(57)【要約】【課題】アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間における冷却水の体積変動を抑制し流通を良好にすることができる変形吸収部材を提供する。【解決手段】変形吸収部材３０は、対をなして組み付けるアノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に積層して用い、燃料電池１の積層部材（たとえば、アノード側セパレータとカソード側セパレータからなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０）における各々の変形を吸収する。変形吸収部材は、積層部材の積層方向Ｘに沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する変形吸収部材であって、
前記積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備えた変形吸収部材。
【請求項２】
前記吸収部は、基材の一面から前記積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在な突出部を備え、
一の突出部と他の突出部は、前記アノード側セパレータと前記カソード側セパレータとの間で流通させる冷却媒体の一の流通方向の上流側と下流側とで隣り合い、前記一の流通方向と交差した他の流通方向に対して互いの位置を一部異ならせて配設した請求項１に記載の変形吸収部材。
【請求項３】
前記突出部は、前記基材の前記一面から起立させた片持ち梁状の起立片からなる請求項２に記載の変形吸収部材。
【請求項４】
前記起立片は、前記積層部材から押圧され一定の範囲を超えて変形すると、前記基材の前記一面に位置する固定端部から前記一の流通方向に沿って延在させた自由端部を、前記アノード側セパレータまたは前記カソード側セパレータに接触させる請求項３に記載の変形吸収部材。
【請求項５】
前記基材の前記一面と対向する他面に当接し、板状からなる保持部材をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の変形吸収部材。
【請求項６】
前記吸収部は、
前記基材の前記一面から前記積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在な突出部と、
前記一面から前記積層方向に沿って突出し、変形前の前記突出部と比較して前記積層方向に短尺であって、前記積層方向に沿った前記積層部材の変形を一定の範囲内に規制する規制部と、を備えた請求項１に記載の変形吸収部材。
【請求項７】
前記規制部は、一の流通方向に沿って前記突出部と重複しない請求項６に記載の変形吸収部材。
【請求項８】
一の流通方向に沿って前記突出部と重複する前記規制部と、一の流通方向に沿って前記突出部と重複しない前記規制部とを、一の流通方向に対して交互に形成した請求項６に記載の変形吸収部材。
【請求項９】
前記規制部は、前記積層部材から押圧されると変形せずに、前記積層部材の変形を規制する請求項６〜８のいずれか１項に記載の変形吸収部材。
【請求項１０】
前記規制部は、前記積層部材から押圧されると少なくとも弾性変形しつつ、前記積層部材の変形を規制する請求項６〜８のいずれか１項に記載の変形吸収部材。
【請求項１１】
請求項１に記載の変形吸収部材と、
前記変形吸収部材をアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層するセパレータユニットと、
前記セパレータユニットに積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する膜電極接合体と、
前記変形吸収部材、前記セパレータユニット、および前記膜電極接合体を一体に保持する筺体と、を有する燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形吸収部材およびその変形吸収部材を設けた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池は、膜電極接合体とセパレータとを交互に複数積層して構成している。膜電極接合体の少なくとも片面に積層するセパレータを、アノード側セパレータとカソード側セパレータからなるセパレータユニットで構成し、その間に変形吸収部材を配設したものがある。変形吸収部材は、膜電極接合体やセパレータの積層方向に沿った変形を吸収する。燃料電池スタックの内部にバネ状の変形吸収部材を配設することによって、積層部材の変形を吸収するものがある（たとえば、特許文献１参照。）。【０００３】
燃料電池は、交互に複数積層した膜電極接合体とセパレータを筺体に収納して構成している。燃料電池は、膜電極接合体の積層数に応じて高出力を得られることから、その膜電極接合体の積層数を増加させることが望ましい。【０００４】
ところで、膜電極接合体は発電に伴い発熱することから、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に冷却水を流通させている。変形吸収部材によって、流通させる冷却水の体積が変動すると、たとえば膜電極接合体が十分に冷却されないことから、その冷却水の流通に必要な送水システムが複雑になる。したがって、アノード側セパレータとカソード側セパレータの間に配設した変形吸収部材は、膜電極接合体やセパレータの積層方向に沿った変形を吸収しつつ、冷却水の流通を妨げないようにする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２９１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間における冷却水の体積の変動を抑制し、その冷却水の流通を偏らせることなく良好にすることができる変形吸収部材や、その変形吸収部材を設けた燃料電池が要請されていた。【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間における冷却媒体（たとえば冷却水）の体積変動を抑制し流通を良好にすることができる変形吸収部材の提供を目的とする。さらに、その変形吸収部材を設けた燃料電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明に係る変形吸収部材は、対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する。変形吸収部材は、積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備えている。【０００９】
上記目的を達成する本発明に係る燃料電池は、変形吸収部材、セパレータユニット、膜電極接合体、および筺体と、を有している。変形吸収部材は、上記に記載の構成からなる。セパレータユニットは、変形吸収部材をアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層する。膜電極接合体は、セパレータユニットに積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する。筺体は、変形吸収部材、セパレータユニット、および膜電極接合体を一体に保持する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る変形吸収部材を設けた燃料電池を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る変形吸収部材を設けた燃料電池の一部を構成部材毎に分解して示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る変形吸収部材を設けた燃料電池の要部を側面から示す断面図である。
【図４】第１実施形態に係る変形吸収部材の一部を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る変形吸収部材の一部を示す平面図である。
【図６】第１実施形態に係る変形吸収部材の一部を模式的に示す側面図である。
【図７】第１実施形態の変形例１に係る変形吸収部材の一部を示す斜視図である。
【図８】第１実施形態の変形例２に係る変形吸収部材の一部を示す斜視図である。
【図９】第１実施形態の変形例２に係る変形吸収部材の一部を示す平面図である。
【図１０】第１実施形態の変形例２に係る変形吸収部材の一部を模式的に示す側面図である。
【図１１】第１実施形態の変形例２に係る変形吸収部材の起立片のバネ特性を模式的に示す側面図である。
【図１２】第２実施形態に係る変形吸収部材の一部を示す斜視図である。
【図１３】第２実施形態に係る変形吸収部材の一部を示す平面図である。
【図１４】第２実施形態に係る変形吸収部材の一部を模式的に示す側面図である。
【図１５】第２実施形態の変形例１に係る変形吸収部材の一部を示す斜視図である。
【図１６】第２実施形態の変形例１に係る変形吸収部材の一部を示す平面図である。
【図１７】第２実施形態の変形例１に係る変形吸収部材の一部を模式的に示す側面図である。
【図１８】第２実施形態の変形例２に係る変形吸収部材の一部を示す斜視図である。
【図１９】第２実施形態の変形例２に係る変形吸収部材の一部を示す平面図である。
【図２０】第２実施形態の変形例２に係る変形吸収部材の一部を模式的に示す側面図である。
【図２１】第２実施形態の変形例３に係る変形吸収部材の一部を示す斜視図である。
【図２２】第２実施形態の変形例３に係る変形吸収部材の一部を示す平面図である。
【図２３】第２実施形態の変形例３に係る変形吸収部材の一部を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る第１および第２実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る変形吸収部材３０およびその変形吸収部材３０を設けた燃料電池１について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、変形吸収部材３０を設けた燃料電池１を示す斜視図である。図２は、変形吸収部材３０を設けた燃料電池１の一部を構成部材毎に分解して示す分解斜視図である。図３は、変形吸収部材３０を設けた燃料電池１の要部を側面から示す断面図である。図４は、変形吸収部材３０の一部を示す斜視図である。図５は、図４中の領域Ａにおける変形吸収部材３０の一部を示す平面図である。図６は、図４中のＢ−Ｂ’線における変形吸収部材３０の一部を模式的に示す側面図である。
【００１４】
変形吸収部材３０は、対をなして組み付けるアノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に積層して用い、燃料電池１の積層部材（たとえば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２からなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０）における各々の変形を吸収する。変形吸収部材３０は、積層部材の積層方向Ｘに沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備えている。
【００１５】
特に、第１実施形態に係る変形吸収部材３０の吸収部は、基材３１の一面３１ａから積層方向Ｘに沿って格子状に突出し、変形自在な突出部（たとえば起立片３２）を複数備えている。一の突出部（一の起立片３２Ｍに相当）と他の突出部（他の起立片３２Ｎに相当）は、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間で流通させる冷却媒体（たとえば冷却水）の一の流通方向Ｙの上流側と下流側とで隣り合い、一の流通方向Ｙと交差した他の流通方向Ｚに対して互いの位置を一部異ならせて配設している。
【００１６】
燃料電池１は、変形吸収部材３０、セパレータユニット１０、膜電極接合体２０、および筺体１００と、を有している。変形吸収部材３０は、上記の構成からなる。セパレータユニット１０は、変形吸収部材３０をアノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に積層する。膜電極接合体２０は、セパレータユニット１０に積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する。筺体１００は、変形吸収部材３０、セパレータユニット１０、および膜電極接合体２０を一体に保持する。
【００１７】
燃料電池１は、セパレータユニット１０、膜電極接合体２０、変形吸収部材３０、および筺体１００を含んでいる。以下、燃料電池１の各構成について、図１〜図６を参照しながら順に説明する。
【００１８】
セパレータユニット１０は、図２および図３に示し、膜電極接合体２０と交互に積層し、隣り合う膜電極接合体２０を隔離させる。
【００１９】
具体的には、セパレータユニット１０は、隣り合う膜電極接合体２０を隔離させつつ、膜電極接合体２０で発生した電力を積層方向Ｘに対して通電させ、かつ、燃料媒体および冷却媒体（たとえば冷却水）をそれぞれ流通させる。セパレータユニット１０は、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２とを備えている。
【００２０】
アノード側セパレータ１１は、膜電極接合体２０に備えたアノード２２に当接させている。アノード側セパレータ１１は、導電性材料を有する金属からなり、アノード２２よりも大きい薄板状に形成している。アノード側セパレータ１１は、その長手方向の一端に、アノードガス供給口１１ａ、冷却流体供給口１１ｂ、およびカソードガス供給口１１ｃに相当する貫通孔を開口している。同様に、アノード側セパレータ１１は、その長手方向の他端に、カソードガス排出口１１ｄ、冷却流体排出口１１ｅ、およびアノードガス排出口１１ｆに相当する貫通孔を開口している。
【００２１】
アノード側セパレータ１１の中央には、図３に示すように、燃料ガス（水素）と冷却水とを隔てて流す流路部１１ｇを構成するように凹凸形状を一定の間隔で複数形成している。アノード側セパレータ１１は、凹凸形状のうち、アノード２２と接触して形成された閉空間を、アノード２２に対して水素を供給するアノードガス流路１３として用いる。一方、アノード側セパレータ１１は、凹凸状の形状のうち、変形吸収部材３０を介してカソード側セパレータ１２との間に形成された閉空間を、冷却水を供給する冷却水流路１４として用いる。
【００２２】
カソード側セパレータ１２は、膜電極接合体２０に備えたカソード２３に当接させている。カソード側セパレータ１２は、導電性材料を有する金属からなり、カソード２３よりも大きい薄板状に形成している。カソード側セパレータ１２は、その長手方向の一端に、アノードガス供給口１２ａ、冷却流体供給口１２ｂ、およびカソードガス供給口１２ｃに相当する貫通孔を開口している。同様に、カソード側セパレータ１２は、その長手方向の他端に、カソードガス排出口１２ｄ、冷却流体排出口１２ｅ、およびアノードガス排出口１２ｆに相当する貫通孔を開口している。
【００２３】
カソード側セパレータ１２の中央には、図３に示すように、酸化剤ガス（酸素を含有した空気または純酸素）と冷却水とを隔てて流す流路部１２ｇを構成するように凹凸形状を一定の間隔で複数形成している。カソード側セパレータ１２は、凹凸状の形状のうち、カソード２３と接触して形成された閉空間を、カソード２３に対して酸化剤ガスを供給するカソードガス流路１５として用いる。一方、カソード側セパレータ１２は、凹凸状の形状のうち、変形吸収部材３０を介してカソード側セパレータ１２との間に形成された閉空間を、冷却水を供給する冷却水流路１４として用いる。アノード側セパレータ１１の冷却水流路１４と、カソード側セパレータ１２に設けられた冷却水流路１４は、１つの冷却水用の流路を形成する。
【００２４】
膜電極接合体２０は、図２および図３に示し、セパレータユニット１０と交互に積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する。
【００２５】
具体的には、膜電極接合体２０は、供給された水素と酸素を化学反応させて電力を生成する。膜電極接合体２０は、電解質膜２１を介して対向するようにアノード２２とカソード２３とを接合した状態で、枠体２４によって一体に保持して形成している。膜電極接合体２０は、一般的にＭＥＡ（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）と称している。電解質膜２１は、たとえば、固体の高分子材料からなり、薄板状に形成している。固体高分子材料には、たとえば、水素イオンを伝導し、湿潤状態で良好な電気伝導性を有するフッ素系樹脂を用いている。
【００２６】
アノード２２は、電極触媒層、撥水層、およびガス拡散層を積層して構成し、電解質膜２１よりも若干小さい薄板状に形成している。カソード２３は、電極触媒層、撥水層、およびガス拡散層を積層して構成し、アノード２２と同様の大きさで薄板状に形成している。アノード２２およびカソード２３の電極触媒層は、導電性の担体に触媒成分が担持された電極触媒と高分子電解質を含んでいる。アノード２２およびカソード２３のガス拡散層は、たとえば、充分なガス拡散性および導電性を有する炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロス、カーボンペーパ、またはカーボンフェルトから形成している。
【００２７】
枠体２４は、積層した電解質膜２１、アノード２２、およびカソード２３の外周を一体に保持している。枠体２４は、たとえば、電気絶縁性を有する樹脂からなり、セパレータユニット１０の外周部分の外形形状と同様の外形形状で形成している。枠体２４は、その長手方向の一端に、アノードガス供給口２４ａ、冷却流体供給口２４ｂ、およびカソードガス供給口２４ｃに相当する貫通孔を開口している。同様に、枠体２４は、その長手方向の他端に、カソードガス排出口２４ｄ、冷却流体排出口２４ｅ、およびアノードガス排出口２４ｆに相当する貫通孔を開口している。
【００２８】
膜電極接合体２０およびセパレータユニット１０は、互いに密封した状態で交互に複数積層する必要がある。このため、隣り合う膜電極接合体２０とセパレータユニット１０との外周を封止部材によって封止する。封止部材は、たとえば、熱硬化性樹脂を用いる。熱硬化性樹脂は、たとえば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等から選択する。
【００２９】
変形吸収部材３０は、図２〜図６に示し、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に積層し、燃料電池１の積層部材における各々の変形を吸収する。
【００３０】
具体的には、変形吸収部材３０は、燃料電池１の組み付け時において、アノード側セパレータ１１およびカソード側セパレータ１２の燃料ガスと冷却水の流路をなす凹凸形状の製造誤差を、自ら変形して吸収する。さらに、変形吸収部材３０は、燃料電池１の運転中において、セパレータユニット１０が熱膨張することに起因した積層方向Ｘの変形、および膜電極接合体２０が供給された媒体を吸収して膨張することに起因した積層方向Ｘの変形を、自ら変形して吸収する。したがって、交互に複数積層したセパレータユニット１０および膜電極接合体２０に対して高い圧力を掛けて互いに密着できる。交互に複数積層したセパレータユニット１０と膜電極接合体２０が互いに密着する程、それらの通電抵抗が低下して、発電効率を向上させることができる。
【００３１】
変形吸収部材３０は、通電性を備えた金属製の薄板に相当する基材３１と、その基材３１の一面３１ａに千鳥状に複数形成した起立片３２から形成している。起立片３２は、基材３１の一面３１ａをＵの字形状に打ち抜いた後、その打抜孔３１ｂから起ち上げて形成している。起立片３２は、基材３１に対して片持ち梁状の構造を有していることから、弾性変形可能なバネの機能を備えている。起立片３２は、図３に示すように、基材３１の一面３１ａに設けた基端側の固定端部３２ａから延在させた先端側の自由端部３２ｂを、アノード側セパレータ１１に対して当接させている。起立片３２は、図４および図５に示すように、たとえば、基端側の固定端部３２ａの幅と、固定端部３２ａから一の流通方向Ｙに沿って延在させた先端側の自由端部３２ｂの幅とを同様にした矩形状に形成している。複数の起立片３２は、自由端部３２ｂの向きを揃えて形成している。図４に示すＷは、冷却水が流通する経路である。冷却水は、起立片３２を迂回するように、一の流通方向Ｙと他の流通方向Ｚに沿って流通する。
【００３２】
ここで、一の起立片３２Ｍは、一の流通方向Ｙと他の流通方向Ｚにおいて隣り合う他の起立片３２Ｎと、互いの位置を半ピッチ異ならせて配設している。すなわち、複数の起立片３２は、基材３１の一面３１ａに対して千鳥状に形成している。このような構成は、積層部材の積層方向Ｘに沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部の突出部に相当する。
【００３３】
筺体１００は、図１および図２に示し、複数組積層したセパレータユニット１０、膜電極接合体２０、および変形吸収部材３０を一体に保持する。
【００３４】
筺体１００は、一対のエンドプレート１０１および１０２、一対の集電板１０３および１０４、一対の締結板１０６、一対の補強板１０７、およびネジ１０８を含んでいる。
【００３５】
一対のエンドプレート１０１および１０２は、図２に示すように、一対の集電板１０３および１０４を挟持して付勢している。一対の集電板１０３および１０４は、一対の集電板１０３および１０４を介して、複数組積層したセパレータユニット１０、膜電極接合体２０、および変形吸収部材３０の両端に配設している。一対のエンドプレート１０１および１０２の外形形状は、一部の形状を除いて、層厚を増した膜電極接合体２０の外形形状と同様である。一対のエンドプレート１０１および１０２は、たとえば、金属からなり、一対の集電板１０３および１０４と当接する部分に絶縁体を設けている。一対のエンドプレート１０１および１０２のうち、エンドプレート１０１のみ、その長手方向の一端に、アノードガス供給口１０１ａ、冷却流体供給口１０１ｂ、およびカソードガス供給口１０１ｃに相当する貫通孔を開口している。同様に、エンドプレート１０１のみ、その長手方向の他端に、カソードガス排出口１０１ｄ、冷却流体排出口１０１ｅ、およびアノードガス排出口１０１ｆに相当する貫通孔を開口している。一対のエンドプレート１０１および１０２は、前述した一対の集電板１０３および１０４の突起部１０３ｉおよび１０４ｉを挿通させる貫通孔１０１ｊおよび１０２ｊを開口している。
【００３６】
一対の集電板１０３および１０４は、膜電極接合体２０で生成された電力をセパレータユニット１０および変形吸収部材３０を介して外部に取り出す。一対の集電板１０３および１０４は、図２に示すように、複数組積層したセパレータユニット１０、膜電極接合体２０、および変形吸収部材３０の両端に配設している。すなわち、一対の集電板１０３および１０４は、一対の集電板１０３および１０４の内側に隣接して配設している。一対の集電板１０３および１０４の外形形状は、一部の形状を除いて、層厚を少し厚くした膜電極接合体２０の外形形状と同様である。一対の集電板１０３および１０４のうち、集電板１０３のみ、その長手方向の一端に、アノードガス供給口１０３ａ、冷却流体供給口１０３ｂ、およびカソードガス供給口１０３ｃに相当する貫通孔を開口している。同様に、集電板１０３のみ、その長手方向の他端に、カソードガス排出口１０３ｄ、冷却流体排出口１０３ｅ、およびアノードガス排出口１０３ｆに相当する貫通孔を開口している。
【００３７】
一対の集電板１０３および１０４は、その中央に集電部１０３ｈおよび１０４ｈを備えている。集電部１０３ｈおよび１０４ｈは、たとえば、ガスを透過させない緻密質カーボンのような導電性部材からなり、アノード２２およびカソード２３の外形よりも若干小さい薄板状に形成している。集電部１０３ｈおよび１０４ｈは、複数積層した最外層の膜電極接合体２０に当接している。集電部１０３ｈおよび１０４ｈは、その一面から導電性を備えた円柱形状の突起部１０３ｉおよび１０４ｉを突出して設けている。突起部１０３ｉおよび１０４ｉは、図２に示すように、一対のエンドプレート１０１および１０２の貫通孔１０１ｊおよび１０２ｊを挿通して、外部に臨んでいる。
【００３８】
一対の締結板１０６は、たとえば、金属からなり、板状に形成している。一対の締結板１０６は、一対のエンドプレート１０１および１０２を、その長手方向の両側から対向するように保持している。一対の補強板１０７は、たとえば、金属からなり、一対の締結板１０６よりも細長い板状に形成している。一対の補強板１０７は、一対のエンドプレート１０１および１０２を、その短手方向の両側から対向するように保持している。複数のネジ１０８は、一対の締結板１０６および一対の補強板１０７を、一対のエンドプレート１０１および１０２に固定している。
【００３９】
上述した第１実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００４０】
変形吸収部材３０は、対をなして組み付けるアノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に積層して用い、燃料電池１の積層部材（たとえば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２からなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０）における各々の変形を吸収する。変形吸収部材３０は、積層部材の積層方向Ｘに沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備えている。
【００４１】
このような構成によれば、変形吸収部材３０の吸収部によって積層部材の積層方向Ｘに沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収し、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２とを積層部材の積層方向Ｘと交差した面内において均等に変形させる。すなわち、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に設けた冷却水流路１４の体積の変化量を、積層部材の積層方向Ｘと交差した面内において均等にすることができる。したがって、変形吸収部材３０の吸収部によって、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間における冷却水の体積変動を抑制し流通を良好にすることができる。
【００４２】
燃料電池１は、変形吸収部材３０、セパレータユニット１０、膜電極接合体２０、および筺体１００と、を有している。変形吸収部材３０は、上記の構成からなる。セパレータユニット１０は、変形吸収部材３０をアノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に積層する。膜電極接合体２０は、セパレータユニット１０に積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する。筺体１００は、変形吸収部材３０、セパレータユニット１０、および膜電極接合体２０を一体に保持する。
【００４３】
このような燃料電池１によれば、積層部材の積層方向Ｘに沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備えた変形吸収部材３０を設けていることから、膜電極接合体２０の冷却不足に起因した電池特性の低下等を生じることなく、所期の出力を得ることができる。
【００４４】
第１実施形態に係る変形吸収部材３０の吸収部は、基材３１の一面３１ａから積層方向Ｘに沿って格子状に突出し、変形自在な突出部（たとえば起立片３２）を備えている。一の突出部（一の起立片３２Ｍに相当）と他の突出部（他の起立片３２Ｎに相当）は、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間で流通させる冷却媒体の一の流通方向Ｙの上流側と下流側とで隣り合い、一の流通方向Ｙと交差した他の流通方向Ｚに対して互いの位置を一部異ならせて配設した構成としている。
【００４５】
このような構成によれば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間における、変形吸収部材３０の積層方向Ｘに対する疎密のばらつきを、流体供給口から冷却流体排出口に沿った一の流通方向Ｙと、一の流通方向Ｙと直交する他の流通方向Ｚとにおいて、抑制することができる。すなわち、一の流通方向Ｙと、他の流通方向Ｚとにおいて、複数の突出部（たとえば起立片３２）を千鳥状に配設していることから、変形吸収部材３０の積層方向Ｘに対する疎密のばらつきを抑制できる。この結果、複数の突出部（たとえば起立片３２）は、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２を、一の流通方向Ｙと他の流通方向Ｚからなる面内において、局所的に歪ませることなく均等に変形させることができる。したがって、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に設けた冷却水流路１４の体積の変化量を、一の流通方向Ｙと他の流通方向Ｚからなる面内において均等にすることができる。
【００４６】
さらに、変形吸収部材３０において、突出部は、基材３１の一面３１ａから起立させた片持ち梁状の起立片３２から構成できる。
【００４７】
このような構成によれば、起立片３２は、基材３１と一体に形成していることから、基材３１から脱落し難く信頼性が高い。さらに、起立片３２は、基材３１の一面３１ａをＵの字形状等に打ち抜いた後、その打抜孔３１ｂから起ち上げるような、簡便な構成によって形成することができる。また、起立片３２は、その形状や、基材３１の一面３１ａに対する配設位置等を、任意に設定することができる。同様に、起立片３２は、必要となる曲げ強度を、基材３１の材質を適宜選択することによって得ることができる。
【００４８】
（第１実施形態の変形例１）
第１実施形態の変形例１に係る変形吸収部材４０について、図７を参照しながら説明する。
【００４９】
図７は、変形吸収部材４０の一部を示す斜視図である。
【００５０】
第１実施形態の変形例１に係る変形吸収部材４０は、板状からなる保持部材４１を基材３１の他面に当接させる構成が、前述した第１実施形態と異なる。
【００５１】
第１実施形態の変形例１においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００５２】
変形吸収部材４０は、変形吸収部材３０と同様に、通電性を備えた金属製の薄板に相当する基材３１と、その基材３１の一面３１ａに千鳥状に複数形成した起立片３２を備えている。さらに、変形吸収部材４０は、変形吸収部材３０と異なり、板状の保持部材４１を備えている。保持部材４１は、通電性を備えた金属製の薄板からなり、基材３１の外形形状と同様の大きさに形成している。保持部材４１は、基材３１の一面３１ａと対向する他面の側に当接している。保持部材４１は、基材３１に対してレーザ溶接等によって接合することができる。
【００５３】
上述した第１実施形態の変形例１によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００５４】
変形吸収部材４０は、基材３１および基材の一面３１ａから突出した起立片３２に加えて、保持部材４１を備えている。保持部材４１は、基材３１の一面３１ａと対向する他面と当接し、板状からなる。
【００５５】
このような構成によれば、基材３１の他面の側は、保持部材４１を介して、カソード側セパレータ１２またはアノード側セパレータ１１と当接する。すなわち、基材３１は、打抜孔３１ｂが格子状に開口して形成されていたとしても、カソード側セパレータ１２またはアノード側セパレータ１１から受ける荷重を、保持部材４１によって均等に分散させることができる。したがって、変形吸収部材４０は、カソード側セパレータ１２またはアノード側セパレータ１１の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを、開口した打抜孔３１の影響を受けることなく、効果的に吸収することができる。
【００５６】
上述した変形吸収部材に保持部材４１を備える構成は、後述する全ての実施形態にも適用することができる。
【００５７】
（第１実施形態の変形例２）
第１実施形態の変形例２に係る変形吸収部材５０について、図８〜図１１を参照しながら説明する。
【００５８】
図８は、変形吸収部材５０の一部を示す斜視図である。図９は、図８中の領域Ｃにおける変形吸収部材５０の一部を示す平面図である。図１０は、図８中のＤ−Ｄ’線における変形吸収部材５０の一部を模式的に示す側面図である。図１１は、変形吸収部材５０の起立片５２のバネ特性を模式的に示す側面図である。
【００５９】
第１実施形態の変形例２に係る変形吸収部材５０は、起立片５２が一定の範囲を超えて変形した場合に、その起立片５２の自由端部５２ｂをたとえばカソード側セパレータ１２に接触させる構成が、前述した第１実施形態と異なる。
【００６０】
第１実施形態の変形例２においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００６１】
変形吸収部材５０は、変形吸収部材３０と同様に、通電性を備えた金属製の薄板に相当する基材３１と、その基材３１の一面３１ａに千鳥状に複数形成した起立片５２から形成している。起立片５２は、起立片３２と同様に、基材３１の一面３１ａをＵの字形状に打ち抜いた後、その打抜孔３１ｃから起ち上げて形成している。ただし、起立片５２は、起立片３２よりも、一の流通方向Ｙに対して長尺に打ち抜いている。起立片５２は、基材３１に対して片持ち梁状の構造を有し、弾性変形可能なバネの機能を備えている。起立片５２は、基材３１の基端側の固定端部５２ａから延在させた先端側の自由端部５２ｂを、Ｌ字状に屈折させている。図８に示すＷは、冷却水が流通する流通経路である。冷却水は、起立片５２を迂回するように、一の流通方向Ｙと他の流通方向Ｚに沿って流通する。
【００６２】
起立片５２は、積層部材と積層方向Ｘに沿って当接している状態では、図１１（ａ）に示すように、自由端部５２ｂが固定端部５２ａの側と隣接しているカソード側セパレータ１２から大きく離間している。また、起立片５２は、積層部材から積層方向Ｘに沿って一定の範囲で押圧された状態では、図１１（ｂ）に示すように屈折して変形しているものの、自由端部５２ｂがカソード側セパレータ１２から離間している。ここで、起立片５２は、積層部材から積層方向Ｘに沿って一定の範囲を超えて強く押圧された状態では、図１１（ｃ）に示すように大きく屈折して変形し、自由端部５２ｂをカソード側セパレータ１２に接触させている。
【００６３】
上述した第１実施形態の変形例２によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００６４】
変形吸収部材５０において、起立片５２は、積層部材（たとえば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２からなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０）から押圧され一定の範囲を超えて変形すると、基材３１の一面３１ａに位置する固定端部５２ａから一の流通方向Ｙに沿って延在させた自由端部５２ｂを、カソード側セパレータ１２またはアノード側セパレータ１１に接触させる。
【００６５】
このような構成によれば、起立片５２は、積層部材から一定の範囲を超えて過度に押圧されても、屈折するように変形させた自由端部５２ｂをアノード側セパレータ１１またはカソード側セパレータ１２に接触させ、積層部材の過剰な移動を抑制することができる。
【００６６】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る変形吸収部材６０について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【００６７】
図１２は、変形吸収部材６０の一部を示す斜視図である。図１３は、図１２中の領域Ｅにおける変形吸収部材６０の一部を示す平面図である。図１４は、図１２中のＦ−Ｆ’線における変形吸収部材６０の一部を模式的に示す側面図である。
【００６８】
第２実施形態に係る変形吸収部材６０は、規制部（たとえばストッパー６３）によって積層部材の変形を一定の範囲内に規制する構成が、前述した第１実施形態と異なる。
【００６９】
第２実施形態においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００７０】
変形吸収部材６０は、変形吸収部材３０と同様に、基材３１の一面３１ａから積層方向Ｘに沿って格子状に突出し変形自在な起立片３２を複数備えている。変形吸収部材６０は、変形吸収部材３０と異なり、複数の起立片３２を、一の流通方向Ｙに対して直線状に揃えて配設している。ここで、変形吸収部材６０は、変形吸収部材３０と異なり、積層部材の変形を一定の範囲内に規制する規制部を備えている。規制部は、たとえば、ストッパー６３に相当する。積層部材は、たとえば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２からなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０に相当する。
【００７１】
ストッパー６３は、基材３１の一面３１ａを矩形状に打ち抜いた後、その打抜孔３１ｄから起ち上げて形成している。ストッパー６３は、起立片３２と同様に、基材３１に対して片持ち梁状の構造を有している。一方、ストッパー６３は、起立片３２と異なり、一の流通方向Ｙおよび他の流通方向Ｚに対して直交するように、積層方向Ｘに沿って垂直に起立している。ストッパー６３は、変形前の起立片３２と比較して、積層方向Ｘに対して短尺である。ストッパー６３は、一の流通方向Ｙに沿って起立片３２と隣り合うように、基材３１に備えている。ストッパー６３は、起立片３２を変形させつつ押圧してきた積層部材を係留することによって、積層方向Ｘに沿った積層部材の変形を一定の範囲内に規制する。ストッパー６３は、積層方向Ｘに沿って垂直に起立していることから、積層部材から積層方向Ｘに沿って押圧された場合に、ストッパー６３自体が弾性変形することを防止できる。
【００７２】
上述した第２実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００７３】
変形吸収部材６０において、吸収部は、突出部（たとえば起立片３２）および規制部（たとえばストッパー６３）を備えている。突出部（たとえば起立片３２）は、基材３１の一面３１ａから積層方向Ｘに沿って格子状に突出し、変形自在である。規制部（たとえばストッパー６３）は、一面３１ａから積層方向Ｘに沿って突出し、変形前の突出部（たとえば起立片３２）と比較して積層方向Ｘに短尺である。ここで、規制部（たとえばストッパー６３）は、積層方向Ｘに沿った積層部材（たとえば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２からなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０）の変形を一定の範囲内に規制する。
【００７４】
このような構成によれば、積層部材から押圧されて変形する突出部（たとえば起立片３２）の変形量が一定値になると、積層部材が規制部（たとえばストッパー６３）に当接することによって、積層部材の変形を一定の範囲内に規制することができる。したがって、起立片３２が積層部材から過度に押圧されても、ストッパー６３によって積層部材の変形を一定の範囲内に抑えることができる。すなわち、ストッパー６３は、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２を必要以上に変形させることなく、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に設けた冷却水流路１４の体積の変化量を小さくすることができる。
【００７５】
さらに、規制部（たとえばストッパー６３）は、積層部材（たとえば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２からなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０）から押圧されると変形せずに、それらの積層部材の変形を規制することができる。
【００７６】
このような構成によれば、たとえば、ストッパー６３を積層方向Ｘに沿って垂直に起立させることによって、積層部材から積層方向Ｘに沿って押圧された場合に、その積層部材の過度な変形を抑制し、積層部材の損傷を防止することができる。
【００７７】
（第２実施形態の変形例１）
第２実施形態の変形例１に係る変形吸収部材７０について、図１５〜図１７を参照しながら説明する。
【００７８】
図１５は、変形吸収部材７０の一部を示す斜視図である。図１６は、図１５中の領域Ｇにおける変形吸収部材７０の一部を示す平面図である。図１７は、図１５中のＨ−Ｈ’線における変形吸収部材７０の一部を模式的に示す側面図である。
【００７９】
第２実施形態の変形例１に係る変形吸収部材７０は、規制部（たとえばストッパー７３）が、一の流通方向Ｙに沿って突出部（たとえば起立片３２）と重複しない構成が、前述した第２実施形態と異なる。
【００８０】
第２実施形態の変形例１においては、前述した第２実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００８１】
ストッパー７３は、ストッパー６３と同様に、基材３１の一面３１ａを矩形状に打ち抜いた後、その打抜孔３１ｅから起ち上げて形成している。ストッパー７３は、ストッパー６３と同様に、基材３１に対して片持ち梁状の構造を有し、積層方向Ｘに沿って垂直に起立している。ストッパー７３は、ストッパー６３と同様に、変形前の起立片３２と比較して、積層方向Ｘに対して短尺である。ここで、ストッパー７３は、ストッパー６３と異なり、一の流通方向Ｙに沿って起立片３２と重複しないように、基材３１に備えている。ストッパー７３は、起立片３２を変形させつつ押圧してきた積層部材を係留することによって、積層方向Ｘに沿った積層部材の変形を一定の範囲内に規制する。ストッパー７３は、積層方向Ｘに沿って垂直に起立していることから、積層部材から積層方向Ｘに沿って押圧された場合に、ストッパー７３自体が弾性変形することを防止できる。
【００８２】
上述した第２実施形態の変形例１によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００８３】
変形吸収部材７０において、規制部（たとえばストッパー７３）は、一の流通方向Ｙに沿って突出部（たとえば起立片３２）と重複しない。
【００８４】
このような構成によれば、アノード側セパレータ１１およびカソード側セパレータ１２との間における、変形吸収部材７０の積層方向Ｘに対する疎密のばらつきを、流体供給口から冷却流体排出口に沿った一の流通方向Ｙにおいて抑制することができる。すなわち、一の流通方向Ｙにおいて、ストッパー７３と起立片３２とを、斜め方向に隣り合うように交互に配設していることから、一の流通方向Ｙおよび他の流通方向Ｚにおける変形吸収部材７０の積層方向Ｘに対する疎密のばらつきを抑制できる。
【００８５】
（第２実施形態の変形例２）
第２実施形態の変形例２に係る変形吸収部材８０について、図１８〜図２０を参照しながら説明する。
【００８６】
図１８は、変形吸収部材８０の一部を示す斜視図である。図１９は、図１８中の領域Ｊにおける変形吸収部材８０の一部を示す平面図である。図２０は、図１８中のＫ−Ｋ’線における変形吸収部材８０の一部を模式的に示す側面図である。
【００８７】
第２実施形態の変形例２に係る変形吸収部材８０は、ストッパー６３とストッパー７３とを、千鳥状に配設した構成が、前述した第２実施形態および第２実施形態の変形例１と異なる。
【００８８】
第２実施形態の変形例２においては、前述した第２実施形態または第２実施形態の変形例１と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００８９】
変形吸収部材８０は、一の流通方向Ｙに沿って複数配設したストッパー６３を一つ飛ばしに減らした状態の変形吸収部材６０と、一の流通方向Ｙに沿って複数配設したストッパー７３を一つ飛ばしに減らした状態の変形吸収部材７０とを、組み合わせた構成に相当する。変形吸収部材８０は、ストッパー６３と、ストッパー７３とを、一の流通方向Ｙに沿って交互に配設している。
【００９０】
上述した第２実施形態の変形例２によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００９１】
変形吸収部材８０は、一の流通方向Ｙに沿って突出部（たとえば起立片３２）と重複する規制部（たとえばストッパー６３）と、一の流通方向Ｙに沿って突出部（たとえば起立片３２）と重複しない規制部（たとえばストッパー７３）とを、一の流通方向Ｙに対して交互に形成している。
【００９２】
このような構成によれば、アノード側セパレータ１１およびカソード側セパレータ１２との間における、変形吸収部材８０の積層方向Ｘに対する疎密のばらつきを、流体供給口から冷却流体排出口に沿った一の流通方向Ｙと、一の流通方向Ｙと直交する他の流通方向Ｚにおいて、均等に抑制することができる。すなわち、一の流通方向Ｙと、他の流通方向Ｚにおいてもストッパー７３と起立片３２とを、千鳥状に交互に配設していることから、変形吸収部材７０の積層方向Ｘに対する疎密のばらつきを、効果的に抑制できる。
【００９３】
（第２実施形態の変形例３）
第２実施形態の変形例３に係る変形吸収部材９０について、図２１〜図２３を参照しながら説明する。
【００９４】
図２１は、変形吸収部材９０の一部を示す斜視図である。図２２は、図２１中の領域Ｌにおける変形吸収部材９０の一部を示す平面図である。図２３は、図２１中のＭ−Ｍ’線における変形吸収部材９０の一部を模式的に示す側面図である。
【００９５】
第２実施形態の変形例３に係る変形吸収部材９０は、規制部（たとえばストッパー９３）が積層部材から押圧されると変形する構成が、前述した第２実施形態と異なる。
【００９６】
第２実施形態の変形例３においては、前述した第２実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００９７】
変形吸収部材９０のストッパー９３は、変形吸収部材６０のストッパー６３と同様に、基材３１の一面３１ａを矩形状に打ち抜いた後、その打抜孔３１ｄから起ち上げて形成している。ストッパー９３は、ストッパー６３と同様に、基材３１に対して片持ち梁状の構造を有している。一方、ストッパー９３は、ストッパー６３と異なり、一の流通方向Ｙに対して交差し、積層方向Ｘに沿って傾斜するように起立している。ストッパー９３は、積層方向Ｘに対して、起立片３２と同じ方向に傾斜している。ストッパー９３は、変形前の起立片３２と比較して、積層方向Ｘに対して短尺である。ストッパー９３は、起立片３２を変形させつつ押圧してきた積層部材を係留することによって、積層方向Ｘに沿った積層部材の変形を一定の範囲内に規制する。ストッパー９３は、積層方向Ｘに沿って傾斜して起立していることから、積層部材から積層方向Ｘに沿って押圧された場合に、ストッパー９３自体が弾性変形する。
【００９８】
上述した第２実施形態の変形例３によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００９９】
変形吸収部材９０において、規制部（たとえばストッパー９３）は、積層部材（たとえば、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２からなるセパレータユニット１０や膜電極接合体２０）から押圧されると少なくとも弾性変形しつつ、それらの積層部材の変形を規制する。
【０１００】
このような構成によれば、たとえば、ストッパー９３を積層方向Ｘに沿って傾斜して起立させることによって、ストッパー９３は、積層部材から積層方向Ｘに沿って押圧された場合に、弾性変形することができる。したがって、積層部材をストッパー９３によって変形を一定の範囲内に規制しつつ、押圧する積層部材と押圧されるストッパー９３とを互いに過度に付勢させ合うことなく、各々の損傷を防止することができる。すなわち、ストッパー９３は、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２の変形をストッパー９３によって軽減しつつ、アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１２との間に設けた冷却水流路１４の体積の変化量を小さくすることができる。
【０１０１】
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
【０１０２】
たとえば、膜電極接合体２０の一面側に、変形吸収部材３０を挟持したセパレータユニット１０（アノード側セパレータ１１およびカソード側セパレータ）を配設し、かつ、膜電極接合体２０の他面側に、変形吸収部材３０を挟持しない単独のセパレータを配設することができる。すなわち、膜電極接合体２０の積層方向Ｘに沿った両面のうちのいずれか片面のみに、変形吸収部材３０を挟持したセパレータユニット１０（アノード側セパレータ１１およびカソード側セパレータ）を配設すればよい。
【０１０３】
さらに、変形吸収部材３０は、弾性変形可能なバネの機能を有する起立片３２を基材３１に備えた構成に限定されることなく、たとえば伸縮性を備えた凸部を基材３１に接合する構成によって、積層部材の変形を吸収することができる。
【０１０４】
さらに、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせて構成することができる。すなわち、たとえば、基材３１に対して複数の起立片３２を千鳥状に形成し、かつ、基材３１に対してストッパー６３を形成することができる。
【０１０５】
同様に、たとえば、第２実施形態の変形例１に係る変形吸収部材７０のストッパー７３を、第２実施形態の変形例３に係る変形吸収部材９０のストッパー９３と同様に積層方向Ｘに沿って傾斜させて、積層部材から押圧されると変形する構成とすることができる。
【０１０６】
さらに、起立片３２は、矩形状に限定されることはなく、たとえば、固定端部３２ａから一の流通方向Ｙに沿って延在させた自由端部３２ｂの幅を先細りさせることによって、舌状に構成することができる。
【０１０７】
さらに、変形吸収部材３０は、起立片３２をアノード側セパレータ１１に当接させる構成に限定されることなく、起立片３２をカソード側セパレータ１２に当接させる構成とすることができる。
【０１０８】
本出願は、２０１３年８月５日に出願された日本特許出願番号２０１３−１６２５４２号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
【符号の説明】
【０１０９】
１  燃料電池、
１０  セパレータユニット、
１１  アノード側セパレータ、
１２  カソード側セパレータ、
１３  アノードガス流路、
１４  冷却水流路、
１５  カソードガス流路、
２０  膜電極接合体、
２１  電解質膜、
２２  アノード、
２３  カソード、
２４  枠体、
３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０  変形吸収部材、
３１  基材、
３１ａ  一面、
３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ  打抜孔、
３２，５２  起立片（突出部に相当）、
３２Ｍ  一の起立片（突出部に相当）、
３２Ｎ  他の起立片（突出部に相当）、
３２ａ，５２ａ  固定端部、
３２ｂ，５２ｂ  自由端部、
４１  保持部材、
６３，７３，９３  ストッパー（規制部に相当）、
１００  筺体、
１０１，１０２  エンドプレート、
１０３，１０４  集電板、
１０６  締結板、
１０７  補強板、
１０８  ネジ、
１１ａ，１２ａ，２４ａ，１０１ａ，１０３ａ  アノードガス供給口、
１１ｂ，１２ｂ，２４ｂ，１０１ｂ，１０３ｂ  冷却流体供給口、
１１ｃ，１２ｃ，２４ｃ，１０１ｃ，１０３ｃ  カソードガス供給口、
１１ｄ，１２ｄ，２４ｄ，１０１ｄ，１０３ｄ  カソードガス排出口、
１１ｅ，１２ｅ，２４ｅ，１０１ｅ，１０３ｅ  冷却流体排出口、
１１ｆ，１２ｆ，２４ｆ，１０１ｆ，１０３ｆ  アノードガス排出口、
１１ｇ，１２ｇ  流路部、
１０１ｊ，１０２ｊ  貫通孔、
１０３ｈ，１０４ｈ  集電部、
１０３ｉ，１０４ｉ  突起部、
Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇ，Ｊ，Ｌ  領域、
Ｗ  流通経路、
Ｘ  積層方向、
Ｙ  一の流通方向、
Ｚ  他の流通方向。
【図１】
2015019764.tif 000003
【図２】
2015019764.tif 000004
【図３】
2015019764.tif 000005
【図４】
2015019764.tif 000006
【図５】
2015019764.tif 000007
【図６】
2015019764.tif 000008
【図７】
2015019764.tif 000009
【図８】
2015019764.tif 000010
【図９】
2015019764.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2015019764.tif 000013
【図１２】
2015019764.tif 000014
【図１３】
2015019764.tif 000015
【図１４】
2015019764.tif 000016
【図１５】
2015019764.tif 000017
【図１６】
2015019764.tif 000018
【図１７】
2015019764.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2015019764.tif 000021
【図２０】
2015019764.tif 000022
【図２１】
2015019764.tif 000023
【図２２】
2015019764.tif 000024
【図２３】
2015019764.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月30日(2014.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する変形吸収部材であって、
前記積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備え、
前記吸収部は、基材の一面から前記積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在な突出部を備え、
一の突出部と他の突出部は、前記アノード側セパレータと前記カソード側セパレータとの間で流通させる冷却媒体の一の流通方向の上流側と下流側とで隣り合い、前記一の流通方向と交差した他の流通方向に対して互いの位置を一部異ならせて配設し、
前記突出部は、前記基材の前記一面から起立させた片持ち梁状の起立片からなり、
前記起立片は、前記積層部材から押圧され一定の範囲を超えて変形すると、前記基材の前記一面に位置する固定端部から前記一の流通方向に沿って延在させた自由端部を、前記アノード側セパレータまたは前記カソード側セパレータに接触させる変形吸収部材。
【請求項２】
対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する変形吸収部材であって、
前記積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備え、
前記基材の前記一面と対向する他面に当接し、板状からなる保持部材を備えた変形吸収部材。
【請求項３】
対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する変形吸収部材であって、
前記積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備え、
前記吸収部は、
前記基材の前記一面から前記積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在な突出部と、
前記一面から前記積層方向に沿って突出し、変形前の前記突出部と比較して前記積層方向に短尺であって、前記積層方向に沿った前記積層部材の変形を一定の範囲内に規制する規制部と、を備えた変形吸収部材。
【請求項４】
前記規制部は、一の流通方向に沿って前記突出部と重複しない請求項３に記載の変形吸収部材。
【請求項５】
一の流通方向に沿って前記突出部と重複する前記規制部と、一の流通方向に沿って前記突出部と重複しない前記規制部とを、一の流通方向に対して交互に形成した請求項３に記載の変形吸収部材。
【請求項６】
前記規制部は、前記積層部材から押圧されると変形せずに、前記積層部材の変形を規制する請求項３〜５のいずれか１項に記載の変形吸収部材。
【請求項７】
前記規制部は、前記積層部材から押圧されると少なくとも弾性変形しつつ、前記積層部材の変形を規制する請求項３〜５のいずれか１項に記載の変形吸収部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の変形吸収部材と、
前記変形吸収部材をアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層するセパレータユニットと、
前記セパレータユニットに積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する膜電極接合体と、
前記変形吸収部材、前記セパレータユニット、および前記膜電極接合体を一体に保持する筺体と、を有する燃料電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
発明が解決しようとする課題
［０００６］
このように、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間における冷却水の体積の変動を抑制し、その冷却水の流通を偏らせることなく良好にすることができる変形吸収部材や、その変形吸収部材を設けた燃料電池が要請されていた。
［０００７］
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間における冷却媒体（たとえば冷却水）の体積変動を抑制し流通を良好にすることができる変形吸収部材の提供を目的とする。さらに、その変形吸収部材を設けた燃料電池の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
上記目的を達成する本発明に係る変形吸収部材は、対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する。変形吸収部材は、積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備えている。吸収部は、基材の一面から積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在な突出部を備えている。一の突出部と他の突出部は、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間で流通させる冷却媒体の一の流通方向の上流側と下流側とで隣り合い、一の流通方向と交差した他の流通方向に対して互いの位置を一部異ならせて配設している。突出部は、基材の一面から起立させた片持ち梁状の起立片からなる。起立片は、積層部材から押圧され一定の範囲を超えて変形すると、基材の一面に位置する固定端部から一の流通方向に沿って延在させた自由端部を、アノード側セパレータまたはカソード側セパレータに接触させる。
また、上記目的を達成する本発明に係る変形吸収部材は、対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する。吸収部は、積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する。保持部材は、基材の一面と対向する他面に当接し、板状からなる。
また、上記目的を達成する本発明に係る変形吸収部材は、対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する。吸収部は、積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する。吸収部は、突出部と、規制部と、を備えている。突出部は、基材の一面から積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在である。規制部は、一面から積層方向に沿って突出し、変形前の突出部と比較して積層方向に短尺であって、積層方向に沿った積層部材の変形を一定の範囲内に規制する。
［０００９］
上記目的を達成する本発明に係る燃料電池は、変形吸収部材、セパレータユニット、膜電極接合体、および筺体と、を有している。変形吸収部材は、上記に記載の構成からなる。セパレータユニットは、変形吸収部材をアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層する。膜電極接合体は、セパレータユニットに積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する。筺体は、変形吸収部材、セパレータユニット、および膜電極接合体を一体に保持する。
図面の簡単な説明
［００１０］
［図１］第１実施形態に係る変形吸収部材を設けた燃料電池を示す斜視図である。
［図２］第１実施形態に係る変形吸収部材を設けた燃料電池の一部を構成部材毎に分解して示す分解斜視図である。
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月1日(2016.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する変形吸収部材であって、
前記積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備え、
前記吸収部は、基材の一面から前記積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在な突出部を備え、
一の突出部と他の突出部は、前記アノード側セパレータと前記カソード側セパレータとの間で流通させる冷却媒体の一の流通方向の上流側と下流側とで隣り合い、前記一の流通方向と交差した他の流通方向に対して互いの位置を一部異ならせて配設し、
前記突出部は、前記基材の前記一面から起立させた片持ち梁状の起立片からなり、
前記起立片は、前記積層部材から押圧され一定の範囲を超えて変形すると、前記基材の前記一面に位置する固定端部から前記一の流通方向に沿って延在させた自由端部を、前記アノード側セパレータまたは前記カソード側セパレータに接触させる変形吸収部材。
【請求項２】
対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する変形吸収部材であって、
前記積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備え、
前記基材の前記一面と対向する他面に当接し、板状からなる保持部材を備えた変形吸収部材。
【請求項３】
対をなして組み付けるアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層して用い、燃料電池の積層部材における各々の変形を吸収する変形吸収部材であって、
前記積層部材の積層方向に沿った変形に伴う応力の面内分布のばらつきを吸収する吸収部を備え、
前記吸収部は、
前記基材の前記一面から前記積層方向に沿って格子状に突出し、変形自在な突出部と、
前記一面から前記積層方向に沿って突出し、変形前の前記突出部と比較して前記積層方向に短尺であって、前記積層方向に沿った前記積層部材の変形を一定の範囲内に規制する規制部と、を備えた変形吸収部材。
【請求項４】
前記規制部は、一の流通方向に沿って前記突出部と重複しない請求項３に記載の変形吸収部材。
【請求項５】
一の流通方向に沿って前記突出部と重複する前記規制部と、一の流通方向に沿って前記突出部と重複しない前記規制部とを、一の流通方向に対して交互に形成した請求項３に記載の変形吸収部材。
【請求項６】
前記規制部は、前記積層部材から押圧されると変形せずに、前記積層部材の変形を規制する請求項３〜５のいずれか１項に記載の変形吸収部材。
【請求項７】
前記規制部は、前記積層部材から押圧されると少なくとも弾性変形しつつ、前記積層部材の変形を規制する請求項３〜５のいずれか１項に記載の変形吸収部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の変形吸収部材と、
前記変形吸収部材をアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に積層するセパレータユニットと、
前記セパレータユニットに積層し、供給される燃料媒体を用いて発電する膜電極接合体と、
前記変形吸収部材、前記セパレータユニット、および前記膜電極接合体を一体に保持する筺体と、を有する燃料電池。
【国際調査報告】
2015019764.tif 000026
2015019764.tif 000027
2015019764.tif 000028
2015019764.tif 000029