(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と重力方向に縦長形状であるセパレータとが積層されるとともに、前記セパレータには、電極面に沿って前記重力方向に反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池であって、
前記セパレータは、前記反応ガスを積層方向に流す反応ガス出口連通孔と、
前記反応ガス流路の出口側と前記反応ガス出口連通孔とを連通するバッファ部と、
を設けるとともに、
前記バッファ部は、前記反応ガス流路の出口側から前記反応ガス出口連通孔に向かって延在する複数本のガイド流路を有し、
前記反応ガス流路の出口端部と前記ガイド流路の入口との間に隙間が形成され、複数本の前記ガイド流路の始点は、一列に並んで配置されるとともに、
前記ガイド流路は、直線状部及び前記直線状部の端部に一体に連通する湾曲部から構成され、
前記直線状部は、前記反応ガス流路の出口側に配置され、前記重力方向から前記反応ガス出口連通孔に向かって傾斜する一方、
前記湾曲部は、前記反応ガス流路の出口側よりも前記反応ガス出口連通孔に近接するとともに、前記直線状部の傾斜方向から該反応ガス出口連通孔に向かって湾曲す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、複数本の前記ガイド流路は、それぞれの流路長が段階的に変化することを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記反応ガスは、前記反応ガス流路に沿って重力方向下方に向かって流通するとともに、
前記ガイド流路を流通する前記反応ガスは、前記反応ガス流路の出口側から前記反応ガス出口連通孔に向かって重力方向下方に流通す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、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と重力方向に縦長形状のセパレータとが積層されるとともに、前記セパレータには、電極面に沿って前記重力方向に反応ガスを供給する反応ガス流路が形成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の両側に、アノード電極とカソード電極とを配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セル（単位セル）を備えている。この種の燃料電池では、車載用として使用される際に、通常、数十〜数百の発電セルが積層されて燃料電池スタックを構成している。
【０００３】
上記の燃料電池では、積層されている各発電セルのアノード電極及びカソード電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、所謂、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔を備えており、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路の入口側及び出口側には、前記反応ガス入口連通孔及び前記反応ガス出口連通孔がそれぞれ連通している。
【０００４】
この場合、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔は、開口面積が比較的小さい。従って、反応ガスの流れを円滑に行うため、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔の近傍には、前記反応ガスを分散させて反応ガス流路に均一に流通させるバッファ部等が必要になっている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池セパレータは、図９に示すように、長方形状を有している。燃料電池セパレータの長辺方向一端側には、燃料ガス入口マニホールド１ａ、酸化剤ガス入口マニホールド２ａ及び冷却媒体入口マニホールド３ａが設けられている。燃料電池セパレータの長辺方向他端側には、燃料ガス出口マニホールド１ｂ、酸化剤ガス出口マニホールド２ｂ及び冷却媒体出口マニホールド３ｂが設けられている。
【０００６】
燃料電池セパレータには、燃料ガス入口マニホールド１ａから燃料ガス出口マニホールド１ｂに連通して、配流部４、主流路部５及び合流部６が設けられている。主流路部５は、長辺方向に延在する複数のリブ５ａによって分割されている。配流部４及び合流部６は、それぞれ複数のリブ４ａ及び６ａにより分割されるとともに、各リブ４ａ及び６ａは、それぞれ分割部４ｂ及び６ｂで分割されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１７２９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の特許文献１では、各リブ４ａ及び６ａは、それぞれ分割部４ｂ及び６ｂで分割されており、しかも前記リブ４ａ及び６ａは、主流路部５の近傍で屈曲部を有している。このため、生成水が滞留し易くなり、排水性が低下するとともに、圧損が増加して燃料ガスの流れが阻害されるという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、反応ガス流路の出口側から反応ガス出口連通孔に生成水を確実に排出させるとともに、圧損を良好に低減させ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】
【００１０】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と重力方向に縦長形状であるセパレータとが積層されるとともに、前記セパレータには、電極面に沿って前記重力方向に反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池に関するものである。
【００１１】
この燃料電池では、セパレータは、反応ガスを積層方向に流す反応ガス出口連通孔と、反応ガス流路の出口側と前記反応ガス出口連通孔とを連通するバッファ部とを設けるとともに、前記バッファ部は、前記反応ガス流路の出口側から前記反応ガス出口連通孔に向かって延在する複数本のガイド流路を有している。
【００１２】
そして、反応ガス流路の出口端部とガイド流路の入口との間に隙間が形成され、複数本の前記ガイド流路の始点は、一列に並んで配置されるとともに、前記ガイド流路は、直線状部及び前記直線状部の端部に一体に連通する湾曲部から構成され、前記直線状部は、前記反応ガス流路の出口側に配置され、重力方向から反応ガス出口連通孔に向かって傾斜する一方、前記湾曲部は、前記反応ガス流路の出口側よりも前記反応ガス出口連通孔に近接するとともに、前記直線状部の傾斜方向から該反応ガス出口連通孔に向かって湾曲している。
【００１３】
また、この燃料電池では、複数本のガイド流路は、それぞれの流路長が段階的に変化することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガイド流路は、反応ガス流路の出口側に近接する直線状部と、前記直線状部から反応ガス出口連通孔に向かって湾曲する湾曲部とを、一体に且つ連続して設けている。このため、反応ガスは、ガイド流路に沿って反応ガス流路から反応ガス出口連通孔に円滑に流通することができ、圧損を有効に削減することが可能になる。しかも、生成水が滞留することがなく、前記生成水を円滑且つ確実に排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池を構成する発電セルの分解概略斜視図である。
【図２】前記発電セルの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記燃料電池を構成する第１セパレータの要部正面説明図である。
【図４】前記燃料電池を構成する第２セパレータの一方の面の説明図である。
【図５】前記第２セパレータの他方の面の要部正面説明図である。
【図６】前記燃料電池を構成する第３セパレータの正面説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する発電セルの分解概略斜視図である。
【図８】前記発電セルを構成する第２セパレータの要部正面説明図である。
【図９】特許文献１に係る燃料電池セパレータの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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１０は、複数のセルユニット（発電セル）１２を水平方向（矢印Ａ方向）又は重力方向（矢印Ｃ方向）に積層して構成され、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用される。
【００１７】
セルユニット１２は、第１セパレータ１４、第１電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１６ａ、第２セパレータ１８、第２電解質膜・電極構造体１６ｂ及び第３セパレータ２０を設ける。第１電解質膜・電極構造体１６ａは、第２電解質膜・電極構造体１６ｂよりも小さな表面積（外形寸法）に設定される。
【００１８】
第１セパレータ１４、第２セパレータ１８及び第３セパレータ２０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金属板により構成される。第１セパレータ１４、第２セパレータ１８及び第３セパレータ２０は、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状を有する。なお、第１セパレータ１４、第２セパレータ１８及び第３セパレータ２０は、金属セパレータに代えて、カーボンセパレータ等を使用してもよい。
【００１９】
第１電解質膜・電極構造体１６ａ及び第２電解質膜・電極構造体１６ｂは、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２２と、前記固体高分子電解質膜２２を挟持するアノード電極２４及びカソード電極２６とを備える。
【００２０】
アノード電極２４は、固体高分子電解質膜２２及びカソード電極２６よりも小さな表面積を有する、所謂、段差型ＭＥＡを構成している。なお、アノード電極２４とカソード電極２６とは、同一の表面積を有していてもよい。固体高分子電解質膜２２、アノード電極２４及びカソード電極２６は、それぞれ矢印Ｂ方向両端部上下に切り欠きが設けられて表面積が縮小されている。
【００２１】
アノード電極２４及びカソード電極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２２の両面に形成される。
【００２２】
セルユニット１２の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端縁部には、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（空気等）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（水素ガス等）を供給するための燃料ガス入口連通孔３２ａが設けられる。
【００２３】
セルユニット１２の長辺方向（矢印Ｃ方向）の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、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が設けられる。
【００２４】
セルユニット１２の短辺方向（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、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３４ａが設けられるとともに、前記セルユニット１２の短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３４ｂが設けられる。
【００２５】
図１及び図３に示すように、第１セパレータ１４の第１電解質膜・電極構造体１６ａに向かう面１４ａには、燃料ガス入口連通孔３２ａと燃料ガス出口連通孔３２ｂとを連通する第１燃料ガス流路３６が形成される。第１燃料ガス流路３６は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状流路溝を有するとともに、前記第１燃料ガス流路３６の入口（上端部）及び出口（下端部）近傍には、それぞれ表側と裏側とに交互に突出する複数のエンボス３８ａ及び４０ａを有する入口バッファ部３８及び出口バッファ部４０が設けられる。
【００２６】
エンボス形状は、円形や四角形の他、棒状等種々の形状に設定することができ、第１セパレータ１４の表裏に設けられる。なお、以下に説明する第２セパレータ１８及び第３セパレータ２０に設けられる各バッファ部においても、同様である。
【００２７】
さらに、第１燃料ガス流路３６は、矢印Ｃ方向に直線状に延在する複数の直線状流路溝により構成してもよい。また、以下に説明する第１酸化剤ガス流路５０、第２燃料ガス流路５８、第２酸化剤ガス流路６６、燃料ガス流路１１８及び酸化剤ガス流路１２０においても、同様である。
【００２８】
入口バッファ部３８及び出口バッファ部４０は、燃料ガス入口連通孔３２ａから第１燃料ガス流路３６の幅方向に燃料ガスを均一に分配する機能及び前記第１燃料ガス流路３６の幅方向に流通する前記燃料ガスを燃料ガス出口連通孔３２ｂに均一に集合させる機能を有する。
【００２９】
図３に示すように、出口バッファ部４０は、第１燃料ガス流路３６の出口側から燃料ガス出口連通孔３２ｂに向かって延在する複数本（本数は、任意に設定可能である）のガイド流路４２ａ〜４２ｇを有する。ガイド流路４２ａ〜４２ｇは、第１燃料ガス流路３６側に突出して形成される。ガイド流路４２ａからガイド流路４２ｇに向けてそれぞれの直線部の長さが短くなるように構成され、前記ガイド流路４２ａが最長の流路長に設定される一方、前記ガイド流路４２ｇが最短の流路長に設定される。ガイド流路４２ａ〜４２ｇの直線部の始点は、一列に並んでいる。
【００３０】
ガイド流路４２ａは、第１燃料ガス流路３６の出口側に近接する直線状部４３ａと、燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接して前記直線状部４３ａの端部に一体に連通し、前記燃料ガス出口連通孔３２ｂに向かって湾曲する湾曲部４３ｂとを有する。ガイド流路４２ａは、屈曲部位及び断続部位のない、全体として滑らかな連続流路を形成する。
【００３１】
他のガイド流路４２ｂ〜４２ｇでは、例えば、前記ガイド流路４２ｂ〜４２ｄは、ガイド流路４２ａと同様に、直線状部４３ａと湾曲部４３ｂとを一体に有する。ガイド流路４２ｅ及び４２ｆは、全体として湾曲形状を有するとともに、ガイド流路４２ｇは、全体として直線状を有する。
【００３２】
第１セパレータ１４の面１４ｂには、冷却媒体入口連通孔３４ａと冷却媒体出口連通孔３４ｂとを連通する冷却媒体流路４４が形成される。冷却媒体流路４４は、第１燃料ガス流路３６の裏面形状である。
【００３３】
第２セパレータ１８の第１電解質膜・電極構造体１６ａに向かう面１８ａには、図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとを連通する第１酸化剤ガス流路５０が形成される。第１酸化剤ガス流路５０は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状流路溝を有する。第１酸化剤ガス流路５０の入口（上端部）及び出口（下端部）近傍には、それぞれ表側と裏側とに交互に突出する複数のエンボス５２ａ及び５４ａを有する入口バッファ部５２及び出口バッファ部５４が設けられる。
【００３４】
図５に示すように、第２セパレータ１８の第２電解質膜・電極構造体１６ｂに向かう面１８ｂには、燃料ガス入口連通孔３２ａと燃料ガス出口連通孔３２ｂとを連通する第２燃料ガス流路５８が形成される。第２燃料ガス流路５８は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状流路溝を有するとともに、前記第２燃料ガス流路５８の入口（上端部）及び出口（下端部）近傍には、それぞれ表側と裏側とに交互に突出する複数のエンボス６０ａ及び６２ａを有する入口バッファ部６０及び出口バッファ部６２が設けられる。
【００３５】
出口バッファ部６２は、第２燃料ガス流路５８の出口側から燃料ガス出口連通孔３２ｂに向かって延在する複数本のガイド流路４２ａ〜４２ｇを有する。ガイド流路４２ａ〜４２ｇは、第１セパレータ１４に設けられたガイド流路４２ａ〜４２ｇと同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図６に示すように、第３セパレータ２０の第２電解質膜・電極構造体１６ｂに向かう面２０ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとを連通する第２酸化剤ガス流路６６が形成される。
【００３７】
第２酸化剤ガス流路６６は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状流路溝を有する。第２酸化剤ガス流路６６の入口（上端部）及び出口（下端部）近傍には、それぞれ表側と裏側とに交互に突出する複数のエンボス６８ａ及び７０ａを有する入口バッファ部６８及び出口バッファ部７０が設けられる。
【００３８】
第３セパレータ２０の面２０ｂには、図１に示すように、冷却媒体入口連通孔３４ａと冷却媒体出口連通孔３４ｂとを連通する冷却媒体流路４４が形成される。冷却媒体流路４４は、第１燃料ガス流路３６及び第２酸化剤ガス流路６６の裏面形状（波形状）の重ね合わせにより形成される。
【００３９】
第１セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材７４が一体成形される。第２セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第２セパレータ１８の外周端縁部を周回して第２シール部材７６が一体成形されるとともに、第３セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、この第３セパレータ２０の外周端縁部を周回して第３シール部材７８が一体成形される。
【００４０】
第１〜第３シール部材７４、７６及び７８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が用いられる。
【００４１】
図１及び図３に示すように、第１セパレータ１４には、燃料ガス入口連通孔３２ａと第１燃料ガス流路３６とを連通する入口側第１連結流路８０ａと、燃料ガス出口連通孔３２ｂと前記第１燃料ガス流路３６とを連通する出口側第１連結流路８０ｂとが設けられる。入口側第１連結流路８０ａは、複数の外側供給孔部８２ａと複数の内側供給孔部８２ｂとを有する。
【００４２】
面１４ａ側には、燃料ガス入口連通孔３２ａと各外側供給孔部８２ａとを連通する複数の通路８４ａが設けられる。面１４ｂ側には、外側供給孔部８２ａと内側供給孔部８２ｂとを連通する複数の通路８４ｂが形成される。出口側第１連結流路８０ｂは、同様に、複数の外側排出孔部８６ａと複数の内側排出孔部８６ｂとを有する。
【００４３】
面１４ａ側には、燃料ガス出口連通孔３２ｂと各外側排出孔部８６ａとを連通する複数の通路８８ａが形成される。面１４ｂ側には、外側排出孔部８６ａと内側排出孔部８６ｂとを連通する複数の通路８８ｂが形成される。
【００４４】
図４に示すように、第２セパレータ１８の面１８ａ側には、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと第１酸化剤ガス流路５０との連通部分には、複数の入口側連結流路８９ａ及び複数の出口側連結流路８９ｂを形成する複数の凸状の受け部９０ａ、９０ｂが設けられる。
【００４５】
第２セパレータ１８の面１８ａ側には、燃料ガス入口連通孔３２ａと第２燃料ガス流路５８とを連通する入口側第２連結流路９２ａと、燃料ガス出口連通孔３２ｂと前記第２燃料ガス流路５８とを連通する出口側第２連結流路９２ｂとが設けられる。入口側第２連結流路９２ａは、供給孔部９４を有する。面１８ａ側には、燃料ガス入口連通孔３２ａと供給孔部９４とを連通する通路９６ａが形成される。
【００４６】
出口側第２連結流路９２ｂは、同様に、複数の排出孔部９８を有する。面１８ａ側には、排出孔部９８を燃料ガス出口連通孔３２ｂに連通する複数の通路９６ｂが形成される。
【００４７】
図６に示すように、第３セパレータ２０の面２０ａ側には、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと第２酸化剤ガス流路６６の連通部分には、複数の入口側連結流路１０１ａ及び複数の出口側連結流路１０１ｂを形成する複数の凸状の受け部１０２ａ、１０２ｂが設けられる。
【００４８】
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。
【００４９】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに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に水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３４ａに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３０ａから第２セパレータ１８の第１酸化剤ガス流路５０及び第３セパレータ２０の第２酸化剤ガス流路６６に導入される（図４及び図６参照）。この酸化剤ガスは、第１酸化剤ガス流路５０に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体１６ａのカソード電極２６に供給されるとともに、第２酸化剤ガス流路６６に沿って矢印Ｃ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体１６ｂのカソード電極２６に供給される（図１参照）。
【００５１】
一方、燃料ガスは、図１、図３及び図５に示すように、燃料ガス入口連通孔３２ａから第１セパレータ１４と第２セパレータ１８との間に形成された通路８４ａ、９６ａに導入される。通路８４ａに導入された燃料ガスは、外側供給孔部８２ａを通って第１セパレータ１４の面１４ｂ側に移動する。さらに、燃料ガスは、通路８４ｂを通って内側供給孔部８２ｂから面１４ａ側に導入される。
【００５２】
このため、燃料ガスは、図３に示すように、入口バッファ部３８に送られ、第１燃料ガス流路３６に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体１６ａのアノード電極２４に供給される。
【００５３】
また、通路９６ａに導入された燃料ガスは、図５に示すように、供給孔部９４を通って第２セパレータ１８の面１８ｂ側に移動する。このため、燃料ガスは、面１８ｂ側で入口バッファ部６０に供給された後、第２燃料ガス流路５８に沿って矢印Ｃ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体１６ｂのアノード電極２４に供給される（図１及び図５参照）。
【００５４】
従って、第１及び第２電解質膜・電極構造体１６ａ、１６ｂ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２４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。
【００５５】
次いで、第１及び第２電解質膜・電極構造体１６ａ、１６ｂの各カソード電極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３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５６】
第１電解質膜・電極構造体１６ａのアノード電極２４に供給されて消費された燃料ガスは、図１に示すように、出口バッファ部４０から内側排出孔部８６ｂを通って第１セパレータ１４の面１４ｂ側に導出される。
【００５７】
面１４ｂ側に導出された燃料ガスは、外側排出孔部８６ａに導入され、再度、面１４ａ側に移動する。このため、燃料ガスは、図３に示すように、外側排出孔部８６ａから通路８８ａを通って燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。
【００５８】
また、第２電解質膜・電極構造体１６ｂのアノード電極２４に供給されて消費された燃料ガスは、出口バッファ部６２から排出孔部９８を通って面１８ａ側に移動する。この燃料ガスは、図５に示すように、通路９６ｂを通って燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。
【００５９】
一方、冷却媒体入口連通孔３４ａに供給された冷却媒体は、図１に示すように、第１セパレータ１４と第３セパレータ２０との間に形成された冷却媒体流路４４に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、第１及び第２電解質膜・電極構造体１６ａ、１６ｂを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３４ｂに排出される。
【００６０】
この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、出口バッファ部４０は、第１燃料ガス流路３６の出口側から燃料ガス出口連通孔３２ｂに向かって延在する複数本のガイド流路４２ａ〜４２ｇを有している。同様に、図５に示すように、出口バッファ部６２は、第２燃料ガス流路５８の出口側から燃料ガス出口連通孔３２ｂに向かって延在する複数本のガイド流路４２ａ〜４２ｇを有している。
【００６１】
そして、ガイド流路４２ａ〜４２ｄは、第１燃料ガス流路３６及び第２燃料ガス流路５８の出口側に近接する直線状部４３ａと、燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接して前記直線状部４３ａの端部に一体に連通し、前記燃料ガス出口連通孔３２ｂに向かって湾曲する湾曲部４３ｂとを有している。一方、ガイド流路４２ｅ及び４２ｆは、全体として湾曲形状を有するとともに、ガイド流路４２ｇは、全体として直線状を有している。
【００６２】
このため、ガイド流路４２ａ〜４２ｇは、屈曲部位及び断続部位のない、全体として滑らかな連続流路を形成している。従って、燃料ガス及び凝縮水は、ガイド流路４２ａ〜４２ｇに沿って第１燃料ガス流路３６及び第２燃料ガス流路５８から燃料ガス出口連通孔３２ｂに円滑に流通することができ、圧損を有効に削減することが可能になる。しかも、生成水が滞留することがなく、前記生成水を円滑且つ確実に排出させることができるという効果が得られる。
【００６３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池１１０を構成する発電セル１１２の分解概略斜視図である。なお、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。
【００６４】
発電セル１１２は、電解質膜・電極構造体１６が第１セパレータ１１４と第２セパレータ１１６とに挟持される。第１セパレータ１１４及び第２セパレータ１１６は、例えば、金属セパレータ又はカーボンセパレータで構成される。
【００６５】
第１セパレータ１１４の電解質膜・電極構造体１６に向かう面１１４ａには、燃料ガス入口連通孔３２ａと燃料ガス出口連通孔３２ｂとを連通する燃料ガス流路１１８が形成される。燃料ガス流路１１８は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状（又は直線状）流路溝を有する。
【００６６】
燃料ガス流路１１８の入口（上端部）及び出口（下端部）近傍には、それぞれ表側と裏側とに交互に突出する複数のエンボス６０ａ及び６２ａを有する入口バッファ部６０及び出口バッファ部６２が設けられる。出口バッファ部６２は、燃料ガス流路１１８の出口側から燃料ガス出口連通孔３２ｂに向かって延在する複数本のガイド流路４２ａ〜４２ｇを有する。ガイド流路４２ａ〜４２ｇは、燃料ガス流路１１８側に突出して形成される。ガイド流路４２ａからガイド流路４２ｇに向けてそれぞれの直線部の長さが短くなるように構成され、前記ガイド流路４２ａが最長の流路長に設定される一方、前記ガイド流路４２ｇが最短の流路長に設定される。ガイド流路４２ａ〜４２ｇの直線部の始点は、一列に並んでいる。
【００６７】
図８に示すように、第２セパレータ１１６の電解質膜・電極構造体１６に向かう面１１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとを連通する酸化剤ガス流路１２０が形成される。この酸化剤ガス流路１２０は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状（又は直線状）流路溝を有する。
【００６８】
酸化剤ガス流路１２０の入口（上端部）及び出口（下端部）近傍には、それぞれ表側と裏側とに交互に突出する複数のエンボス１２２ａ及び１２４ａを有する入口バッファ部１２２及び出口バッファ部１２４が設けられる。出口バッファ部１２４は、酸化剤ガス流路１２０の出口側から酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに向かって延在する複数本のガイド流路４２ａ〜４２ｇを有する。
【００６９】
図７に示すように、各発電セル１１２では、互いに隣接する第１セパレータ１１４の面１１４ｂと第２セパレータ１１６の面１１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３４ａと冷却媒体出口連通孔３４ｂとを連通する冷却媒体流路４４が形成される。
【００７０】
このように構成される第２の実施形態では、図８に示すように、出口バッファ部１２４は、酸化剤ガス流路１２０の出口側から酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに向かって延在する複数本のガイド流路４２ａ〜４２ｇを有している。このため、酸化剤ガス及び生成水は、ガイド流路４２ａ〜４２ｇに沿って酸化剤ガス流路１２０から酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに円滑に流通することができる。
【００７１】
これにより、圧損を確実に削減することが可能になるとともに、生成水が滞留することがなく、前記生成水を円滑且つ確実に排出させることができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７２】
１０、１１０…燃料電池              １２…セルユニット
１４、１８、２０、１１４、１１６…セパレータ
１６、１６ａ、１６ｂ…電解質膜・電極構造体
２２…固体高分子電解質膜            ２４…アノード電極
２６…カソード電極                  ３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔        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          ３６、５８、１１８…燃料ガス流路
３８、５２、６０、６８、１２２…入口バッファ部
４０、５４、６２、７０、１２４…出口バッファ部
４２ａ〜４２ｇ…ガイド流路          ４３ａ…直線状部
４３ｂ…湾曲部                      ４４…冷却媒体流路
５０、６６、１２０…酸化剤ガス流路  ７４、７６、７８…シール部材
【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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