(57)【要約】【課題】セパレータの発電領域を効率的に設けることができるとともに、良好にコンパクト化を図ることを可能にする。【解決手段】燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６とを備える。燃料電池１０の長辺方向の上端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを供給するための複数の酸化剤ガス供給連通孔１８ａと、前記酸化剤ガス供給連通孔１８ａよりもセパレータ面方向内方に位置し、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複数の燃料ガス供給連通孔２０ａが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。各燃料ガス供給連通孔２０ａは、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａの下方に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体を、一対の矩形状セパレータで挟持するとともに、一方の前記セパレータの面には、燃料ガスが流通される燃料ガス流路が形成され、他方の前記セパレータの面には、酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路が形成され、互いに隣接する前記セパレータ間には、冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成される燃料電池であって、
前記セパレータの少なくとも１辺の近傍には、前記燃料ガス、前記酸化剤ガス又は前記冷却媒体の１つの流体である第１流体が積層方向に流通される第１流体連通孔と、
前記第１流体連通孔よりもセパレータ面方向内方に位置し、前記第１流体とは異なる他の１つの流体である第２流体が積層方向に流通される複数の第２流体連通孔と、
が設けられ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、前記第１流体が面方向に流通されるセパレータ面には、各第２流体連通孔毎に周回するシール部が設けられ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、前記第２流体連通孔は、燃料ガス連通孔であ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、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体を、一対の矩形状セパレータで挟持す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電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側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、例えば、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、アノード側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、カソード側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。また、各燃料電池を構成し、互いに隣接するセパレータ間には、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、セパレータには、燃料電池の積層方向に貫通して燃料ガスを流す燃料ガス連通孔、酸化剤ガスを流す酸化剤ガス連通孔及び冷却媒体を流す冷却媒体連通孔が形成される、所謂、内部マニホールド型燃料電池用セパレータを構成する場合がある。
【０００５】
その際、例えば、燃料ガス流路の流れ方向と酸化剤ガス流路の流れ方向とは、互いに平行な同一方向の平行流や、互いに逆方向の対向流に設定されている。この場合、供給側の燃料ガス連通孔から燃料ガス流路全域に燃料ガスを均一に供給する一方、供給側の酸化剤ガス連通孔から酸化剤ガス流路全域に酸化剤ガスを均一に供給することが必要である。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池は、図１４に示すように、水素側のセパレータ１を備えている。このセパレータ１の発電領域には、プレス成形により凹凸状の水素ガス流路２が形成されるとともに、前記水素ガス流路２の裏面側には、冷却水流路３が形成されている。
【０００７】
セパレータ１の一方の辺側には、水素マニホールド孔４、冷却水マニホールド孔５及び空気マニホールド孔６が積層方向に貫通して設けられている。水素マニホールド孔４と水素ガス流路２とは、水素ガス分配流路７を介して連通しており、前記水素ガス分配流路７は、略中央部に流体整流用リブ８を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のセパレータ１では、水素マニホールド孔４から水素ガス流路２の幅方向の全領域にわたって水素ガスを均一に供給するために、このセパレータ１の長手方向（矢印Ｌ方向）に延在する水素ガス分配流路７が設けられている。
【００１０】
このため、セパレータ１の発電領域は、前記セパレータ１の面内に効率的に設けることができない。これにより、発電能力を上げようとすると、セパレータ１が相当に長尺になり易く、燃料電池全体が大型化するという問題がある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、セパレータの発電領域を効率的に設けることができるとともに、良好にコンパクト化を図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】
【００１２】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体を、一対の矩形状セパレータで挟持するとともに、一方の前記セパレータの面には、燃料ガスが流通される燃料ガス流路が形成され、他方の前記セパレータの面には、酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路が形成され、互いに隣接する前記セパレータ間には、冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成される燃料電池に関するものである。
【００１３】
この燃料電池は、セパレータの少なくとも１辺の近傍には、燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体の１つの流体である第１流体が積層方向に流通される第１流体連通孔と、前記第１流体連通孔よりもセパレータ面方向内方に位置し、前記第１流体とは異なる他の１つの流体である第２流体が積層方向に流通される複数の第２流体連通孔とが設けられている。
【００１４】
また、第１流体が面方向に流通されるセパレータ面には、各第２流体連通孔毎に周回するシール部が設けられることが好ましい。
【００１５】
さらに、第２流体連通孔は、燃料ガス連通孔であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、セパレータの１辺には、セパレータ面方向内方に向かって、第１流体連通孔と第２流体連通孔とが２列に配置されるとともに、前記第２流体連通孔は、複数設けられている。このため、第１流体連通孔から第１流体用流路に供給される第１流体は、複数の第２流体連通孔間を通って、すなわち、前記第２流体連通孔をバッファ部として利用し、前記第１流体用流路の幅方向に良好に分配される。一方、第２流体連通孔は、複数設けられているため、第２流体は、各第２流体連通孔から第２流体用流路の幅方向に良好に分配される。
【００１７】
これにより、専用のバッファ部が不要になり、発電領域を効率的に拡大させることができ、出力の向上が良好に図られる。しかも、第１及び第２流体の分配性が向上するため、発電性能の安定化が図られるとともに、燃料電池全体のコンパクト化が容易に遂行可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係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第１金属セパレータの正面説明図である。
【図４】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの一方の正面説明図である。
【図５】前記第２金属セパレータの他方の正面説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図７】前記燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図８】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの一方の正面説明図である。
【図９】前記第２金属セパレータの他方の正面説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図１１】前記燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図１２】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの一方の正面説明図である。
【図１３】前記第２金属セパレータの他方の正面説明図である。
【図１４】特許文献１に開示されている燃料電池を構成するセパレータの説明図である。
【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、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持する第１金属セパレータ（カソード側セパレータ）１４及び第２金属セパレータ（アノード側セパレータ）１６とを備える。燃料電池１０は、通常、矢印Ａ方向に複数積層されて燃料電池スタックを構成する。
【００２０】
第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ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金属板により構成される。第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、平面が矩形状の縦長形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。
【００２１】
図１に示すように、燃料電池１０の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端縁部（上方側短辺）（１辺）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス（第１流体）、例えば、酸素含有ガスを供給するための複数の酸化剤ガス供給連通孔（第１流体連通孔）１８ａが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２２】
燃料電池１０の上端縁部には、酸化剤ガス供給連通孔１８ａよりもセパレータ面方向内方（図１中、下方）に位置し、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガス（第２流体）、例えば、水素含有ガスを供給するための複数の燃料ガス供給連通孔（第２流体連通孔）２０ａが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２３】
燃料ガス供給連通孔２０ａは、酸化剤ガス供給連通孔１８ａの下方に配置されるとともに、各燃料ガス供給連通孔２０ａの開口面積は、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａの開口面積よりも小さい。燃料ガス供給連通孔２０ａの個数Ｎａと、酸化剤ガス供給連通孔１８ａの個数Ｎｃとは、Ｎａ／Ｎｃ＞１に設定されることが好ましい。
【００２４】
燃料電池１０の長辺方向の下端縁部（下方側短辺）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための複数の酸化剤ガス排出連通孔１８ｂが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。燃料電池１０の長辺方向の下端縁部には、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂよりもセパレータ面方向内方（図１中、上方）に位置し、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複数の燃料ガス排出連通孔２０ｂが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２５】
なお、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂは、上記の酸化剤ガス供給連通孔１８ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。また、酸化剤ガス供給連通孔１８ａ及び酸化剤ガス排出連通孔１８ｂは、それぞれ一つであってもよい。
【００２６】
燃料電池１０の短辺方向（矢印Ｂ方向）の両端縁部（長辺）上方には、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複数の冷却媒体供給連通孔２２ａが設けられる。燃料電池１０の短辺方向の両端縁部下方には、冷却媒体を排出するための複数の冷却媒体排出連通孔２２ｂが設けられる。
【００２７】
電解質膜・電極構造体１２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２４と、前記固体高分子電解質膜２４を挟持するカソード側電極２６及びアノード側電極２８とを備える。
【００２８】
カソード側電極２６及びアノード側電極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。
【００２９】
図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス排出連通孔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、矢印Ｃ方向に延在する複数本の波状凸部３０ａ間に形成される。
【００３０】
図４に示すように、第２金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス排出連通孔２０ｂとを連通する燃料ガス流路３２が形成される。燃料ガス流路３２は、矢印Ｃ方向に延在する複数本の波状凸部３２ａ間に形成される。
【００３１】
第２金属セパレータ１６の面１６ｂと第１金属セパレータ１４の面１４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体排出連通孔２２ｂ、２２ｂとに連通する冷却媒体流路３４が形成される（図１及び図５参照）。この冷却媒体流路３４は、電解質膜・電極構造体１２の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。
【００３２】
第１金属セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１金属セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材３６が一体成形される。第２金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２金属セパレータ１６の外周端縁部を周回して第２シール部材３８が一体成形される。第１シール部材３６及び第２シール部材３８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。
【００３３】
図３に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ａには、第１シール部材３６を切り欠いて、酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の入口連結通路４０ａが形成される。面１４ａには、第１シール部材３６を切り欠いて、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の出口連結通路４０ｂが形成される。
【００３４】
第１シール部材３６は、面１４ａにおいて、各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部３６ａと、各燃料ガス排出連通孔２０ｂ毎に周回するシール部３６ｂとを備える。
【００３５】
図４に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ａには、第２シール部材３８を切り欠いて、燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス流路３２とを連通する複数の入口連結通路４２ａが形成される。面１６ａには、第２シール部材３８を切り欠いて、燃料ガス排出連通孔２０ｂと燃料ガス流路３２とを連通する複数の出口連結通路４２ｂが形成される。
【００３６】
図５に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ｂには、第２シール部材３８を切り欠いて、左右の各冷却媒体供給連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体流路３４とを連通する複数の入口連結通路４４ａが形成される。面１６ｂには、第２シール部材３８を切り欠いて、左右の各冷却媒体排出連通孔２２ｂ、２２ｂと冷却媒体流路３４とを連通する複数の出口連結通路４４ｂが形成される。
【００３７】
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。
【００３８】
先ず、図１に示すように、各酸化剤ガス供給連通孔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、各燃料ガス供給連通孔２０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、各冷却媒体供給連通孔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。
【００３９】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔１８ａから第１金属セパレータ１４の酸化剤ガス流路３０に導入される。酸化剤ガスは、図３に示すように、酸化剤ガス流路３０に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２６に供給される。
【００４０】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔２０ａから第２金属セパレータ１６の燃料ガス流路３２に供給される。燃料ガスは、図４に示すように、燃料ガス流路３２に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２８に供給される。
【００４１】
従って、図１に示すように、電解質膜・電極構造体１２では、カソード側電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極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。
【００４２】
次いで、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔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のアノード側電極２８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００４３】
また、各冷却媒体供給連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、図１に示すように、第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６間の冷却媒体流路３４に導入される。冷却媒体は、図５に示すように、一旦矢印Ｂ方向（水平方向）内方に沿って流動した後、矢印Ｃ方向（重力方向）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Ｂ方向外方に移動した後、各冷却媒体排出連通孔２２ｂに排出される。
【００４４】
この場合、第１の実施形態では、第１金属セパレータ１４の面１４ａには、図３に示すように、長辺方向の上端縁部に複数の酸化剤ガス供給連通孔１８ａが矢印Ｂ方向に配列されるとともに、前記酸化剤ガス供給連通孔１８ａの下方（セパレータ面方向内方）には、複数の燃料ガス供給連通孔２０ａが矢印Ｂ方向に配列されている。
【００４５】
各燃料ガス供給連通孔２０ａは、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａに比べて相当に小さな開口面積を有している。さらに、燃料ガス供給連通孔２０ａの個数Ｎａは、酸化剤ガス供給連通孔１８ａの個数Ｎｃよりも多数に設定されている（Ｎａ／Ｎｃ≧２）。そして、面１４ａでは、第１シール部材３６を切り欠いて、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の入口連結通路４０ａが形成される一方、各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部３６ａが設けられている。
【００４６】
このため、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａに供給される酸化剤ガスは、各入口連結通路４０ａを通って酸化剤ガス流路３０に流通するとともに、各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部３６ａがバッファ部として機能する。従って、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３０の幅方向（矢印Ｂ方向）に良好に且つ均一に分配され、前記酸化剤ガス流路３０の発電領域全域にわたって前記酸化剤ガスの均一供給が遂行されるという効果が得られる。
【００４７】
一方、燃料ガス供給連通孔２０ａは、矢印Ｂ方向に沿って、酸化剤ガス供給連通孔１８ａよりも多数配列されている。これにより、図４に示すように、各燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス流路３２とを連通する複数の入口連結通路４２ａは、前記燃料ガス流路３２の幅方向に沿って多数配列されている。このため、各燃料ガス供給連通孔２０ａに供給される燃料ガスは、各入口連結通路４２ａを介して燃料ガス流路３２の幅方向に均一且つ良好に供給され、前記燃料ガス流路３２の発電領域全域にわたって燃料ガスの均一供給が遂行される。
【００４８】
従って、第１の実施形態では、酸化剤ガス用及び燃料ガス用の専用バッファ部が不要になり、発電領域を効率的に拡大させることができ、出力の向上が良好に図られるという利点がある。しかも、燃料ガス及び酸化剤ガスの分配性が向上するため、発電性能の安定化が図られるとともに、燃料電池１０全体のコンパクト化が容易に遂行可能になるという効果がある。
【００４９】
さらにまた、第１の実施形態では、各燃料ガス供給連通孔２０ａは、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａよりもセパレータ面方向内方（発電領域側）に配置されている。このため、燃料電池１０に外部からの衝撃が付与された際に、燃料ガス供給連通孔２０ａのシール性を良好に維持することができる。
【００５０】
なお、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂにおいても、上記の酸化剤ガス供給連通孔１８ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａと同様の効果が得られる。
【００５１】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池５０の要部分解斜視説明図である。
【００５２】
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。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
燃料電池５０は、電解質膜・電極構造体５２と、前記電解質膜・電極構造体５２を挟持する第１カーボンセパレータ（カソード側セパレータ）５４及び第２カーボンセパレータ（アノード側セパレータ）５６とを備える。なお、第１及び第２カーボンセパレータ５４、５６に代えて、金属セパレータを用いてもよい。
【００５４】
燃料電池５０の長辺方向の上端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、複数の酸化剤ガス供給連通孔１８ａが矢印Ｂ方向に配列して設けられる。酸化剤ガス供給連通孔１８ａよりもセパレータ面方向内方に位置し、矢印Ａ方向に互いに連通して、複数の冷却媒体供給連通孔２２ａが矢印Ｂ方向に配列して設けられる。冷却媒体供給連通孔２２ａよりもセパレータ面方向内方に位置し、矢印Ａ方向に互いに連通して、複数の燃料ガス供給連通孔２０ａが矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００５５】
各冷却媒体供給連通孔２２ａの開口面積は、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａの開口面積よりも小さく、各燃料ガス供給連通孔２０ａの開口面積は、前記各冷却媒体供給連通孔２２ａの開口面積よりも小さい。酸化剤ガス供給連通孔１８ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａは、矢印Ｃ方向の寸法が同一に設定される一方、矢印Ｂ方向の寸法が異なっている。酸化剤ガス供給連通孔１８ａの個数Ｎｃと、冷却媒体供給連通孔２２ａの個数Ｎｗと、燃料ガス供給連通孔２０ａの個数Ｎａとは、Ｎｗ／Ｎｃ＞１、Ｎａ／Ｎｗ＞１に設定されるｌことが好ましい。
【００５６】
図７〜図９に示すように、１つの酸化剤ガス供給連通孔１８ａの幅寸法（矢印Ｂ方向の寸法）内に、２つの冷却媒体供給連通孔２２ａが配設されるとともに、１つの前記冷却媒体供給連通孔２２ａの幅方向の寸法内に、２つの燃料ガス供給連通孔２０ａが配置される。なお、各冷却媒体供給連通孔２２ａ間に位置して、１つの燃料ガス供給連通孔２０ａが配置されているが、この位置に前記燃料ガス供給連通孔２０ａを設けなくてもよい。
【００５７】
図７に示すように、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａの幅方向両端位置と、該両端位置に近接する冷却媒体供給連通孔２２ａの端部位置との間には、所定の距離Ｓが設けられる。
【００５８】
燃料電池５０の長辺方向の下端縁部には、複数の酸化剤ガス排出連通孔１８ｂ、複数の冷却媒体排出連通孔２２ｂ及び複数の燃料ガス排出連通孔２０ｂが、セパレータ面方向内方（図７中、上方）に順次近接して、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。なお、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂ、冷却媒体排出連通孔２２ｂ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂは、上記の酸化剤ガス供給連通孔１８ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
第１カーボンセパレータ５４の電解質膜・電極構造体５２側の面５４ａには、第１シール部材５８が個別に又は一体的に設けられる。第２カーボンセパレータ５６の電解質膜・電極構造体５２側の面５６ａには、図８に示すように、第２シール部材６０が設けられるとともに、前記第２カーボンセパレータ５６の面５６ｂ（５６ａとは反対の面）には、第３シール部材６２が設けられる（図６及び図９参照）。
【００６０】
図７に示すように、第１カーボンセパレータ５４の面５４ａには、第１シール部材５８を切り欠いて、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の入口連結通路６４ａと、各酸化剤ガス排出連通孔１８ｂと前記酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の出口連結通路６４ｂとが形成される。
【００６１】
第１シール部材５８は、面５４ａにおいて、各冷却媒体供給連通孔２２ａ毎に周回するシール部５８ａと、各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部５８ｂと、各冷却媒体排出連通孔２２ｂ毎に周回するシール部５８ｃと、各燃料ガス排出連通孔２０ｂ毎に周回するシール部５８ｄとを備える。
【００６２】
図８に示すように、第２カーボンセパレータ５６の面５６ａには、第２シール部材６０を切り欠いて、各燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス流路３２とを連通する一方、燃料ガス排出連通孔２０ｂと前記燃料ガス流路３２とを連通する。
【００６３】
図６及び図９に示すように、第２カーボンセパレータ５６の面５６ｂには、第３シール部材６２を切り欠いて、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体流路３４とを連通する複数の入口連結通路６６ａと、冷却媒体排出連通孔２２ｂと前記冷却媒体流路３４とを連通する複数の出口連結通路６６ｂとが形成される。第３シール部材６２は、面５６ｂにおいて、各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部６２ａと、各燃料ガス排出連通孔２０ｂ毎に周回するシール部６２ｂとを備える。
【００６４】
このように構成される第２の実施形態では、図７に示すように、第１カーボンセパレータ５４の一辺（上端側端辺）に、セパレータ面方向内方に向かってそれぞれ複数の酸化剤ガス供給連通孔１８ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａが設けられている。そして、酸化剤ガス供給連通孔１８ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａの順に、それぞれの個数が増加しており、前記燃料ガス供給連通孔２０ａは、酸化剤ガス流路３０の幅方向全域にわたって等間隔に離間して設けられている。
【００６５】
従って、各酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス流路３０とを連通する入口連結通路６４ａは、各冷却媒体供給連通孔２２ａ毎に周回するシール部５８ａと、各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部５８ｂとによりバッファ部としての機能を有することができる。
【００６６】
このため、酸化剤ガス供給連通孔１８ａから入口連結通路６４ａに導入された酸化剤ガスは、複数のシール部５８ａによって分散された後、さらに多数のシール部５８ｂ間を通って、酸化剤ガス流路３０の幅方向全域にわたって均等に流通することが可能になる。
【００６７】
これにより、第２の実施形態では、専用のバッファ部が不要になり、発電領域を効率的に拡大させることができ、出力の向上が図られるとともに、燃料電池５０全体のコンパクト化が遂行可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
また、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体流路３４とを連通する入口連結通路６６ａには、多数の燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部６２ａが配置されている（図９参照）。従って、冷却媒体供給連通孔２２ａから入口連結通路６６ａに導出された冷却媒体は、各シール部６２ａがバッファ部として機能し、前記シール部６２ａを流通して冷却媒体流路３４の幅方向全域にわたって均等に供給される。
【００６９】
さらにまた、図８に示すように、燃料ガス供給連通孔２０ａは、燃料ガス流路３２の幅方向にわたって所定間隔ずつ離間し、複数設けられている。このため、各燃料ガス供給連通孔２０ａから導入された燃料ガスは、燃料ガス流路３２の幅方向全域にわたって均等に導入され、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７０】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池７０の要部分解斜視説明図である。
【００７１】
燃料電池７０は、電解質膜・電極構造体７２と、前記電解質膜・電極構造体７２を挟持する第１カーボンセパレータ（カソード側セパレータ）７４及び第２カーボンセパレータ（アノード側セパレータ）７６とを備える。第１及び第２カーボンセパレータ７４、７６は、例えば、金属セパレータにより構成してもよい。
【００７２】
燃料電池７０の上端縁部には、それぞれ複数の酸化剤ガス供給連通孔１８ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａが、セパレータ面方向内方に順次近接して設けられる。酸化剤ガス供給連通孔１８ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａは、それぞれ交互に配置され、矢印Ｂ方向の寸法である幅寸法が同一に且つ矢印Ｃ方向の寸法が順次短尺に構成される。
【００７３】
燃料電池７０の下端縁部には、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂ、冷却媒体排出連通孔２２ｂ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂが、セパレータ面方向内方に順次近接して設けられる。酸化剤ガス排出連通孔１８ｂ、冷却媒体排出連通孔２２ｂ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂは、上記の酸化剤ガス供給連通孔１８ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び燃料ガス供給連通孔２０ａと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
第１カーボンセパレータ７４の電解質膜・電極構造体７２に向かう面７４ａには、第１シール部材７８が設けられる。第２カーボンセパレータ７６は、電解質膜・電極構造体７２に向かう面７６ａに、第２シール部材８０が配置される一方、面７６ｂ（面７６ａとは反対の面）には、第３シール部材８２が配置される。
【００７５】
図１１に示すように、第１シール部材７８を切り欠いて、面７４ａ側に酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の入口連結通路８４ａと、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂと前記酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の出口連結通路８４ｂとが形成される。面７４ａでは、各冷却媒体供給連通孔２２ａ毎に周回するシール部７８ａ、各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部７８ｂ、各冷却媒体排出連通孔２２ｂ毎に周回するシール部７８ｃ及び各燃料ガス排出連通孔２０ｂ毎に周回するシール部７８ｄが設けられる。
【００７６】
図１２に示すように、第２シール部材８０は、一部を切り欠いて、各燃料ガス供給連通孔２０ａ及び各燃料ガス排出連通孔２０ｂを燃料ガス流路３２に連通する。
【００７７】
図１３に示すように、面７６ｂには、第３シール部材８２を切り欠いて、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体流路３４とを連通する複数の入口連結通路８６ａと、冷却媒体排出連通孔２２ｂと前記冷却媒体流路３４とを連通する複数の出口連結通路８６ｂとが形成される。面７６ｂにおいて、第３シール部材８０には各燃料ガス供給連通孔２０ａ毎に周回するシール部８２ａ、及び各燃料ガス排出連通孔２０ｂ毎に周回するシール部８２ｂを備える。
【００７８】
このように構成される第３の実施形態では、実質的に第２の実施形態と同様に機能することができる。従って、専用のバッファ部が不要になり、燃料電池７０全体のコンパクト化が容易に遂行可能になる等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７９】
１０、５０、７０…燃料電池
１２、５２、７２…電解質膜・電極構造体
１４、１６…金属セパレータ          １８ａ…酸化剤ガス供給連孔
１８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔        ２０ａ…燃料ガス供給連通孔
２０ｂ…燃料ガス排出連通孔          ２２ａ…冷却媒体供給連通孔
２２ｂ…冷却媒体排出連通孔          ２４…固体高分子電解質膜
２６…カソード側電極                ２８…アノード側電極
３０…酸化剤ガス流路                ３２…燃料ガス流路
３４…冷却媒体流路
３６、３６ａ、３６ｂ、３８、５８、５８ａ〜５８ｄ、６０、６２、６２ａ、６２ｂ、７８、７８ａ〜７８ｄ、８０、８２、８２ａ、８２ｂ…シール部材
４０ａ、４２ａ、４４ａ、６４ａ、６６ａ、８４ａ、８６ａ…入口連結通路
４０ｂ、４２ｂ、４４ｂ、６４ｂ、６６ｂ、８４ｂ、８６ｂ…出口連結通路
５４、５６、７４、７６…カーボンセパレータ
【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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【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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