(57)【要約】【課題】薄板状の金属セパレータに連通孔を設けるとともに、簡単な構成で、前記金属セパレータの剛性を確保し、該金属セパレータの変形を良好に阻止することを可能にする。【解決手段】燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２とセパレータ１３とを交互に積層して構成される。セパレータ１３は、第１及び第２金属プレート１４、６を備え、前記第１及び第２金属プレート１４、１６間には、冷却媒体流路４２が形成される。冷却媒体入口連通孔２２ａの周囲には、第２金属プレート１６を折り曲げることにより折り返し部８０が設けられ、この折り返し部８０を介して前記冷却媒体入口連通孔２２ａと前記冷却媒体流路４２とを連通する通路には、開口断面積を拡大させた導入流路８２が設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を一対の電極で挟んだ電解質・電極構造体を有し、前記電解質・電極構造体を一対の金属セパレータで挟持して積層する燃料電池であって、
前記金属セパレータには、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス又は冷却媒体である流体を流す連通孔が形成されるとともに、
前記連通孔の周囲には、前記金属セパレータを前記積層方向に折り曲げることにより折り返し部が設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、前記金属セパレータの端縁部には、複数の前記連通孔が配置されるとともに、
少なくとも中央付近の前記連通孔の周囲には、前記折り返し部が設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記折り返し部の折り曲げ方向は、前記流体がセパレータ面方向に流れる通路の開口断面積を拡大させる方向であることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池において、一方の燃料電池を構成する一方の金属セパレータと、他方の燃料電池を構成する他方の金属セパレータとの間には、冷却媒体流路が形成されるとともに、
前記一方の金属セパレータの前記折り返し部と、前記他方の金属セパレータの前記折り返し部とは、セパレータ合わせ面から互いに離間する方向に折り曲げられることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体を、金属セパレータにより挟持する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒と多孔質カーボンからなるアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する単セルにより構成されている。通常、燃料電池では、この単セルを所定の数だけ積層したスタックが使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス（反応ガス）、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス（反応ガス）、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。
【０００４】
上記の燃料電池では、例えば、カーボン製セパレータよりも強度に優れ且つ薄肉化が容易な金属薄板製のセパレータ（以下、金属セパレータともいう）を用いている。この金属セパレータでは、金属薄板にプレス加工を施して所望の反応ガス流路を波形状や凹凸形状に成形することにより、該金属セパレータの厚さの減少を図って燃料電池全体を小型化且つ軽量化する工夫がなされている。
【０００５】
その際、金属セパレータには、プレス加工により曲げ成形や延ばし成形が行われるため、内部に残留応力が生じてしまい、成形後の前記金属セパレータに反りやうねり等の変形が発生するおそれがある。このため、金属セパレータの積層時に電極面やシール面の面圧分布が不均一になり、発電性能やシール性が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池用セパレータが知られている。この特許文献１では、図１１に示すように、１枚の金属板がプレス加工により成形されたセパレータ１を備える。このセパレータ１は、溝状のガス流路と電極構造体に接触する凸部とが交互に連続する断面凹凸状の集電部２と、この集電部２の周囲の縁部３とを有し、前記縁部３の全周にわたってリブ４が形成されている。
【０００７】
このように、セパレータ１の縁部３にリブ４が設けられるため、平坦な場合に比べて前記縁部３の剛性が大幅に高まって、特に薄板状の前記セパレータ１であっても、プレス加工後の反り等の変形が有効に抑制される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１７５８１８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的に、燃料電池には、セパレータの積層方向に貫通する流体入口連通孔及び流体出口連通孔が設けられており、内部マニホールドが構成されている。そして、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体は、それぞれの流体入口連通孔から燃料ガス流路、酸化剤ガス流路及び冷却媒体流路に供給された後、それぞれの流体出口連通孔に排出されている。
【００１０】
このため、セパレータには、流体入口連通孔及び流体出口連通孔に対応して、例えば、６つの連通孔が積層方向に貫通して形成されており、薄板状の金属セパレータでは、前記連通孔の周囲の剛性が著しく低下する。従って、金属セパレータには、連通孔に近接して変形が発生し易くなり、積層時の面圧分布が不均一になるおそれがある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、薄板状の金属セパレータに連通孔を設けるとともに、簡単な構成で、前記金属セパレータの剛性を確保することができ、該金属セパレータの変形を良好に阻止することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電解質を一対の電極で挟んだ電解質・電極構造体を有し、前記電解質・電極構造体を一対の金属セパレータで挟持して積層する燃料電池である。金属セパレータには、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス又は冷却媒体である流体を流す連通孔が形成されるとともに、前記連通孔の周囲には、前記金属セパレータを前記積層方向に折り曲げることにより折り返し部が設けられている。
【００１３】
また、金属セパレータの端縁部には、複数の連通孔が配置されるとともに、少なくとも中央付近の前記連通孔の周囲には、折り返し部が設けられることが好ましい。
【００１４】
さらに、折り返し部の折り曲げ方向は、流体がセパレータ面方向に流れる通路の開口断面積を拡大させる方向であることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、一方の燃料電池を構成する一方の金属セパレータと、他方の燃料電池を構成する他方の金属セパレータとの間には、冷却媒体流路が形成されるとともに、前記一方の金属セパレータの折り返し部と、前記他方の金属セパレータの折り返し部とは、セパレータ合わせ面から互いに離間する方向に折り曲げられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、金属セパレータに形成された連通孔の周囲に折り返し部が設けられており、簡単な構成で、この連通孔の周囲の剛性を高めることができる。このため、金属セパレータの厚さの減少を図るとともに、プレス成形後の金属セパレータには、反りやうねり等の変形の発生を良好に低減させることができる。従って、積層時の面圧分布を均一化して発電性能及びシール性能を向上させることが可能になり、しかも燃料電池全体を有効に小型化且つ軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の要部分解斜視図であり、図２は、前記燃料電池１０を積層したスタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、前記スタックの、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００１８】
燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２とセパレータ１３とを交互に積層して構成されるとともに、このセパレータ１３は、互いに積層される第１及び第２金属プレート１４、１６を備える。
【００１９】
図１に示すように、燃料電池１０の矢印Ｂ方向の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス（反応ガス）、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、及び燃料ガス（反応ガス）、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２０】
燃料電池１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２１】
図１及び図４に示すように、電解質膜・電極構造体１２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜２６と、該固体高分子電解質膜２６を挟持するアノード側電極２８及びカソード側電極３０とを備える。アノード側電極２８は、カソード側電極３０よりも小さな表面積に設定されるとともに、前記カソード側電極３０は、固体高分子電解質膜２６の全周を覆って設けられる。
【００２２】
アノード側電極２８及びカソード側電極３０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布した電極触媒層とをそれぞれ有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２６の両面に接合されている。
【００２３】
電解質膜・電極構造体１２は、全体として略四角形状に構成されるとともに、４つの角部には、各対角位置に対応して外方に突出する４つの突出形状部１２ａ〜１２ｄが設けられる。突出形状部１２ａ〜１２ｄは、後述するバッファ部の形状に対応して先端が傾斜する略三角形状に形成される。
【００２４】
図１及び図５に示すように、第１金属プレート１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス流路３２が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路３２は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとに連通する。酸化剤ガス流路３２は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに近接して設けられる略直角三角形状の入口バッファ部３４と、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに近接して設けられる略直角三角形状の出口バッファ部３６とを備える。入口バッファ部３４及び出口バッファ部３６は、互いに略対称形状に構成されるとともに、複数のエンボス３４ａ、３６ａが設けられている。
【００２５】
入口バッファ部３４と出口バッファ部３６とは、酸化剤ガス流路３２を構成する複数の酸化剤ガス流路溝３８を介して連通している。各酸化剤ガス流路溝３８は、互いに平行して矢印Ｂ方向に蛇行しながら矢印Ｃ方向に延在している。
【００２６】
酸化剤ガス流路３２は、第１金属プレート１４の面１４ａ内に偶数回、例えば、２回の折り返し部位を有するサーペンタイン流路を構成するとともに、突出形状部１２ａ、１２ｂは、前記サーペンタイン流路の折り返し幅寸法と略同一の幅寸法に設定されている。
【００２７】
第１金属プレート１４の面１４ａには、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ及び酸化剤ガス流路３２を覆って酸化剤ガスのシールを行う平面状シール４０ａが設けられる。
【００２８】
第１金属プレート１４と第２金属プレート１６との互いに対向する面１４ｂ、１６ａ間には、冷却媒体流路４２が一体的に形成される。図６に示すように、冷却媒体流路４２は、冷却媒体入口連通孔２２ａの矢印Ｃ方向の両端近傍に設けられる、例えば、略三角形状の第１及び第２の入口バッファ部４４、４６と、冷却媒体出口連通孔２２ｂの矢印Ｃ方向の両側近傍に設けられる、例えば、略三角形状の第１及び第２の出口バッファ部４８、５０とを備える。
【００２９】
第１の入口バッファ部４４と第２の出口バッファ部５０とは、互いに略対称形状に構成されるとともに、第２の入口バッファ部４６と第１の出口バッファ部４８とは、互いに略対称形状に構成される。第１の入口バッファ部４４、第２の入口バッファ部４６、第１の出口バッファ部４８及び第２の出口バッファ部５０は、複数のエンボス４４ａ、４６ａ、４８ａ及び５０ａにより構成されている。
【００３０】
冷却媒体入口連通孔２２ａと第１及び第２の入口バッファ部４４、４６とは、第１及び第２の入口連絡流路５２、５４を介して連通する一方、冷却媒体出口連通孔２２ｂと第１及び第２の出口バッファ部４８、５０とは、第１及び第２の出口連絡流路５６、５８を介して連通する。
【００３１】
冷却媒体流路４２は、矢印Ｂ方向に延在する複数の直線状流路溝６０と、矢印Ｃ方向に延在する複数の直線状流路溝６２とを有する。この冷却媒体流路４２は、第１金属プレート１４と第２金属プレート１６とに振り分けられており、前記第１及び第２金属プレート１４、１６を互いに重ね合わせることによって、前記冷却媒体流路４２が形成される。
【００３２】
図７に示すように、第１金属プレート１４の面１４ｂには、面１４ａ側に形成される酸化剤ガス流路３２を避けるようにして冷却媒体流路４２の一部が形成される。なお、面１４ｂには、面１４ａに形成された酸化剤ガス流路３２が凸状に突出しているが、冷却媒体流路４２を分かり易くするために、凸状部分の図示は省略する。また、図８に示す面１６ａでも同様に、面１６ｂに形成された燃料ガス流路（反応ガス流路）６６（図９参照）の凸状部分の図示は省略する。
【００３３】
面１４ｂには、冷却媒体入口連通孔２２ａに第１の入口連絡流路５２を介して連通する第１の入口バッファ部４４と、冷却媒体出口連通孔２２ｂに第１の出口連絡流路５８を介して連通する第２の出口バッファ部５０とが設けられる。面１４ｂには、直線状流路溝６０の一部を構成する複数の溝６０ａが矢印Ｂ方向に延在して設けられるとともに、直線状流路溝６２の一部を構成する複数の溝６２ａが矢印Ｃ方向に延在して設けられる。
【００３４】
第１金属プレート１４の面１４ｂには、冷却媒体入口連通孔２２ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ及び冷却媒体流路４２を覆って冷却媒体のシールを行う平面状シール４０ｂが設けられる。平面状シール４０ａ、４０ｂは、第１金属プレート１４の外周端部を覆って一体的に設けられる第１シール部材４０を構成している（図２参照）。
【００３５】
図８に示すように、第２金属プレート１６の面１６ａには、後述する燃料ガス流路６６を避けるようにして冷却媒体流路４２の一部が形成される。具体的には、冷却媒体入口連通孔２２ａに連通する第２の入口バッファ部４６と、冷却媒体出口連通孔２２ｂに連通する第１の出口バッファ部４８とが設けられる。
【００３６】
面１６ａには、直線状流路溝６０の一部を構成する複数の溝６０ｂが矢印Ｂ方向に延在して設けられるとともに、直線状流路溝６２の一部を構成する複数の溝６２ｂが矢印Ｃ方向に延在して設けられる。
【００３７】
図９に示すように、第２金属プレート１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ｂには、燃料ガス流路６６が設けられる。燃料ガス流路６６は、燃料ガス入口連通孔２４ａに近接して設けられる略直角三角形状の入口バッファ部６８と、燃料ガス出口連通孔２４ｂに近接して設けられる略直角三角形状の出口バッファ部７０とを備える。
【００３８】
入口バッファ部６８及び出口バッファ部７０は、互いに略対称形状に構成されるとともに、複数のエンボス６８ａ、７０ａを設けている。入口バッファ部６８と出口バッファ部７０とは、燃料ガス流路６６を構成する複数の燃料ガス流路溝７２を介して連通している。各燃料ガス流路溝７２は、互いに平行して矢印Ｂ方向に蛇行しながら矢印Ｃ方向に延在している。燃料ガス流路６６は、面１６ｂ内に偶数回、例えば、２回の折り返し部位を有するサーペンタイン流路を構成する。
【００３９】
第２金属プレート１６の外周端部を覆って第２シール部材７４が一体成形される。この第２シール部材７４は、図８に示すように、面１６ａに設けられて冷却媒体入口連通孔２２ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ及び冷却媒体流路４２を覆って冷却媒体のシールを行う線状シール７４ａを有する。第２シール部材７４は、図９に示すように、面１６ｂに設けられて燃料ガス入口連通孔２４ａ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ及び燃料ガス流路６６を覆って燃料ガスのシールを行う線状シール７４ｂを有する。
【００４０】
第１及び第２金属プレート１４、１６は、薄板をプレス加工することにより波形状の成形面を成形し、この成形面を酸化剤ガス流路３２、冷却媒体流路４２及び燃料ガス流路６６として構成している。第１及び第２金属プレート１４、１６の両側縁部には、それぞれ３つの連通孔である酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂと、燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとが積層方向に貫通形成されている。
【００４１】
第１の実施形態では、プレス成形によって、第１及び第２金属プレート１４、１６の外周縁部に折り返し部が成形されるとともに、各連通孔の周囲に折り返し部が成形される。
【００４２】
具体的には、図２に示すように、第２金属プレート１６は、冷却媒体入口連通孔２２ａの周囲に、積層方向に折り曲げられることにより折り返し部８０が成形される。折り返し部８０は、積層される他の燃料電池１０を構成する第１金属プレート１４から離間する方向に折り曲げられている。
【００４３】
積層されている燃料電池１０間には、冷却媒体流路４２が形成されるとともに、この冷却媒体流路４２と冷却媒体入口連通孔２２ａとを連通し冷却媒体がセパレータ面方向（矢印Ｂ方向）に流れる通路には、折り返し部８０によって開口断面積を拡大させる導入流路８２が設けられる。
【００４４】
第２金属プレート１６は、冷却媒体出口連通孔２２ｂにおいても同様に、前記冷却媒体出口連通孔２２ｂの周囲に上記の折り返し部８０と同様の折り返し部（図示せず）を形成する。冷却媒体流路４２と冷却媒体出口連通孔２２ｂとを連通する通路には、折り返し部を介して開口断面積を拡大させる導出流路（図示せず）が設けられる。
【００４５】
図３に示すように、第１金属プレート１４では、積層方向に折り曲げられることにより、酸化剤ガス入口連通孔２０ａの周囲に折り返し部８４が形成される。折り返し部８４は、第１金属プレート１４と同一の燃料電池１０を構成する第２金属プレート１６から離間する方向に折り曲げられる。酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス流路３２とを連通し酸化剤ガスがセパレータ面方向に流れる通路には、折り返し部８４を介して開口断面積を拡大させる導入流路８６が設けられる。
【００４６】
第１金属プレート１４では、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂにおいても同様に、この酸化剤ガス出口連通孔２０ｂの周囲に折り返し部（図示せず）が形成される。酸化剤ガス流路３２と酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとを連通する通路には、この折り返し部を介して、開口断面積を拡大させる導出流路（図示せず）が設けられる。
【００４７】
燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂの周囲には、それぞれ第２金属プレート１６又は第１金属プレート１４を積層方向に折り曲げることにより、図示しない折り曲げ部が設けられる。この折り曲げ部により燃料ガスが流れる通路の開口断面積を拡大させている。
【００４８】
なお、セパレータ１３の両端縁部に、矢印Ｃ方向に向かって３つずつ連通孔が設けられている第１の実施形態では、それぞれ中央付近に設けられている連通孔、すなわち、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂの周囲にのみ折り返し部を設けてもよい。
【００４９】
このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
【００５０】
図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２２ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
【００５１】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから第１金属プレート１４の酸化剤ガス流路３２に導入される。酸化剤ガス流路３２では、図５に示すように、酸化剤ガスが一旦入口バッファ部３４に導入された後、複数の酸化剤ガス流路溝３８に分散される。このため、酸化剤ガスは、各酸化剤ガス流路溝３８を介して蛇行しながら、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極３０に沿って移動する。
【００５２】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａから第２金属プレート１６の燃料ガス流路６６に導入される。この燃料ガス流路６６では、図９に示すように、燃料ガスが一旦入口バッファ部６８に導入された後、複数の燃料ガス流路溝７２に分散される。さらに、燃料ガスは、各燃料ガス流路溝７２を介して蛇行し、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２８に沿って移動する。
【００５３】
従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード側電極３０に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００５４】
次いで、カソード側電極３０に供給されて消費された酸化剤ガスは、出口バッファ部３６から酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出される（図１参照）。同様に、アノード側電極２８に供給されて消費された燃料ガスは、出口バッファ部７０から燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される（図９参照）。
【００５５】
一方、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、第１及び第２金属プレート１４、１６間に形成された冷却媒体流路４２に導入される。この冷却媒体流路４２では、図６に示すように、冷却媒体入口連通孔２２ａから矢印Ｃ方向に延在する第１及び第２の入口連絡流路５２、５４を介して第１及び第２の入口バッファ部４４、４６に冷却媒体が一旦導入される。
【００５６】
第１及び第２の入口バッファ部４４、４６に導入された冷却媒体は、複数の直線状流路溝６０に分散されて水平方向（矢印Ｂ方向）に移動するとともに、その一部が複数の直線状流路溝６２に供給されて鉛直方向（矢印Ｃ方向）に移動する。従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１２の電極面全面にわたって供給された後、第１及び第２の出口バッファ部４８、５０に一旦導入され、さらに第１及び第２の出口連絡流路５６、５８を介して冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。
【００５７】
この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、第２金属プレート１６は、積層方向に貫通形成された冷却媒体入口連通孔２２ａの周囲にプレス成形により折り返し部８０を設けている。このため、薄板状の第２金属プレート１６では、簡単な構成で、冷却媒体入口連通孔２２ａの周囲の剛性を高めることができ、プレス成形後の前記第２金属プレート１６には、反りやうねり等の変形の発生を良好に低減させることができる。
【００５８】
さらに、第２金属プレート１６の折り返し部８０は、隣接する他の燃料電池１０を構成する第１金属プレート１４から離間する方向に折り曲げられており、冷却媒体入口連通孔２２ａから冷却媒体流路４２に冷却媒体が流れるの通路の開口断面積を積層方向に拡大させた導入流路８２が形成されている。
【００５９】
従って、冷却媒体入口連通孔２２ａから冷却媒体流路４２に冷却媒体を確実に供給することができるとともに、燃料電池１０間にずれ等が発生した際に、導入流路８２の断面積が減少することがなく、冷却媒体の流れが阻止されることを確実に防止することが可能になる。一方、冷却媒体出口連通孔２２ｂの周囲にも同様に、図示しない折り返し部が設けられており、この冷却媒体出口連通孔２２ｂの周囲の剛性を有効に高めることができる。
【００６０】
また、図３に示すように、第１金属プレート１４には、酸化剤ガス入口連通孔２０ａの周囲に折り返し部８４が設けられており、この酸化剤ガス入口連通孔２０ａの周囲の剛性を有効に高めることが可能になる。
【００６１】
しかも、第１及び第２金属プレート１４、１６間には、折り返し部８４によって通路の開口断面積を拡大させた導入流路８６が設けられている。このため、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから導入流路８６を介して酸化剤ガス流路３２に酸化剤ガスが円滑且つ確実に供給されるとともに、燃料電池１０間のずれ等によっても、通路の断面積の減少を良好に阻止することが可能になる。さらに、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂの周囲にも同様に、折り返し部（図示せず）が設けられており、酸化剤ガスの排出が円滑に行われるとともに、剛性の向上が図られる。
【００６２】
さらにまた、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂの周囲にも図示しない折り返し部が設けられている。従って、燃料ガスの供給及び排出が円滑に行われ、且つ剛性が良好に向上するという利点がある。
【００６３】
これにより、第１の実施形態では、複数の燃料電池１０が積層されたスタックにおいて、各燃料電池１０の面圧分布を均一化させることができ、発電性能及びシール性能を向上させることが可能になる。しかも、燃料電池１０全体を有効に小型化且つ軽量化することができるという効果が得られる。
【００６４】
なお、第１の実施形態では、６つの連通孔の周囲にそれぞれ折り返し部を設けているが、それぞれ３つずつ矢印Ｃ方向に配列された連通孔の中、中央部の連通孔の周囲、第１の実施形態では、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂの周囲にのみ折り返し部を設けることができる。中央の連通孔の周囲に折り返し部を設けることにより、それぞれ両側の連通孔の剛性の向上を図ることが可能となる場合があるからである。その際、他の連通孔の周囲に折り曲げ加工を施さないことによって、燃料電池１０全体の小型化及び軽量化が図られるという利点が得られる。
【００６５】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池９０を積層したスタックの一部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細の説明は省略する。
【００６６】
この第２の実施形態では、互いに積層される燃料電池９０を構成する第１金属プレート１４と第２金属プレート１６とは、互いに冷却媒体流路４２を形成するとともに、冷却媒体入口連通孔２２ａの周囲にそれぞれ積層方向に折り曲げられて折り返し部９２、８０が形成される。
【００６７】
折り返し部９２、８０は、セパレータ合わせ面から互いに離間する方向に折り曲げられており、前記折り返し部９２、９４間には、前記冷却媒体入口連通孔２２ａから前記冷却媒体流路４２に流体が流れる通路の開口断面積を拡大させた導入流路９６が形成される。
【００６８】
なお、図示していないが、冷却媒体出口連通孔、酸化剤ガス入口連通孔、酸化剤ガス出口連通孔、燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔の周囲にも同様に、第１及び第２金属プレート１４、１６に折り曲げ加工（プレス加工）を施して互いに離間する折り曲げ部が設けられている。
【００６９】
このように構成される第２の実施形態では、冷却媒体入口連通孔２２ａの周囲に互いに離間する折り返し部９２、９４が設けられている。このため、第１及び第２金属プレート１４、１６を薄肉化しても、プレス成形後の変形の発生が有効に低減されるとともに、導入流路９６の断面積の減少を阻止することができる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。
【図２】前記燃料電池を積層したスタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記スタックの、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】前記燃料電池を構成する本発明の実施形態に係る電解質膜・電極構造体の斜視図である。
【図５】前記燃料電池を構成する第１金属プレートの一方の面の説明図である。
【図６】セパレータ内に形成される冷却媒体流路の斜視説明図である。
【図７】前記第１金属プレートの他方の面の説明図である。
【図８】第２金属プレートの一方の面の説明図である。
【図９】前記第２金属プレートの他方の面の説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を積層したスタックの一部断面説明図である。
【図１１】特許文献１の燃料電池用セパレータの説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０、９０…燃料電池            １２、８０…電解質膜・電極構造体
１３…セパレータ                １４、１６…金属プレート
２０ａ…酸化剤ガス入口連通孔    ２０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
２２ａ…冷却媒体入口連通孔      ２２ｂ…冷却媒体出口連通孔
２４ａ…燃料ガス入口連通孔      ２４ｂ…燃料ガス出口連通孔
２６…固体高分子電解質膜        ２８…アノード側電極
３０…カソード側電極            ３２…酸化剤ガス流路
４２…冷却媒体流路              ６６…燃料ガス流路
８０、８４、９２、９４…折り返し部
８２、８６、９６…導入流路
【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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【図１０】
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【図１１】
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