様に、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。このほか、冷却用流通路Ｆ３の上流側と下流側の圧力損失を調整することもできる。さらに、例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいて、シールプレートＰ３は、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【００７４】
〈第４実施形態〉
図１２に示すように、第４の実施形態に係るシールプレートＰ４は、第４の例に係る圧力損失調整部Ｂ４を有する。圧力損失調整部Ｂ４は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０Ｃ及び下流側スリット列６１Ｃと、プレート基板５０の長軸線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２とを有する。
【００７５】
上流側スリット列６０Ｃは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の上流側に配列した８本のスリット６０ｄからなる。スリット６０ｄは、短辺間に等間隔にしかつ互いに平行にして配列されている。スリット６０ｄは、図４のスリット６０ａと同じ形状及び大きさである。下流側スリット列６１Ｃは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の下流側に配列した７本のスリット６１ｄからなる。スリット６１ｄは、短辺間に等間隔に且つ互いに平行に配列されている。スリット６１ｄは、スリット６０ｄと同じ形状で同じ大きさであり、Ｘ方向から見て、それらスリット６０ｄの間に位置している。
【００７６】
シールプレートＰ４は、先の実施形態と同様に、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。このほか、冷却用流通路Ｆ３の上流側と下流側の圧力損失を調整することもできる。さらに、例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいて、シールプレートＰ４は、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【００７７】
〈第５実施形態〉
図１３に示すように、第５の実施形態に係るシールプレートＰ５は、第５の例に係る圧力損失調整部Ｂ５を有する。圧力損失調整部Ｂ５は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０Ｄ及び下流側スリット列６１Ｄと、プレート基板５０の長軸線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２とを有する。
【００７８】
上流側スリット列６０Ｄは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の上流側に配列した８本のスリット６０ｅ〜６０ｈ、６０ｅ〜６０ｈを有する。スリット６０ｅ〜６０ｈ、６０ｅ〜６０ｈは、短辺間に等間隔にし且つ互いに平行に配列されている。スリット６０ｅ〜６０ｈは、短辺の両外側から長軸中心線Ｏ１にかけて次第に全長が短くなるように順次配列されている。下流側スリット列６１Ｄは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の下流側に配列した８本のスリット６０ｅ〜６０ｈ、６０ｅ〜６０ｈを有する。下流側のスリット６０ｅ〜６０ｈ、６０ｅ〜６０ｈは、上流側のスリット６０ｅ〜６０ｈ、６０ｅ〜６０ｈと同じ構成を有する。
【００７９】
シールプレートＰ５にあっても、先の実施形態と同様に、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいて、シールプレートＰ５は、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【００８０】
ここで、図１４は、上記した図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面を拡大して示す断面図であり、シールプレートＰ１とセパレータ４０、４１との相対的な位置関係を示している。また、図１５は、図１４のプレート基板５０に比べてプレート基板５０’の厚みを大きくした例を示す。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
図１４に示すシールプレートＰ１とセパレータ４０，４１とは、以下に示す位置関係で接合されている。すなわち、プレート基板５０のスリット６０ａは、セパレータ４０，４１の凸部４０ｂ，４１ｂに対向せず、凹部４０ａ，４１ａに臨んでいる。スリット６０ａの幅が凹部４０ａ，４１ａの開口部の寸法Ｗ２よりも小さい場合、凹部４０ａ，４１ａを面内方向（積層方向に垂直な方向）に偏らせる。これにより、凹部４０ａ、４１ａ内におけるスリット６０ａの位置を調整し、プレート基板５０の凹部４０ａ，４１ａ内への突出寸法Ｗ３、Ｗ４を調整することができる。
【００８２】
このように、プレート基板５０の凹部４０ａ，４１ａ内への突出寸法Ｗ３、Ｗ４を調整することによって、冷却用流路の圧力損失を低減若しくは調整することができる。また、シールプレートＰ１とセパレータ４０，４１を上記の位置関係にした場合には、図１５にプレート基板５０´を示すように、その厚みを大きくしても調整することができる。
【００８３】
セルモジュールＭの積層方向（Ｚ方向）におけるシールプレートＰ１（プレート基板５０’）の厚さは、セパレータ４０，４１の厚さよりも厚い。シールプレートＰ１は、シールプレートＰ１の外周に設けられた第２のシール部材（外周シール部材５５）によって、冷却水をシールする。外部との間の絶縁性を確保するために、外周シール部材５５とプレート基板５０、５０’とは強固に固定されることが望ましい。このとき、弾性を持つ外周シール部材５５とプレート基板５０、５０’とを固定するためには、プレート基板５０’の厚さが一枚のセパレータ４０、４１の厚さよりも厚い必要がある。なぜなら、外周シール部材５５を固定するためにセパレータ４０、４１では薄いからである。そこで、積層方向（Ｚ方向）におけるプレート基板５０’の厚さを、１枚のセパレータ４０，４１の厚さよりも大きくする。これにより、外周シール部材５５とプレート基板５０、５０’とを強固に固定することができる。なお、プレート基板５０’の厚さは、外周シール部材５５との間の固定力を考慮した最低限の厚さが好ましい。積層方向（Ｚ方向）の燃料電子スタックＡの厚さを不要に増大させることを防止できる。
【００８４】
図１６，１７は、図４のＶ‐Ｖ線に沿う切断面の一部を拡大して示す断面図である。図１６及び図１７に示すように、セパレータ４０，４１の間にシールプレートＰ１が挿入されている。図１６では、セパレータ４０，４１の凹部４０ａ，４１ａ及び凸部４０ｂ，４１ｂの配列ピッチは、プレート基板５０に形成されたスリット６０ａの配列ピッチの２分の１倍になっている。スリット６０ａの幅は、凹部４０ａ，４１ａの開口部の寸法Ｗ２とほぼ同じである。
【００８５】
図１７では、セパレータ４０，４１の凹部４０ａ，４１ａ及び凸部４０ｂ，４１ｂの配列ピッチは、プレート基板５０に形成したスリット６０ａの配列ピッチと同じである。スリット６０ａの幅は、凹部４０ａ，４１ａの開口部の寸法Ｗ２と同じである。
【００８６】
図１６，１７に示すように、プレート基板５０のスリット６０ａを形成していない部分は、一対のセパレータ４０，４１の凸部４０ｂ，４１ｂで挟持されている。よって、導電性を阻害することなく、面圧の抜け（部分的な減少）を防止できるとともに、セパレータ４０、４１等に変形を生じさせることがない。
【００８７】
図１８，１９は、本発明の第６，第７の実施形態に係るシールプレートＰ６、Ｐ７を示す平面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
〈第６実施形態〉
本発明に係る第６の実施形態に係るシールプレートＰ６は、第６の例に係る圧力損失調整部Ｂ６，Ｂ６を有する。圧力損失調整部Ｂ６，Ｂ６は、冷却用流通路を流通する冷却流体の圧力損失を低減或いは調整する機能を有する。具体的には、圧力損失調整部Ｂ６，Ｂ６は、シールプレートＰ６のアクティブエリア近傍の領域において冷却用流通路の断面を低減させることによって圧力損失を低減或いは調整する。
【００８９】
圧力損失調整部Ｂ６，Ｂ６は、両ディフューザ領域Ｄ１に配設されている。圧力損失調整部Ｂ６，Ｂ６は、長軸中心線Ｏ１から短辺の両側部に向けて積層方向Ｚから見た開口面積が増大する開口（以下、「開口Ｂ６」と記す。）からなる。開口Ｂ６は、短軸中心線Ｏ２に平行な長辺７０ａ、長軸中心線Ｏ１に平行な短辺７０ｂ，７０ｂ及び長辺７０ｃにより区画される。長辺７０ｃは、短辺の両側部から長軸中心線Ｏ１に向けて内側に突出している。
【００９０】
シールプレートＰ６は、先の実施形態と同様に、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。とくに、開口の冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の長さを、プレート基板５０の短辺方向の中心で小さくし、端辺の両端部で大きくできる。よって、チャネル間の圧力損失の調整を行なうことができる。例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいては、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【００９１】
〈第７実施形態〉
本発明に係る第７の実施形態に係るシールプレートＰ７は、第７の例に係る圧力損失調整部Ｂ７，Ｂ７を有する。圧力損失調整部Ｂ７，Ｂ７は、アクティブエリア近傍の領域、本実施形態においては、両ディフューザ領域Ｄ１に配設されている。圧力損失調整部Ｂ７は、長軸中心線Ｏ１から短辺の両側部に向けて積層方向Ｚから見た開口面積が増大する開口（以下、「開口Ｂ７」と記す。）である。開口Ｂ７は、短軸中心線Ｏ２に平行な長辺７０ａ、長軸中心線Ｏ１に平行な短辺７０ｂ，７０ｂ及び長辺７０ｃにより区画されている。開口Ｂ７は、長軸中心線Ｏ１に重なる連結片７０ｄにより分割されている。長辺７０ｃは、短辺の両側部から長軸中心線Ｏ１に向けて内側に突出している。
【００９２】
シールプレートＰ７は、先の実施形態と同様に、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。とくに、開口の冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の長さを、プレート基板５０の短辺方向の中心で小さくし、短辺の両側部で大きくできる。このため、チャネル間の圧力損失の調整を行なうことができる。また、例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいては、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【００９３】
〈第８実施形態〉
図２０は、本発明の第８の実施形態に係るシールプレートＰ８を示す平面図である。図２１は、図２０に示すシールプレートの端部を拡大した平面図であって、セパレータが備える接着シール８０を重ねて示している。なお、上述した各実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００９４】
本発明の第８の実施形態に係るシールプレートＰ８は、圧力損失調整部Ｂ８を備える。圧力損失調整部Ｂ８は、冷却用流通路Ｆ３を流通する冷却流体の圧力損失を低減或いは調整する機能を有する。具体的には、圧力損失調整部Ｂ８は、アクティブエリア、又はアクティブエリア近傍、若しくはそれら双方の領域において冷却用流通路Ｆ３の断面を低減させる。これにより、圧力損失を低減調整する。冷却用流通路の断面の低減は、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）及び当該Ｘ方向と直交する方向Ｙの双方を含むものである。
【００９５】
圧力損失調整部Ｂ８は、アクティブエリア近傍の両ディフューザ領域Ｄ１に配設してある。圧力損失調整部Ｂ８は、図２１に示すように、セルモジュールＭ間に形成した冷却用流通路Ｆ３に流通する冷却流体の圧力損失を低減調整するための開口部７１を有する。開口部７１は、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）に交差する方向Ｙに架設した補強用の長連結片７１ｃ及び短連結片７１ｄを有している。
【００９６】
具体的には、開口部７１は、Ｘ方向の逆方向に向かう凸形状を有する。開口部７１は、短軸中心線Ｏ２に平行な細長い長方形の大開口部７１ａと、長軸中心線Ｏ１上に配設された小開口部７１ｂとを有する。また、開口部７１は、大開口部７１ａの短軸中心線Ｏ２寄りの短辺間に架設された長連結片７１ｃを有する。長連結片７１ｃにより大開口部７１ａの一部が区分されて、短軸中心線Ｏ２に沿ったスリット６２が形成される。さらに、開口部７１は、小開口部７１ｂの中間部分に架設された短連結片７１ｄを有する。
【００９７】
このとき、短連結片７１ｄは、セルフレーム３０に配設した接着シール８０のシール部分８０ａに対向する位置に配設してある。短連結片７１ｄがシール部分８０ａを押さえることができる。長連結片７１ｃは、セルフレーム３０のディフューザ領域Ｄに対向する位置に配設されている。これらの長短の連結片７１ｃ、７１ｄは、セルフレーム３０のディフューザＤの変形を抑える働きをする。
【００９８】
燃料電池セル２０の一部をなすセパレータ（図２１に接着シールのみを示す）にシール部材（８０）が配設されている。シールプレートＰ８のうち、シール部材（８０）が配設されていない部位にスリット６２を形成する。
【００９９】
これにより、シールプレートＰ８は、先の実施形態と同様に、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。また、例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいては、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【０１００】
短連結片７１ｄは、図２１に示すように、短軸方向に配置されるシール部分８０ａに対向する領域に配設される。スリット６２は、シール部材（８０）が配設されていない領域に配設される。例えばガス圧が冷却水圧よりも大きくなって、ガス圧と冷却水圧との差圧がシール部材８０に作用する場合を考える。この場合、シール部材８０が接着シールであれば剥がす方向への力、シール部材８０が圧縮シールであればシメシロ（許容圧縮量）を減らす方向への力をそれぞれ作用させない。これにより、シール部材８０の信頼性や耐久性を向上させることができる。
【０１０１】
シールプレートＰ８は、セルモジュールＭ間に形成した冷却用流通路Ｆ３に流通する冷却流体の圧力損失を低減或いは調整するための開口部７１を有する。開口部７１が、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）に交差する方向Ｙに架設した長短の補強用連結片７１ｃ、７１ｄを有する。よって、開口部７１による圧力損失の調整機能を確保しつつセルフレーム３０のディフューザＤの変形を抑えることができる。
【０１０２】
すなわち、燃料電池スタックＡは、シールプレートＰ８に開口部７１を設けることで上述の如く圧力損失を調整し得る。起動時などに発電用ガスの圧力を意図的に増減させて運転する場合、シールプレートＰ８やセルフレーム３０が厚さ方向に変形すると共に、発電用ガスや冷却流体の流量が不安定になって脈動が生じることがある。そこで、シールプレートＰ１の開口部７１に補強用連結片７１ｃ、７１ｄを設ける。これにより、運転状態に左右されることなく、シールプレートＰ８やセルフレーム３０の変形を防止して、冷却用流通路Ｆ３の容量を安定させる。これにより、冷却流体の流量も安定し、良好な冷却機能と発電機能を維持し得るものとなる。
【０１０３】
〈第９実施形態〉
図２２（Ａ）は、本発明の第９の実施形態に係るシールプレートＰ９を示す平面図であり、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿う切断面を部分的に拡大して示す断面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
図２２に示す本発明の第９の実施形態に係るシールプレートＰ９は、第９の例に係る圧力損失調整部Ｂ９を有する。圧力損失調整部Ｂ９は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側溝列６０Ｅ及び下流側溝列６１Ｅと、長軸中心線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２とを有する。
【０１０５】
上流側スリット列６０Ｅは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の上流側に配列した８本の溝６０ｉからなる。本実施形態においては、長軸中心線Ｏ１を挟む両側に、互いに所要の間隔Ｗ１をおいて４本の溝６０ｉがそれぞれ配列されている。図２２（Ｂ）に示すように、溝６０ｉは、プレート基板５０の両面の対向する部位を、エッチングや絞り加工により削り取ることにより、所要の厚みだけ薄く形成したものである。溝６０ｉは、スリット６０ａとほぼ同じ幅であり、且つ互いに同じ長さ及び間隔にて形成されており、互いに平行にして配列してある。
【０１０６】
下流側溝列６１Ｅは、冷却流体の流通方向（Ｘ方向）の下流側に配列した８本の溝６１ｊからなる。溝６１ｊは、溝６０ｉと同じ形状で同じ大きさのものであり、溝６０ｉと同じ配列を有する。
【０１０７】
シールプレートＰ９は、貫通したスリットを有するシールプレートと同様に、隣接するセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３における圧力損失を低減又は調整することができる。とくに、溝６０ｉ，６０ｊの深さを調整することによっても、圧力損失の低減又は調整を図ることができる。例えば、隣接する燃料電池セル２０，２０同士の間にも冷却用流通路を有する燃料電池スタックにおいては、全ての冷却用流路における冷却流体の流量のばらつきを抑制することができる。
【０１０８】
上述したシールプレートＰ１〜Ｐ９は、燃料電池スタックＡに適用して、以下の効果を得ることができる。すなわち、シールプレートＰ１〜Ｐ９はセルモジュールＭに対して容易に取外しできる。このため、一つのシールプレートＰ１〜Ｐ９のシール部材５１〜５６が劣化しても当該シールプレートＰ１〜Ｐ９のみ交換すればよく、セルモジュールＭを継続使用できる。また、一つのセルモジュールＭが故障した場合には、そのセルモジュールＭのみ交換すればよく、シールプレートＰ１〜Ｐ９を継続使用することができる。
【０１０９】
さらに、シールプレートＰ１〜Ｐ９を燃料電池スタックＡの一つの冷却用流通路Ｆ３に介装したときに、他の冷却用流通路Ｆ３との間で圧力損失（又は冷却水流量）を整合させることができる。さらに、セルモジュールＭ内で積層方向の端部に配設した燃料電池セル２０と、セルモジュールＭの中央部に配設した燃料電池セル２０との間で、冷却流体の流量ばらつきを低減することができる。なお、圧力損失調整部の構成は、燃料電池スタック及びシールプレートの各種条件などに応じて、上記各実施形態に例示したものを適宜組み合わせることが可能である。
【０１１０】
上述した各実施形態においては、隣接するセルモジュールＭの間に区画される空間を冷却媒体の流通路とした例について説明したが、その空間を流通路としない場合でもシールプレートを介装した構成にすることができる。この場合、シールプレートのプレート基板に形成する内周シール部材５６は、図２３に示すように、プレート基板５０の一方の短辺側に配置したマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ３、及び他方の短辺側に配置したマニホールド孔Ｍ４〜Ｍ６を夫々囲繞するように形成することができる。
【０１１１】
〈第１０実施形態〉
図２４は、本発明の第１０実施形態に係わる燃料電池スタックＡを示す断面図である。図２５（Ａ）は、図２４に示すセルモジュールＭを示す平面図であり、図２５（Ｂ）は燃料電池スタックＡを示す斜視図である。ここで、図２５（Ａ）は、シール部材を説明するために、セルモジュールＭにシールプレートのシール部材のみを重ねて示したものである。なお、先の各実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１１２】
燃料電池スタックＡは、個々の燃料電池セル２０の電圧測定を行うために、各燃料電池セル２０の一方のセパレータ（図示例ではカソード側セパレータ）４１は、外周部の一部に設けられた延長部４１Ｅと、延長部４１Ｅに連続してスタック外側へ突出する電圧測定用タブ４１Ｔとを有している。
【０１１３】
図２４に示すように、燃料電池セル２０のセルフレーム３０と延長部４１Ｅとの間、及び隣接する燃料電池セル２０のセルフレーム３０と延長部４１Ｅとの間に、絶縁性を有する接着シール部９０が設けられている。接着シール部９０は、燃料電池セル２０のセルフレーム３０と延長部４１Ｅとの間、及び隣接する燃料電池セル２０のセルフレーム３０と延長部４１Ｅとの間を密封している。これにより、セパレータ４１間の短絡や、外部からの雨水等の侵入を防止している。また、電圧測定用タブ４１Ｔを、各燃料電池セル２０の積層方向から見て同じ位置に設ける。つまり、電圧測定用タブ４１Ｔを、図２５（Ｂ）に示す如く積層方向に直列に配置して、電圧測定用タブ４１Ｔの列に図示しないコネクタを装着する。
【０１１４】
電圧測定用タブ４１Ｔの長軸方向の両側にコネクタシール部材５７を設ける。コネクタシール部材５７は、少なくともセルモジュールＭのセル積層方向に延びる連続した膜状部材である。コネクタシール部材５７は、積層方向の一端側（図２４では下端側、図２５（Ｂ）では上端側）において、シールプレートＰ１の外周シール部材５５に接触して連続的に延長されている。コネクタシール部材５７は、外周シール部材５５とは別体である。
【０１１５】
さらに、コネクタシール部材５７は、セルモジュールＭとシールプレートＰ１とを交互に積層して燃料電池スタックＡを構成した際に、セル積層方向の他端側（図２４では上端側、図２５（Ｂ）では下端側）において、隣接するセルモジュールＭのコネクタシール部材５７と接触する。これにより、各セルモジュールＭのコネクタシール部材５７は、スタック積層方向に連続状態になる。
【０１１６】
燃料電池スタックＡは、先の各実施形態と同様に、シール部材５１〜５７が劣化してもシールプレートＰ１のみ交換すればよく、セルモジュールＭを継続使用できる。このほかに、スタック外側に突出した電圧測定用タブ４１Ｔの周囲の防水性を高めることができる。
【０１１７】
燃料電池スタックＡは、コネクタシール部材５７が、セル積層方向にわたって連続した膜状の部材であるため、電圧測定用タブ４１Ｔに接続したコネクタに密着し易く、双方の接続部分の防水性をより高めることができる。
【０１１８】
燃料電池スタックＡは、コネクタシール部材５７が、シールプレートＰ１の外周シール部材５５と別体であり且つ連続状態になっている。このため、上記した防水性の向上のほか、シールプレートＰ１だけを取り外すことが可能であり、あるいはコネクタシール部材５７だけを取り外すことも可能である。
【０１１９】
なお、コネクタシール部材５７は、複数のセルモジュールＭ又は燃料電池スタックＡの全体にわたる一体構造にしたり、外周シール部材５５と一体構造にしたり、燃料電池スタックＡの組み立て後に互いに接合して一体化したりすることが可能である。
【０１２０】
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【０１２１】
例えば、上述した各実施形態においては、各セルモジュールＭを構成する燃料電池セル２０を互いに同一の積層枚数にしているが、各セルモジュールＭを構成する燃料電池セル２０の数を互いに異なる枚数としてもよい。
【０１２２】
上述した各実施形態においては、シールプレートを導電性の金属材で形成したものを例として示したが、少なくともアクティブエリアを導電性材で形成すればよい。通常、シールプレートは、経時的に安定した導電性を確保するために表面処理を行うが、この場合もアクティブエリアのみに表面処理を行えばよい。これにより、処理の効率化を図ることができる。また、アクティブエリア部の材料としてカーボン材を用いてもよい。この場合は表面処理は不要となる。
【０１２３】
各実施形態に示す圧力損失調整部が複数のスリット又は溝を有するものとして説明したが、スリットと溝とを混在させた構成にしてもよい。
【０１２４】
特願２０１２−０５３３１０号（出願日：２０１２年３月９日）、及び特願２０１２−２７５４７９号（出願日：２０１２年１２月１８日）の全内容は、ここに援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明の実施形態によれば、シール部材を備えたシールプレートはセルモジュールに対して容易に取外し可能なため、シール部材が劣化してもシールプレートのみ交換すればよく、セルモジュールを継続使用できる。よって、本発明は産業上利用可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
２０            燃料電池セル
３０            セルフレーム（絶縁部材）
３３            膜電極接合体
４０，４１      セパレータ
５０            プレート基板
５１〜５４      シール部材（第１シール部材）
５１ａ，５２ｂ  シールリップ
５５            外周シール部材（第２シール部材）
５６            内周シール部材（第３シール部材）
５６ｂ          シールリップ
７１            開口部
７１ｃ          長連結片（補強用連結片）
７１ｄ          短連結片（補強用連結片）
Ａ              燃料電池スタック
Ｍ              セルモジュール
Ｍ１〜Ｍ６      マニホールド孔
Ｐ１〜Ｐ９      シールプレート
【図１】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６（Ａ）】
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【図６（Ｂ）】
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【図７（Ａ）】
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【図７（Ｂ）】
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【図８（Ａ）】
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【図８（Ｂ）】
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【図９（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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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（Ａ）】
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【図２２（Ｂ）】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５（Ａ）】
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【図２５（Ｂ）】
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