(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟持した電解質・電極構造体を一対のセパレータで挟持する固体高分子型の燃料電池であって、アノード電極側のセパレータはアノード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、アノード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口の各々から、往路、折り返し部、復路を経てアノード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口に至るＵ字型のアノード電極側のガス流路を２つ設け、カソード電極側のセパレータはカソード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、カソード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口の各々から、往路、折り返し部、復路を経てカソード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口に至るＵ字型のカソード電極側のガス流路を２つ設け、これらアノード電極側とカソード電極側の各々２つのガス流路を復路部分を重ね合わせて前記ガス流路表面に配置し、前記各々２つのガス流路の往路部分の断面積の総和を復路部分の断面積の総和よりも大きくしたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記アノード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの一方の側辺に設け、カソード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの他方の側辺に設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記折り返し部が互いに２つのガス流路が合流するバッファー部として形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記ガス流路が複数本の流路からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池に関するものであり、特に、結露水の排出性を向上させることができる燃料電池に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード電極とカソード電極とを対設した電解質・電極構造体をセパレータによって挟持したものを一単位とし、これらを複数積層することにより構成された固体高分子電解質型の燃料電池が開発され、種々の用途に実用化されつつある。
この種の燃料電池において、アノード電極側に供給された燃料ガス、例えば、水素ガスは、触媒電極上で水素イオン化され、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソード電極へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。カソード電極には、酸化剤ガス、例えば酸素ガスあるいは空気が供給されているために、このカソード電極において、前記水素イオン、前記電子及び酸素ガスが反応して水が生成される。
【０００３】
ここで、前記アノード電極、カソード電極に燃料ガス、酸化剤ガスを供給する場合には、供給されたガスが効率よく反応に使用されるように、電解質・電極構造体とその両側に対設されたセパレータとの間にシール部材を介在させて気密性を確保し、このセパレータ面であってシール部材で囲まれた部分に、燃料ガス、酸化剤ガスを導くためのガス流路を設けている（特許２７１１０１８号公報参照）。
【０００４】
これを図１３によって説明する。同図において１はセパレータ（例えば、アノード側セパレータ）を示している。セパレータ１の中央部には凹所２が形成され、ここに蛇行溝３が形成されている。セパレータ１の凹所２の上部左側と下部右側に反応ガスの供給開口４と排出開口５とが形成され、これら反応ガスの供給開口４と排出開口５は、各々流体入口６と流体出口７を介して前記蛇行溝３に連通している。
よって、供給開口４から供給された反応ガスは流体入口６から蛇行溝３に供給され、効率よく反応に供され、反応済みガスは流体出口７から排出開口５へと排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、反応ガスに含まれる水分や反応による生成水が凝縮した結露水が蛇行溝３を閉塞すると、この結露水はなかなか外に排出されず、その結果反応ガスが流れにくくなった部分で反応が不均一になるという問題がある。
また、低負荷域では、反応ガスの流速が相対的に低下してしまうので結露水の排水性が悪くなる。そのため、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流すと、反応ガスの利用率が低下しシステム効率が悪くなるという問題がある。
そこで、この発明は、ガス流路内の結露水の排出性を向上させ、低負荷域においてもガス利用率を高めることができる燃料電池を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟持した電解質・電極構造体（例えば、実施形態における電解質・電極構造体７）を一対のセパレータ（例えば、実施形態におけるカソード側セパレータ１０、アノード側セパレータ１１）で挟持する固体高分子型の燃料電池であって、アノード電極側のセパレータはアノード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、アノード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口（例えば、実施形態におけるガス流路入口ＡＩＮ）の各々から、往路（例えば、実施形態における往路２９１Ａ，２９２Ａ）、折り返し部（例えば、実施形態における連絡路２８１，２８２）、復路（例えば、実施形態における復路２９１Ｂ，２９２Ｂ）を経てアノード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口（例えば、実施形態におけるガス流路出口ＡＯＵＴ）に至るＵ字型のアノード電極側のガス流路（例えば、実施形態におけるガス流路２９１，２９２）を２つ設け、カソード電極側のセパレータはカソード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、カソード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口（例えば、実施形態におけるガス流路入口ＣＩＮ）の各々から、往路（例えば、実施形態における往路２１１Ａ，２１２Ａ）、折り返し部（例えば、実施形態における連絡路２０１，２０２）、復路（例えば、実施形態における復路２１１Ｂ，２１２Ｂ）を経てカソード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口（例えば、実施形態におけるガス流路出口ＣＯＵＴ）に至るＵ字型のカソード電極側のガス流路（例えば、実施形態におけるガス流路２１１，２１２）を２つ設け、これらアノード電極側とカソード電極側の各々２つのガス流路を復路部分を重ね合わせて前記ガス流路表面に配置し、前記各々２つのガス流路の往路部分の断面積の総和を復路部分の断面積の総和よりも大きくしたことを特徴とする燃料電池。
このように構成することで、燃料電池を運転している際に、セパレータのガス流路に結露水がたまっても、重ね合わされた復路における反応ガスの流速が増加し、これにより、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができるため、セパレータのガス流路表面における均一な反応を確保できる。
また、負荷に応じて２つのＵ字型のガス流路と１つのガス流路とを使い分けて電極内の反応ガス流通面積を変化させることができるため、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。そして、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した燃料電池の発明において、前記アノード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの一方の側辺に設け、カソード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの他方の側辺に設けたことを特徴とする。
このように構成することで、とりわけ、結露水が溜まりやすいカソード電極側のセパレータの折り返し部の結露水が電解質を透過して逆拡散しアノード電極側のセパレータのガス流路入口側に移動し、アノード電極側の反応ガスの加湿を促進させるため、その分だけ加湿のための装置を小型化することができる。
また、上記アノード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位に、水分の多いカソード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位が位置するため、水分が少なくなるアノード側の復路を逆拡散により十分に加湿することができる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の発明において、前記折り返し部が互いに２つのガス流路が合流するバッファー部として形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、ガス流路の一部が結露水により詰まったとしても、バッファー部を介して、結露水により詰まりを生じていない他の流路に反応ガスを導くことができるため、ガス流路が完全に詰まるのを防止できると共に反応の不均一をなくすことができる。
また、比較的結露水が溜まりやすい折り返し部がガス流路入口に近い位置に配置されることとなるため、最も加湿が必要なガス流路入口を効果的に加湿できる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料電池の発明において、前記ガス流路が複数本の流路（例えば、実施形態における溝１８，２６）からなることを特徴とする。
このように構成することで、１つのガス流路が詰まりを生じた場合でも、他のガス流路により反応ガスの供給が可能であるため、単一のガス流路の場合に比較して信頼性が高められる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１〜図９に示すのは、この発明の第１実施形態である。
図１に示すのは、カソード側セパレータ（ガス流路板）１０であって、ステンレス鋼などの金属材料からプレス成形されたものである。カソード側セパレータ１０は後述するアノード側セパレータ（ガス流路板）１１と共に電解質・電極構造体を挟持して燃料電池を構成し、更にこれらを複数組水平方向に積層して、例えば、車両に搭載される燃料電池スタックを構成するものである。
前記カソード側セパレータ１０には、左側辺部に３つの連通孔１２Ｃａ，１３Ｃ，１２Ｃｂが、右側辺部に３つの連通孔１４Ｃａ，１５Ｃ，１４Ｃｂが各々形成されている。上側辺部と下側辺部には各々１つの連通孔１６、１７が形成されている。つまり、この実施形態はいわゆる内部マニホールドタイプである。
【００１３】
具体的にはカソード側セパレータ１０の左側辺部の上側と下側には酸化剤ガス（例えば、空気）の入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂが形成され、左側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ｃが形成されている。一方、カソード側セパレータ１０の右側辺部の上側と下側には燃料ガス（例えば、水素）の入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂが形成され、右側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ｃが形成されている。
【００１４】
また、カソード側セパレータ１０の上側辺部には冷却液（例えば、エチレングリコール）の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃと、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、カソード電極と対峙し酸化剤ガスが供給される方形型のガス流路表面として構成されている。
【００１５】
ガス流路表面には横方向に直線状に延びる複数の溝（流路）１８が、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となってプレス成形により設けられている。ここで溝１８は波板状に形成された部位のうちの凹部であり、図２に示すカソード側セパレータ１０の裏側では突条１９として形成される。
尚、各溝１８の左側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各溝１８の右側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００１６】
図１において、燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ、出口側連通孔１５Ｃ、及び、冷却液の入口側連通孔１７、出口側連通孔１６の周囲は、各々シール部材ＣＳで取り囲まれている。
また、前記酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、及び、出口側連通孔１３Ｃは、右側縁部以外の部分をシール部材ＣＳにより囲まれている。
即ち、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、及び、出口側連通孔１３Ｃは、各々右側縁部においてガス流路表面と連通している。
【００１７】
前記酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａと出口側連通孔１３Ｃとの間にはシール部材ＣＳが設けられ、このシール部材ＣＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝１８の間に延出し、溝１８の右側端部付近に至る延出部ＣＳ１を備えている。
また、前記酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃｂと出口側連通孔１３Ｃとの間にはシール部材ＣＳが設けられ、このシール部材ＣＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝１８の間に延出し、溝１８の右側端部付近に至る延出部ＣＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＣＳ、及び延出部ＣＳ１，ＣＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＣＳ１，ＣＳ２が設けられる溝１８の間とは、前述したように組となって形成された溝１８の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００１８】
ここで、前記延出部ＣＳ１の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＣＳとの間には連絡路２０１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＣＳ２の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＣＳとの間には連絡路２０２を形成する間隔が確保されている。尚、これら連絡路２０１，２０２は、上流側の反応ガスをまとめるバッファー部として機能している。また、入口側連通孔１２Ｃａ側の溝１８の端部はガス流路入口ＣＩＮとして構成され、前記出口側連通孔１３Ｃ側の溝１８の端部をガス流路出口ＣＯＵＴとして構成され、これらガス流路入口ＣＩＮとガス流路出口ＣＯＵＴも、バファー部として機能している。
【００１９】
その結果、カソード側セパレータ１０のガス流路表面には、前記延出部ＣＳ１を境界部分とし、連絡路２０１を折り返し部としたＵ字型のガス（酸化剤ガス）流路２１１と、前記延出部ＣＳ２を境界部分とし連絡路２０２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２１２とが形成される。
【００２０】
つまり、Ｕ字型のガス流路２１１は、入口側連通孔１２Ｃａ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路２０１までの往路２１１Ａと、前記連絡路２０１から前記出口側連通孔１３Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路２１１Ｂとで構成され、Ｕ字型のガス流路２１２は、入口側連通孔１２Ｃｂ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路２０２までの往路２１２Ａと、前記連絡路２０２から前記出口側連通孔１３Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路２１２Ｂとで構成されている。
よって、カソード側セパレータ１０のガス流路表面にはガス流路２１１とガス流路２１２の２つのガス流路が設けられ、各ガス流路２１１，２１２の復路２１１Ｂ，２１２Ｂ同志が重ね合わせて配置されることとなる。
【００２１】
一方、図２に示すのは図１のカソード側セパレータ１０を裏側から見たものである。したがって、図２の右側辺部は図１の左側辺部に、図２の左側辺部は図１の右側辺部に対応している。具体的には右側辺部の上側と下側には酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂが形成され、右側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ｃが形成されている。また、左側辺部の上側と下側には燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂが形成され、左側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ｃが形成されている。
【００２２】
また、カソード側セパレータ１０の上側辺部には、図１と同様に冷却液の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃと、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、冷却液が供給される冷却面として構成されている。
【００２３】
そして、前記冷却面には図１において説明した溝１８に対応する位置に突条１９が形成されている。したがって、この突条１９も前記溝１８と同様に、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となって形成されている。ここで突条１９は波板状に形成された部位のうちの凸部である。したがって、隣接する突条１９の間には溝２２が形成されることとなる。
尚、各突条１９の右側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各突条１９の左側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００２４】
図２において、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、出口側連通孔１３Ｃ、燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ、出口側連通孔１５Ｃの周囲は、各々シール部材ＲＳで取り囲まれている。
また、冷却液の出口側連通孔１６の周囲は、冷却面側の一部（図２においての左側）を切欠部Ｋ１として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。また、冷却液の入口側連通孔１７の周囲は、冷却面側の一部（図２において右側）を切欠部Ｋ２として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。
即ち、冷却液の入口側連通孔１７は前記切欠部Ｋ２において冷却面と連通しており、出口側連通孔１６は前記切欠部Ｋ１において冷却面と連通している。
【００２５】
前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａと出口側連通孔１５Ｃとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条１９の間に延出し、突条１９の右側端部付近に至る延出部ＲＳ１を備えている。
また、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃｂと出口側連通孔１３Ｃとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条１９の間に延出し、突条１９の左側端部付近に至る延出部ＲＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＲＳ及び延出部ＲＳ１，ＲＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＲＳ１，ＲＳ２が設けられる突条１９の間とは、前述したように組となって形成された突条１９の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００２６】
ここで、前記延出部ＲＳ１の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路２４１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＲＳ２の左側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路２４２を形成する間隔が確保されている。
その結果、カソード側セパレータ１０の冷却面には、前記延出部ＲＳ２と延出部ＲＳ１とを境界部分とし２つの連絡路２４２，２４１を折り返し部とした蛇行した冷却液流路２５が形成される。
【００２７】
図３に示すのは、アノード側セパレータ１１であって、図１に示すカソード側セパレータ１０と同様にステンレス鋼などの金属材料からプレス成形され、カソード側セパレータ１０に対向する位置で電解質・電極構造体を挟持するものである。前記アノード側セパレータ１１には、前記カソード側セパレータ１０の左側辺部に対向する右側辺部に３つの連通孔１２Ａａ，１３Ａ，１２Ａｂが、また、カソード側セパレータ１０の右側辺部に対向する左側辺部に３つの連通孔１４Ａａ，１５Ａ，１４Ａｂが形成されている。また、上側辺部と下側辺部には各々１つの連通孔１６、１７が形成されている。図１のカソード側セパレータ１０と同様に内部マニホールドタイプとなっている。
【００２８】
具体的にはアノード側セパレータ１１の右側辺部の上側と下側には酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂが形成され、右側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ａが形成されている。一方、アノード側セパレータ１１の左側辺部の上側と下側には燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂが形成され、左側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ａが形成されている。
【００２９】
また、アノード側セパレータ１１の上側辺部には冷却液の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａと、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、アノード電極と対峙し燃料ガスが供給される方形型のガス流路表面として構成されている。
【００３０】
ガス流路表面にはカソード側セパレータ１０に対応して、横方向に直線状に延びる複数の溝（流路）２６が、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となってプレス成形により設けられている。ここで溝２６は波板状に形成された部位のうちの凹部であり、図４に示すアノード側セパレータ１１の裏側では突条２７として形成される。
尚、各溝２６の右側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各溝２６の左側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００３１】
図３において、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ、出口側連通孔１３Ａ、及び、冷却液の入口側連通孔１７、出口側連通孔１６の周囲は、各々シール部材ＡＳで取り囲まれている。
また、前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ、及び、出口側連通孔１５Ａは、右側縁部以外の部分をシール部材ＡＳにより囲まれている。
即ち、燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ、及び、出口側連通孔１５Ａは、各々右側縁部においてガス流路表面と連通している。
【００３２】
前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａと出口側連通孔１５Ａとの間にはシール部材ＡＳが設けられ、このシール部材ＡＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝２６の間に延出し、溝２６の右側端部付近に至る延出部ＡＳ１を備えている。
また、前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａｂと出口側連通孔１５Ａとの間にはシール部材ＡＳが設けられ、このシール部材ＡＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝２６の間に延出し、溝２６の右側端部付近に至る延出部ＡＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＡＳ、及び延出部ＡＳ１，ＡＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＡＳ１，ＡＳ２が設けられる溝２６の間とは、前述したように組となって形成された溝２６の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００３３】
ここで、前記延出部ＡＳ１の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＡＳとの間には連絡路２８１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＡＳ２の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＡＳとの間には連絡路２８２を形成する間隔が確保されている。尚、これら連絡路２８１，２８２は、上流側の反応ガスをまとめるバッファー部として機能している。また、入口側連通孔１４Ａａ側の溝２６の端部はガス流路入口ＡＩＮとして構成され、前記出口側連通孔１５Ａ側の溝２６の端部をガス流路出口ＡＯＵＴとして構成され、これらガス流路入口ＡＩＮとガス流路出口ＡＯＵＴも、バファー部として機能している。
【００３４】
その結果、アノード側セパレータ１１のガス流路表面には、前記延出部ＡＳ１を境界部分とし、連絡路２８１を折り返し部としたＵ字型のガス（燃料ガス）流路２９１と、前記延出部ＡＳ２を境界部分とし連絡路２８２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２９２とが形成される。
【００３５】
つまり、Ｕ字型のガス流路２９１は、入口側連通孔１４Ａａ側のガス流路入口ＡＩＮから折り返し部である連絡路２８１までの往路２９１Ａと、前記連絡路２８１から前記出口側連通孔１５Ａ側のガス流路出口ＡＯＵＴまでの復路２９１Ｂとで構成され、Ｕ字型のガス流路２９２は、入口側連通孔１２Ａｂ側のガス流路入口ＡＩＮから折り返し部である連絡路２８２までの往路２９２Ａと、前記連絡路２８２から前記出口側連通孔１５Ａ側のガス流路出口ＡＯＵＴまでの復路２９２Ｂとで構成されている。
よって、アノード側セパレータ１１のガス流路表面にはガス流路２９１とガス流路２９２の２つのガス流路が設けられ、各ガス流路２９１，２９２の復路２９１Ｂ，２９２Ｂ同志が重ね合わせて配置されることとなる。
【００３６】
一方、図４に示すのは図３のアノード側セパレータ１１を裏側から見たものである。したがって、図４の右側辺部は図３の左側辺部に、図４の左側辺部は図３の右側辺部に対応している。具体的には左側辺部の上側と下側には酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂが形成され、左側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ａが形成されている。また、右側辺部の上側と下側には燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂが形成され、右側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ａが形成されている。
また、アノード側セパレータ１１の上側辺部には、図３と同様に冷却液の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａと、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、冷却液が供給される冷却面として構成されている。
【００３７】
そして、前記冷却面には図３において説明した溝２６に対応する位置に突条２７が形成されている。したがって、この突条２７も前記溝２６と同様に、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となって形成されている。ここで突条２７は波板状に形成された部位のうちの凸部である。したがって、隣接する突条２７の間には溝３０が形成されることとなる。
尚、各突条２７の左側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各突条２７の右側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００３８】
図４において、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ、出口側連通孔１３Ａ、燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ、出口側連通孔１５Ａの周囲は、各々シール部材ＲＳで取り囲まれている。
また、冷却液の出口側連通孔１６の周囲は、冷却面側の一部（図４においての右側）を切欠部Ｋ１として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。また、冷却液の入口側連通孔１７の周囲は、冷却面側の一部（図４において左側）を切欠部Ｋ２として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。
即ち、冷却液の入口側連通孔１７は前記切欠部Ｋ２において冷却面と連通しており、出口側連通孔１６は前記切欠部Ｋ１において冷却面と連通している。
【００３９】
前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａと出口側連通孔１５Ａとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条２７の間に延出し、突条２７の左側端部付近に至る延出部ＲＳ１を備えている。
また、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａｂと出口側連通孔１３Ａとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条２７の間に延出し、突条２７の右側端部付近に至る延出部ＲＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＲＳ及び延出部ＲＳ１，ＲＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＲＳ１，ＲＳ２が設けられる突条２７の間とは、前述したように組となって形成された突条２７の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００４０】
ここで、前記延出部ＲＳ１の左側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路３１１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＲＳ２の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路３１２を形成する間隔が確保されている。
その結果、アノード側セパレータ１１の冷却面には、前記延出部ＲＳ２と延出部ＲＳ１とを境界部分とし２つの連絡路３１２，３１１を折り返し部とした蛇行した冷却液流路２５が形成される。
【００４１】
図５〜図９は、前記カソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１とにより電解質・電極構造体７を挟持して構成される燃料電池８を図２の各部において断面で示したものである。
図５は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。同図において、電解質・電極構造体７は、固体高分子電解質膜とこの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対設して構成されるものであり、電解質・電極構造体７をシール部材ＣＳ，ＡＳを介してカソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１とで挟持している。
【００４２】
この際、図１のカソード側セパレータ１０の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ及び出口側連通孔１３Ｃは、図３のアノード側セパレータ１１の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ及び出口側連通孔１３Ａに整合する。また、図１のカソード側セパレータ１０の燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ及び出口側連通孔１５Ｃは、図３のアノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ及び出口側連通孔１５Ａに整合する。そして、このように各部が整合した状態で電解質・電極構造体７を対向するガス流路表面で挟持している。
【００４３】
また、上記電解質・電極構造体７を挟持したカソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１は複数組積層されるため、隣接する部分では各冷却面が対向した状態となる。つまり、図２のカソード側セパレータ１０の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ及び出口側連通孔１３Ｃは、図４のアノード側セパレータ１１の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ及び出口側連通孔１３Ａに整合する。一方、図２のカソード側セパレータ１０の燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ及び出口側連通孔１５Ｃは、図４のアノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ及び出口側連通孔１５Ａに整合する。
【００４４】
このように積層された状態で、前記カソード側セパレータ１０と電解質・電極構造体７との間に、前述したガス（酸化剤ガス）流路２１１、２１２が形成され、アノード側セパレータ１１と電解質・電極構造体７との間に、前述したガス（燃料ガス）流路２９１，２９２が形成され、前記アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１０との間に、前述した冷却液流路２５が形成される。
【００４５】
また、図５に示すように、カソード側セパレータ１０の燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ及び出口側連通孔１５Ｃが、アノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ及び出口側連通孔１５Ａと、シール部材ＣＳによりシールされている。
図６は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。同図において、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面との間に蛇行した冷却液流路２５を形成すべく、シール部材ＲＳの延出部ＲＳ１は互いに密接している。また、カソード側セパレータ１０のガス流路表面とアノード側セパレータ１１のガス流路表面の突条同志（溝２２と溝３０の裏側同志）が電解質・電極構造体７を挟持しており、また、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面の溝２２、溝３０同志が対向してここに冷却液流路２５が形成されている。
【００４６】
図７は図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。カソード側セパレータ１０のガス流路表面とアノード側セパレータ１１のガス流路表面の各突条同志（溝２２と溝３０の裏側同志）が電解質・電極構造体７を挟持している状態と、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面の溝２２、溝３０同志が対向して冷却液流路２５が形成されている状態を示す。
また、図８は図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。カソード側セパレータ１０のガス流路表面とアノード側セパレータ１１のガス流路表面の各溝１８，２６が電解質・電極構造体７との間にガス流路２１１，２９１を形成している状態と、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面の突条１９，２７同志が密接して冷却液流路を区画している状態を示す。尚、図９は図２のＥ−Ｅ線に沿う断面図であり、各シール部材ＡＳ，ＣＳ，ＲＳが延出部ＡＳ２，ＣＳ２，ＲＳ２を含め互いに密接している状態を示す。
【００４７】
上記実施形態において、燃料電池８に酸化剤ガスが供給されると、この酸化剤ガスは、図１に示すようにカソード側セパレータ１０の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂからカソード側セパレータ１０のガス流路表面に供給される。すると、前記延出部ＣＳ１を境界部分とし連絡路２０１を折り返し部としたＵ字型のガス流路２１１と、前記延出部ＣＳ２を境界部分とし連絡路２０２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２１２とに酸化剤ガスが流れ、反応済みのガスは酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ｃから排出される。
【００４８】
一方、同様に燃料電池に燃料ガスが供給されると、この燃料ガスは、図３に示すようにアノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂからアノード側セパレータ１１のガス流路表面に供給される。すると、前記延出部ＡＳ１を境界部分とし連絡路２８１を折り返し部としたＵ字型のガス流路２９１と、前記延出部ＡＳ２を境界部分とし連絡路２８２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２９２とに燃料ガスが流れ、反応済みのガスは燃料ガスの出口側連通孔１５Ａから排出される。
したがって、供給される燃料ガスと酸化ガスとにより、固体高分子電解質膜を介して、カソード側セパレータ１０とアノード側セレータ１１との間に電気エネルギーが発生して発電が行われる。
【００４９】
また、燃料電池に冷却液が供給されると、この冷却液は図２、図４に示すようにカソード側セパレータ１０及びアノード側セパレータ１１の冷却液の入口側連通孔１７から各セパレータ１０，１１の冷却面に供給される。すると、前記延出部ＲＳ２，ＲＳ１を境界部分とし連絡路２４２，３１２及び連絡路２４１，３１１を折り返し部とした蛇行した冷却液流路２５に冷却液が流れ、冷却液の出口側連通孔１６から排出される。これにより燃料電池を冷却することができる。
【００５０】
したがって、この実施形態においては、カソード側セパレータ１０の２つのガス流路２１１，２１２においては復路２１１Ｂ，２１２Ｂが重ね合わされ、アノード側セパレータ１１の２つのガス流路２９１，２９２においては復路２９１Ｂ，２９２Ｂが重ね合わされて配置されているため、重ね合わされた復路２９１Ｂ，２９２Ｂにおいてガス流速が増加し、その結果、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができる。このため、各セパレータ１０，１１のガス流路表面が部分的に結露水により閉塞されることが無くなり均一な反応を確保できる。
【００５１】
また、前記実施形態においては、カソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１の双方とも、入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂから連絡路２０１，２０２、連絡路２８１，２８２に至るまでの溝１８，２６数の総和（４本＋４本＝８本）に比較して、連絡路２０１，２０２、連絡路２８１，２８２から出口側連通孔１３Ｃ、出口側連通孔１５Ａに至るまでの溝１８，２６数（５本）と少なくなっているため、各反応ガスの流速を早めることができ、したがって、結露水を有効に排出することができる。尚、反応ガスの流速を増加させるためには、反応ガスが反応に供されることにより減少する分を考慮したうえで、更に、出口側の溝数を減少させる必要がある。
【００５２】
また、各セパレータ１０，１１は各々２つのガス流路２１１，２１２、ガス流路２９１，２９２を有しているため、例えば、低負荷域において一方のガス流路のみを使用するなど、負荷に応じて２つのガス流路と１つのガス流路を使い分けることができるため、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。また、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
【００５３】
また、前記アノード側セパレータ１１の各ガス流路入口ＡＩＮ、出口ＡＯＵＴを一方の側辺（例えば、図３の左側辺部）に設け、カソード側セパレータ１０のガス流路入口ＣＩＮ、出口ＣＯＵＴを他方の側辺（図１の左側辺部）に設けたことにより、とりわけ、結露水が溜まりやすいカソード側セパレータ１０の折り返し部２８１，２８２の結露水が固体高分子電解質膜を透過して逆拡散しアノード側セパレータ１１のガス流路入口ＡＩＮに移動し、アノード側の反応ガスの加湿を入り口側で促進させるため、その分だけ加湿のための装置を小型化することができると共に、排水量が少なくなる分だけ排水のための付帯装置を簡素化できる。
また、上記アノード側セパレータ１１の復路２９１Ｂ，２９２Ｂを重ね合わせた部位に、水分の多いカソード側セパレータ１０の復路２１１Ｂ，２１２Ｂを重ね合わせた部位が位置するため、水分が少なくなるアノード側の復路２９１Ｂ，２９２Ｂを逆拡散により十分に加湿することができる。
【００５４】
そして、前記実施形態においては、反応ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ等、入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ等が、各セパレータ１０，１１の外側寄りに設定してあるため、内側に設定した場合に比較して放熱効果が高く温度が低下し易いので、規定量の水分が供給されなくても、相対湿度を規定値に保持することが容易となるメリットがある。
【００５５】
また、カソード側セパレータ１０の連絡路２０１，２０２、アノード側セパレータ１１の連絡路２８１，２８２は、各々往路２１１Ａ，２１２Ａ、往路２９１Ａ，２９２Ａからの反応ガスをまとめるバッファー部として機能している。一方、カソード側セパレータ１０の各ガス流路入口ＣＩＮとガス流路出口ＣＯＵＴは酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂと出口側連通孔１３Ｃのバッファー部として機能し、アノード側セパレータ１１の各ガス流路入口ＡＩＮとガス流路出口ＡＯＵＴは、カソード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４ｂと出口側連通孔１５Ａのバッファー部として機能している。
【００５６】
よって、仮に結露水により溝１８，２６が一部詰まっても、上記バッファー部として機能する部位において詰まりを生じていない溝に反応ガスを導けるため、各連絡路２０１，２０２、連絡路２８１，２８２を設けないでガス流路を連続して設けた場合に比較して有効反応面積を大きく減少させるようなことが無くなる。また、同様に、各溝１８，２６を入口側連通孔１２Ｃａ，１４Ａａ等や、出口側連通孔１３Ｃ，１５Ａ等と連続して設けた場合に比較して、有効反応面積を大きく減少させることが無くなる。
【００５７】
次に、第２実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。
前記第１実施形態がいわゆる内部マニホールドタイプであるのに対して、この実施形態は外部マニホールドタイプに適用したものである。
図１０はカソード側セパレータ（ガス流路板）６０のガス流路表面を示すものであり、第１実施形態の図１に対応している。カソード側セパレータ６０は、金属製の薄板からプレス成形により成形され、上側から４本、５本、４本を組とした横方向に延びる溝（流路）６１が１組づつ設けられている。
【００５８】
カソード側セパレータ６０には左側辺部を除いて上側辺部と下側辺部と右側辺部の端縁にシール部材ＴＳが設けられている。また、カソード側セパレータ６０の左側辺部から、前記溝６１の各組を仕切る位置に継ぎ目無く２つのシール部材ＴＳの延出部ＴＳ１，ＴＳ２が右側辺部の手前まで延出している。尚、延出部ＴＳ１，ＴＳ２の右側の端部とシール部材ＴＳとの間には、各々連絡路６５１、連絡路６５２が形成されている。尚、これら連絡路６５１，６５２は、上流側のガスをまとめるバッファー部として機能している。また、入口側連通孔６６Ｃａ側の溝６１の端部はガス流路入口ＣＩＮとして構成され、前記出口側連通孔６７Ｃ側の溝６１の端部はガス流路出口ＣＯＵＴとして構成されるが、これらガス流路入口ＣＩＮとガス流路出口ＣＯＵＴも、バファー部として機能している。
【００５９】
また、前記カソード側セパレータ６０の左側辺部には、各延出部ＴＳ１に対応する位置に、図１１に示すようなチャンネル状のマニホールド部材６２が酸化剤ガス用として３つ取り付けられている。また、反対側の右側辺部にも同様の構成のマニホールド部材６２が燃料ガス用として３つ取り付けられている。そして、カソード側セパレータ６０の上側辺部と下側辺部には、冷却液用としてのマニホールド部材６３が各々１つづつ取り付けられている。尚、各マニホールド部材６２，６３には設置部分にシール材６４が取り付けられている。
【００６０】
したがって、左側辺部の上下のマニホールド部材６２により酸化剤ガスの入口側マニホールド６６Ｃａ，６６Ｃｂが形成され、中央部のマニホールド部材６２により酸化剤ガスの出口側マニホールド６７Ｃが形成される。また、右側辺部の上下のマニホールド部材６２により燃料ガスの入口側マニホールド６８Ｃａ，６８Ｃｂが形成され、中央部のマニホールド部材６２により燃料ガスの出口側マニホールド６９Ｃが形成される。また、下側辺部のマニホールド部材６３により冷却液の入口側マニホールド７１が構成され、上側辺部のマニホールド部材６３により冷却液の出口側マニホールド７０が構成される。
【００６１】
その結果、カソード側セパレータ６０のガス流路表面には、前記延出部ＴＳ１を境界部分とし、連絡路６５１を折り返し部としたＵ字型のガス（酸化剤ガス）流路６６１と、前記延出部ＴＳ２を境界部分とし連絡路６５２を折り返し部としたＵ字型のガス流路６６２とが形成される。
つまり、Ｕ字型のガス流路６６１は、入口側連通孔６６Ｃａ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路６５１までの往路６５１Ａと、前記連絡路６５１から前記出口側連通孔６７Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路６６１Ｂとで構成され、Ｕ字型のガス流路６６２は、入口側連通孔６６Ｃｂ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路６５２までの往路６６２Ａと、前記連絡路６５２から前記出口側連通孔６７Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路６６２Ｂとで構成されている。
よって、カソード側セパレータ６０のガス流路表面にはガス流路６６１とガス流路６６２の２つのガス流路が設けられ、各ガス流路６６１，６６２の復路６６１Ｂ，６６２Ｂ同志が重ね合わせて配置されることとなる。
【００６２】
図１２は図１０のカソード側セパレータ６０の裏面の冷却面を示している。この面には前記溝６１の裏側位置に突条７２が形成されている。この冷却面には上側辺部の左側と下側辺部の右側を各々切欠部Ｋ１，Ｋ２として除いた端縁にシール部材ＴＳが設けられている。カソード側セパレータ６０の左側辺部の中央部のやや上側から、前記突条７２の各組を仕切る位置に継ぎ目無くシール部材ＴＳの延出部ＴＳ１が右側辺部の手前まで延出している。一方、カソード側セパレータ６０の右側辺部の中央部のやや下側から、前記突条７２の各組を仕切る位置に継ぎ目無くシール部材ＴＳの延出部ＴＳ２が左側辺部の手前まで延出している。
【００６３】
尚、延出部ＴＳ１の右側の端部とシール部材ＴＳとの間には連絡路６８１が形成されている。また、延出部ＴＳ２の左側の端部とシール部材ＴＳとの間には連絡路６８２が形成されている。
そして、前述したように、右側辺部には、各延出部ＴＳ１に対応する位置に、図１１に示すようなチャンネル状のマニホールド部材６２が酸化剤ガス用として３つ取り付けられている。また、反対側の左側辺部にも同様の構成のマニホールド部材６２が燃料ガス用として３つ取り付けられている。そして、カソード側セパレータ６０の上側辺部と下側辺部には、冷却液用としてのマニホールド部材６３が各々１つづつ取り付けられている。
【００６４】
よって、前記カソード側セパレータ６０の冷却面に延出部ＴＳ２，ＴＳ１を境界部分として、連絡路６８２，６８１を折り返し部とした蛇行した冷却液（エチレングリコール）流路６９が形成される。
尚、カソード側セパレータ６０についてのみ説明したが、アノード側セパレータについても、第１実施形態と同様の位置関係で各部が形成されている。
【００６５】
したがって、この第２実施形態においても、前述した第１実施形態と同等の効果を外部マニホールドタイプで得ることができる。
つまり、カソード側セパレータ６０の２つのガス流路６６１，６６２においては復路６６１Ｂ，６６２Ｂが重ね合わされ、アノード側セパレータにおいても同様に復路が重ね合わされているため、重ね合わされた復路においてガス流速が増加し、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができる。よって均一な反応を確保できる。
【００６６】
また、負荷の大きさに合わせて２つのガス流路の双方、または一方のガス流路使い分けることにより、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。また、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
そして、カソード側セパレータ６０のガス流路表面を流れる酸化剤ガスの折り返し側が、アノード側セパレータのガス流路表面を流れる燃料ガスの入口側に設定してあるため加湿装置を小型化することができると共に、排水量が少なくなる分だけ排水のための装置を簡素化できる。
そして、前記バッファー部、とりわけ、連絡路６５１，６５２をバッファー部として機能させることができるため、結露水が一部の溝を閉塞しても、バッファー部として機能する連絡路６５１，６５２により、反応ガスを他の溝に流すことができ、したがって、有効反応面積を大きく減少させるようなことが無くなる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、燃料電池を運転している際に、セパレータのガス流路に結露水がたまっても、重ね合わされた復路における反応ガスの流速が増加し、これにより、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができるため、セパレータのガス流路表面における均一な反応を確保できる。
また、負荷に応じて２つのＵ字型のガス流路と１つのガス流路とを使い分けて電極内の反応ガス流通面積を変化させることができるため、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。そして、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
更に、往路に対する復路における反応ガスの流速を確実に高め結露水の排水性を向上することができる。
【００７０】
請求項２に記載した発明によれば、結露水が溜まりやすいカソード電極側のセパレータの折り返し部の結露水が電解質を透過して逆拡散しアノード電極側のセパレータのガス流路入口側に移動し、アノード電極側の反応ガスの加湿を促進させるため、その分だけ加湿のための装置を小型化することができると共に排水量が少なくなる分だけ排水のための付帯装置を簡素化できる。また、上記アノード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位に、水分の多いカソード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位が位置するため、水分が少なくなるアノード側の復路を逆拡散により十分に加湿することができる。
【００７１】
請求項３に記載した発明によれば、ガス流路の一部が結露水により詰まったとしても、バッファー部を介して、結露水により詰まりを生じていない他の流路に反応ガスを導くことができるため、ガス流路が完全に詰まるのを防止できると共に反応の不均一をなくすことができる。
【００７２】
請求項４に記載した発明によれば、１つのガス流路が詰まりを生じた場合でも、他のガス流路により反応ガスの供給が可能であるため、単一のガス流路の場合に比較して信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１実施形態のカソード側セパレータの平面図である。
【図２】  図１の裏面図である。
【図３】  この発明の第１実施形態のアノード側セパレータの平面図である。
【図４】  図３の裏面図である。
【図５】  図２のＡ−Ａに沿う燃料電池の断面図である。
【図６】  図２のＢ−Ｂに沿う燃料電池の断面図である。
【図７】  図２のＣ−Ｃに沿う燃料電池の断面図である。
【図８】  図２のＤ−Ｄに沿う燃料電池の断面図である。
【図９】  図２のＥ−Ｅに沿う燃料電池の断面図である。
【図１０】  この発明の第２実施形態のカソード側セパレータの平面図である。
【図１１】  この発明の第２実施形態のマニホールド部材の斜視図である。
【図１２】  図１０の裏面図である。
【図１３】  従来技術の平面図である。
【符号の説明】
７  電解質・電極構造体
１０  カソード側セパレータ（ガス流路板）
１１  アノード側セパレータ（ガス流路板）
１８，２６  溝（流路）
２１１Ａ、２１２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａ  往路
２０１、２０２、２８１、２８２  連絡路（折り返し部）
２１１Ｂ、２１２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂ  復路
２１１、２１２、２９１、２９２  ガス流路
ＣＩＮ，ＡＩＮ  ガス流路入口
ＣＯＵＴ、ＡＯＵＴ  ガス流路出口
【図１】
0004651807.tif 000002
【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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