(57)【要約】【課題】  特に流体注入部と流体排出部の構造を工夫することで、薄型小型軽量化を図ることができる燃料電池セルを提供すること。【解決手段】板状の固体高分子電解質１と、この固体高分子電解質１の両側に配置される一対の電極板２，３と、この一対の電極板２，３の更に両側に配置される一対の金属板４，５と、電極板２，３と金属板４，５の間に形成される一対の流路溝９とを有する燃料電池セルであって、一対の金属板４，５のうちの少なくとも一方の金属板４については、その表面に第１注入部材１０および第１排出部材１１を取り付け、これら第１注入部材１０および第１排出部材１１は、金属板４の表面に露出する第１円筒部１０ａと、金属板４に形成された穴に嵌入され、金属板４に対してカシメ結合される第２円筒部１０ｂと、第２円筒部１０ｂ側から袋穴状に形成され、セル内部の一方の流路溝９と連通する第１垂直流路１０ｃと、第１円筒部１０ａの側面部から形成され、外部のパイプ１２，１３が結合されるとともに、第１垂直流路１０ｃと連通する第１水平流路１０ｄとを備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の固体高分子電解質と、この固体高分子電解質の両側に配置される一対の電極板と、この一対の電極板の更に両側に配置される一対の金属板と、電極板と金属板の間に形成される一対の流路とを有する燃料電池セルであって、
前記一対の金属板のうちの少なくとも一方の金属板については、その表面に第１流体注入部材および第１流体排出部材を取り付け、これら第１流体注入部材および第１流体排出部材は、
金属板の表面に露出する第１円筒部と、
金属板に形成された穴に嵌入され、金属板に対してカシメ結合される第２円筒部と、
第２円筒部側から袋穴状に形成され、セル内部の一方の流路と連通する第１垂直流路と、
第１円筒部の側面部から形成され、外部の流路管が嵌入されるとともに、前記第１垂直流路と連通する第１水平流路とを備えていることを特徴とする燃料電池セル。
【請求項２】
前記一方の金属板の表面には、更に、第２流体注入部材および第２流体排出部材が取り付けられ、これら第２流体注入部材および第２流体排出部材は、
金属板の表面に露出する第３円筒部と、
金属板および固体高分子電解質に形成された穴に嵌入され、固体高分子電解質に対してカシメ結合される第４円筒部と、
第４円筒部側から袋穴状に形成され、セル内部の他方の流路と連通する第２垂直流路と、
第３円筒部の側面部から形成され、外部の流路管が嵌入されるとともに、前記第２垂直流路と連通する第２水平流路とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。
【請求項３】
垂直流路の内径寸法よりも、水平流路の内径寸法を大きく設定していることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池セル。
【請求項４】
前記金属板の裏面と固体高分子電解質の表面との間に金属ワッシャーと弾性体ワッシャーを介在させていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池セル。
【請求項５】
固体高分子電解質の裏面側に弾性体ワッシャーと金属ワッシャーを介在させてカシメ結合を行うようにしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料電池セル。
【請求項６】
前記一対の金属板の周縁を電気的に絶縁した状態でカシメにより封止してあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の固体高分子電解質と、この固体高分子電解質の両側に配置される一対の電極板と、この一対の電極板の更に両側に配置される一対の金属板と、電極板と金属板の間に形成される一対の流路とを有する燃料電池セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー電解質のような固体高分子電解質を使用した高分子型燃料電池は、高いエネルギー変換効率を持ち、薄型小型・軽量であることから、家庭用コージェネレーションシステムや自動車向けに開発が活発化している。かかる燃料電池の従来技術の構造として、図９に示すものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
即ち、図９に示すように、固体高分子電解質膜１００を挟んでアノード１０１とカソード１０２とを配設する。さらに、ガスケット１０３を介して一対のセパレータ１０４により挟持して単位セル１０５を構成する。各々のセパレータ１０４にはガス流路溝が形成されており、アノード１０１との接触により、還元ガス（例えば、水素ガス）の流路が形成され、カソード１０２との接触により、酸化ガス（例えば、酸素ガス）の流路が形成される。各々のガスは、単位セル１０５内の各流路を流通しながら、アノード１０１又はカソード１０２の内部に担持された触媒の作用により電極反応（電極における化学反応）に供され、電流の発生とイオン伝導が生じる。
【０００４】
この単位セル１０５を多数個積層し、単位セル１０５どうしを電気的に直列に接続して燃料電池Ｎを構成し、電極１０６は、積層した両端の単位セル１０５から取り出すことができる。このような燃料電池Ｎは、クリーンかつ高効率という特徴から、種々の用途、特に、電気自動車用電源や家庭用分散型電源として注目されている。
【０００５】
一方、近年のＩＴ技術の活発化に伴い、携帯電話、ノートパソコン、デジカメなどモバイル機器が頻繁に使用される傾向があるが、これらの電源は、ほとんどリチウムイオン二次電池が用いられている。ところが、モバイル機器の高機能化に伴って消費電力がどんどん増大し、その電源用としてクリーンで高効率な燃料電池が注目されてきている。
【０００６】
しかしながら、図９に示すような従来の構造では、モバイル機器（携帯機器）の電源として求められる薄型小型軽量化の点で問題があり、モバイル機器に組み込むことができる構造ではない。特に、セル内部に空気や燃料（これらは流体に相当）を注入する流体注入部や、これらを排出するための流体排出部の構成についても薄型化に寄与できるような構造が必要とされる。
【非特許文献１】日経メカニカル別冊「燃料電池開発最前線」発行日２００１年６月２９日、発行所：日経ＢＰ社、第３章ＰＥＦＣ、３．１原理と特徴ｐ４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、特に流体注入部と流体排出部の構造を工夫することで、薄型小型軽量化を図ることができる燃料電池セルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係る燃料電池セルは、
板状の固体高分子電解質と、この固体高分子電解質の両側に配置される一対の電極板と、この一対の電極板の更に両側に配置される一対の金属板と、電極板と金属板の間に形成される一対の流路とを有する燃料電池セルであって、
前記一対の金属板のうちの少なくとも一方の金属板については、その表面に第１流体注入部材および第１流体排出部材を取り付け、これら第１流体注入部材および第１流体排出部材は、
金属板の表面に露出する第１円筒部と、
金属板に形成された穴に嵌入され、金属板に対してカシメ結合される第２円筒部と、
第２円筒部側から形成され、セル内部の一方の流路と連通する第１垂直流路と、
第１円筒部の側面部から袋穴状に形成され、外部の流路管が嵌入されるとともに、前記第１垂直流路と連通する第１水平流路とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
この構成による燃料電池セルの作用・効果は、次の通りである。この燃料電池セルの基本的構成は、板状の固体高分子電解質と、これの両側に配置される一対の電極板と、さらにこれらの外側に配置される一対の金属板とを備えている。従って、セル全体として、板状に形成できるので薄型化に寄与することができる。流路は、電極板と金属板の間に、２箇所（カソード側とアノード側）形成される。
【００１０】
一対の金属板のうちの少なくとも一方の金属板には、第１流体注入部材と第１流体排出部材がカシメ結合により取り付けられる。これらの部材は、第１円筒部と第２円筒部を有し、第１円筒部が金属板の表面側に露出する。第２円筒部は金属板に形成された穴に嵌入され、金属板に対してカシメ結合される。これにより、第１流体注入部材・排出部材が金属板に対して結合される。すなわち、軸状部材をカシメ結合するだけであり、簡単な構成により流体注入・排出経路を構成できる。
【００１１】
また、第１円筒部の側面部から袋穴状に第１水平流路を形成しており、ここから流路管を嵌入する。セル外部の流路は、この流路管、第１水平流路、第１垂直流路とを介してセル内部の流路に連通する。かかる水平流路を設けることで、流体注入部と排出部を第１円筒部の高さ寸法に抑制することができる。流路管もこの高さ寸法内に配置することができるからである。その結果、特に流体注入部と流体排出部の構造を工夫することで、薄型小型軽量化を図ることができる燃料電池セルを提供することができる。
【００１２】
本発明において、前記一方の金属板の表面には、更に、第２流体注入部材および第２流体排出部材が取り付けられ、これら第２流体注入部材および第２流体排出部材は、
金属板の表面に露出する第３円筒部と、
金属板および固体高分子電解質に形成された穴に嵌入され、固体高分子電解質に対してカシメ結合される第４円筒部と、
第４円筒部側から袋穴状に形成され、セル内部の他方の流路と連通する第２垂直流路と、
第３円筒部の側面部から形成され、外部の流路管が結合されるとともに、前記第２垂直流路と連通する第２水平流路とを備えていることが好ましい。
【００１３】
この構成によると、カソード側とアノード側の両方について、流体注入部と流体排出部とを一方の金属板にすべて取り付ける。従って、一対の金属板の夫々に流体注入部と流体排出部を夫々取り付ける構成に比べて、セルの厚みを薄くすることができる。
【００１４】
本発明において、垂直流路の内径寸法よりも、水平流路の内径寸法を大きく設定していることが好ましい。かかる寸法関係に設定しておけば、水平流路の内径寸法に対応した外径を有する流路管を嵌入した場合、流路管を所定以上挿入されないようにすることができ、第１垂直流路と第１水平流路とを確実に連通させることができる。
【００１５】
本発明において、前記金属板の裏面と固体高分子電解質の表面との間に金属ワッシャーと弾性体ワッシャーを介在させていることが好ましい。金属ワッシャーを介在させることで、カシメ結合を行う時の強度を保持することができる。弾性体ワッシャーを介在させることで、シール性能を確保することができる。
【００１６】
本発明において、固体高分子電解質の裏面側に弾性体ワッシャーと金属ワッシャーを介在させてカシメ結合を行うようにしたことが好ましい。前記と同様に、金属ワッシャーを介在させることで、カシメ結合を行う時の強度を保持することができる。弾性体ワッシャーを介在させることで、シール性能を確保することができる。
【００１７】
本発明において、前記一対の金属板の周縁を電気的に絶縁した状態でカシメにより封止してあることが好ましい。金属板の周縁を電気的に絶縁した状態でカシメにより封止しているため、一対の金属板間の短絡を防止しながら、厚みをさほど増加させずに確実に封止を行うことができる。また、図９に示す従来構造と比較して、セルに剛性が要求されないため、セルを大幅に薄型化することができる。更に、固体高分子電解質や金属板を使用するため、自由な平面形状や屈曲が可能となり、小型軽量かつ自由な形状設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る燃料電池セル（単位セル）の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る単位セルの構成を示す外観斜視図である。図２は、図１の単位セルの組み立て斜視図であり、図３は、図１の単位セルの正面視断面図である。
【００１９】
＜第１実施形態の構成＞
本発明の燃料電池は、図１〜図３に示すように、板状の固体高分子電解質１と、その固体高分子電解質１の両側に配置され外面に流路溝２ａ，３ａが形成された一対の電極板２，３とを備えるものである。
【００２０】
固体高分子電解質１としては、従来の固体高分子膜型電池に用いられるものであれば何れでもよいが、化学的安定性及び導電性の点から、超強酸であるスルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなる陽イオン交換膜が好適に用いられる。このような陽イオン交換膜としては、ナフィオン（登録商標）が好適に用いられる。
【００２１】
その他、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなる多孔質膜に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を含浸させたものや、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜や不織布に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を担持させたものでもよい。
【００２２】
固体高分子電解質１の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、イオン伝導機能、強度、ハンドリング性などを考慮すると、１０〜３００μｍが使用可能であるが、２５〜５０μｍが好ましい。
【００２３】
電極板２，３は、ガス拡散層としての機能を発揮して、燃料ガスや、酸化ガス及び水蒸気の供給・排出を行なうと同時に、集電の機能を発揮するものが使用できる。電極板２，３としては、同一又は異なるものが使用でき、その基材には電極触媒作用を有する触媒を担持させることが好ましい。触媒は、固体高分子電解質１と接する内面２ｂ，３ｂに少なくとも担持させるのが好ましい。
【００２４】
電極基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボン繊維不織布などの繊維質カーボン、導電性高分子繊維の集合体などの電導性多孔質材が使用できる。一般に、電極板２，３は、このような電導性多孔質材にフッ素樹脂等の撥水性物質を添加して作製されるものであって、触媒を担持させる場合、白金微粒子などの触媒とフッ素樹脂等の撥水性物質とを混合し、これに溶媒を混合して、ペースト状或いはインク状とした後、これを固体高分子電解質膜と対向すべき電極基材の片面に塗布して形成される。
【００２５】
一般に、電極板２，３や固体高分子電解質１は、燃料電池に供給される還元ガスと酸化ガス（これらは流体に相当）に応じた設計がなされる。本発明では、酸化ガスとして酸素ガスや空気が用いられると共に、還元ガスとして水素ガスや用いられる。また、還元ガスの代わりに、メタノールやジメチルエーテル等（これらも流体に相当）を用いることもできる。
【００２６】
例えば、水素ガスと空気を使用する場合、空気を供給する側の電極（空気極）では、酸素と水素イオンの反応が生じて水が生成するため、かかる電極反応に応じた設計をするのが好ましい。特に、低作動温度、高電流密度及び高ガス利用率の運転条件では、特に水が生成する空気極において水蒸気の凝縮による電極多孔体の閉塞（フラッディング）現象が起こりやすい。したがって、長期にわたって燃料電池の安定な特性を得るためには、フラッディング現象が起こらないように電極の撥水性を確保することが有効である。
【００２７】
触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト及びモリブデンから選ばれる少なくとも１種の金属か、又はその酸化物が使用でき、これらの触媒をカーボンブラック等に予め担持させたものも使用できる。
【００２８】
電極板２，３の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、電極反応、強度、ハンドリング性などを考慮すると、５０〜５００μｍが使用可能であるが、２００〜３５０μｍが好ましい。また、流路溝２ａ，３ａの深さは、十分な流路を確保する上で１００〜５００μｍが好ましい。
【００２９】
電極板２，３と固体高分子電解質１とは、予め接着、融着等を行って積層一体化しておいてもよいが、単に積層配置されているだけでもよい。このような積層体は、薄膜電極組立体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）として入手することもでき、これを使用してもよい。
【００３０】
前記電極板２，３の両側には、一対の金属板４，５が配置され、金属板４，５には流路溝９とこれに連通する注入口形成用開口４ｃ，５ｃ及び排出口形成用開口４ｄ，５ｄが設けられている。注入口形成用開口４ｃ，５ｃ及び排出口形成用開口４ｄ，５ｄは、それぞれ１個又は複数を形成することができる。図例では、１つずつ設けられている。
【００３１】
金属板４，５としては、電極反応に悪影響がないものであれば何れの金属も使用できる。但し、強度、耐腐食性、伸び、弾性率、重量などの観点から、ステンレス板、ニッケルなどが好ましい。
【００３２】
金属板４，５に設けられる流路溝９は、電極板２，３との接触により水素ガス等の流路が形成できるものであれば何れの平面形状や断面形状でもよい。但し、流路密度、積層時の積層密度、屈曲性などを考慮すると、金属板４，５の一辺に平行な縦溝９ａと垂直な横溝９ｂを主に形成するのが好ましい。本実施形態では、複数本（図示した例では３本）の縦溝９ａが横溝９ｂに直列接続されるようにして、流路密度と流路長のバランスを取っている。
【００３３】
なお、このような金属板４，５の流路溝９の一部（例えば横溝９ｂ）を電極板２，３の外面に形成してもよい。電極板２，３の外面に流路溝２ａ，３ａを形成する方法としては、加熱プレスや切削などの機械的な方法でもよいが、微細加工を好適に行う上で、レーザ照射によって溝加工を行うことが好ましい。レーザ照射を行う観点からも、電極板２，３の基材としては、繊維質カーボンの集合体が好ましい。
【００３４】
金属板４，５の流路溝９に連通する注入口形成用開口４ｃ，５ｃ及び排出口形成用開口４ｄ，５ｄは、それぞれ１個又は複数を形成することができる。なお、金属板４，５の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、強度、伸び、重量、弾性率、ハンドリング性などを考慮すると、５０〜５００μｍが好ましい。
【００３５】
金属板４，５に流路溝９を形成する方法としては、プレス加工、切削などの機械的な方法やエッチングなどの化学的な方法が挙げられる。
【００３６】
金属板４，５の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、強度、伸び、弾性率、重量、ハンドリング性などを考慮すると、５０〜３００μｍが好ましい。
【００３７】
また、金属板４，５に流路溝９を形成する方法として、エッチングにより行った構成例が図３に示されている。エッチングによる流路溝９では、幅０．１〜１０ｍｍ、深さ０．０５〜１ｍｍが好ましい。また、流路溝９の断面形状は、略四角形、略台形、略半円形、Ｖ字形などが好ましい。
【００３８】
エッチングは、例えばドライフィルムレジストなどを用いて、金属表面に所定形状のエッチングレジストを形成した後、金属板４，５の種類に応じたエッチング液を用いて行うことが可能である。また、２種以上の金属の積層板を用いて、金属ごとに選択的にエッチングを行うことで、流路溝９の断面形状をより高精度に制御することができる。なお、流路溝９に連通する注入口形成用開口４ｃ，５ｃ及び排出口形成用開口４ｄ，５ｄなどを、エッチングで形成することも可能である。
【００３９】
図３に示す実施形態は、金属板４，５のカシメ部のＳＵＳもエッチングにより厚みを薄くした例である。このように、カシメ部をエッチングして適切な厚さにすることで、カシメによる封止をより容易に行うことができる。この観点から、カシメ部の厚みとしては、０．０５〜０．３ｍｍが好ましい。
【００４０】
本発明では、金属板４，５の周縁は、絶縁材料６を介在させつつカシメにより封止されている。本発明では、カシメを行う際、図３に示すように、金属板４，５の周縁によって固体高分子電解質１を挟持する構造が好ましく、絶縁材料６を介在させつつ固体高分子電解質１を挟持する構造がより好ましい。このような構造によると、電極板２，３の一方から他方へのガス等の流入を効果的に防止することができる。
【００４１】
絶縁材料６としては、シート状の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、セラミックスなどが使用できるが、シール性を高める上で、樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましい。絶縁材料６は、金属板４，５の周縁に直接あるいは粘着剤を介して貼着したり、塗布したりして、予め金属板４，５に一体化しておくことも可能である。
【００４２】
カシメ構造としては、シール性や製造の容易性、厚み等の観点から図３に示すものが好ましい。つまり、一方の金属板５の外縁部５ａを他方の外縁部４ａより大きくしておき、絶縁材料６を介在させつつ、一方の金属板５の外縁部５を他方の金属板４の外縁部４ａを挟圧するように折り返したカシメ構造が好ましい。このカシメ構造では、プレス加工等によって、金属板４の外縁部４ａに段差を設けておくのが好ましい。このようなカシメ構造自体は金属加工として公知であり、公知のカシメ装置によって、それを形成することができる。
【００４３】
＜ガス注入・排出部の構成＞
次に、ガスや空気を注入する注入部と排出部の詳細な構成を図１〜４を利用して説明する。一方の金属板４に形成された開口４ｃ，４ｄには、注入部材１０（第１流体注入部材に相当）と排出部材１１（第１流体排出部材に相当）がそれぞれ金属板４に対してカシメ結合される。他方の金属板５にも注入部材２０と排出部材２１がカシメ結合される。注入部材１０には、ガス（又は空気）注入するための注入パイプ１２が圧入され、排出部材１１にも同様に排出パイプ１３が圧入される。注入部材２０と排出部材２１にも同様にパイプ２２，２３が圧入される。
【００４４】
注入部材１０，２０と排出部材１１，２１は、同じ形状を有しているので、そのうちの１つである注入部材１０を代表して図４で説明する。注入部材１０は、金属製の軸部品であり、ＳＵＳや真鍮により形成でき、真鍮の場合は防錆用にＮｉメッキを施すことが好ましい。ただし、本発明としては、特定の材質・処理に限定されるものではない。注入部材１０は、第１円筒部１０ａと第２円筒部１０ｂとを有し、第１円筒部１０は金属板４の表面側に露出する。第２円筒部１０ｂは、第１円筒部１０ａと同軸であり、外径は第１円筒部１０ａよりも小さい。この第２円筒部１０ｂは、開口４ｃに嵌入することができ、金属板４の裏面側にてカシメ結合される。
【００４５】
第１円筒部１０ａおよび第２円筒部１０ｂの内部には、これらと同芯状に垂直流路１０ｃ（第１垂直流路に相当）が形成される。垂直流路１０ｃは、第２円筒部１０ｂ側から形成された袋穴であり、第１円筒部１０ａを貫通していない。また、第１円筒部１０ａの側面部からは、同じく袋穴に形成された水平流路１０ｄ（第１水平流路）が形成されている。水平流路１０ｄは、軸中心の位置まで形成されている。
【００４６】
垂直流路１０ｃの内径寸法をＤ１とし、水平流路１０ｄの内径寸法をＤ２とすると、Ｄ２の方がＤ１よりもわずかに大きな寸法になるように設定されている。一方、水平流路１０ｄに嵌入される注入パイプ１２の外径Ｄ３は、Ｄ２とほぼ同じかわずかに大きな寸法としておく。これにより、注入パイプ１２を水平流路１０ｄに嵌入（圧入）した場合、注入パイプ１２の先端１２ａが軸中心で止まるようにすることができる。これにより、垂直流路１０ｃと水平流路１０ｄとを確実に連通させることができる。垂直流路１０ｃは、金属板４に形成された流路溝９に連通しており、注入パイプ１２により注入されたガス（空気）を流路溝９へと導入することができる。他の注入部材２０、排出部材１１，２１についても同じ流路構成を備えている。
【００４７】
注入部材の各部の寸法の一例を説明すると、第１円筒部１０ａの外径はφ４ｍｍ、高さは１．５ｍｍ、第２円筒部１０ｂの外径はφ１．５ｍｍ、高さは０．２５ｍｍ程度とすることができる。注入パイプ１２を側方から圧入して結合するので、高さを抑制することができる。すなわち、 第１円筒部１０ａの高さの範囲内に注入パイプ１２を配置させることができる。
【００４８】
本発明に係る注入部材・排出部材によれば、簡単な構成でガス・空気の注入および排出を行うことができる。また、ガスや空気の注入排出部の高さを抑制できるので、薄型小型化に寄与することができる。
【００４９】
＜第２実施形態の構成＞
次に、第２実施形態に係る単位セルの構成を説明する。図５は、その外観図を示す。図６は、図５の単位セルの組み立て斜視図、図７は図５の単位セルの正面視断面図を示す。図１と異なるのは、すべての注入部材１０，３０・排出部材１１，３１が一方の金属板４にカシメ結合で取り付けられている。このうち、注入部材１０と排出部材１１の構成については、図１〜４で説明したのと同じなので説明を省略する。また、第１実施形態と同じ機能をする部分については、同じ図番を付すこととして説明を省略する。図７は寸法比をデフォルメしており、実際の寸法比とは異なる（図３も同じ）。
【００５０】
固体高分子電解質１には、注入部材３０と排出部材３１を固体高分子電解質１に対してカシメ結合するための貫通孔１ａ，１ｂが形成されている。また、電極板２，３には、逃げ部２ａ，２ｂが形成されており、注入部材３０と排出部材３１が電極板２，３と干渉しないような形状を有している。図６には、裏面側の電極板３が図示されていないが、同じような逃げ部が形成されている。注入部材３０には、注入パイプ３２が圧入され、排出部材３１には、排出パイプ３３が圧入される。注入部材３０と排出部材３１は、同じ構成であるので、注入部材３０についてのみ説明する。
【００５１】
注入部材３０は、第３円筒部３０ａと第４円筒部３０ｂとを備え、更にその内部に、垂直流路３０ｃ（第２垂直流路）と水平流路３０ｄ（第２水平流路）とが設けられている。第３円筒部３０ａは、第１円筒部１０ａと同じ高さ・同じ径を有する。水平流路３０ｄの内径Ｄ２は、垂直流路３０ｃの内径Ｄ１よりも少し大きくなるように設定されている。第２円筒部３０ｂには、種々のワッシャーが挿入されている。固体高分子電解質１の表面側（第１円筒部３０ａ側）には、シリコンワッシャー３４（弾性体ワッシャーに相当）とＳＵＳワッシャー３５（金属ワッシャーに相当）が挿入されている。また、固体高分子電解質１の裏面側にもシリコンワッシャー３６とＳＵＳワッシャー３７が挿入されている。固体高分子電解質１と接触する側に、シリコンワッシャー３４，３６を設け、ガス（空気）が漏れるのを防止する。また、ＳＵＳワッシャー３５，３７を設け、カシメ結合を行う時の機械的強度を確保する。注入部材３０の垂直流路３０ｃは、金属板５に形成された流路溝９に連通している。弾性体ワッシャーは、シリコン以外の材質を用いてもよい。金属ワッシャーは、ＳＵＳ以外の材質を用いてもよい。
【００５２】
以上の構成によれば、第１円筒部、第３円筒部が突出するのは、一方の金属板４のみであるので、図１の構成に比べて厚み寸法を減らすことができ、薄型化に寄与することができる。
【００５３】
＜別実施形態＞
単位セルの構成は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形例が可能である。流路溝９をエッチングではなく、プレス加工により形成してもよい。流路溝９は、電極板２，３に形成してもよい。
【００５４】
金属板４，５同士の周縁をカシメで封止するに際し、絶縁材料６を介在させてカシメを行っている。これに代えて、固体高分子電解質１の周縁を伸ばし、固体高分子電解質１を介在させて金属板４，５同士をカシメ結合してもよい。
【００５５】
単位セルは複数を連結させることで取り出す電圧を高めることができる。複数の単位セルは、平面的に並べて配置し、パイプによりガス流路を連結することができる。平面的に並べることで、薄型化を保持することができる。
【００５６】
本実施形態において、カソード側とアノード側のいずれを表面側にするか裏面側にするかについては、適宜決めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係る単位セルの構成を示す外観斜視図
【図２】図１の単位セルの組み立て斜視図
【図３】図１の単位セルの正面視断面図
【図４】注入部材（排出部材）の構成を示す図
【図５】第２実施形態に係る単位セルの構成を示す外観斜視図
【図６】図５の単位セルの組み立て斜視図
【図７】図５の単位セルの正面視断面図
【図８】注入部材（排出部材）の構成を示す図
【図９】従来技術に係る燃料電池の構成を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１        固体高分子電解質
２，３    電極板
４，５    金属板
９        流路溝
１０，２０，３０      注入部材
１０ａ，３０ａ        第１円筒部
１０ｂ，３０ｂ        第２円筒部
１０ｃ，３０ｃ        垂直流路
１０ｄ，３０ｄ        水平流路
１１，３１            排出部材
１２，２２，３２      注入パイプ
１３，２３，３３      排出パイプ
【図１】
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【図２】
2005332744.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】
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【図８】
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【図９】
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