(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に用いられるセパレータであって、
反応ガスまたは冷媒が流れる流体流通領域と、前記流体流通領域の周囲に間隙を空けて配置され、前記反応ガスまたは前記冷媒を供給または排出する貫通孔と、を備えるセパレータ本体と、
前記流体流通領域と前記貫通孔との間の前記間隙に接着して配置され、前記流体流通領域と前記貫通孔との間の前記反応ガスまたは前記冷媒の流れを整える整流部と、
を備え、
前記整流部は、
複数の突起部と、前記複数の突起部よりも厚さが薄く、前記複数の突起部を連結する連結部と、
を備え、
前記連結部は、前記突起部に対して、前記流体流通領域側または前記貫通孔側に配置される、セパレータ。
【請求項２】
請求項１に記載のセパレータにおいて、
前記突起部は、略円柱形状である、
セパレータ。
【請求項３】
請求項１から請求項２のいずれか一項に記載のセパレータにおいて、
前記突起部および前記連結部は、同一の弾性材料から射出成形によって一体的に形成される、
セパレータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセパレータにおいて、
前記貫通孔の周囲に形成され、弾性材料から成るシール部を備え、
前記整流部は、前記シール部と同一の弾性材料から成り、前記シール部と前記整流部とは、射出成形により同時成形される、
セパレータ。
【請求項５】
燃料電池に用いられる集電板であって、
冷媒が流れる冷媒流通領域と、前記冷媒流通領域の周囲に間隙を空けて配置され、前記冷媒を供給または排出する貫通孔と、を備える集電板本体と、
前記冷媒流通領域と前記貫通孔との間の前記間隙に接着して配置され、前記冷媒流通領域と前記貫通孔との間の前記冷媒の流れを整える整流部と、
を備え、
前記整流部は、
複数の突起部と、前記複数の突起部よりも厚さが薄く、前記複数の突起部を連結する連結部と、
を備え、
前記連結部は、前記突起部に対して、前記冷媒流通領域側または前記貫通孔側に配置される、集電板。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセパレータを備える燃料電池。
【請求項７】
燃料電池スタックであって、
請求項６に記載の燃料電池を複数積層して成る積層体を備える、燃料電池スタック。
【請求項８】
燃料電池スタックであって、
複数の燃料電池を積層して成る積層体と、
請求項５に記載の集電板と、
を備える、燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に用いられるセパレータにおいて、従来、反応ガスまたは冷媒を流すための内部流路と、反応ガスまたは冷媒を供給または排出する貫通孔が設けられる構成が知られている。セパレータにおいて、上記貫通孔と内部流路との間の流体（反応ガス、冷媒）の流れを整えるための突起（以下、「流路リブ」と称する。）を設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７２８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、流路リブは、セパレータ本体と異なる材料で形成され、セパレータ本体に接着されている。流路リブには、反応ガスや冷媒の流れに伴い圧力がかかるため、セパレータ本体から剥離するおそれがある。そこで、燃料電池用のセパレータにおいて、流路リブの剥離を抑制する技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池に用いられるセパレータが提供される。このセパレータは、反応ガスまたは冷媒が流れる流体流通領域と、前記流体流通領域の周囲に間隙を空けて配置され、前記反応ガスまたは前記冷媒を供給または排出する貫通孔と、を備えるセパレータ本体と、前記流体流通領域と前記貫通孔との間の前記間隙に接着して配置され、前記流体流通領域と前記貫通孔との間の前記反応ガスまたは前記冷媒の流れを整える整流部と、を備え、前記整流部は、複数の突起部と、前記複数の突起部よりも厚さが薄く、前記複数の突起部を連結する連結部と、を備える。
【０００７】
この形態のセパレータによれば、整流部を備えるため、流体流通媒体と貫通孔との間の流体（反応ガスまたは冷媒）の流れを整えることができる。また、整流部が複数の突起部と連結部とを備え、複数の突起部が連結部によって連結されているため、複数の突起部がそれぞれ独立して設けられる場合と比較して、セパレータ本体と接着される接着面積が大きいため、流体の流れに伴う圧力によるセパレータ本体からの剥離を抑制することができる。
【０００８】
（２）上記形態のセパレータにおいて、前記連結部は、前記突起部に対して、前記流体流通領域側または前記貫通孔側に配置されてもよい。このようにすると、連結部を、各突起部間を直接繋ぐように各突起部間に配置する場合に比べて、流体（反応ガスまたは冷媒）の流れる流路断面積を確保することができ、流体の流通阻害を抑制することができる。
【０００９】
（３）上記形態のセパレータにおいて、突起部は、略円柱形状にしてもよい。このようにすると、流体の流れに方向性をもたせず、広い方向に拡散させることができる。ここで、略円柱形状とは、平面形状が真円形状に限定されず、真円から多少外れる形状も含む意味である。
【００１０】
（４）上記形態のセパレータにおいて、前記突起部および前記連結部は、同一の弾性材料から射出成形によって一体的に形成されてもよい。このようにすると、射出成形により容易に整流部を形成することができ、成形不良を低減することができる。
【００１１】
（５）上記形態のセパレータにおいて、前記貫通孔の周囲に形成され、弾性材料から成るシール部を備え、前記整流部は、前記シール部と同一の弾性材料から成り、前記シール部と前記整流部とは、射出成形により同時成形されてもよい。このようにすると、製造工程を削減することができる。その結果、製造時間短縮、コスト低減に資することができる。
【００１２】
（６）本発明の他の形態によれば、燃料電池に用いられる集電板が提供される。この集電板は、冷媒が流れる冷媒流通領域と、前記冷媒流通領域の周囲に間隙を空けて配置され、前記冷媒を供給または排出する貫通孔と、を備える集電板本体と、前記冷媒流通領域と前記貫通孔との間の前記間隙に接着して配置され、前記冷媒流通領域と前記貫通孔との間の前記冷媒の流れを整える整流部と、を備え、前記整流部は、複数の突起部と、前記複数の突起部よりも厚さが薄く、前記複数の突起部を連結する連結部と、を備えてもよい。
【００１３】
この形態の集電板によれば、整流部を備えるため、冷媒流通領域と貫通孔との間の冷媒の流れを整えることができる。また、整流部が複数の突起部と連結部とを備え、複数の突起部が連結部によって連結されているため、複数の突起部がそれぞれ独立して設けられる場合と比較して、集電板本体と接着される接着面積が大きいため、冷媒の流れに伴う圧力による集電板本体からの剥離を抑制することができる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、セパレータを備える燃料電池、複数の燃料電池が積層された燃料電池スタック、集電板を備える燃料電池スタック、燃料電池システム、燃料電池システムを搭載した移動体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態としての燃料電池スタック１０の構成を示す概略斜視図である。
【図２】集電板と燃料電池の配置の様子を概略的に示す説明図である。
【図３】第１実施形態のアノード側セパレータを平面視で示す説明図である。
【図４】第１実施形態の整流部の断面構成を概略的に示す説明図である。
【図５】第２実施形態のアノード側セパレータを平面視で示す説明図である。
【図６】第２実施形態の第２の整流部の断面構成を概略的に示す説明図である。
【図７】第３実施形態のアノード側セパレータを平面視で示す説明図である。
【図８】第３実施形態の第２の整流部の断面構成を概略的に示す説明図である。
【図９】第４実施形態の集電板を平面視で示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．燃料電池スタックの構成：
図１は本発明の第１実施形態としての燃料電池スタック１０の構成を示す概略斜視図である。燃料電池スタック１０は、一つの発電単位としての燃料電池１００をＺ方向（以下、「積層方向」とも称する。）に複数積層した積層体１２を、集電板１６０Ｆ，１６０Ｅ、絶縁板１６５Ｆ，１６５Ｅを介して、エンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅで挟持したスタック構造を有している。燃料電池１００と、集電板１６０Ｆ，１６０Ｅと、絶縁板１６５Ｆ，１６５Ｅ、およびエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅは、それぞれ、略矩形状の外形を有するプレート構造を有しており、長辺がＸ方向（水平方向）で短辺がＹ方向（垂直方向，鉛直方向）に沿うように配置されている。以下の説明において、図１におけるＺ軸プラス方向を前、Ｚ軸マイナス方向を後ろと表現する。
【００１７】
前端側におけるエンドプレート１７０Ｆと絶縁板１６５Ｆと集電板１６０Ｆは、燃料ガス供給孔１７２ＩＮおよび燃料ガス排出孔１７２ＯＴと、酸化剤ガス供給孔１７４ＩＮおよび酸化剤ガス排出孔１７４ＯＴと、冷却水供給孔１７６ＩＮおよび冷却水排出孔１７６ＯＴとを有する。以下、これらの供給孔および排出孔をまとめて、「給排孔」とも称する。これらの給排孔は、各燃料電池１００の対応する位置に設けられているそれぞれの孔（不図示）と連結して、それぞれに対応するガス或いは冷却水の給排マニホールドを構成する。その一方、後端側におけるエンドプレート１７０Ｅと絶縁板１６５Ｅと集電板１６０Ｅには、これらの給排孔は設けられていない。これは、反応ガス（燃料ガス，酸化剤ガス）および冷却水を前端側のエンドプレート１７０Ｆからそれぞれの燃料電池１００に対して供給マニホールドを介して供給しつつ、それぞれの燃料電池１００からの排出ガスおよび排出水を前端側のエンドプレート１７０Ｆから外部に対して排出マニホールドを介して排出するタイプの燃料電池であることによる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、前端側のエンドプレート１７０Ｆから反応ガスおよび冷却水を供給し、後端側のエンドプレート１７０Ｅから排出ガスおよび排出水が外部へ排出されるタイプ等の種々のタイプとすることができる。本実施形態において、冷却水は、燃料電池１００を加熱あるいは冷却して目的の温度に制御する熱媒体であり、請求項における冷媒に相当する。
【００１８】
酸化剤ガス供給孔１７４ＩＮは、前端側のエンドプレート１７０Ｆの下端の外縁部にＸ方向（長辺方向）に沿って配置されており、酸化剤ガス排出孔１７４ＯＴは、上端の外縁部にＸ方向に沿って配置されている。燃料ガス供給孔１７２ＩＮは、前端側のエンドプレート１７０Ｆの右端の外縁部のＹ方向（短辺方向）の上端部に配置されており、燃料ガス排出孔１７２ＯＴは、左端の外縁部のＹ方向の下端部に配置されている。冷却水供給孔１７６ＩＮは、酸化剤ガス供給孔１７４ＩＮの下側にＹ方向に沿って配置されており、冷却水排出孔１７６ＯＴは、酸化剤ガス排出孔１７４ＯＴの上側にＹ方向に沿って配置されている。なお、上記した各給排孔は、燃料電池１００においては、複数の給排孔に後述するように分けられている。
【００１９】
図２は集電板１６０Ｆと燃料電池１００と集電板１６０Ｅの配置の様子を概略的に示す説明図である。前端側の集電板１６０Ｆおよび後端側の集電板１６０Ｅは、各燃料電池１００の発電電力を集電し、集電端子１６１を介して外部へ出力する。図示するように、燃料電池１００は、その周縁に、燃料ガス供給孔１０２ＩＮおよび燃料ガス排出孔１０２ＯＴと、６つの酸化剤ガス供給孔１０４ＩＮおよび７つの酸化剤ガス排出孔１０４ＯＴと、３つの冷却水供給孔１０６ＩＮおよび３つの冷却水排出孔１０６ＯＴとを備える。これら給排孔は、エンドプレート１７０Ｆにおける燃料ガス供給孔１７２ＩＮ等と繋がる。燃料電池１００を複数積層して、燃料電池スタック１０を構成すると、これらの給排孔により、各燃料電池１００に燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却水を供給するマニホールドや、各燃料電池１００から燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却水を排出させるマニホールドが形成される。
【００２０】
燃料電池１００は、図示するように、アノード側セパレータ１２０とカソード側セパレータ１３０とシール部材一体型ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ:膜電極接合体）１４０とを備える。シール部材一体型ＭＥＡ１４０は、ＭＥＡの外周に、枠状のシール部材が、ＭＥＡと一体的に形成されている。ＭＥＡは、電解質膜一方の面にアノード、アノード側拡散層の順に積層され、他方の面にカソード、カソード側拡散層の順に積層されて構成される。シール部材一体型ＭＥＡ１４０をアノード側セパレータ１２０とカソード側セパレータ１３０とで挟持すると、シール部材によって、燃料電池１００の周縁部がシールされる。本実施形態において、ＭＥＡとして、電解質膜と触媒電極とガス拡散層とが接合された構成を例示したが、これに限定されず、ガス拡散層を備えない構成にしてもよいし、ガス拡散層を別体として構成してもよい。また、ＭＥＡとシール部材が一体的に形成される構成を例示したが、これに限定されず、ＭＥＡとシール部材とを別体として構成してもよい。
【００２１】
アノード側セパレータ１２０およびカソード側セパレータ１３０は、チタン製の薄板鋼板であり、上記の給排孔で囲まれる領域には、反応ガスや冷却水が流通する流路がプレス加工により形成されている。具体的には、アノード側セパレータ１２０のカソード側セパレータ１３０と接触する面（図２において図示する面）には、冷却水流路が形成され、シール部材一体型ＭＥＡ１４０と接触する面には燃料ガス流路（不図示）が形成されている。カソード側セパレータ１３０のアノード側セパレータ１２０と接触する面（不図示）には、冷却水流路が形成され、シール部材一体型ＭＥＡ１４０と接触する面には酸化剤ガス流路（不図示）が形成されている。本実施形態では、各セパレータとして、流路が形成されているものを例示しているが、流路が形成されておらず、別部材として構成された流路部材を介して燃料電池、燃料電池スタックを構成してもよい。本実施形態において、流路が形成された領域が、請求項における流体流通領域に相当する。
【００２２】
また、アノード側セパレータ１２０およびカソード側セパレータ１３０は、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって構成されていればよく、構成材料は、本実施形態に限定されない。例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、ステンレス鋼、アルミニウム、それらの合金などの金属部材によって形成されてもよい。なお、これらの各プレートは、冷却水に晒されるので、耐食性の高い金属を用いることが好ましい。
【００２３】
Ａ２．アノード側セパレータの構成：
図３は、アノード側セパレータを平面視で示す説明図である。図３では、アノード側セパレータ１２０の冷却水流路（不図示）が形成された面（以下、冷却面ともいう）を示している。アノード側セパレータ１２０は、チタン製のセパレータ本体１２１と、ゴム製のシール部３０２，３０４，３０６と、これらと同一のゴム製の第１，２の整流部２０ＩＮ，２０ＯＴと、を備える。本実施形態において、シール部３０２，３０４，３０６、および第１，２の整流部２０ＩＮ，２０ＯＴを形成するゴムとしては、シール性、弾性、および接着性を有するエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を用いた。
【００２４】
セパレータ本体１２１の周縁部には、上記した燃料電池１００において燃料ガス供給孔１０２ＩＮ、燃料ガス排出孔１０２ＯＴ、酸化剤ガス供給孔１０４ＩＮ、酸化剤ガス排出孔１０４ＯＴ、冷却水供給孔１０６ＩＮ、および冷却水排出孔１０６ＯＴを構成する、燃料ガス供給孔１２２ＩＮ、燃料ガス排出孔１２２ＯＴ、酸化剤ガス供給孔１２４ＩＮ、酸化剤ガス排出孔１２４ＯＴ、冷却水供給孔１２６ＩＮ、および冷却水排出孔１２６ＯＴが形成されている。セパレータ本体１２１の冷却面は、上記の各給排孔で囲まれる部分に冷却水流通領域２６を備え、冷却水流通領域２６に冷却水流路（不図示）が形成されている。冷却水供給孔１２６ＩＮを介して供給された冷却水は、冷却水流路に沿って冷却水流通領域２６を流通し、冷却水排出孔１２６ＯＴを介して排出される。本実施形態における冷却水が請求項における冷媒に、冷却水流通領域２６が請求項における流体流通領域に、冷却水供給孔１２６ＩＮおよび冷却水排出孔１２６ＯＴが請求項における貫通孔に、それぞれ、相当する。
【００２５】
燃料ガス用シール部３０２は、燃料ガス供給孔１２２ＩＮ、燃料ガス排出孔１２２ＯＴそれぞれの周囲に形成されている。酸化剤用シール部３０４は、６つの酸化剤ガス供給孔１２４ＩＮを囲むように一つ、７つの酸化剤ガス排出孔１２４ＯＴを囲むように一つ、形成されている。冷却水用シール部３０６は、冷却水供給孔１２６ＩＮ，冷却水排出孔１２６ＯＴ，第１の整流部２０ＩＮ，第２の整流部２０ＯＴ，冷却水流通領域２６を囲むように一つ、形成されている。これらのシール部３０２，３０４，３０６によって、燃料電池１００が積層された際のセパレータ間およびセパレータと集電板間におけるマニホールドのシール性を確保している。
【００２６】
第１，２の第１の整流部２０ＩＮ，２０ＯＴについて、図３，４に基づいて説明する。図４は、整流部の断面構成を概略的に示す説明図である。図４の（Ａ）は図３におけるＡ−Ａ断面を示し、図４の（Ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ断面を示す。図４において、アノード側セパレータ１２０の冷却面と接触する集電板１６０Ｆを破線で図示している。図３に示すように、アノード側セパレータ１２０の冷却面は、冷却水供給孔１２６ＩＮと冷却水流通領域２６との間に第１の整流部２０ＩＮを備え、冷却水排出孔１２６ＯＴと冷却水流通領域２６との間に第２の整流部２０ＯＴを備える。第１の整流部２０ＩＮと第２の整流部２０ＯＴとは、同一の形状であるため、以下に、第２の整流部２０ＯＴについて、第１の整流部２０ＩＮの説明を省略する。
【００２７】
図３に示すように、第２の整流部２０ＯＴは、１２個の突起部２２ＯＴと、連結部２４ＯＴとを備え、１２個の突起部２２ＯＴが連結部２４ＯＴによって連結されている。なお、図３において、紙面の都合上、１２個の突起部２２ＯＴの一部に符号を付し、他の突起部２２ＯＴの符号を省略している。突起部２２ＯＴは、図３に示すように、平面形状が角丸長方形（二つの等しい長さの平行線と二つの半円形からなる形状）の柱状（図４）を成す。連結部２４ＯＴは、図４の（Ｂ）に示すように、突起部２２ＯＴよりも厚さが薄く、図３に示すように、突起部２２ＯＴに対して冷却水流通領域２６側に配置されている。詳しくは、連結部２４ＯＴは、各突起部２２ＯＴからセパレータ本体１２１の長辺と平行に冷却水流通領域２６側へ延伸された１２の枝部と、それらの枝部を連結する幹部とから構成される。本実施形態において、突起部２２ＯＴと連結部２４ＯＴとは、射出成形により一体的に形成される。なお、連結部２４ＯＴには、射出成形時に空気を逃すためのエア抜き孔（不図示）が複数設けられており、射出成形により第２の整流部２０ＯＴを適切な形状に形成することができる。
【００２８】
上述の通り、第１，２の整流部２０ＩＮ，２０ＯＴは、シール部３０２，３０４，３０６と同一のＥＰＤＭによって形成される。第１，２の整流部２０ＩＮ，２０ＯＴ、およびシール部３０２，３０４，３０６は、セパレータ本体１２１に対して射出成形により、同時に形成される。
【００２９】
冷却水供給孔１２６ＩＮを介して供給された冷却水は、第１の整流部２０ＩＮによって整流され、冷却水流路に沿って冷却水流通領域２６を流通した後、第２の整流部２０ＯＴによって整流され、冷却水排出孔１２６ＯＴを介して排出される。
【００３０】
Ａ３．第１実施形態の効果：
上述の通り、第１実施形態の燃料電池スタック１０によれば、第１，２の整流部２０ＩＮ，２０ＯＴを備えるため、冷却水供給孔１２６ＩＮと冷却水流通領域２６との間の冷却水の流れ、および冷却水流通領域２６と冷却水排出孔１２６ＯＴ間の冷却水の流れを整えて、冷却水を適切に流通させることができる。その結果、発電領域の面内の温度ばらつきを抑制することができ、燃料電池の発電性能の低下を抑制することができる。
【００３１】
以下、第１の整流部２０ＩＮと第２の整流部２０ＯＴとの区別が必要ない場合には、第１，２の整流部を併せて整流部２０と称する。同様に、突起部２２ＩＮと突起部２２ＯＴとの区別が必要ない場合には、併せて突起部２２と称し、連結部２４ＩＮと連結部２４ＯＴとの区別が必要ない場合には、併せて連結部２４と称する。
【００３２】
整流部２０において、整流する機能を有する突起部２２は、連結部２４によって連結されているため、１２個の突起部２２がそれぞれ独立して設けられる場合と比較して、セパレータ本体１２１と接着される接着面積が大きいため、冷却水圧によるセパレータ本体１２１からの剥離を抑制することができる。
【００３３】
本実施形態において、連結部２４は、突起部２２に対して冷却水流通領域２６側に配置されている。そのため、連結部２４を、各突起部２２間を直接繋ぐように各突起部２２間に配置（換言すると、連結部２４を突起部２２とセパレータ本体１２１との間に配置）する場合に比べて、冷却水の流れる流路断面積（例えば、図４の（Ａ）における各突起部２２ＯＴ間の面積）を確保することができ、冷却水の流通阻害を抑制することができる。
【００３４】
また、例えば、１２個の突起部２２をそれぞれ独立して設ける場合に、射出成形により形成しようとすると、金型に各突起部２２に対応するゲートを設ける必要があるため、金型が高価になる。また金型のゲートバランスの不良による成形不良が生じる可能性が高かった。これに対して、本実施形態において、整流部２０は、１２個の突起部２２を連結する連結部２４を備えるため、各突起部２２に対応するゲートは不要となり、金型費用を抑制することができる。また、１２個の突起部２２をそれぞれ独立して設ける場合に比較して、射出成形により容易に形成することが可能になり、不良率を低減することができる。また、整流部２０を射出成形により容易に形成できるようになったため、シール部３０２，３０４，３０６と同時に、整流部２０を形成することができ、製造工程を削減することができる。その結果、製造時間短縮、コスト低減に資することができる。
【００３５】
以下に、第２，３実施形態のアノード側セパレータについて、図５〜８に基づいて説明する。第２，３実施形態のアノード側セパレータは、第１，２の整流部の構成が、第１実施形態と異なるものの、その他の構成は第１実施形態のアノード側セパレータ１２０と同一であるため、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３６】
Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態のアノード側セパレータを平面視で示す説明図である。図５では、アノード側セパレータ１２０Ａの冷却面を示している。図５では、図３と同様に、冷却水流路の図示を省略している。第２実施形態のアノード側セパレータ１２０Ａの冷却面は、冷却水供給孔１２６ＩＮと冷却水流通領域２６との間に第１の整流部２０ＩＮＡを備え、冷却水排出孔１２６ＯＴと冷却水流通領域２６との間に第２の整流部２０ＯＴＡを備える。第１の整流部２０ＩＮＡと第２の整流部２０ＯＴＡとは、同様の構成であるため、以下、第２の整流部２０ＯＴＡについて説明し、第１の整流部２０ＩＮＡについての説明を省略する。
【００３７】
図６は、第２実施形態の第２の整流部の断面構成を概略的に示す説明図である。図６は図５におけるＣ−Ｃ断面を示す。図６において、アノード側セパレータ１２０Ａの冷却面と接触する集電板１６０Ｆを破線で図示している。図５に示すように、第２の整流部２０ＯＴＡは、１２個の突起部２２ＯＴＡと、連結部２４ＯＴＡとを備える。なお、図５において、紙面の都合上、１２個の突起部２２ＯＴＡの一部に符号を付し、他の突起部２２ＯＴＡの符号を省略している。第２実施形態の突起部２２ＯＴＡは第１実施形態の突起部２２ＯＴＡと同一の形状（平面形状が角丸長方形の柱状）を成す。連結部２４ＯＴＡは、第１実施形態と異なり、突起部２２ＯＴＡより厚さが薄い、平面形状が長方形の平板状を成す。図６に示すように、連結部２４ＯＴＡは、突起部２２ＯＴＡとセパレータ本体１２１との間に配置されている。
【００３８】
第２実施形態のアノード側セパレータ１２０Ａにおいても、整流部２０Ａ（第１，２の整流部２０ＩＮＡ，２０ＯＴＡ）は、１２個の突起部２２Ａ（突起部２２ＩＮＡ，２２ＯＴＡ）を連結する連結部２４Ａ（連結部２４ＩＮＡ，２４ＯＴＡ）備えるため、第１実施形態と同様に、セパレータ本体１２１からの剥離を抑制することができる。また、第１実施形態と同様に、整流部２０Ａを射出成形によって比較的容易に形成することができるため、金型費用の抑制、不良率の低減、製造工程の削減、製造時間短縮、コスト低減等の効果を奏する。但し、第１実施形態の燃料電池スタック１０におけるアノード側セパレータ１２０と比較すると、冷却水の流れる流路断面積が小さくなるため、整流部の形状としては、第１実施形態で示した形状が、冷却水の流通の点で好ましい。
【００３９】
Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態のアノード側セパレータを平面視で示す説明図である。図７では、アノード側セパレータ１２０Ｂの冷却面を示している。図７では、図３と同様に、冷却水流路の図示を省略している。第３実施形態のアノード側セパレータ１２０Ｂの冷却面は、冷却水供給孔１２６ＩＮと冷却水流通領域２６との間に第１の整流部２０ＩＮＢを備え、冷却水排出孔１２６ＯＴと冷却水流通領域２６との間に第２の整流部２０ＯＴＢを備える。第１の整流部２０ＩＮＢと第２の整流部２０ＯＴＢとは、同様の構成であるため、以下、第２の整流部２０ＯＴＢについて説明し、第１の整流部２０ＩＮＢについての説明を省略する。
【００４０】
図８は、第３実施形態の第２の整流部の断面構成を概略的に示す説明図である。図８の（Ａ）は図７におけるＤ−Ｄ断面、図８の（Ｂ）は図７におけるＥ−Ｅ断面を示す。図８において、アノード側セパレータ１２０の冷却面と接触する集電板１６０Ｆを破線で図示している。図７に示すように、第２の整流部２０ＯＴＢは、３８個の突起部２２ＯＴＢと、連結部２４ＯＴＢとを備える。なお、図７において、紙面の都合上、３８個の突起部２２ＯＴＢの一部に符号を付し、他の突起部２２ＯＴＢの符号を省略している。第３実施形態の突起部２２ＯＴＢは第１実施形態の突起部２２ＯＴＡと異なり、円柱状を成す（図７，８）。３８個の突起部２２ＯＴＢは、セパレータ本体１２１の短辺と平行に、１０個並んだＡ列と、９個並んだＢ列とが交互に合計４列として配置さている。Ａ列の突起部２２ＯＴＢとＢ列の突起部２２ＯＴＢとは、互い違いになるように（ｙ軸方向の位置をずらして）配置されている。連結部２４ＯＴは、図８の（Ｂ）に示すように、突起部２２ＯＴＢよりも厚さが薄く形成されると共に、図７に示すように、突起部２２ＯＴＢに対して冷却水流通領域２６側に突出して配置されている。詳しくは、連結部２４ＯＴＢは、各突起部２２ＯＴＢからセパレータ本体１２１の長辺と平行に冷却水流通領域２６側へ延伸された枝部と、それらの枝部を連結する幹部とから構成される。各枝部は、ｙ軸方向の位置が等しい各２２ＯＴＢを連結している。
【００４１】
第３実施形態のアノード側セパレータ１２０Ｂにおいても、整流部２０Ｂ（第１，２の整流部２０ＩＮＢ，２０ＯＴＢ）は、複数の突起部２２Ｂ（突起部２２ＩＮＢ，２２ＯＴＢ）を連結する連結部２４Ｂ（連結部２４ＩＮＢ，２４ＯＴＢ）備えるため、第１実施形態と同様に、セパレータ本体１２１からの剥離を抑制することができる。また、第１実施形態と同様に、整流部２０Ｂを射出成形によって比較的容易に形成することができるため、金型費用の抑制、不良率の低減、製造工程の削減、製造時間短縮、コスト低減等の効果を奏する。また、本実施形態において、整流部２０Ｂは、突起部２２Ｂが円柱状であるため、方向性がなく、冷却水を広い方向に拡散させることができる。
【００４２】
Ｄ．第４実施形態：
図９は、第４実施形態の集電板を平面視で示す説明図である。図９では、前端側の集電板１６０ＦＣの燃料電池１００と接触する面であって、冷却水が流通する面（以下、冷却面とも称する。）を示している。図示するように、集電板１６０ＦＣは、金属製の集電板本体１６と、ゴム製の第１，２の整流部２０ＩＮＣ，２０ＯＴＣと、を備える。集電板本体１６は、集電端子１６１を有するアルミニウム製の金属板の両面に、チタン製の金属板を積層した金属板である。集電板本体１６の周縁部には、燃料ガス供給孔１６２ＩＮおよび燃料ガス排出孔１６２ＯＴと、酸化剤ガス供給孔１６４ＩＮおよび酸化剤ガス排出孔１６４ＯＴと、冷却水供給孔１６６ＩＮおよび冷却水排出孔１６６ＯＴとを備える。これら給排孔は、複数の燃料電池を積層して燃料電池スタックを構成する場合に、エンドプレートや燃料電池の対応する各給排孔と繋がり、燃料電池に各反応ガス・冷却水を供給するマニホールドとして機能する。集電板本体１６の冷却面は、上記の各給排孔で囲まれる部分に冷却水流通領域２６Ｃを備える。本実施形態の集電板１６０ＦＣを用いて燃料電池スタックを構成した場合に、集電板１６０ＦＣの冷却面は、燃料電池のセパレータの冷却面と接触する。集電板１６０ＦＣの冷却水流通領域２６Ｃには、セパレータの冷却面に形成された冷却水流路が接触し、当該冷却水流路に沿って集電板１６０ＦＣの冷却水流通領域２６Ｃを冷却水が流通する。本実施形態における冷却水流通領域２６Ｃが請求項における流体流通領域に、冷却水供給孔１６６ＩＮおよび冷却水排出孔１６６ＯＴが請求項における貫通孔に、それぞれ、相当する。
【００４３】
集電板１６０ＦＣの冷却面は、冷却水供給孔１６６ＩＮと冷却水流通領域２６Ｃとの間に第１の整流部２０ＩＮＣを備え、冷却水排出孔１６６ＯＴと冷却水流通領域２６Ｃとの間に第２の整流部２０ＯＴＣを備える。第１の整流部２０ＩＮＣと第２の整流部２０ＯＴＣとは、第１実施形態における。第１の整流部２０ＩＮと第２の整流部２０ＯＴと同一の形状を成す。
【００４４】
本実施形態の集電板１６０ＦＣを用いて燃料電池スタックを構成すると、第１，２の整流部２０ＩＮＣ，２０ＯＴＣを備えるため、冷却水供給孔１６６ＩＮと冷却水流通領域２６Ｃとの間の冷却水の流れ、および冷却水流通領域２６Ｃと冷却水排出孔１６６ＯＴ間の冷却水の流れを整えて、冷却水を適切に流通させることができる。なお、本実施形態の集電板１６０ＦＣを用いて燃料電池スタックを構成する場合、集電板１６０ＦＣと接触するセパレータは、その冷却面に整流部を備えない構成にしてもよい。
【００４５】
第４実施形態の集電板１６０ＦＣにおいても、整流部２０Ｃ（第１，２の整流部２０ＩＮＣ，２０ＯＴＣ）は、１２個の突起部２２Ｃ（突起部２２ＩＮＣ，２２ＯＴＣ）を連結する連結部２４Ｃ（連結部２４ＩＮＣ，２４ＯＴＣ）を備えるため、第１実施形態と同様に、集電板本体１６からの剥離を抑制することができる。また、第１実施形態と同様に、整流部２０Ｃを射出成形によって比較的容易に形成することができるため、金型費用の抑制、不良率の低減、コスト低減等の効果を奏する。なお、本実施形態において、集電板１６０ＦＣの各給排孔の周囲には、シール部が形成されていないが、集電板１６０ＦＣの各給排孔の周囲に、ゴム製のシール部を備える構成とし、シール部と整流部２０Ｃとを同時に射出成形により形成してもよい。集電板１６０ＦＣの各給排孔の周囲に、シール部を備える構成とした場合には、集電板１６０ＦＣと接触するセパレータは、その冷却面の給排孔の周囲にシール部を備えない構成にしてもよい。
【００４６】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば次のような変形も可能である。
【００４７】
（１）上記実施形態において、アノード側セパレータの冷却面に冷却水の流れを整える整流部を備える構成を例示したが、整流部が形成される対象物および整流部が整流する流体は、上記実施形態に限定されない。例えば、アノード側セパレータのＭＥＡと接触する面（以下、ガス面とも称する。）に、燃料ガスの流れを整える整流部を備える構成にしてもよい。この場合、アノード側セパレータのガス面の、燃料ガスが流通する領域（以下、燃料ガス流通領域と称する。）と燃料ガス供給孔との間、および燃料ガス流通領域と燃料ガス排出孔との間に整流部を備える。この場合、燃料ガス流通領域が請求項における流体流通領域に、燃料ガス供給孔と燃料ガス排出孔が請求項における貫通孔に、それぞれ、相当する。同様に、カソード側セパレータのＭＥＡと接触する面（以下、ガス面とも称する。）に、酸化剤ガスの流れを整える整流部を備える構成にしてもよい。この場合、カソード側セパレータのガス面の、酸化剤ガスが流通する領域（以下、酸化剤ガス流通領域と称する。）と酸化剤ガス供給孔との間、および酸化剤ガス流通領域と酸化剤ガス排出孔との間に整流部を備える。この場合、酸化剤ガス流通領域が請求項における流体流通領域に、酸化剤ガス供給孔と酸化剤ガス排出孔が請求項における貫通孔に、それぞれ、相当する。また、カソード側セパレータの冷却面に、上記実施形態と同様の冷却水の流れを整える整流部を備える構成にしてもよい。燃料電池スタックを構成する場合、冷却水の流れを整える整流部は、アノード側セパレータ、カソード側セパレータのいずれか一方が備える構成にしてもよい。また、上記実施形態では、冷却水供給孔と冷却水流通領域との間、冷却水排出孔と冷却水流通領域との間の両方に整流部を備える構成を例示したが、供給側、排出側のいずれか一方だけに備える構成にしてもよい。このようにしても、少なくともいずれか一方の冷却水の流れを整えることができる。燃料ガス、酸化剤ガスに関しても同様である。
【００４８】
（２）整流部の形状は、上記実施形態に限定されない。例えば、第１実施形態において、突起部２２の形状を平面形状が角丸長方形（二つの等しい長さの平行線と二つの半円形からなる形状）の柱状としたが、第１実施形態よりも角Ｒ（角の丸みの半径）が小さい角丸長方形の柱状としてもよい。他の角丸多角柱状でもよいし、四角柱状、多角柱状であってもよい。平面形状の概形が、直線状（略長方形状）でなく、曲線状、折れ線状であってもよい。また、突起部の個数も上記実施形態に限定されない。連結部の形状も、上記実施形態に限定されず、例えば、第１の実施形態における枝部を備えず、突起部を幹部で連結する形状にしてもよい。また、上記実施形態では、連結部が突起部に対して冷却水流通領域側に配置される構成を例示したが、連結部が突起部に対して給排孔側に配置される構成にしてもよい。
【００４９】
（３）上記実施形態において、整流部をエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）によって形成する例を示したが、材料は上記実施形態に限定されない。例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等を用いてもよい。また、ゴムに限定されず、シール性、弾性、接着性を有する他の樹脂材料を用いてもよい。樹脂以外の材料（金属等）を用いてもよい。接着性の低い材料を用いて形成した場合、接着剤によりセパレータ本体に接着してもよい。シール性、弾性、接着性を有する樹脂材料を用いると、射出成形により、セパレータ本体上に直接形成することができるため、好ましい。
【００５０】
（４）上記実施形態において、各給排孔の周囲に形成されるシール部と、整流部とを、同一の材料にて、射出成形により同時に形成する例を示したが、シール部と整流部とは同時に形成されなくてもよい。また、異なる材料で形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…燃料電池スタック
１２…積層体
１６…集電板本体
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…整流部
２０ＩＮ，２０ＩＮＡ，２０ＩＮＢ，２０ＩＮＣ…第１の整流部
２０ＯＴ，２０ＯＴＡ，２０ＯＴＢ，２０ＯＴＣ…第２の整流部
２２，２２ＩＮ，２２ＩＮＡ，２２ＩＮＢ，２２ＩＮＣ，２２ＯＴ，２２ＯＴＡ，２２ＯＴＢ，２２ＯＴＣ…突起部
２４，２４ＩＮ，２４ＩＮＡ，２４ＩＮＢ，２４ＩＮＣ，２４ＯＴ，２４ＯＴＡ，２４ＯＴＢ，２４ＯＴＣ…連結部
２６，２６Ｃ…冷却水流通領域
１００…燃料電池
１０２ＩＮ…燃料ガス供給孔
１０２ＯＴ…燃料ガス排出孔
１０４ＩＮ…酸化剤ガス供給孔
１０４ＯＴ…酸化剤ガス排出孔
１０６ＩＮ…冷却水供給孔
１０６ＯＴ…冷却水排出孔
１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ…アノード側セパレータ
１２１…セパレータ本体
１２２ＩＮ…燃料ガス供給孔
１２２ＯＴ…燃料ガス排出孔
１２４ＩＮ…酸化剤ガス供給孔
１２４ＯＴ…酸化剤ガス排出孔
１２６ＩＮ…冷却水供給孔
１２６ＯＴ…冷却水排出孔
１３０…カソード側セパレータ
１６０Ｅ，１６０Ｆ，１６０ＦＣ…集電板
１６１…集電端子
１６２ＩＮ…燃料ガス供給孔
１６２ＯＴ…燃料ガス排出孔
１６４ＩＮ…酸化剤ガス供給孔
１６４ＯＴ…酸化剤ガス排出孔
１６５Ｅ，１６５Ｆ…絶縁板
１６６ＩＮ…冷却水供給孔
１６６ＯＴ…冷却水排出孔
１７０Ｅ，１７０Ｆ…エンドプレート
１７２ＩＮ…燃料ガス供給孔
１７２ＯＴ…燃料ガス排出孔
１７４ＩＮ…酸化剤ガス供給孔
１７４ＯＴ…酸化剤ガス排出孔
１７６ＩＮ…冷却水供給孔
１７６ＯＴ…冷却水排出孔
３０２…燃料ガス用シール部
３０４…酸化剤用シール部
３０６…冷却水用シール部
【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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