(57)【要約】【課題】  圧力損失が小さく、出力特性および寿命特性を維持し得る燃料電池を与える流体流動フィールド板を提供する。【解決手段】  燃料電池用流体流動フィールド板であって、フィールド板は、その主表面に流体流路を有するとともに、流体入口および流体出口を有し、流体流路は、それぞれ１つ以上の溝からなる上流側直線状部ａ１と下流側直線状部ａ２およびこれらの間の連結部ａ３からなる蛇行パターンＡを有し、上流側直線状部ａ１は複数の溝からなり、連結部ａ３は複数の溝が合流する合流部を有し、下流側直線状部ａ２の溝数が、上流側直線状部ａ１の溝数よりも小さくなっているフィールド板。【選択図】図４ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用流体流動フィールド板であって、
前記フィールド板は、その主表面に流体流路を有するとともに、流体入口および流体出口を有し、
前記流体流路は、それぞれ１つ以上の溝からなる上流側直線状部ａ１と下流側直線状部ａ２およびこれらの間の連結部ａ３からなる蛇行パターンＡを有し、
上流側直線状部ａ１は複数の溝からなり、連結部ａ３は複数の溝が合流する合流部を有し、下流側直線状部ａ２の溝数が、上流側直線状部ａ１の溝数よりも小さくなっているフィールド板。
【請求項２】
前記流体流路は、それぞれ１つ以上の溝からなる上流側直線状部ｂ１と下流側直線状部ｂ２およびこれらの間の連結部ｂ３からなる蛇行パターンＢをさらに有し、上流側直線状部ｂ１の溝数と下流側直線状部ｂ２の溝数とが同じである請求項１記載のフィールド板。
【請求項３】
前記流体出口と合流する溝数が、１または２である請求項１記載のフィールド板。
【請求項４】
蛇行パターンＡの上流側直線状部ａ１が、蛇行パターンＢの下流側直線状部ｂ２であり、または蛇行パターンＡの下流側直線状部ａ２が、蛇行パターンＢの上流側直線状部ｂ１である請求項１記載のフィールド板。
【請求項５】
蛇行パターンＡの下流側直線状部ａ２が、複数の溝からなり、前記複数の溝に均一に流体を分配し得る形状を前記合流部が有する請求項１記載のフィールド板。
【請求項６】
前記合流部の上流側および下流側に、互いに逆向きに流体を移動させるとともに最近接する２つの溝を有し、前記最近接する２つの溝と平行な方向における前記合流部の幅が、前記最近接する２つの溝の連結部付近において最大となっている請求項５記載のフィールド板。
【請求項７】
前記流体入口と合流する溝数が、蛇行パターンＡの上流側直線状部ａ１の溝数よりも小さくなっている請求項１記載のフィールド板。
【請求項８】
水素イオン伝導性電解質と、前記電解質を挟持する一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給し、他方に酸化剤ガスを供給するガス流路を有する一対の流体流動フィールド板とを具備し、前記フィールド板の少なくとも一方が、請求項１〜７のいずれかに記載のフィールド板である燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に燃料電池用流体流動フィールド板の流体流路の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、環境への負荷が少なく、総合的なエネルギー効率が高いことから注目を集めている。燃料電池の発電要素は、陽極（カソード）、陰極（アノード）および電解質からなる。アノードおよびカソードへは、それぞれ燃料および酸化剤が供給され、燃料と酸化剤とが化学的に反応して、利用可能な電流が発生する。燃料電池の燃料としては、一般に水素等が用いられる。また、酸化剤としては酸素が用いられる。水素は、酸素と結合して、水を生成すると同時に電流を発生する。
【０００３】
水素は、アノードで消費され、下記の式（１）で示すように水素イオンと電子を放出する。生成した水素イオンは、電解質中に拡散していき、電子はアノードから集電され、電気的負荷を通ってカソードへ戻る。カソードでは、下記の式（２）に示すように酸素と電子と電解質中の水素イオンとが反応して、水を生成する。
【０００４】
陰極（アノード）反応：Ｈ２  →  ２Ｈ＋＋２ｅ−                 （１）
陽極（カソード）反応：１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ   （２）
【０００５】
燃料電池は、用いられる電解質によって、いくつかに分類することができる。最近開発されている比較的高性能な燃料電池には、アルカリ電解質型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型、高分子電解質型などの水素イオン伝導性電解質型が含まれる。
【０００６】
カソードおよびアノードは、燃料と酸化剤との反応を促進するための触媒を含んでいる。触媒には、ニッケル、銀、白金などが用いられる。安定化酸化ジルコニウム電解質を用いる場合には、電解質に卑金属酸化物が含められる。
【０００７】
低温で動作可能な高分子電解質型の燃料電池は、特に注目を集めている。この場合、燃料としては水素、特に天然ガスやメタノールなどの水素含有燃料を改質して得られる水素が用いられる。また、メタノールなどの有機化合物の水溶液も用いられる。酸化剤としては、空気や酸素などが用いられる。
【０００８】
典型的な高分子電解質型燃料電池は、アノードとカソードとの間に水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟んだ構造を有する。電解質膜とその両面に配置された一対の電極は、まとめてＭＥＡ（膜電極接合体）と呼ばれる。水素イオン伝導性高分子電解質膜は、水素イオンを通すことはできるが、水素分子および酸素分子に対しては実質的に不透過性である。反応速度を増大させるために、アノードとカソードには、白金触媒が添加されている。
【０００９】
アノードとカソードは、流体流路を有するフィールド板で挟み込まれた構造になっている。流体流路を構成する溝は、アノードとカソードに燃料や酸化剤を供給する機能と、電池の作動中に生成した水分を除去する機能とを有する。フィールド板は、さらに集電板もしくは電極支持体としての機能を併せ持つ。
【００１０】
ＭＥＡとフィールド板は、通常は交互に重ねられ、積層体が形成される。積層体は、集電板および絶縁板を介して端板で挟まれ、端板を締結ボルトで両端から固定することにより、積層電池が構成される。
【００１１】
従来の典型的な流体流動フィールド板は、流体入口と流体出口（マニホルド孔）を有するとともに、その主表面には上面開放した複数の平行な溝を有する。溝は、フィールド板の原料板材の主表面を切削することにより形成されている。
【００１２】
しかし、複数の平行な溝が、流体入口と流体出口との間の主表面上を直線的に横切って伸びている場合、発電を長時間継続すると、電圧が低下したり、不安定になったりする。この問題は、主にカソードにおけるガス流分布および生成水の処理方法に依存するものである。
【００１３】
特に、燃料電池の連続運転時、すなわち燃料および酸素の消費が連続的に行われた場合、カソードでは水が継続的に生成して液状化する。従来のフィールド板では、カソードで生成した水は、カソードと対面するフィールド板の溝中に蓄積してしまい、外部に排出することが困難である。水の蓄積に伴って、溝の底面および側面に大きな水滴が形成される傾向がある。
【００１４】
このような水滴が溝を移動するのに必要な力は、水滴の大きさや量とともに増大する。溝中に滞っている水滴の大きさや量は、各溝によって異なっているため、ガスは最も妨害の少ない溝を中心に流れることになる。その結果、フィールド板全面に亙って、ガスが流れない死点が形成され、カソード側のガス流分布が不均一になる。従って、生成水の排出がスムーズに行われない状態では、燃料電池の性能は低下する傾向がある。
そこで、一本もしくは複数の蛇行した溝からなる流体流路を有するフィールド板（特許文献１、２参照）が提案されている。
【特許文献１】米国特許第５１０８８４９号明細書
【特許文献２】米国特許第４９８８５８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１、２が提案するフィールド板では、上記問題の根本的解決には到らない。まず、複数の蛇行した溝からなる流体流路を有するフィールド板では、複数の溝がそれぞれ独立していることから、溝中に滞る水滴の大きさや量が溝によって異なったものとなる。ガスなどの流体は、水滴の少ない負荷の小さな溝を選択的に流れる傾向がある。滞っている水量が多い溝ほど、圧損が大きくなり、流体が流れにくくなる。その結果、ガス流分布は不均一になる。
【００１６】
一本の蛇行した溝からなる流体流路を有するフィールド板では、溝が１本であるから上記のような問題は生じず、ガス流分布は安定する。しかし、流体流路として、長く細い溝を形成する必要があるため、流体の流れに対する圧力損失が大きくなる。このときの圧力損失は、複数の平行な溝もしくは複数の蛇行した溝を有するフィールド板の場合に比べても大きくなる。圧力損失が大きくなると、流体を電極に送るためのポンプやファンといった装置も大きくなり、より大きな電力を要することになる。これにより、燃料電池システム全体の小型化が困難になり、エネルギー効率も低くなる。
【００１７】
現在実用化が進められている燃料電池のＭＥＡは、適度な水分を必要とするため、燃料や酸化剤を加湿するなどして、ＭＥＡへの水分の補給が行われている。流体流路の下流側では、生成水の影響により、燃料や酸化剤に含まれる水分量が多くなる。一方、流体流路の上流側では、燃料や酸化剤に含まれる水分量が相対的に少なくなり、ＭＥＡの保湿状態にバラツキが生じる。このようなバラツキもまた、燃料電池の寿命特性を劣化させる原因になると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、燃料電池用流体流動フィールド板であって、フィールド板は、その主表面に流体流路を有するとともに、流体入口および流体出口を有し、流体流路は、それぞれ１つ以上の溝からなる上流側直線状部ａ１と下流側直線状部ａ２およびこれらの間の連結部ａ３からなる蛇行パターンＡを有し、上流側直線状部ａ１は複数の溝からなり、連結部ａ３は複数の溝が合流する合流部を有し、下流側直線状部ａ２の溝数が、上流側直線状部ａ１の溝数よりも小さくなっているフィールド板に関する。
【００１９】
流体流路は、それぞれ１つ以上の溝からなる上流側直線状部ｂ１と下流側直線状部ｂ２およびこれらの間の連結部ｂ３からなり、上流側直線状部ｂ１の溝数と下流側直線状部ｂ２の溝数とが同じである蛇行パターンＢをさらに有することもできる。
流体出口と合流する溝数は、１または２であることが好ましい。
【００２０】
蛇行パターンＡの上流側直線状部ａ１が、蛇行パターンＢの下流側直線状部ｂ２であってもよく、蛇行パターンＡの下流側直線状部ａ２が、蛇行パターンＢの上流側直線状部ｂ１であってもよい。
【００２１】
蛇行パターンＡの下流側直線状部ａ２が、複数の溝からなる場合、合流部は複数の溝に均一に流体を分配し得る形状を有することが望ましい。例えば、合流部の上流側および下流側に、互いに逆向きに流体を移動させるとともに最近接する２つの溝を有する場合には、最近接する２つの溝と平行な方向における合流部の幅が、最近接する２つの溝の連結部付近において最大となっていることが好ましい。
【００２２】
流体入口と合流する溝数は、蛇行パターンＡの上流側直線状部ａ１の溝数よりも小さくてもよい。
本発明は、また、水素イオン伝導性電解質と、前記電解質を挟持する一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給し、他方に酸化剤ガスを供給するガス流路を有する一対の流体流動フィールド板とを具備し、前記フィールド板の少なくとも一方が、上記のフィールド板である燃料電池に関する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、下流側へ行くほど、一本当たりの溝を流れる流体の流量を大きくし、あるいは一本当たりの溝における圧力損失を大きくすることができる。その結果、流体流路から外部への生成水の排出が促進され、水滴による溝の目詰まりが低減する。また、従来に比べて、ＭＥＡの保湿状態の均一性を高めることができる。よって、本発明によれば、燃料電池システム全体の小型化もしくは高効率化を達成することができる。また、本発明によれば、出力特性と出力安定性に優れ、寿命特性にも優れた燃料電池システム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】
【００２４】
図１に、燃料電池の単電池１０の断面概略図を示す。
ＭＥＡ（膜電極接合体）５においては、水素イオン伝導性高分子電解質膜１が一対の電極により挟持されている。一対の電極は、アノードとカソードからなる。アノードは、電解質膜１と接触するアノード触媒層２Ａと、アノード拡散層３Ａからなり、カソードは、電解質膜１と接触するカソード触媒層２Ｂと、カソード拡散層３Ｂからなる。アノード拡散層３Ａおよびカソード拡散層３Ｂの周囲には、流体が外部に漏れることを防止するアノード側ガスケット４Ａおよびカソード側ガスケット４Ｂが配され、電解質膜１の周縁部はガスケット４Ａと４Ｂにより挟持されている。ＭＥＡ５は、アノード側流体流動フィールド板６Ａおよびカソード側流体流動フィールド板６Ｂで挟持されており、フィールド板６Ａ、６ＢのＭＥＡとの対向面には、流体流路を構成する溝７Ａ、７Ｂが形成されている。溝を移動する流体は、拡散層中を拡散して触媒層に侵入し、そこで電極反応に供される。
【００２５】
流体流動フィールド板は、導電性を付与するために適当な導電性材料から作製されている。化学的な安定性が高く、価格が安いことから、堅い緻密な黒鉛板が好ましく用いられる。黒鉛板は、黒鉛粉末と結合材を含む混合物を成形して作製してもよい。また、耐食性金属板を用いることもでき、金、白金等の化学的に安定な貴金属メッキを施した金属板も用いられる。
【００２６】
図２に、燃料電池システムの概念図を示す。
一般的な燃料電池システムは、図２が示すように、燃料電池２１と、燃料電池のカソードに空気などの酸化剤を送り込む酸化剤供給装置２２と、燃料電池のアノードに水素やメタノールなどの燃料を送り込む燃料供給装置２３と、燃料電池の出力を負荷が要求する電力に変換するコンバータ２４とを具備する。酸化剤供給装置２２や燃料供給装置２３としては、ポンプやファンなどが用いられる。
【００２７】
燃料電池２１に送られた流体は、流体流動フィールド板を通過して、各単電池が具備する拡散層を拡散し、触媒層に侵入する。そして、触媒層で燃料と酸化剤とが化学反応を起し、発電が行われる。フィールド板には、流体流路が前面に亘って形成されており、燃料や空気を電極全体に供給することが可能である。また、反応の際に生成する水は、流体流路を移動する流体に取り込まれ、流体とともに単電池外に排出される。
【００２８】
燃料電池２１としては、図１に示すような単電池を複数個積層して、出力特性を高めたものが一般的である。単電池を複数個積層する場合、ＭＥＡと流体流動フィールド板とを、交互に重ねるため、フィールド板の一方の面にアノード側の流体流路を形成し、他方の面にカソード側の流体流路を形成するのが一般的である。
【００２９】
実際の燃料電池システムは、上記の他に、燃料をストックする容器、生成水を処理する装置、温度を調整する装置、流体の湿度を制御する装置、保護回路、水素を作るための改質器、燃料電池で発電した電気をストックしたり急峻な負荷の電力要請に対応するための蓄電源などの種々の装置を具備することがある。
【００３０】
燃料電池による発電は、触媒層のほぼ面全体にわたって行われている。発電によって生成する水の量は、触媒面においてほぼ均等である。一方、流体は、流体流動フィールド板の流体流路を入口から出口に向かって移動するため、生成水は徐々に下流側に集中する。流体出口に向かうほど、流体に含まれる水分量や、流体流路に滞る水分量が増大するため、生成水による流体流路の目詰まりが発生する確率は、流路の下流側へ行くほど高くなる。
【００３１】
また、ＭＥＡ（膜電極接合体）の保湿状態は、流体流路を移動する流体の速さと流体中の水分量によって大きく左右される。適度に加湿された流体は、ＭＥＡを適度な保湿状態に維持するのに寄与するが、加湿が不十分な流体は、ＭＥＡの水分を奪い、ＭＥＡを乾燥させ、燃料電池の性能を低下させる。また、加湿が過剰な流体は、フラッディングの原因となる。
【００３２】
例えば特許文献２の場合、流体流路を移動する流体の速さは、上流側と下流側でほぼ同じである。流体流路を移動する流体の速さが上流側と下流側で同じである場合、流体中の水分量が上流側と下流側で異なるため、ＭＥＡの全ての領域を最適な保湿状態に維持することは困難である。流体流路の下流側へ行くほど、電極を構成する拡散層および触媒層中に存在する水分量が多くなるため、フラッディング現象により、流体の拡散が阻害され、燃料電池の出力が小さくなる。
【００３３】
実際には、酸素や水素などが、流体流路を移動中に消費されるため、多少は流体の移動の速さが変化するが、劇的な流量の変化は起こらない。例えば、流体が多量の窒素を含む空気である場合には、酸素の利用率を下げて運転することが多いという燃料電池の実情を鑑みれば、酸素の消費による流量変化は無視できる。
また、流体流路の後半で酸素や水素が消費され、流量が小さくなると、ますます電極を構成する拡散層および触媒層中に存在する水分を除去できなくなるため、フラッディング現象がより起こりやすくなり、流体の拡散が阻害され、燃料電池の出力がますます小さくなる。
【００３４】
以上より、生成水による悪影響を排除するためには、流体流路の出口に近づくほど、大きな流量と大きな圧力損失を得ることが理想的である。特に、カソード側では、生成水の影響が大きいことから、流体流路を構成する溝、拡散層、触媒層などに滞りがちな生成水を、効率よく除去する必要がある。
【００３５】
一方、流体流路の入口付近では、生成水の堆積がほとんどおこらない。したがって、流体流路の上流側では、流体の流量をそれほど大きくする必要もないし、圧力損失をそれほど大きくする必要もない。流体流路の上流側では、むしろ溝数が多い方が、流路全体の圧力損失を下げることができる点で有利である。
【００３６】
そこで、本発明の燃料電池用流体流動フィールド板は、その主表面に流体流路を有するとともに、流体入口および流体出口を有し、流体流路は、それぞれ１つ以上の溝からなる上流側直線状部ａ１と下流側直線状部ａ２およびこれらの間の連結部ａ３からなる蛇行パターンＡを有する。そして、上流側直線状部ａ１は複数の溝からなり、連結部ａ３は複数の溝が合流する合流部を有し、下流側直線状部ａ２の溝数が、上流側直線状部ａ１の溝数よりも小さくなっている。
【００３７】
上記のような合流部を有する蛇行パターンＡにおいては、合流部の下流側では、上流側よりも、一本当たりの溝を流れる流体の流量が大きくなり、あるいは一本当たりの溝における圧力損失が大きくなる。その結果、流体流路の下流側へ行くほど、生成水の外部への排出が促進され、水滴による溝の目詰まりが低減する。また、上流側直線状部ａ１は複数の溝からなるため、流路全体の圧力損失の上昇を抑制することもできる。よって、小型で必要電力が小さく、エネルギー効率の高い燃料電池システムを得ることが可能となる。
【００３８】
本発明のフィールド板によれば、流体流路の上流側では流体の移動が下流側に比べて遅いため、水分量の少ない流体が上流側を流れたとしても、ＭＥＡに水分を与える時間の余裕があるとともに、ＭＥＡから多量の水分を奪うことがない。一方、加湿が過剰な流体が下流側を流れたとしても、流体流路の下流側では流体の移動が相対的に速いため、フラッディングの原因とはなりにくい。すなわち、本発明のフィールド板は、従来のものに比べて、ＭＥＡの保湿状態の均一性を高める作用をも有する。このような作用により、燃料電池の寿命特性なども良化する。
【００３９】
蛇行パターンＡの連結部の形態を図３に幾つか例示する。ここでは、上流側直線状部の溝数が４であり、下流側直線状部の溝数が２である場合を挙げるが、上流側直線状部よりも下流側直線状部の溝数が少なくなっている限り、溝数に特に限定はない。
【００４０】
パターン（１）の合流部であっても、本発明の効果を得ることは可能であるが、パターン（１）の合流部は流路が細いため、合流部の圧力損失が比較的大きくなる可能性がある。このような形態においては、４本の上流側の溝の圧力損失がばらつく場合がある。従って、できる限りパターン（２）〜（８）のような合流部を採用することが好ましい。また、合流部に形成される凹部が大きい場合には、パターン（７）、（８）のように、島状リブをスペーサとして設けることが好ましい。島状リブは、ＭＥＡの変形を抑制し、集電性を向上させる役割を果たす。
【００４１】
以下に、本発明の流体流動フィールド板をいくつか例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
《実施形態１》
図４に、本実施形態の流体流動フィールド板（フィールド板３０）の上面図を示す。フィールド板３０は、蛇行した（サーペンタイン状の）流体流路と、流体流路に流体を供給する流体入口３１ａと、流体流路から排出されるガスが導入される流体出口３１ｂとを有する。一般的な燃料電池には、酸化剤、燃料および冷却水の３種の流体を流通させるため、流体流動フィールド板には、さらに流体入口３２ａ、３３ａと流体出口３２ｂ、３３ｂが設けられている。フィールド板３０の裏面に流体流路が形成されている場合、これら２対の出入口の一方は、裏面の流体流路と連通している。
【００４２】
流体流路の蛇行パターンは、上流側直線状部と下流側直線状部およびこれらの間の連結部に分けることができる。各直線状部は、それぞれ１つ以上の溝３９からなり、隣接する溝と溝との間はリブ３０１で区切られている。
【００４３】
フィールド板３０の流体流路は２種の蛇行パターンＡおよびＢを含む。
蛇行パターンＡにおいては、上流側直線状部と下流側直線状部との連結部が、複数の溝が合流する合流部を有し、下流側直線状部の溝数が、上流側直線状部の溝数よりも小さくなっている。
【００４４】
複数の溝が合流する合流部が、直線状部の途中ではなく、湾曲した連結部に設けられている場合、反応面全体に流路がほぼ均一に存在する状態となり、反応が均一になるという点で有利である。合流部が湾曲した連結部ではなく、直線状部の途中に設けられている場合、合流前後において溝とリブの面積が変化するため、反応面に溝の多い領域とリブの多い領域が形成され、反応が不均一になる虞がある。
【００４５】
一方、蛇行パターンＢにおいては、上流側直線状部の溝数と下流側直線状部の溝数とが同じである。なお、図４のように、蛇行パターンＡの上流側直線状部が、蛇行パターンＢの下流側直線状部でもある場合や、蛇行パターンＡの下流側直線状部が、蛇行パターンＢの上流側直線状部でもある場合が一般的である。
【００４６】
フィールド板３０の流体流路は、まず、４本の溝からなる上流側直線状部３５と２本の溝からなる下流側直線状部３６およびこれらの間の連結部３７からなる第１のパターンＡを有する。連結部３７では、４本の溝が合流して２本に減少している。連結部３７の中央部には、島状リブ３８が、凹部底面とＭＥＡとの間のスペーサとして設けられている。
【００４７】
フィールド板３０の流体流路は、また、２本の溝からなる上流側直線状部３５’と１本の溝からなる下流側直線状部３６’およびこれらの間の連結部３７’からなる第２のパターンＡを有する。連結部３７’では、２本の溝が合流して１本に減少している。
【００４８】
また、フィールド板３０の流体流路は、上流側直線状部の溝数と下流側直線状部の溝数とが同じく４本、２本または１本であるパターンＢを有する。例えば、最も下流側のパターンは、それぞれ１本の溝からなる上流側直線状部３０２と下流側直線状部３０３およびこれらの間の連結部３０４からなる。
【００４９】
まず、ポンプなどの装置により、燃料、酸化剤、冷却水などの流体が、流体入口３１に供給される。流体は、流体入口３１ａから、一本の溝からなる導入路を通過して、バッファ３４に供給される。バッファ３４で流体の速度が均一化されるため、バッファと連通する４本の溝には、ほぼ同じ量の流体が供給される。バッファ付近では、比較的水分量の少ない流体が、４本の溝を比較的遅い速さで移動する。
【００５０】
続いて、流体は、第１のパターンＡの流体流路を通過し、その際に、流体流路の溝数は４本から２本に減少する。流体は、２本の溝をはじめよりも速く移動し、移動中にＭＥＡで生成する水分を蓄積していく。
【００５１】
続いて、流体は、第２のパターンＡの流体流路を通過し、その際に、流体流路の溝数は２本から１本に減少する。流体は、１本の溝をさらに速く移動し、移動中にＭＥＡで生成する水分を蓄積し、もしくは自身が含んでいる水分をＭＥＡに供給する。ただし、流体の移動速度が速いため、過剰の水分がＭＥＡに移動することは防止される。また、流体の移動速度が速く、溝一本当たりの圧力損失も高くなっているため、水滴が詰まりやすい下流側においても、水滴による流路の目詰まりを防止することができる。
【００５２】
最後に、比較的多くの水分を含んだ流体は、１本の溝からなる上流側直線状部３０２と１本の溝からなる下流側直線状部３０３およびこれらの間の連結部３０４からなるパターンＢの流体流路を、素早く通過し、導出路を通って、流体出口３１ｂから単電池の外部に排出される。
【００５３】
適度な流体流量と圧力損失を得る観点から、流体出口と合流する流路の溝数は、１または２であることが好ましい。
【００５４】
図４の連結部３７および３７’においては、下流側の複数の溝に均一に流体を分配することができるように、合流部の形状が工夫されている。一般には、合流部の水平方向における幅が、互いに逆向きに流体を移動させるとともに最近接する２つの溝の連結部付近において最大となっており、そこから離れるに従って、合流部の水平方向における幅を減少させることが好ましい。
【００５５】
ただし、合流部の幅が大きくなると、フィールド板の表面に大きな凹部が形成されることになる。凹部に拡散層が入り込み、電極反応が不均一になる等の不都合が生じるのを防ぐ観点から、合流部の凹部には、適当な大きさの島状リブを設けることが好ましい。
【００５６】
《実施形態２》
図５に、本実施形態の流体流動フィールド板（フィールド板４０）の上面図を示す。フィールド板４０の流体入口は、それ自体が流体の圧力を均一化するためのバッファとして機能する。フィールド板４０は、蛇行した流体流路と、流体流路に流体を供給する流体入口４１ａと、流体流路から排出されるガスが導入される流体出口４１ｂとを有する。また、フィールド板４０には、他の２種の流体入口４２ａ、４３ａと流体出口４２ｂ、４３ｂが設けられている。流体流路は複数の溝４９からなり、隣接する溝と溝との間はリブ４０１で区切られている。
【００５７】
フィールド板４０の流体流路は蛇行パターンＡを３つ含む。
第１の蛇行パターンＡの上流側直線状部と下流側直線状部との連結部４７においては、８本の溝が合流して４本に減少する。この場合、合流部の凹部が比較的大きくなるため、３つの島状リブ４８ａ〜４８ｃが設けられている。また、島状リブ４８ｄが１つ設けられている第２の蛇行パターンＡの連結部４７’においては、４本の溝が合流して２本に減少し、第３の蛇行パターンＡの連結部４７”においては、２本の溝が、さらに合流して１本に減少する。
【００５８】
フィールド板４０の場合、８本の溝が最終的には１本にまで減少していることから、フィールド板３０の場合に比べて、流体流路の出口付近における流体の移動速度はさらに大きくなり、圧力損失も上昇する。
なお、入口付近の溝数、出口付近の溝数、パターンＡの繰り返し数、連結部の形状、島状リブの有無等については、特に限定はない。また、これらのパラメータを制御することにより、一本当たりの溝を移動する流体の速さや、一本当たりの溝に印加される圧力損失を、任意に制御することが可能である。
【００５９】
《実施形態３》
図６に、本実施形態の流体流動フィールド板（フィールド板１１０）の上面図を示す。フィールド板１１０は、流体入口１１１ａからバッファ１１４までの距離が比較的離れている。このような構成は、設計上の制限などにより、流体入口付近から溝数を複数にできない場合に有効である。
【００６０】
その他の構成は、フィールド板３０と類似する。すなわち、フィールド板１１０は、蛇行した流体流路と、流体流路に流体を供給する流体入口１１１ａと、流体流路から排出されるガスが導入される流体出口１１１ｂとを有する。また、フィールド板１１０には、他の２種の流体入口１１２ａ、１１３ａと流体出口１１２ｂ、１１３ｂが設けられている。流体流路は複数の溝１１９からなり、隣接する溝と溝との間はリブ１１０１で区切られている。
【００６１】
フィールド板１１０の流体流路は蛇行パターンＡを２つ含み、第１の蛇行パターンＡの連結部１１７においては、４本の溝が合流して２本に減少し、第２の蛇行パターンＡの連結部１１７’においては、２本の溝が合流して１本に減少している。
【００６２】
《実施形態４》
図７に、本実施形態の流体流動フィールド板（フィールド板１２０）の上面図を示す。フィールド板１２０は、流体出口と合流する溝数が複数になっていること以外は、フィールド板４０と類似する。すなわち、フィールド板１２０は、蛇行した流体流路と、流体流路に流体を供給する流体入口１２１ａと、流体流路から排出されるガスが導入される流体出口１２１ｂとを有する。また、フィールド板１２０には、他の２種の流体入口１２２ａ、１２３ａと流体出口１２２ｂ、１２３ｂが設けられている。流体流路は複数の溝１２９からなり、隣接する溝と溝との間はリブ１２０１で区切られている。
【００６３】
フィールド板１２０の流体流路は蛇行パターンＡを２つ含み、第１の蛇行パターンＡの連結部１２７においては、８本の溝が合流して４本に減少し、第２の蛇行パターンＡの連結部１２７’においては、４本の溝が合流して２本に減少している。
【００６４】
《実施形態５》
図８に、本実施形態の流体流動フィールド板（フィールド板１３０）の上面図を示す。フィールド板１３０の第１および第２の合流部においては、上流側の溝の全てが合流することがなく、合流部が複数の小さな合流部の組に分かれている。このような構成によれば、下流側の溝が複数ある場合に、下流側の溝に流入する流体流量が均一化されやすいという利点がある。
【００６５】
フィールド板１３０は、蛇行した流体流路と、流体流路に流体を供給する流体入口１３１ａと、流体流路から排出されるガスが導入される流体出口１３１ｂとを有する。また、フィールド板１３０には、他の２種の流体入口１３２ａ、１３３ａと流体出口１３２ｂ、１３３ｂが設けられている。流体流路は複数の溝１３９からなり、隣接する溝と溝との間はリブ１３０１で区切られている。
【００６６】
フィールド板１３０の流体流路は蛇行パターンＡを３つ含み、第１の連結部１３７においては、互いに隣接する２本の溝が合流することにより、８本の溝が４本に減少し、第２の連結部１３７’においては、互いに隣接する２本の溝が再び合流することにより、４本の溝が２本に減少している。各連結部の溝１３９ｘは比較的幅が広くなるが、リブ１３０１の延長部が各連結部にも存在するため、島状リブを設ける必要はない。第３の連結部１３７”においては、２本の溝が１本に減少する。
【００６７】
《実施形態６》
図９に、本実施形態の流体流動フィールド板（フィールド板８０）の上面図を示す。流体流路における燃料や空気などの濃度は、下流側に向かって次第に減少していくが、図９のような入り組んだ流路にすることにより、反応面内の濃度分布に変化を持たせ、反応面内における濃度のばらつきを抑制することることができる。このような制御により、電池特性のさらなる向上を見込むことができる。
【００６８】
図９において、フィールド板８０は、様々な方向を向くとともに蛇行した流体流路と、流体流路に流体を供給する流体入口８１ａと、流体流路から排出されるガスが導入される流体出口８１ｂとを有する。また、フィールド板８０には、他の２種の流体入口８２ａ、８３ａと流体出口８２ｂ、８３ｂが設けられている。流体流路は複数の溝８９からなり、隣接する溝と溝との間はリブ８０１で区切られている。
【００６９】
フィールド板８０の流体流路は蛇行パターンＡを３つ含み、第１の連結部８７においては、６本の溝が３本に減少している。ここでは、上流側直線状部と、下流側直線上部とが、垂直に連結されているが、流体流路全体としては蛇行状を呈しているため、このような上流側直線状部と下流側直線上部と連結部８７とからなるパターンも蛇行パターンＡと見なしてよい。次に、第２の連結部８７’においては、３本の溝が２本に減少している。第３の連結部８７”においては、２本の溝が１本に減少している。
【００７０】
濃度分布を適切に制御することができ、下流側の溝の本数が上流側よりも減少している限り、どのような流路形状を採用してもよい。本発明の特徴は、下流側に向かって溝の本数が少なくなる点にあるため、流路形状は任意であり、流路がどのような方向を向いていても良い。例えば、流路が斜め方向であっても、下流側の溝の本数が上流側よりも減少している限り、本発明の効果を奏することに変わりはない。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【００７１】
（ａ）触媒ペーストの調製
平均一次粒子径３０ｎｍを持つ導電性カーボン粒子に、平均粒径約３０Åの白金粒子を５０重量％担持させたものを、カソード側の触媒粒子とした。また、同じ導電性カーボン粒子に、平均粒径約３０Åの白金ルテニウム合金粒子を５０重量％担持したものを、アノード側の触媒粒子とした。
【００７２】
各触媒粒子と、水素イオン伝導性高分子電解質（ナフィオン溶液）と、水とを、混合し、アノード用触媒ペーストおよびカソード用触媒ペーストを調製した。触媒ペースト中の触媒粒子と、水素イオン伝導性高分子電解質との重量比は、１：１とした。
【００７３】
（ｂ）触媒層の形成
アノード用触媒ペーストをポリプロピレン製のシートに塗布した後、シートを６ｃｍ×６ｃｍのサイズにカットした。また、カソード用触媒ペーストをポリプロピレン製のシートに塗布した後、シートを６ｃｍ×６ｃｍのサイズにカットした。
【００７４】
水素イオン伝導性高分子電解質膜（デュポン社製のナフィオン１１７）を１２ｃｍ×１２ｃｍのサイズにカットし、その一方の面にアノード用触媒ペーストを担持したシートを配し、他方の面にカソード用触媒ペーストを担持したシートを配して、ホットプレスを用いて、各ペーストを高分子電解質膜に熱融着させた。こうして、高分子電解質膜の両面にアノード触媒層とカソード触媒層をそれぞれ形成した。各触媒層における白金濃度は２ｍｇ／ｃｍ２とした。
【００７５】
（ｃ）拡散層の形成およびＭＥＡの調製
触媒層を担持した高分子電解質の両面において、触媒層と重なるように位置合わせして、６ｃｍ×６ｃｍのサイズのカーボン多孔質体を配した。また、触媒層を担持しない高分子電解質膜の両面の露出部には、それぞれ触媒層を囲むように、幅３ｃｍの枠状シリコン製ガスケットを配した。このガスケットは、１２ｃｍ×１２ｃｍのサイズのシリコン製シートから、６ｃｍ×６ｃｍのサイズの中心部を切り取ることにより調製した。こうして、カーボン多孔質体とガスケットで、触媒層を担持した高分子電解質を挟み込むことにより、ＭＥＡ（膜電極接合体）を得た。
【００７６】
（ｄ）単電池の組立
カソード用フィールド板として、図４に示した形状の流体流路と流体出入口を有するフィールド板を作製した。このフィールド板は、厚み４ｍｍの黒鉛板の表面を切削して溝を形成することにより作製した。流体流路を構成する溝の深さは１ｍｍとし、溝幅は１．５ｍｍとした。
【００７７】
一方、アノード用フィールド板として、図１０に示される形状の流体流路と流体出入口５１ａ〜５３ａ、５１ｂ〜５３ｂを有するフィールド板５０を作製した。フィールド板５０は、厚み４ｍｍの黒鉛板の表面を切削して溝５９とリブ５０１を形成することにより作製した。アノード用フィールド板５０の流体流路は、１本の溝からなる上流側直線状部５０２と１本の溝からなる下流側直線状部５０３およびこれらの連結部５０４からなるパターンＢのみを有する。流体流路を構成する溝の深さは１ｍｍとし、溝幅は１．５ｍｍとした。
【００７８】
流体流路を内側にして、カソード用フィールド板とアノード用フィールド板とでＭＥＡを挟み込み、単電池を構成した。さらに厚み１０ｍｍの一対の金属板でフィールド板の外側から単電池を挟み込み、ボルトを用いて２ｋｇ／ｃｍ２の圧力で金属板同士を締結した。
【００７９】
アノード用フィールド板の流体入口には水素供給装置からメタノールまたは水素を、カソード用フィールド板の流体入口には酸化剤供給装置から空気を、それぞれポンプやマスフロメーターを用いて供給できるようにした。これを燃料電池Ａとした。
【００８０】
なお、本実施例では、上記のような溝深さや溝幅を採用したが、本発明がこれらに限定されるわけではない。ただし、溝深さが大きすぎると、フィールド板の厚みが増し、スタック全体が大型化することになり、不利である。また、溝幅が大きすぎると、ＭＥＡに適度な圧迫を伝えることが困難となり、集電性の低下による出力低下や、ＭＥＡの変形による圧力損失の増大を生じる可能性がある。
【実施例２】
【００８１】
カソード用フィールド板として、図５に示した形状の流体流路と流体出入口を有するフィールド板を作製した。このフィールド板は、厚み４ｍｍの黒鉛板の表面を切削して溝を形成することにより作製した。流体流路を構成する溝の深さは１ｍｍとし、溝幅は１．５ｍｍとした。このフィールド板をカソード用フィールド板に用いたこと以外は、実施例１と同様にして、燃料電池Ｂを作製した。
【比較例１】
【００８２】
カソード用フィールド板にも、実施例１でアノード用フィールド板として用いた図１０に示される流体流路を有するフィールド板を用いたこと以外、実施例１と同様にして、燃料電池Ｃを作製した。
【比較例２】
【００８３】
図１１に示される形状の流体流路と流体出入口６１ａ〜６３ａ、６１ｂ〜６３ｂを有するフィールド板６０を作製した。フィールド板６０は、厚み４ｍｍの黒鉛板の表面を切削して溝６９とリブ６０１を形成することにより作製した。フィールド板６０の流体流路は、４本の溝からなる上流側直線状部６０２と４本の溝からなる下流側直線状部６０３およびこれらの連結部６０４からなるパターンＢのみを有する。フィールド板６０の流体流路を構成する溝の深さは１ｍｍとし、溝幅は１．５ｍｍとした。フィールド板６０をカソード用フィールド板に用いたこと以外は、実施例１と同様にして、燃料電池Ｄを作製した。
【比較例３】
【００８４】
図１２に示される形状の流体流路と流体出入口７１ａ〜７３ａ、７１ｂ〜７３ｂを有するフィールド板７０を作製した。フィールド板７０は、厚み４ｍｍの黒鉛板の表面を切削して溝７９とリブ７０１を形成することにより作製した。フィールド板７０の流体流路は、流体入口７１ａから流体出口７１ｂに直線上に伸びる２３本の水平な溝のみからなる。フィールド板７０の流体流路を構成する溝の深さは１ｍｍとし、溝幅は１．５ｍｍとした。フィールド板７０をカソード用フィールド板に用いたこと以外は、実施例１と同様にして、燃料電池Ｅを作製した。
【００８５】
［評価］
（Ａ）電流−電圧特性
燃料電池Ａ〜Ｅのアノードに０．５ｃｃ／ｍｉｎの速度で２ｍｏｌ／Ｌのメタノール水溶液をポンプで送液し、カソードに空気をマスフロメーターを用いて１Ｌ／ｍｉｎの速度で送った。燃料電池の温度は６０℃とした。このときの電流−電圧曲線を図１３に示す。
【００８６】
図１３より、燃料電池Ａ〜Ｃは、燃料電池Ｄ、Ｅに比べて、電圧が高く、かつ取り出せる電流域も向上していることがわかる。燃料電池Ｅは、フィールド板の流体流路の下流域において、生成水の影響を受けたものと考えられる。すなわち、生成水による流路の目詰まりが生じたり、流路下流域の流量や圧力損失が小さくなったり、フラッディング現象が起こったものと考えられる。燃料電池Ｄにおいても、流体入口から流体出口までの溝数が同じであるため、燃料電池Ｅと同様に、特性が低下したものと考えられる。
【００８７】
なお、燃料電池Ｄ、Ｅの流体流路であっても、カソードに送り込む空気流量を大幅に増加させれば、燃料電池の特性低下を抑制できる可能性はあるが、流路下流域に水が滞留して、溝一本当たりの圧力損失にばらつきが生じると、溝によって流量が変化することとなり、流量の制御が全体として困難になる。また、多量の空気を送るための工夫も必要であるため、システムの大型化を避けることができない。
【００８８】
（Ｂ）圧力損失
燃料電池Ａ〜Ｃの圧力損失について、より詳細な検討を行った。
酸化剤供給装置であるマスフロメータと、燃料電池の空気供給口との間（図２においてはポンプ２２と燃料電池２１との間）に、圧力計を取り付け、カソード側の圧力損失を測定した。
【００８９】
図１４に、電流密度と圧力損失との関係を示す。図１４より、実施例１の燃料電池Ａにおいては、圧力損失が比較例１の燃料電池Ｃの１／２以下になり、実施例２の燃料電池Ｂにおいては、圧力損失が比較例１の１／５以下となっていることがわかる。なお、ここでは、マスフロメータに導入する空気の圧力をコンプレッサで大きくしたため、圧力損失に関わらず一定流量（１Ｌ／ｍｉｎ）の空気を燃料電池に送ることができている。
【００９０】
実際の燃料電池システムにおいては、圧力損失の拡大に応じて、能力の高いコンプレッサやポンプを使用する必要が生じる。高性能なコンプレッサやポンプは、大きく、かつ電力を多く必要とするため、燃料電池システムのエネルギー効率を低下させるという問題を生じる。したがって、圧力損失を抑制できる本発明は非常に有用である。
【００９１】
次に、燃料電池Ｂ、Ｃへ送る空気の流量を０．２Ｌ／ｍｉｎにまで減少させた。このときの電流密度と電圧と圧力損失との関係を図１５に示す。図１５には、空気流量が１Ｌ／ｍｉｎのときの燃料電池Ｂのデータも示されている。
【００９２】
空気の流量を減少させたため、燃料電池Ｃにおいても圧力損失が燃料電池Ｂと同程度まで低減している。しかし、燃料電池Ｃの電流−電圧特性は、大幅に低下している。これは、空気流量が小さすぎるため、特に空気流路の下流域において拡散層や触媒層中に滞留する生成水を吹き飛ばす効果が小さく、フラッディング現象による燃料電池の出力低下が起こったためと考えられる。
以上より、本発明のフィールド板をカソード側に用いることにより、燃料電池の優れた特性を維持するとともに、その圧力損失を大幅に低減できることがわかる。
【実施例３】
【００９３】
アノード用フィールド板にも、実施例１でカソード用フィールド板として用いた図４に示される流体流路を有するフィールド板を用いたことと、水素イオン伝導性高分子電解質膜にデュポン社製のナフィオン１１２を用い、各触媒層における白金濃度を０．５ｍｇ／ｃｍ2としたこと以外、実施例１と同様にして、燃料電池Ｆを作製した。
【比較例４】
【００９４】
水素イオン伝導性高分子電解質膜にデュポン社製のナフィオン１１２を用い、各触媒層における白金濃度を０．５ｍｇ／ｃｍ2としたこと以外は、比較例１と同様にして、燃料電池Ｇを作製した。
【００９５】
［評価］
（Ａ）電流−電圧特性と圧力損失
燃料電池Ｆ、Ｇのアノードに０．１Ｌ／ｍｉｎの速度で６０℃で加湿した水素を送り、カソードに０．３２Ｌ／ｍｉｎの速度で６０℃で加湿した空気をマスフロメーターを用いて送った。燃料電池の温度は６０℃とした。この状態で、電流−電圧曲線と圧力損失を測定した。
【００９６】
カソード、アノード側で共に、燃料電池Ｆの圧力損失は、燃料電池Ｇの圧力損失の１／２程度に減少していたにもかかわらず、電流−電圧曲線は、燃料電池Ｆと燃料電池Ｇでほとんど同じであった。従って、本発明のフィールド板を用いることにより、アノード側とカソード側の両方において、小型かつ消費電力の小さな燃料もしくは酸化剤の供給装置を用い得ることがわかる。また、トータルエネルギー効率の高い燃料電池システムを構築することもできる。このような圧力損失を低減させる効果は、燃料が液体の場合にも、同様に得ることができると考えられる。
【００９７】
（Ｂ）寿命特性
燃料電池Ｆ、Ｇのアノードに０．１Ｌ／ｍｉｎの速度で６０℃で加湿した水素を送り、カソードに０．３２Ｌ／ｍｉｎの速度で６０℃で加湿した空気をマスフロメーターを用いて送った。燃料電池の温度は６０℃とした。この状態で、２００ｍＡ／ｃｍ２の条件で１０００時間の連続運転を行った。１０００時間後、燃料電池Ｆの電圧は２０ｍＶ低下し、燃料電池Ｇの電圧は４０ｍＶ低下していた。このように、寿命特性に差異が生じた原因は、以下のように考えられる。
【００９８】
流体の移動の速さと、流体中の水分量によって、ＭＥＡの保湿状態は大きく左右される。発電時においては、流路の下流側になるほど、生成水の影響により、特にカソード側の流体中の水分量が多くなる。一方、カソード側の流路であっても、上流側では、相対的に水分量が少なくなっている。なお、流体の移動が速いほど、流体によって奪われるＭＥＡからの水分量は多くなる。
【００９９】
燃料電池Ｆでは、水分量の比較的少ない上流側では、流体の移動は遅くなるため、ＭＥＡから水分が過度に奪われることはない。また、水分量の比較的多い下流側では、流体の移動は速くなるため、ＭＥＡからより多くの水分を取り去ることができる。従って、ＭＥＡの保湿状態は、ＭＥＡ全面にわたって均一に維持されやすい。
【０１００】
一方、燃料電池Ｇでは、水分量の比較的少ない上流側の流体の移動速度は、水分量の比較的多い下流側の移動速度と大きく変わることがない。そのため流路の上流側では、より多くの水分をＭＥＡから奪うことになる。一方、流路の下流側では、流体は、より多くの水分をＭＥＡから奪うことができない。こうして、流路の上流側と接するＭＥＡ部分の保湿状態は低くなり、下流側と接するＭＥＡ部分の保湿状態は高くなる。このような保湿状態の違いが、寿命特性の違いとなって現れたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の流体流動フィールド板は、燃料電池用のセパレータとして用いることができ、特に高分子電解質型などの水素イオン伝導性電解質型燃料電池に好適である。本発明によれば、余分な圧力損失の増大をなくすとともに、燃料電池の出力を高く維持でき、しかも燃料電池システムの小型化とエネルギー効率の向上を図ることが可能となる。また、ＭＥＡの保湿状態を好適に維持することができ、寿命特性に優れた燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】燃料電池の単電池の断面概略図である。
【図２】燃料電池システムの概念図である。
【図３】蛇行パターンＡの連結部（合流部）の様々な形態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る流体流動フィールド板の上面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る流体流動フィールド板の上面図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る流体流動フィールド板の上面図である。
【図７】本発明の実施形態４に係る流体流動フィールド板の上面図である。
【図８】本発明の実施形態５に係る流体流動フィールド板の上面図である。
【図９】本発明の実施形態６に係る流体流動フィールド板の上面図である。
【図１０】従来の流体流動フィールド板の上面図である。
【図１１】従来の別の流体流動フィールド板の上面図である。
【図１２】従来のさらに別の流体流動フィールド板の上面図である。
【図１３】燃料電池Ａ〜Ｅの電流−電圧特性図である。
【図１４】燃料電池Ａ〜Ｃの電流−圧力損失特性図である。
【図１５】燃料電池Ｂ、Ｃの電流−電圧−圧力損失特性図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  水素イオン伝導性高分子電解質膜
２Ａ  アノード触媒層
２Ｂ  カソード触媒層
３Ａ  アノード拡散層
３Ｂ  カソード拡散層
４Ａ  アノード側ガスケット
４Ｂ  カソード側ガスケット
５  膜電極接合体（ＭＥＡ）
６Ａ  アノード側流体流動フィールド板
６Ｂ  カソード側流体流動フィールド板
７Ａ、７Ｂ  溝
【０１０４】
２１  燃料電池
２２  酸化剤供給装置
２３  燃料供給装置
２４  コンバータ
【０１０５】
３０  流体流動フィールド板
３１ａ、３２ａ、３３ａ  流体入口
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ  流体出口
３４  バッファ
３５、３５’  パターンＡの上流側直線状部
３６、３６’  パターンＡの下流側直線状部
３７、３７’  パターンＡの連結部
３８  島状リブ
３９  溝
３０１  リブ
３０２  パターンＢの上流側直線状部
３０３  パターンＢの下流側直線状部
３０４  パターンＢの連結部
【０１０６】
４０  流体流動フィールド板
４１ａ、４２ａ、４３ａ  流体入口
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ  流体出口
４７、４７’、４７”  パターンＡの連結部
４８ａ〜４８ｄ  島状リブ
４９  溝
４０１  リブ
【０１０７】
１１０  流体流動フィールド板
１１１ａ、１１２ａ、１１３ａ  流体入口
１１１ｂ、１１２ｂ、１１３ｂ  流体出口
１１４  バッファ
１１７、１１７’  パターンＡの連結部
１１８  島状リブ
１１９  溝
１１０１  リブ
【０１０８】
１２０  流体流動フィールド板
１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ  流体入口
１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ  流体出口
１２７、１２７’  パターンＡの連結部
１２８ａ〜ｄ  島状リブ
１２９  溝
１２０１  リブ
【０１０９】
１３０  流体流動フィールド板
１３１ａ、１３２ａ、１３３ａ  流体入口
１３１ｂ、１３２ｂ、１３３ｂ  流体出口
１３４  バッファ
１３７、１３７’、１３７”  パターンＡの連結部
１３９、１３９ｘ  溝
１３０１  リブ
【０１１０】
８０  流体流動フィールド板
８１ａ、８２ａ、８３ａ  流体入口
８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ  流体出口
８７、８７’、８７”  パターンＡの連結部
８９  溝
８０１  リブ
【０１１１】
５０  流体流動フィールド板
５１ａ、５２ａ、５３ａ  流体入口
５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ  流体出口
５９  溝
５０１  リブ
５０２  パターンＢの上流側直線状部
５０３  パターンＢの下流側直線状部
５０４  パターンＢの連結部
【０１１２】
６０  流体流動フィールド板
６１ａ、６２ａ、６３ａ  流体入口
６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ  流体出口
６９  溝
６０１  リブ
６０２  パターンＢの上流側直線状部
６０３  パターンＢの下流側直線状部
６０４  パターンＢの連結部
【０１１３】
７０  流体流動フィールド板
７１ａ、７２ａ、７３ａ  流体入口
７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ  流体出口
７９  溝
７０１  リブ
【図１】
2005190714.tif 000003
【図２】
2005190714.tif 000004
【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】
2005190714.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005190714.tif 000011
【図１０】
2005190714.tif 000012
【図１１】
2005190714.tif 000013
【図１２】
2005190714.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005190714.tif 000017