(57)【要約】【課題】燃料電池積層体の簡素な構成でも反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドに水分が滞留することを抑制することができる燃料電池積層体を提供する。【解決手段】反応ガス供給マニホールド孔及び反応ガス排出マニホールド孔を含む燃料電池用セパレータを有する燃料電池セルが複数積層されることにより、前記反応ガス供給マニホールド孔、前記反応ガス排出マニホールド孔が積層方向に連通した反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドを有する燃料電池積層体であって、前記反応ガス供給マニホールド及び前記反応ガス排出マニホールドのうち少なくともどちらか一方が傾斜するように、隣接する前記燃料電池用セパレータを所定の回転方向にずらした位置に配置し積層する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガス供給マニホールド孔及び反応ガス排出マニホールド孔を含む燃料電池用セパレータを有する燃料電池セルが複数積層されることにより、前記反応ガス供給マニホールド孔、前記反応ガス排出マニホールド孔が積層方向に連通した反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドを有する燃料電池積層体であって、
前記反応ガス供給マニホールド及び前記反応ガス排出マニホールドのうち少なくともどちらか一方が傾斜するように、隣接する前記燃料電池用セパレータを所定の回転方向にずらした位置に配置し積層することを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池積層体であって、前記傾斜する方向は、前記反応ガス供給マニホールド及び前記反応ガス排出マニホールドを通過する反応ガスの進行方向に向かって下方向であることを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池積層体であって、前記燃料電池用セパレータは、前記積層方向から見たときに円形であることを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項４】
請求項１又は２記載の燃料電池積層体であって、前記燃料電池用セパレータは、前記積層方向から見たときに正円形であることを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池積層体であって、前記燃料電池用セパレータは、板状であることを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池積層体であって、前記所定の回転方向は、前記燃料電池用セパレータの中心点を回転軸として回転する方向であることを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池積層体であって、前記燃料電池用セパレータは反応ガス流路を有し、前記反応ガス流路が円形であることを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池積層体であって、前記反応ガス供給マニホールドは、アノードガス供給マニホールド及びカソードガス供給マニホールドであり、前記反応ガス排出マニホールドは、アノードガス排出マニホールド及びカソードガス排出マニホールドであり、前記アノードガス排出マニホールドが、前記アノードガス排出マニホールドを通過する反応ガスの進行方向に向かって下方向に傾斜していることを特徴とする燃料電池積層体。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池積層体であって、前記反応ガスのカソードガスが酸素ガスであることを特徴とする燃料電池積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池積層体に関するものであり、特に、燃料電池積層体の反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールドの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池積層体は、燃料電池セルを複数積層して構成される。一般的に燃料電池セルは、電解質膜を介して配置される一対の電極（アノード極及びカソード極）を有する膜−電極アッセンブリと、電極を挟持する一対の燃料電池用セパレータ（アノード極セパレータ、カソード極セパレータ）とを有する。燃料電池セルの発電時には、アノード極に供給するアノードガスを水素ガス、カソード極に供給するカソードガスを酸素ガスとした場合、アノード極側では、水素イオン及び電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中を通りカソード極側に、電子は外部回路を通じてカソード極に到達する。一方、カソード極側では、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水分を生成する反応が行われ、エネルギを放出する。
【０００３】
図８は、一般的な燃料電池積層体の構成を示す一部透過模式図である。図８に示すように、燃料電池積層体３は、複数積層された燃料電池セル４と、積層方向端部に分配器３６とを有する。また、燃料電池積層体３には、各燃料電池セル４に反応ガスを供給するための反応ガス通路である反応ガス供給マニホールド（アノードガス供給マニホールド、カソードガス供給マニホールド）、各燃料電池セルからの反応ガスを排出するための反応ガス通路である反応ガス排出マニホールド（アノードガス排出マニホールド、カソードガス排出マニホールド）が形成されている。図８には、一例として、反応ガス供給マニホールドとしてのアノードガス供給マニホールド３８ａ、反応ガス排出マニホールドとしてのアノードガス排出マニホールド３８ｂを透過した形で、破線で表している。
【０００４】
図９は、燃料電池セルに用いられる燃料電池用セパレータを示す模式平面図である。図９に示すように、燃料電池用セパレータ４０は、反応ガス流路４２と、反応ガス供給マニホールド孔としてのアノードガス供給マニホールド孔４２ａ及びカソードガス供給マニホールド孔４４ａと、反応ガス排出マニホールド孔としてのアノードガス排出マニホールド孔４２ｂ及びカソードガス排出マニホールド孔４４ｂと、冷却水供給マニホールド孔４６ａと、冷却水排出マニホールド孔４６ｂとを備える。
【０００５】
燃料電池セル２を積層する際に、隣接する燃料電池用セパレータ４０のアノードガス供給マニホールド孔４２ａを重ね合わせることにより、図８に示すような、積層方向に連通したアノードガス供給マニホールド３８ａが形成され、隣接する燃料電池用セパレータ４０のアノードガス排出マニホールド孔４２ｂを重ね合わせることにより、図８に示すような、積層方向に連通したアノードガス排出マニホールド３８ｂが形成される。同様に、カソードガス供給マニホールド孔４４ａ、カソードガス排出マニホールド孔４４ｂを重ね合わせることにより、積層方向に連通したカソードガス供給マニホールド（不図示）、カソードガス排出マニホールド（不図示）がそれぞれ形成される。
【０００６】
上記でも説明したように、燃料電池セルの発電時には、水分が生成する。発電時に生成した水分は、図９に示す燃料電池用セパレータ４０の反応ガス流路４２を通り、反応ガス供給マニホールド孔（アノードガス供給マニホールド孔４２ａ、カソードガス供給マニホールド孔４４ａ）又は反応ガス排出マニホールド孔（アノードガス排出マニホールド孔４２ｂ、カソードガス排出マニホールド孔４４ｂ）を介して、反応ガス供給マニホールド（図８に示すアノードガス供給マニホールド３８ａ、不図示のカソードガス供給マニホールド）又は反応ガス排出マニホールド（図８に示すアノードガス排出マニホールド３８ｂ、不図示のカソードガス排出マニホールド）を通り燃料電池積層体３外へ排水される。
【０００７】
燃料電池積層体３を水平に設置する場合には、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドも水平であるため、燃料電池積層体３外へ排水される水分は、反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドに滞留し易い。反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドに滞留した水分が、氷点下環境下で凍結すると、燃料電池積層体３の電圧降下、リーク等が発生し、燃料電池積層体３の発電性能が低下する場合がある。
【０００８】
例えば、燃料電池積層体３を傾斜させて設置し、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドを傾斜させることにより、反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドに滞留する水分の排水性を向上させることも可能である。しかし、傾斜設置した燃料電池積層体は、水平設置した燃料電池積層体より、広いスペースが必要となるため、車輌等に搭載できない場合がある。
【０００９】
また、例えば、特許文献１には、燃料電池積層体を水平に設置させても反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドが傾斜するように、反応ガス供給マニホールド孔及び反応ガス排出マニホールド孔の形成位置を燃料電池用セパレータ毎にずらした燃料電池積層体が提案されている。
【００１０】
しかし、特許文献１の燃料電池積層体では、反応ガス供給マニホールド孔、反応ガス排出マニホールド孔の形成位置が異なる複数種の燃料電池用セパレータを作製する必要があるため、燃料電池積層体の構成が複雑になる場合がある。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１４６３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、燃料電池積層体の簡素な構成でも反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドに水分が滞留することを抑制することができる燃料電池積層体である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、反応ガス供給マニホールド孔及び反応ガス排出マニホールド孔を含む燃料電池用セパレータを有する燃料電池セルが複数積層されることにより、前記反応ガス供給マニホールド孔、前記反応ガス排出マニホールド孔が積層方向に連通した反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドを有する燃料電池積層体であって、前記反応ガス供給マニホールド及び前記反応ガス排出マニホールドのうち少なくともどちらか一方が傾斜するように、隣接する前記燃料電池用セパレータの位置を所定の回転方向にずらした位置に配置し積層する。
【００１４】
また、前記燃料電池積層体において、前記傾斜する方向は、前記反応ガス供給マニホールド及び前記反応ガス排出マニホールドを通過する反応ガスの進行方向に向かって下方向であることが好ましい。
【００１５】
また、前記燃料電池積層体において、前記燃料電池用セパレータは、前記積層方向から見たときに円形であることが好ましい。
【００１６】
また、前記燃料電池積層体において、前記燃料電池用セパレータは、前記積層方向から見たときに正円形であることが好ましい。
【００１７】
また、前記燃料電池積層体において、前記燃料電池用セパレータは、板状であることが好ましい。
【００１８】
また、前記燃料電池積層体において、前記所定の回転方向は、前記円形の燃料電池用セパレータの中心を軸とした回転方向であることが好ましい。
【００１９】
また、前記燃料電池積層体において、前記燃料電池用セパレータは反応ガス流路を有し、前記反応ガス流路が円形であることが好ましい。
【００２０】
また、前記燃料電池セルにおいて、前記反応ガス供給マニホールドは、アノードガス供給マニホールド及びカソードガス供給マニホールドであり、前記反応ガス排出マニホールドは、アノードガス排出マニホールド及びカソードガス排出マニホールドであり、前記アノードガス排出マニホールドが、前記アノードガス排出マニホールドを通過する反応ガスの進行方向に向かって下方向に傾斜していることが好ましい。
【００２１】
また、前記燃料電池積層体において、前記反応ガスのカソードガスが酸素ガスであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、反応ガス供給マニホールド孔及び反応ガス排出マニホールド孔を含む燃料電池用セパレータを有する燃料電池セルが複数積層されることにより、前記反応ガス供給マニホールド孔、前記反応ガス排出マニホールド孔が積層方向に連通した反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドを有する燃料電池積層体であって、前記反応ガス供給マニホールド及び前記反応ガス排出マニホールドのうち少なくともどちらか一方が傾斜するように、隣接する前記燃料電池用セパレータを所定の回転方向にずらした位置に配置し積層することにより、燃料電池積層体の簡素な構成でも反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドに水分が滞留することを抑制することができる燃料電池積層体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池積層体の構成の一例を示す模式斜視図である。図１に示すように、燃料電池積層体１は、複数積層した燃料電池セル２と、積層方向端部に設けた分配器１０とを有する。本実施形態では、燃料電池セル２を２０個積層したものを例として以下説明するが、積層数は、特に制限されるものではない。
【００２５】
図１に示すように分配器１０は、アノードガス供給口１２ａと、アノードガス排出口１２ｂと、カソードガス供給口１４ａと、カソードガス排出口１４ｂと、冷却水供給口１６ａと、冷却水排出口１６ｂとを備えている。
【００２６】
図２は、本実施形態にかかる燃料電池積層体の構成の一例を示す一部透過模式図である。燃料電池積層体１には、各燃料電池セル２に反応ガスを供給するための反応ガス通路である反応ガス供給マニホールド（アノードガス供給マニホールド、カソードガス供給マニホールド）、各燃料電池セル２からの反応ガスを排出するための反応ガス通路である反応ガス排出マニホールド（アノードガス排出マニホールド、カソードガス排出マニホールド）が形成されている。図２には、一例として、反応ガス供給マニホールドとしてのアノードガス供給マニホールド１８ａ、反応ガス排出マニホールドとしてのアノードガス排出マニホールド１８ｂを透過した形で、破線で表している。アノードガス供給マニホールド１８ａは、図１に示す分配器１０のアノードガス供給口１２ａに接続され、アノードガス排出マニホールド１８ｂは、分配器１０のアノードガス排出口１２ｂに接続されている。同様に、カソードガス供給マニホールド（不図示）は、分配器１０のカソードガス供給口１４ａに接続され、カソードガス排出マニホールド（不図示）は、カソードガス排出口１４ｂに接続されている。
【００２７】
図３は、本実施形態で用いられる燃料電池セルの構成の一例を示す模式断面図である。図３に示すように、本実施形態で用いられる燃料電池セル２は、膜−電極アッセンブリ１９と、膜−電極アッセンブリ１９を介して配置される一対の燃料電池用セパレータとしてのアノード極セパレータ２０、カソード極セパレータ２２を備える。また、燃料電池セパレータ間には、燃料電池セパレータ同士を接着するシール部２５が設けられている。
【００２８】
図４（イ）は、本実施形態に用いられるアノード極セパレータの構成の一例を示す模式平面図であり、図４（ロ）は、本実施形態に用いられるカソード極セパレータの構成の一例を示す模式平面図である。図４（イ），（ロ）に示すアノード極セパレータ２０、カソード極セパレータ２２は、燃料電池積層体１の積層方向から見た状態を表している。
【００２９】
図４（イ），（ロ）に示すように、アノード極セパレータ２０及びカソード極セパレータ２２はそれぞれ、反応ガス流路としてのアノードガス流路２６又はカソードガス流路２８と、反応ガス供給マニホールド孔としてのアノードガス供給マニホールド孔３０ａ及びカソードガス供給マニホールド孔３２ａと、反応ガス排出マニホールド孔としてのアノードガス排出マニホールド孔３０ｂ及びカソードガス排出マニホールド孔３２ｂと、冷却水供給マニホールド孔３４ａと、冷却水排出マニホールド孔３４ｂとを備える。
【００３０】
本実施形態の反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドは、燃料電池セパレータの反応ガス供給マニホールド孔（図４（イ），（ロ）に示すアノードガス供給マニホールド孔３０ａ及びカソードガス供給マニホールド孔３２ａ）及び反応ガス排出マニホールド孔（図４（イ），（ロ）に示すアノードガス排出マニホールド孔３０ｂ及びカソードガス排出マニホールド孔３２ｂ）が積層方向に連通したものである。具体的には、燃料電池セルを積層する際に、隣接する燃料電池用セパレータ（例えば、同一燃料電池セル及び隣接する燃料電池セルのアノード極セパレータとカソード極セパレータ）のアノードガス供給マニホールド孔（図４に示すアノードガス供給マニホールド孔３０ａ）の少なくとも一部を重ね合わせることにより、積層方向に連通したアノードガス供給マニホールド（図２に示すアノードガス供給マニホールド１８ａ）が形成され、隣接する燃料電池用セパレータのアノードガス排出マニホールド孔（図４に示すアノードガス排出マニホールド孔３０ｂ）の少なくとも一部を重ね合わせることにより、積層方向に連通したアノードガス排出マニホールド（図２に示すアノードガス排出マニホールド１８ｂ）が形成される。同様に、カソードガス供給マニホールド孔（図４に示すカソードガス供給マニホールド孔３２ａ）、カソードガス排出マニホールド孔（図４に示すカソードガス排出マニホールド孔３２ｂ）の少なくとも一部を重ね合わせることにより、積層方向に連通したカソードガス供給マニホールド、カソードガス排出マニホールドがそれぞれ形成される。
【００３１】
さらに、本実施形態の反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドは、少なくともいずれか一方が、傾斜しているものである。具体的には、隣接する燃料電池用セパレータを所定の回転方向（図４に示す矢印Ｙ）にずらした位置に配置し積層することによって、反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドのうち少なくともいずれか一方を傾斜させことができる。傾斜は、水平方向に対して傾斜しているものである。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態に係る燃料電池積層体において各燃料電池用セパレータを所定の回転方向にずらした状態を説明するための模式平面図である。図５（イ）は、図２に示す分配器１０側の積層方向端部の燃料電池用セパレータを示し、図５（ロ）は、積層方向中央の燃料電池用セパレータを示すものであり、図５（ハ）は、図２に示す分配器１０と反対側の積層方向端部の燃料電池用セパレータを示すものである。なお、燃料電池用セパレータは、アノード極セパレータ２０を例として説明する。隣接する燃料電池用セパレータを積層方向から見て所定の回転方向にずらすとは、例えば、図５（イ）に示す分配器１０側のアノード極セパレータ２０ａから図５（ハ）に示す分配器１０と反対側の積層方向端部のアノード極セパレータ２０ｃに向かって順次、アノード極セパレータの中心点（重心点）を回転軸として回転する方向にそれぞれずらすことである。これにより、アノード極セパレータの反応ガス供給マニホールド孔（アノードガス供給マニホールド孔３０ａ，カソードガス供給マニホールド孔３２ａ）、反応ガス排出マニホールド孔の位置がずれて、図２に示すように、アノードガス供給マニホールド１８ａ、アノードガス排出マニホールド１８ｂが傾斜する。不図示であるが、カソードガス供給マニホールド、カソードガス排出マニホールドも傾斜する。
【００３３】
次に、燃料電池積層体の反応ガスの流れについて説明する。燃料電池積層体の発電時には、アノードガス（例えば、水素ガス）が、図１に示す燃料電池積層体１の外部から分配器１０のアノードガス供給口１２ａを介して、図２に示すアノードガス供給マニホールド１８ａを通り、各燃料電池セル２に供給される。燃料電池セル２に供給されたアノードガスは、図４（イ）に示すアノードガス供給マニホールド孔３０ａからアノードガス流路２６へ供給される。供給されたアノードガスは、図３に示す膜−電極アッセンブリ１９に供給され、燃料電池セル２の発電に利用される。発電に利用されなかったアノードガス（アノードオフガス）は、図４（イ）に示すアノードガス流路２６から、アノードガス排出マニホールド孔３０ｂを介して、図２に示すアノードガス排出マニホールド１８ｂを通過し、図１に示す分配器１０のアノードガス排出口１２ｂから燃料電池積層体１外へ排出される。
【００３４】
一方、カソードガス（例えば、空気）も同様に、図１に示す燃料電池積層体１の外部から分配器１０のカソードガス供給口１４ａを介して、カソードガス供給マニホールド（不図示）を通り、各燃料電池セル２に供給される。燃料電池セル２に供給されたカソードガスは、図４（ロ）に示すカソードガス供給マニホールド孔３２ａからカソードガス流路２８へ供給される。供給されたカソードガスは、図３に示す膜−電極アッセンブリ１９に供給され、燃料電池セル２の発電に利用される。発電に利用されなかったカソードガス（カソードオフガス）は、図４（ロ）に示すカソードガス流路２８から、カソードガス排出マニホールド孔３２ｂを介してカソードガス排出マニホールド（不図示）を通過し、図１に示す分配器１０のカソードガス排出口１４ｂから燃料電池積層体１外へ排出される。
【００３５】
次に、燃料電池セルの発電時に生じる水分の流れについて説明する。燃料電池セルの発電時に生成した水分は、例えば、図４（イ），（ロ）に示すアノードガス流路２６及びカソードガス流路２８に排水される。アノードガス流路２６及びカソードガス流路２８に排水された水分は、アノードガス排出マニホールド孔３０ｂ、カソードガス排出マニホールド孔３２ｂから、図２に示すアノードガス排出マニホールド１８ｂ、カソードガス排出マニホールド（不図示）を通り、図１に示すアノードガス排出口１２ｂ、カソードガス排出口１４ｂから燃料電池積層体１外に排水される。また、発電時に生成した水分は、必ずしも排出側のマニホールドだけでなく、供給側のマニホールド（例えば、図２に示すアノードガス供給マニホールド１８ａ等）からも排水される。
【００３６】
上記でも説明したように本実施形態では、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドのうち少なくともいずれか１つが傾斜しているものであればよく、傾斜方向は特に制限されるものではない。しかし、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドに滞留する水分が、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドを通過する反応ガスに押し出され、排水性を向上させることができる点で、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドを通過する反応ガスの進行方向に向かって下方向に傾斜していることが好ましい。
【００３７】
次に、隣接する燃料電池用セパレータの回転方向、回転角度等について説明する。反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールドのうち少なくともいずれか一方が、傾斜していればよいため、所定の回転方向にずらす燃料電池用セパレータ（アノード極セパレータ２０、カソード極セパレータ２２）の回転方向は、燃料電池用セパレータの面上を回転軸として回転する方向であれば、特に限定されるものではない。しかし、燃料電池積層体１の体格が大きくなることを抑えることができる点で、回転軸は、燃料電池用セパレータの中心点（重心点）あることが好ましい。また、所定の回転方向にずらす角度（回転角度）は、反応ガス供給マニホールド孔（図４に示すアノードガス供給マニホールド孔３０ａ、カソードガス供給マニホールド孔３２ａ）、反応ガス排出マニホールド孔（図４に示すアノードガス排出マニホールド孔３０ｂ、カソードガス排出マニホールド孔３２ｂ）の少なくとも一部が連通して反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールドを形成していれば、特に制限されるものではない。しかし、反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールド内に滞留する水分の排水性を向上させることができる点で、隣接する燃料電池用セパレータ間で、回転角度が０．００１°〜５°の範囲とするか、又は燃料電池積層体全体の回転角度、すなわち両端部の燃料電池用セパレータ間で、回転角度が、０．００１°〜１８０°の範囲とすることが好ましい。
【００３８】
燃料電池用セパレータの形状は、円形、多角形等特に限定されるものではないが、上記所定の回転方向にずらす際の燃料電池用セパレータの位置決め等の点から、燃料電池用セパレータは、積層方向から見たときに多角形であることが好ましく、回転角度と一致する正多角形（例えば、回転角度が１度である場合、正３６０角形）であることがより好ましい。また、燃料電池用セパレータの体格が大きくなることを抑える点で、燃料電池用セパレータは、積層方向から見たときに円形であることが好ましく、積層方向から見たときに正円形であることがより好ましい。
【００３９】
また、積層方向から見たときの形状が正円形等である燃料電池用セパレータの厚み方向の形状は、すり鉢状、板状等があるが、燃料電池用セパレータの体格が大きくなることをより効果的に抑える点で、板状であることがより好ましい。
【００４０】
図６（イ）は、本実施形態に用いられるアノード極セパレータの他の構成の一例を示す模式上面図であり、図６（ロ）は、本実施形態に用いられるカソード極セパレータの他の構成の一例を示す模式上面図である。図６（イ），（ロ）に示すように、アノード極セパレータ２０及びカソード極セパレータ２２のアノードガス供給マニホールド孔３０ａ、カソードガス供給マニホールド孔３２ａ、アノードガス排出マニホールド孔３０ｂ、カソードガス排出マニホールド孔３２ｂの形状は、円形であることが好ましい。
【００４１】
図７（イ）は、本実施形態に用いられるアノード極セパレータの他の構成の一例を示す模式上面図であり、図７（ロ）は、本実施形態に用いられるカソード極セパレータの他の構成の一例を示す模式上面図である。図７（イ），（ロ）に示すように、アノード極セパレータ２０及びカソード極セパレータ２２のアノードガス流路２６、カソードガス流路２８は、アノード極セパレータ２０及びカソード極セパレータ２２の位置を所定の回転方向にずらしても、アノード極セパレータ２０及びカソード極セパレータ２２のアノードガス流路２６、カソードガス流路２８の重なる面積が多く、発電時等に掛かる燃料電池用セパレータの面圧を均一にさせることができる点で、円形であることが好ましい。
【００４２】
また、本実施形態では、アノード極セパレータ２０及びカソード極セパレータ２２の位置を所定の回転方向にずらしても、アノードガス供給マニホールド孔３０ａ、カソードガス供給マニホールド孔３２ａ、アノードガス排出マニホールド孔３０ｂ、カソードガス排出マニホールド孔３２ｂ周りのシール部（図３に示すシール部２５等）は、隣接するアノード極セパレータ２０及びカソード極セパレータ２２同士間で重なることが好ましい。これにより、発電時等に掛かる燃料電池用セパレータの面圧を均一にさせることができる。
【００４３】
上記でも説明したように本実施形態では、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドのうち少なくともいずれか１つが傾斜しているものであればよいが、発電時に生成した水分は、反応ガスが排出される反応ガス排出マニホールドに滞留し易いため、反応ガス排出マニホールドが傾斜していることが好ましい。
【００４４】
さらに、発電に利用される反応ガスのうち、カソードガスとして空気が使用される場合、空気は、アノードガス（例えば、水素等）より多く燃料電池積層体に供給する必要があるため、アノードガス排出マニホールドに流れるアノードガスの流速は、カソードガス排出マニホールドに流れるカソードガスの流速より遅い。そのため、アノードガス排出マニホールドの水分は、アノードガスと共に排水され難く、アノードガス排出マニホールドに水分が滞留し易い。したがって、アノードガス排出マニホールドの水分を効率的に排水させることができる点で、アノードガス排出マニホールドが傾斜していることが好ましい。
【００４５】
また、反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールドに滞留する水分は、燃料電池セルの発電時に生成する水分に限られない。例えば、低温環境下では、反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールド内で結露が生じ、結露水が滞留する場合がある。低温環境下で発生する結露水等を排水する点で、反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールドが反応ガスの進行方向に向かって傾斜していることが好ましい。
【００４６】
また、燃料電池積層体１を傾斜配置させることによっても、反応ガス供給マニホールド、反応ガス排出マニホールドの水分の排水性を向上させることができる。
【００４７】
本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータ（アノード極セパレータ２０、カソード極セパレータ２２）は、金属系セパレータ、カーボン系セパレータ等特に制限されるものではない。
【００４８】
本実施形態に用いられる膜−電極アッセンブリ１９を構成する電解質膜（不図示）は、電子伝達性を有さずプロトン伝導性を有するものであれば特に制限されるものではない。例えば、パーフルオロスルホン酸系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜等が挙げられる。具体的にはナフィオン（登録商標）が挙げられる。
【００４９】
また、膜−電極アッセンブリ１９を構成するアノード極及びカソード極（不図示）はそれぞれ、触媒層と拡散層とを備える。膜−電極アッセンブリは、上記電解質膜を介して触媒層（アノード極触媒層、カソード極触媒層）、拡散層（アノード極拡散層、カソード極拡散層）の順で挟持される。
【００５０】
拡散層は反応ガスの拡散性が高い材料であれば特に制限されるものではない。例えば、カーボンクロス、カーボンペーパ等の多孔質カーボン材料等が挙げられる。
【００５１】
触媒層は、例えば、白金、ルテニウム等の金属触媒を担持したカーボンとパーフルオロスルホン酸系の電解質等とを混合して拡散層、又は電解質膜上に成膜したものである。上記カーボンとしては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等が用いられる。
【００５２】
このように、本実施形態に係る燃料電池積層体は、反応ガス供給マニホールド及び反応ガス排出マニホールドのうち少なくともいずれか一方が傾斜するように、隣接する燃料電池用セパレータを所定の回転方向にずらした位置に配置し積層することによって、反応ガス供給マニホールド又は反応ガス排出マニホールドに水分が滞留することを抑制することができる。
【００５３】
上記本実施形態に係る燃料電池セル及び燃料電池積層体は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池積層体の構成の一例を示す模式斜視図である。
【図２】本実施形態にかかる燃料電池積層体の構成の一例を示す一部透過模式図である。
【図３】本実施形態で用いられる燃料電池セルの構成の一例を示す模式断面図である。
【図４】本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータの構成の一例を示す模式平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料電池積層体において各燃料電池用セパレータを積層方向から見て所定の回転方向にずらした状態を説明するための模式平面図である。
【図６】本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータの他の構成の一例を示す模式上面図である。
【図７】本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータの他の構成の一例を示す模式上面図である。
【図８】一般的な燃料電池積層体の構成を示す一部透過模式図である。
【図９】燃料電池セルに用いられる燃料電池用セパレータを示す模式平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，３  燃料電池積層体、２，４  燃料電池セル、１０，３６  分配器、１２ａ  アノードガス供給口、１２ｂ  アノードガス排出口、１４ａ  カソードガス供給口、１４ｂ  カソードガス排出口、１６ａ  冷却水供給口、１６ｂ  冷却水排出口、１８ａ，３８ａ  アノードガス供給マニホールド、１８ｂ，３８ｂ  アノードガス排出マニホールド、１９  膜−電極アッセンブリ、２０  アノード極セパレータ、２２カソード極セパレータ、２５  シール部、２６  アノードガス流路、２８  カソードガス流路、３０ａ，４２ａ  アノードガス供給マニホールド孔、３０ｂ，４２ｂ  アノードガス排出マニホールド孔、３２ａ，４４ａ  カソードガス供給マニホールド孔、３２ｂ，４４ｂ  カソードガス排出マニホールド孔、３４ａ，４６ａ  冷却水供給マニホールド孔、３４ｂ，４６ｂ  冷却水排出マニホールド孔、４０  燃料電池用セパレータ、４２  反応ガス流路。
【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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【図８】
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【図９】
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