(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、反応ガスの圧損を良好に調整することができ、排水性の向上を図るとともに、所望の発電性能を確保することを可能にする。【解決手段】第２金属セパレータ２０の面２０ａには、第２シール部材５６が一体化されるとともに、前記第２シール部材５６には、入口流路機能部６０及び出口流路機能部６２が一体化される。入口流路機能部６０及び出口流路機能部６２は、第１平面部に接触して連結通路６３ａ、６３ｂを形成する受け部６４ａ、６４ｂと、少なくとも１つの前記連結通路６３ａ、６３ｂに設けられ、酸化剤ガスの流れ状態に応じて該連結通路６３ａ、６３ｂを開閉可能な可倒性薄膜部６６ａ、６６ｂとを備える。【選択図】図５
2007207571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体と一対の金属セパレータとを積層する発電セルを備え、前記電解質・電極構造体と前記金属セパレータとの間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、前記発電セルには、積層方向に貫通して前記反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔が設けられる内部マニホールド型の燃料電池であって、
前記金属セパレータは、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔との間に流路機能部を備え、
前記流路機能部は、前記電解質・電極構造体に向かって突出し、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連通する複数の連結通路を形成する凸状受け部と、
少なくとも１つの前記連結通路に設けられ、反応ガスの流れ状態に応じて該連結通路を開閉可能な柔軟性遮蔽部材と、
を有す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には、該金属セパレータの外周縁部を覆ってシール部材が一体化されるとともに、
前記シール部材には、前記凸状受け部及び前記柔軟性遮蔽部材が一体に成形さ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、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体と金属セパレータとを積層する発電セルを備え、前記発電セルには、反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔が積層方向に貫通して設けられる内部マニホールド型の燃料電池に関する。
【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の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）を、セパレータによって挟持することにより発電セルとして構成されている。
【０００３】
発電セルにおいて、セパレータの面内には、カソード側電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（反応ガス流路）と、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路（反応ガス流路）とが設けられている。
【０００４】
一方、セパレータの周縁部には、前記セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する反応ガス連通孔である燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する反応ガス連通孔である酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔とが形成されている。
【０００５】
通常、反応ガス流路と反応ガス連通孔とは、反応ガスを円滑かつ均等に流すために平行溝部等を有する連結流路を介して連通している。例えば、特許文献１に開示されている固体高分子型燃料電池スタックでは、図８に示すように、セパレータ１の面内に蛇行する反応ガス、例えば、酸化剤ガス流路２が形成されている。この酸化剤ガス流路２は、セパレータ１の周縁部に積層方向に貫通した酸化剤ガス供給用貫通孔３と酸化剤ガス排出用貫通孔４とに連通している。セパレータ１には、パッキン５が配置されており、このセパレータ１の面内で貫通孔３、４と酸化剤ガス流路２とを連通するとともに、他の貫通孔をこれらからシールしている。
【０００６】
貫通孔３、４と酸化剤ガス流路２とを連通する連結流路６ａ、６ｂには、この連結流路６ａ、６ｂを覆ってシール受け部材であるＳＵＳ板７が配置されている。ＳＵＳ板７は、長方形状に構成されており、それぞれ２箇所に耳部７ａ、７ｂが設けられるとともに、各耳部７ａ、７ｂは、セパレータ１に形成された段差部８に嵌合している。
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１では、セパレータ１の連結流路６ａ、６ｂにそれぞれＳＵＳ板７が装着されており、前記ＳＵＳ板７の装着作業が煩雑である。特に、数十〜数百の発電セルが積層される場合には、ＳＵＳ板７の装着作業がさらに煩雑で且つ時間のかかるものとなってしまうとともに、コストが大幅に高騰するという問題がある。
【０００８】
しかも、連結流路６ａ、６ｂを覆ってＳＵＳ板７が装着されるために、この連結流路６ａ、６ｂの寸法を、前記ＳＵＳ板７の幅寸法より小さく設定することができない。従って、電極部面積率が低下して燃料電池全体の小型化及び軽量化を図ることが困難である。
【０００９】
そこで、本出願人は、この種の問題を解決するために、特許文献２に開示された内部マニホールド型燃料電池を提案している。この燃料電池は、電解質・電極構造体と一対の金属セパレータとを積層する発電セルを備え、前記電解質・電極構造体と前記金属セパレータとの間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、前記発電セルには、積層方向に貫通して前記反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔が設けられている。そして、一方の金属セパレータの両面には、外周縁部を覆って第１シールが一体化され、且つ、他方の金属セパレータの両面には、外周縁部を覆って第２シールが一体化されるとともに、前記第１及び第２シール間には、該第１及び第２シールが互いに接触した状態で、反応ガス流路と反応ガス連通孔とを連通させる流路機能部が形成されている。
【００１０】
これにより、専用の金属板（例えば、ＳＵＳ板）等が不要になって、金属板等の装着工程が削減され、燃料電池の組立工程が大幅に簡素化されるとともに、所望のシール機能を確保することが可能になるという効果が得られる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２６６９１１号公報（図１）
【特許文献２】特開２００４−３３５１７９号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこの種の流路機能部を有する燃料電池に関するものであり、簡単且つ経済的な構成で、反応ガスの圧損を良好に調整することができ、排水性の向上を図るとともに、所望の発電性能を確保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】
【００１３】
本発明は、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体と一対の金属セパレータとを積層する発電セルを備え、前記電解質・電極構造体と前記金属セパレータとの間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、前記発電セルには、積層方向に貫通して前記反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔が設けられる内部マニホールド型の燃料電池に関するものである。
【００１４】
金属セパレータは、反応ガス流路と反応ガス連通孔との間に流路機能部を備え、前記流路機能部は、電解質・電極構造体に向かって突出し、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連通する複数の連結通路を形成する凸状受け部と、少なくとも１つの前記連結通路に設けられ、反応ガスの流れ状態に応じて該連結通路を開閉可能な柔軟性遮蔽部材とを有している。
【００１５】
また、金属セパレータには、前記金属セパレータの外周縁部を覆ってシール部材が一体化されるとともに、前記シール部材には、凸状受け部及び柔軟性遮蔽部材が一体に成形されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、反応ガス連通孔から連結通路に供給される反応ガスが小流量（一定流量以下）であると、柔軟性遮蔽部材が設けられた連結通路が閉塞されている。このため、連結通路全体の流量が削減され、反応ガスの圧損が増加して排水性を有効に確保することができる。
【００１７】
一方、反応ガス連通孔から連結通路に供給される反応ガスが大流量（一定流量以上）であると、柔軟性遮蔽部材に倒れ等の変形が惹起し、この柔軟性遮蔽部材が設けられた連結通路が部分的に開放される。従って、反応ガスの圧損が高くなり過ぎることを有効に防止することが可能になる。
【００１８】
これにより、簡単且つ経済的な構成で、反応ガスの圧損を良好に調整することができ、排水性の向上を図るとともに、所望の発電性能を確保することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池１０を構成する発電セル１２の要部分解斜視説明図であり、図２は、複数の前記発電セル１２を矢印Ａ方向に積層してスタック化された前記燃料電池１０の要部断面説明図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、燃料電池１０は、複数の発電セル１２を矢印Ａ方向に積層するとともに、積層方向両端にエンドプレート１４ａ、１４ｂが配置される。エンドプレート１４ａ、１４ｂは、図示しないタイロッドを介して固定されることにより、積層されている発電セル１２には、矢印Ａ方向に所定の締め付け荷重が付与される。なお、タイロッドに代えて、燃料電池１０全体を箱状のケーシングに収容する構成を採用してもよい。
【００２１】
図１に示すように、発電セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１６が、第１及び第２金属セパレータ１８、２０に挟持されている。第１及び第２金属セパレータ１８、２０は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成されている。
【００２２】
発電セル１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）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、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３０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３２ｂ、及び燃料ガス、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３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２３】
発電セル１２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３４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３２ａ、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３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２４】
電解質膜・電極構造体１６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３６と、前記固体高分子電解質膜３６を挟持するアノード側電極３８及びカソード側電極４０とを備える。アノード側電極３８は、カソード側電極４０よりも小さな表面積を有している。
【００２５】
アノード側電極３８及びカソード側電極４０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が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜３６の両面に形成されている。
【００２６】
第１金属セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１６側の面１８ａには、例えば、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直上方向に延在する酸化剤ガス流路（反応ガス流路）４２が設けられる（図１及び図４参照）。
【００２７】
図５に示すように、第２金属セパレータ２０の電解質膜・電極構造体１６側の面２０ａには、後述するように、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通し、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直上方向（矢印Ｃ方向）に延在する燃料ガス流路（反応ガス流路）４４が形成される。
【００２８】
図１及び図６に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ｂと第２金属セパレータ２０の面２０ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通する冷却媒体流路４６が形成される。この冷却媒体流路４６は、矢印Ｂ方向に直線状に延在する。
【００２９】
図１及び図４に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第１金属セパレータ１８の外周縁部を周回して、第１シール部材５０が一体化される。第１シール部材５０は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。
【００３０】
第１シール部材５０は、第１金属セパレータ１８の面１８ａに一体化される第１平面部５２と、前記第１金属セパレータ１８の面１８ｂに一体化される第２平面部５４とを備える。第２平面部５４は、第１平面部５２よりも長尺に構成される（図２及び図４参照）。
【００３１】
図２に示すように、第１平面部５２は、電解質膜・電極構造体１６の外周端部から外部に離間した位置を周回する一方、第２平面部５４は、カソード側電極４０に所定の範囲にわたって重合する位置を周回する。図４に示すように、第１平面部５２は、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂを酸化剤ガス流路４２に連通して形成される一方、第２平面部５４は、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び冷却媒体出口連通孔３２ｂを冷却媒体流路４６に連通して形成される。
【００３２】
第２金属セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、図５に示すように、この第２金属セパレータ２０の外周縁部を周回して、第２シール部材５６が一体化される。この第２シール部材５６は、第２金属セパレータ２０の外周端部に近接して面２０ａに設けられる外側シール５８ａを備え、この外側シール５８ａから内方に所定の距離だけ離間して内側シール５８ｂが設けられる。
【００３３】
外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂは、先端先細り形状（リップ形状）、台形状又は蒲鉾形状等、種々の形状に選択可能である。外側シール５８ａは、第１金属セパレータ１８に設けられている第１平面部５２に接触する一方、内側シール５８ｂは、電解質膜・電極構造体１６を構成する固体高分子電解質膜３６に直接接触する（図２参照）。
【００３４】
図５に示すように、外側シール５８ａは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体出口連通孔３２ｂ、燃料ガス出口連通孔３４ｂ、燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂを囲繞する。内側シール５８ｂは、燃料ガス流路４４を囲繞するとともに、前記内側シール５８ｂと外側シール５８ａとの間には、電解質膜・電極構造体１６の外周端部が配置される。
【００３５】
第２金属セパレータ２０の面２０ｂには、外側シール５８ａに対応する外側シール５８ｃと、内側シール５８ｂに対応する内側シール５８ｄとが設けられる（図６参照）。外側シール５８ｃ及び内側シール５８ｄは、上記の外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂと同様の形状を有している。
【００３６】
図５に示すように、外側シール５８ａは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス流路４２とを連通させる入口流路機能部６０と、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと前記酸化剤ガス流路４２とを連通させる出口流路機能部６２とを備える。
【００３７】
入口流路機能部６０は、外側シール５８ａを矢印Ｃ方向に沿って断続的に切り欠くとともに、矢印Ｂ方向に延在し、第１平面部５２に接触して酸化剤ガス用の連結通路６３ａを形成する複数の凸状受け部６４ａと、少なくとも１つの前記連結通路６３ａに設けられ、酸化剤ガスの流れ状態に応じて該連結通路６３ａを開閉可能な可倒性薄膜部（柔軟性遮蔽部材）６６ａとを備える。
【００３８】
凸状受け部６４ａ及び可倒性薄膜部６６ａは、第２シール部材５６に一体に成形される。この可倒性薄膜部６６ａは、酸化剤ガス流路４２に供給される酸化剤ガスの流量が一定流量以上になると、倒れ等の変形が生じて連結通路６３ａを開放可能である。この一定流量は、燃料電池１０の発電状態等に基づいて予め設定されており、該一定流量を閾値として連結通路６３ａを開閉するように、可倒性薄膜部６６ａの膜厚さ等が設定されている。
【００３９】
出口流路機能部６２は、同様に外側シール５８ａを部分的に切り欠くとともに、矢印Ｂ方向に延在し、第１平面部５２に接触して酸化剤ガス用の連結通路６３ｂを形成する複数の凸状受け部６４ｂと、少なくとも１つの前記連結通路６３ｂに設けられ、酸化剤ガスの流れ状態に応じて該連結通路６３ｂを開閉可能な可倒性薄膜部（柔軟性遮蔽部材）６６ｂとを備える。
【００４０】
入口流路機能部６０の凸状受け部６４ａと外側シール５８ｃのシール重合部６８とは、第２金属セパレータ２０の両面２０ａ、２０ｂで互いに重なり合っている。シール重合部６８とは、第２金属セパレータ２０を挟んで外側シール５８ａの凸状受け部６４ａに重なり合う外側シール５８ｃの一部分をいう。凸状受け部６４ａは、シール重合部６８と交差する方向に延在し且つ前記シール重合部６８の幅寸法よりも長尺に構成されており、前記凸状受け部６４ａと前記シール重合部６８とは、積層方向の荷重に対して積層方向のシール変形量が略同一に設定される。
【００４１】
出口流路機能部６２は、上記の入口流路機能部６０と同様に構成されており、第２金属セパレータ２０の両面２０ａ、２０ｂで互いに重なり合う各凸状受け部６４ｂと外側シール５８ｃのシール重合部７０とは、積層方向の荷重に対して積層方向のシール変形量が略同一に設定される（図５参照）。
【００４２】
図６に示すように、第２金属セパレータ２０の面２０ｂには、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体流路４６とを連通する入口流路機能部７２と、冷却媒体出口連通孔３２ｂと前記冷却媒体流路４６とを連通する出口流路機能部７４とが設けられる。入口流路機能部７２は、外側シール５８ｃ及び内側シール５８ｄを構成して矢印Ｃ方向に断続的に設けられるとともに、矢印Ｂ方向に延在する複数の受け部７６を備える。
【００４３】
出口流路機能部７４は、同様に、外側シール５８ｃ及び内側シール５８ｄを構成して矢印Ｃ方向に断続的に設けられるとともに、矢印Ｂ方向に延在する複数の受け部７８を備える。受け部７６、７８は、第２平面部５４に接触して、各受け部７６、７８間に冷却媒体用の連通路が形成される。
【００４４】
入口流路機能部７２は、面２０ａの外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂを構成するシール重合部８０ａ、８０ｂと、第２金属セパレータ２０を介装して重なり合っている。入口流路機能部７２を構成する各受け部７６とシール重合部８０ａ、８０ｂとは、積層方向の荷重に対して積層方向のシール変形量が略同一に設定される。
【００４５】
同様に、出口流路機能部７４を構成する各受け部７８は、第２金属セパレータ２０の両面２０ａ、２０ｂで外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂのシール重合部８２ａ、８２ｂと重なり合っている。受け部７８とシール重合部８２ａ、８２ｂとは、積層方向の荷重に対して積層方向のシール変形量が略同一に設定される。
【００４６】
図６に示すように、面２０ｂでは、燃料ガス入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂの近傍に、入口流路機能部８４及び出口流路機能部８６が設けられる。入口流路機能部８４は、矢印Ｃ方向に配列され、第２平面部５４に接触して燃料ガス用の連結通路８７ａを形成する複数の凸状受け部８８ａと、少なくとも１つの前記連結通路８７ａに設けられ、燃料ガスの流れ状態に応じて該連結通路８７ａを開閉可能な可倒性薄膜部（柔軟性遮蔽部材）９０ａとを一体に備える。
【００４７】
出口流路機能部８６は、同様に矢印Ｃ方向に配列され、第２平面部５４に接触して燃料ガス用の連結通路８７ｂを形成する複数の凸状受け部８８ｂと、少なくとも１つの前記連結通路８７ｂに設けられ、燃料ガスの流れ状態に応じて該連結通路８７ｂを開閉可能な可倒性薄膜部（柔軟性遮蔽部材）９０ｂとを一体に備える。
【００４８】
各凸状受け部８８ａは、第２金属セパレータ２０を挟んで外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂのシール重合部９２ａ、９２ｂと重なり合っている。各凸状受け部８８ｂは、同様に第２金属セパレータ２０を挟んで外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂのシール重合部９４ａ、９４ｂと重なり合っている。
【００４９】
入口流路機能部８４とシール重合部９２ａ、９２ｂ、及び出口流路機能部８６とシール重合部９４ａ、９４ｂは、それぞれ積層方向の荷重に対して積層方向のシール変形量が略同一に設定され、具体的には、入口流路機能部７２と同様の構成を有している。入口流路機能部８４及び出口流路機能部８６の近傍には、内側シール５８ｄの外方に位置して、それぞれ複数の供給孔部９６及び排出孔部９８が形成される。供給孔部９６と排出孔部９８は、第２金属セパレータ２０の面２０ａで内側シール５８ｂの内方にかつ燃料ガス流路４４の入口側と出口側とに貫通形成される（図５参照）。
【００５０】
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。
【００５１】
先ず、図１に示すように、燃料ガス入口連通孔３４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５２】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第１金属セパレータ１８の酸化剤ガス流路４２に導入され（図３参照）、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直上方向に移動して電解質膜・電極構造体１６を構成するカソード側電極４０に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから供給孔部９６を通って第２金属セパレータ２０の燃料ガス流路４４に導入され（図２参照）、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直上方向に移動して電解質膜・電極構造体１６を構成するアノード側電極３８に供給される。
【００５３】
従って、各電解質膜・電極構造体１６では、カソード側電極４０に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極３８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て発電が行われる。
【００５４】
次いで、アノード側電極３８に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部９８を通り燃料ガス出口連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、カソード側電極４０に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５５】
また、冷却媒体入口連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第１及び第２金属セパレータ１８、２０間の冷却媒体流路４６に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１６を冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂから排出される。
【００５６】
この場合、本実施形態では、入口流路機能部６０が、図５に示すように、第１平面部５２に接触して連結通路６３ａを形成する複数の凸状受け部６４ａと、酸化剤ガスの流れ状態に応じて前記連結通路６３ａの少なくとも１つを開閉可能な可倒性薄膜部６６ａとを備えている。出口流路機能部６２は、同様に第１平面部５２に接触して酸化剤ガス用の連結通路６３ｂを形成する複数の凸状受け部６４ｂと、酸化剤ガスの流れ状態に応じて前記連結通路６３ｂの少なくとも１つを開閉可能な可倒性薄膜部６６ｂとを備えている。
【００５７】
可倒性薄膜部６６ａ、６６ｂは、具体的には、酸化剤ガス流路４２に供給される酸化剤ガスの流量が一定流量以上になると、倒れ（変形）が生じるように、設定されている。このため、燃料電池１０が搭載される車両（図示せず）の走行状態により、例えば、定速走行等の低出力走行時には、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから酸化剤ガス流路４２に供給される酸化剤ガスの流量が小流量（一定流量以下）となる。
【００５８】
従って、図５に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから入口流路機能部６０に酸化剤ガスが供給されると、少なくとも１つの連結通路６３ａ、６３ｂに設けられた可倒性薄膜部６６ａ、６６ｂは、前記連結通路６３ａ、６３ｂを閉塞して前記酸化剤ガスの流れが規制される。これにより、連結通路６３ａ、６３ｂ全体を流れる酸化剤ガスの流量が削減され、前記酸化剤ガスの圧損が増加して排水性を有効に確保することができるという効果が得られる。
【００５９】
一方、燃料電池１０を搭載する車両が、例えば、加速時等の高出力走行時には、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから酸化剤ガス流路４２に供給される酸化剤ガスの流量が大流量（一定流量以上）となる。
【００６０】
このため、図７に示すように、可倒性薄膜部６６ａ、６６ｂは、先端が倒れるように変形し、前記先端と第１平面部５２との間に隙間１００が形成される。従って、酸化剤ガスが隙間１００を流れるため、連結通路６３ａ、６３ｂ全体を流れる酸化剤ガスの流量が増加され、前記酸化剤ガスの圧損が高くなり過ぎることを良好に防止することができるという効果がある。
【００６１】
これにより、燃料電池１０では、簡単且つ経済的な構成で、酸化剤ガスの圧損を良好に調整することができ、排水性の向上を図るとともに、所望の発電性能を確保することが可能になる。
【００６２】
なお、燃料ガス側の入口流路機能部８４及び出口流路機能部８６では、上記の酸化剤ガス側の入口流路機能部６０及び出口流路機能部６２と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池を構成する発電セルの要部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の要部断面説明図である。
【図３】前記燃料電池の他の部位の要部断面説明図である。
【図４】前記発電セルを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図５】前記発電セルを構成する第２金属セパレータの一方の面の正面説明図である。
【図６】前記発電セルを構成する第２金属セパレータの他方の面の正面説明図である。
【図７】前記発電セルに設けられる入口流路機能部及び出口流路機能部の動作説明図である。
【図８】特許文献１に開示されたシール構造の説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…燃料電池                    １２…発電セル
１６…電解質膜・電極構造体        １８、２０…金属セパレータ
３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔      ３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３２ａ…冷却媒体入口連通孔        ３２ｂ…冷却媒体出口連通孔
３４ａ…燃料ガス入口連通孔        ３４ｂ…燃料ガス出口連通孔
３６…固体高分子電解質膜          ３８…アノード側電極
４０…カソード側電極              ４２…酸化剤ガス流路
４４…燃料ガス流路                ４６…冷却媒体流路
５０、５６…シール部材            ５２、５４…平面部
５８ａ、５８ｃ…外側シール        ５８ｂ、５８ｄ…内側シール
６０、７２、８４…入口流路機能部  ６２、７４、８６…出口流路機能部
６３ａ、６３ｂ、８７ａ、８７ｂ…連結通路
６４ａ、６４ｂ、８８ａ、８８ｂ…凸状受け部
６６ａ、６６ｂ、９０ａ、９０ｂ…可倒性薄膜部
１００…隙間
【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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