(57)【要約】【課題】燃料電池内を流通する反応ガスに含まれる水分の排出性を向上させる。【解決手段】燃料電池は、電解質膜を備えた発電体層と、一対のセパレータと、発電体層と一対のセパレータの少なくとも一方との間に配置され、反応ガスの流路となるガス流路層とを備える。このガス流路層は、セパレータ側に凸な凸部と凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、１つの波形要素における凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する波形要素における凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、波形要素間に複数の貫通孔が形成される。複数の波形要素を構成する複数の凸部のうちの少なくとも１つの凸部である特定凸部の頂面の少なくとも一部とセパレータとの間には、略第２の方向に貫通する間隙が形成される。【選択図】図２
2012048825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電解質膜を備えた発電体層と、
前記発電体層を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記発電体層と前記一対のセパレータの少なくとも一方との間に配置され、前記発電体層での発電反応に供される反応ガスの流路となるガス流路層であって、前記セパレータ側に凸な凸部と、該セパレータ側に凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、１つの前記波形要素における前記凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する前記波形要素における前記凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、前記波形要素間に複数の貫通孔が形成されたガス流路層と
を備え、
前記複数の波形要素を構成する複数の前記凸部のうちの少なくとも１つの凸部である特定凸部の頂面の少なくとも一部と前記セパレータとの間に、略前記第２の方向に貫通する間隙が形成された
燃料電池。
【請求項２】
前記間隙の少なくとも１つは、略前記第１の方向にも貫通するように形成された請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の燃料電池であって、
前記特定凸部の頂面は、前記セパレータと平行な平坦面を備え、
前記間隙は、前記セパレータと前記平坦面との間に形成された
燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか記載の燃料電池であって、
前記ガス流路層と隣接して設けられるセパレータは、前記複数の凸部のうちの少なくとも１つの前記凸部に対応する位置に、前記ガス流路層側に突出した第１の突出部を備え、
前記第１の突出部と、該第１の突出部に対応する位置の前記凸部の頂面とが当接し、
前記複数の凸部の頂面と、前記第１の突出部が形成されていない領域の前記セパレータとの間に前記間隙が形成された
燃料電池。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか記載の燃料電池であって、
前記複数の凸部のうちの少なくとも１つの前記凸部の頂面には、他の凸部の頂面よりも前記セパレータ側に突出した第２の突出部が形成され、
前記第２の突出部と、前記セパレータとが当接し、
前記複数の凸部のうちの前記第２の突出部が形成されていない領域と、前記セパレータとの間に前記間隙が形成された
燃料電池。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか記載の燃料電池であって、
前記凸部は、該凸部の頂部の凸方向の高さが相対的に高い第１の凸部と、相対的に低い前記特定凸部としての第２の凸部とを含み、
前記第１の凸部の頂部と前記セパレータとが当接し、
少なくとも前記第２の凸部の頂部と前記セパレータとの間に前記間隙が形成された
燃料電池。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記複数の凸部の頂面の各々は、前記セパレータと平行な平坦面を備え、
前記平坦面は、該平坦面から前記セパレータ側に突出し、該セパレータと当接する第３の突出部が形成された第１の平坦面と、該第３の突出部を備えない第２の平坦面とを含み、
前記間隙は、前記セパレータと前記第３の突出部が形成された領域を除く前記第１の平坦面との間に形成され、前記略第２の方向に貫通する第１の間隙と、該セパレータと前記第２の平坦面との間に形成され、略前記第１の方向および前記略第２の方向に貫通する第２の間隙とを含む
燃料電池。
【請求項８】
前記間隙は、前記略第２の方向に隣接して並んだ複数の前記凸部の各々と、前記セパレータとの間で、該略第２の方向に並んで形成された請求項１ないし請求項７のいずれか記載の燃料電池。
【請求項９】
前記複数連設される波形要素は、前記１つの波形要素における凸部の頂面の一部のみと、前記隣接する波形要素における凹部の底面の一部のみとが一体的な面を形成した請求項１ないし請求項８のいずれか記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記略第２の方向に隣接して並んだ複数の前記凹部は、第１の方向に並んだ複数の前記凹部からなる第１の凹部群と、第１の方向とは異なる第２の方向に並んだ複数に前記凹部からなる第２の凹部群とで構成される請求項９記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記凸部の頂部の前記発電体層側には、該頂部の一部が、前記平坦面を備えた前記頂面の前記セパレータ側の外縁まで切り欠かれた切欠部が形成された請求項３または請求項７記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記切欠部は、前記平坦面の前記発電体層側から前記セパレータ側まで貫通して切り欠かれた形状を有する請求項１１記載の燃料電池。
【請求項１３】
燃料電池の発電反応に係るガスの流路を形成する流路部材であって、
所定の方向に凸な凸部と、該所定の方向に凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、
１つの前記波形要素における前記凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する前記波形要素における前記凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、前記波形要素間に複数の貫通孔が形成され、
前記複数の波形要素を構成する複数の前記凸部のうちの少なくとも１つの凸部の頂部の凸方向の高さは、該複数の凸部のうちの他の凸部の頂部の該凸方向の高さと異なる
流路部材。
【請求項１４】
燃料電池に用いるセパレータであって、
前記燃料電池は、
電解質膜を備えた発電体層と、
前記発電体層を間に挟んで配置された一対の前記セパレータと、
前記発電体層と前記一対のセパレータの少なくとも一方との間に配置され、前記発電体層での発電反応に供される反応ガスの流路となるガス流路層であって、前記セパレータ側に凸な凸部と、該セパレータ側に凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、１つの前記波形要素における前記凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する前記波形要素における前記凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、前記波形要素間に複数の貫通孔が形成されたガス流路層と
を備え、
前記複数の凸部のうちの少なくとも１つの前記凸部に対応する位置に、該ガス流路層側に突出した突出部を備えたセパレータ。
【請求項１５】
燃料電池に用いるセパレータであって、
前記燃料電池の他の部材との積層面は、略平坦な平坦部と、該平坦部よりも該積層面と交わる方向に突出し、該積層面に点在する突出部とを備えた
セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関し、特に燃料電池内での水分の排出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池、例えば、固体高分子形燃料電池は、電解質膜を挟んで配置される一対の電極（アノードおよびカソード）にそれぞれ反応ガス（燃料ガスおよび酸化ガス）を供給して電気化学反応を引き起こすことにより、物質の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【０００３】
従来、燃料電池において、電解質膜と一対の電極とを含む発電体層とセパレータとの間にメタルラスやエキスパンドメタルを用いて形成されたガス流路層を設けることにより、反応ガスの拡散性を向上させ、燃料電池の発電効率を向上させる技術が知られている（例えば、下記特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、発電に伴って生成される生成水など、反応ガスに含まれる水分による燃料電池の性能への影響について十分に考慮されておらず、燃料電池の性能に向上の余地があった。かかる問題は、発電体層とセパレータとの間にガス流路層を備える燃料電池一般に共通する問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１４０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の問題の少なくとも一部を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池内を流通する反応ガスに含まれる水分の排出性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］燃料電池であって、
電解質膜を備えた発電体層と、
前記発電体層を間に挟んで配置された一対のセパレータと、
前記発電体層と前記一対のセパレータの少なくとも一方との間に配置され、前記発電体層での発電反応に供される反応ガスの流路となるガス流路層であって、前記セパレータ側に凸な凸部と、該セパレータ側に凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、１つの前記波形要素における前記凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する前記波形要素における前記凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、前記波形要素間に複数の貫通孔が形成されたガス流路層と
を備え、
前記複数の波形要素を構成する複数の前記凸部のうちの少なくとも１つの凸部である特定凸部の頂面の少なくとも一部と前記セパレータとの間に、略前記第２の方向に貫通する間隙が形成された
燃料電池。
【０００９】
かかる構成の燃料電池は、反応ガスの流路となるガス流路層を備えている。このガス流路層は、セパレータ側に凸な凸部と、凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、１つの波形要素における凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する波形要素における凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、波形要素間に複数の貫通孔が形成されており、凸部、凹部や貫通孔によって形成される流路を介して略第２の方向に反応ガスを流すことができる。ここで、複数の凸部のうちの少なくとも１つの凸部である特定凸部の頂面の少なくとも一部とセパレータとの間には、略第２の方向に貫通する間隙が形成されているので、当該間隙を介して、反応ガスに含まれる水分、例えば、燃料電池の電気化学反応に伴い生じた生成水を、反応ガスの流れを利用して略第２の方向に流通させることができる。したがって、当該間隙が形成されていない場合と比べて、反応ガスに含まれる水分の燃料電池外部への排出性を向上させることができる。
【００１０】
［適用例２］前記間隙の少なくとも１つは、略前記第１の方向にも貫通するように形成された適用例１記載の燃料電池。
【００１１】
かかる構成の燃料電池は、特定凸部とセパレータとの間の間隙の少なくとも１つが、略第１の方向にも貫通するように形成されているので、当該間隙を介して、特定凸部の第１の方向の両脇に滞留した水分同士が繋がりやすくなる。その結果、滞留水のサイズが大きくなり、反応ガスの流れを利用して、滞留水を排出しやすくすることができる。
【００１２】
［適用例３］適用例１または適用例２記載の燃料電池であって、前記特定凸部の頂面は、前記セパレータと平行な平坦面を備え、前記間隙は、前記セパレータと前記平坦面との間に形成された燃料電池。
【００１３】
かかる構成の燃料電池は、間隙がセパレータと平坦面との間に形成されるので、間隙が形成される領域におけるセパレータと平坦面との間隔を調節すれば、間隙に水膜を形成することが可能となる。間隙に水膜が形成されると、水膜と特定凸部の周辺に滞留した水分とが繋がりやすくなる。その結果、滞留水のサイズが大きくなり、反応ガスの流れを利用して、滞留水を排出しやすくすることができる。
【００１４】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか記載の燃料電池であって、前記ガス流路層と隣接して設けられるセパレータは、前記複数の凸部のうちの少なくとも１つの前記凸部に対応する位置に、前記ガス流路層側に突出した第１の突出部を備え、前記第１の突出部と、該第１の突出部に対応する位置の前記凸部の頂面とが当接し、前記複数の凸部の頂面と、前記第１の突出部が形成されていない領域の前記セパレータとの間に前記間隙が形成された燃料電池。
【００１５】
かかる構成の燃料電池は、セパレータの第１と突出部と、第１の突出部に対応する位置のガス流路層の凸部の頂面とが当接し、凸部と第１の突出部が形成されていない領域のセパレータとの間に間隙が形成される。このような構成とすれば、間隙を好適に形成することができる。しかも、比較的単純な形状のセパレータの所定位置に第１の突出部を設けるだけで、間隙を形成することができ、燃料電池の製造が容易となる。
【００１６】
［適用例５］適用例１ないし適用例３のいずれか記載の燃料電池であって、前記複数の凸部のうちの少なくとも１つの前記凸部の頂面には、他の凸部の頂面よりも前記セパレータ側に突出した第２の突出部が形成され、前記第２の突出部と、前記セパレータとが当接し、前記複数の凸部のうちの前記第２の突出部が形成されていない領域と、前記セパレータとの間に前記間隙が形成された燃料電池。
【００１７】
かかる構成の燃料電池は、少なくとも１つの凸部の頂面に形成された第２の突出部と、セパレータとが当接し、複数の凸部のうちの第２の突出部が形成されていない領域と、セパレータとの間に間隙が形成される。このような構成とすれば、間隙を好適に形成することができる。
【００１８】
［適用例６］適用例１ないし適用例３のいずれか記載の燃料電池であって、前記凸部は、該凸部の頂部の凸方向の高さが相対的に高い第１の凸部と、相対的に低い前記特定凸部としての第２の凸部とを含み、前記第１の凸部の頂部と前記セパレータとが当接し、少なくとも前記第２の凸部の頂部と前記セパレータとの間に前記間隙が形成された燃料電池。
【００１９】
かかる構成の燃料電池は、凸部の高さが相対的に高い第１の凸部の頂部とセパレータとが当接し、凸部の高さが相対的に低い第２の凸部の頂部とセパレータとの間に間隙が形成される。このような構成とすれば、間隙を好適に形成することができる。しかも、セパレータとガス流路層との積層時に厳密な位置決めを行わなくても、間隙を形成することができ、燃料電池の製造が容易となる。
【００２０】
［適用例７］適用例１記載の燃料電池であって、前記複数の凸部の頂面の各々は、前記セパレータと平行な平坦面を備え、前記平坦面は、該平坦面から前記セパレータ側に突出し、該セパレータと当接する第３の突出部が形成された第１の平坦面と、該第３の突出部を備えない第２の平坦面とを含み、前記間隙は、前記セパレータと前記第３の突出部が形成された領域を除く前記第１の平坦面との間に形成され、少なくとも前記略第２の方向に貫通する第１の間隙と、該セパレータと前記第２の平坦面との間に形成され、略前記第１の方向および前記略第２の方向に貫通する第２の間隙とを含む燃料電池。
【００２１】
かかる構成の燃料電池は、複数の凸部の頂面の各々がセパレータと平行な平坦面を備え、当該平坦面の各々のうちの一部の平坦面に部分的に形成された第３の突出部とセパレータとが当接するので、全ての凸部の各々とセパレータとの間に略第２の方向に貫通する間隙が形成される。したがって、一部の凸部とセパレータとの間に間隙が形成された場合と比べて、反応ガスに含まれる水分を反応ガスの流れを利用して略第２の方向に流通させる効果を大幅に向上させることができる。しかも、間隙がセパレータと第１または第２の平坦面との間に形成されるので、間隙におけるセパレータと第１および第２の平坦面との間隔を調節すれば、間隙に水膜を形成することができる。したがって、水膜と凸部の周辺に滞留した水分とが、より繋がりやすくなる。その結果、滞留水のサイズが大きくなり、反応ガスの流れを利用して、滞留水を排出しやすくすることができる。さらに、少なくとも第２の間隙は、略第１の方向にも貫通するので、凸部の第１の方向の両脇に滞留した水分同士が第２の間隙を介して繋がりやすくなる。その結果、滞留水のサイズが大きくなり、反応ガスの流れを利用して、滞留水を排出しやすくすることができる。
【００２２】
［適用例８］前記間隙は、前記略第２の方向に隣接して並んだ複数の前記凸部の各々と、前記セパレータとの間で、該略第２の方向に並んで形成された適用例１ないし適用例７のいずれか記載の燃料電池。
【００２３】
かかる構成の燃料電池は、各々の間隙が略第２の方向に並んで形成されるので、各々の間隙を含んだ経路で、反応ガスの流れ方向、すなわち、反応ガスに含まれる水分の排出方向に向かって水の流れ路が形成されやすく、反応ガスに含まれる水分の排出性を向上させることができる。凸部の頂面に平坦面を備え、間隙が平坦面とセパレータとの間に形成される場合には、間隙に水膜を形成することができるので、間隙が並ぶライン上に連続した水の流れが形成されやすくなり、水分の排出性をさらに向上させることができる。
【００２４】
［適用例９］前記複数連設される波形要素は、前記１つの波形要素における凸部の頂面の一部のみと、前記隣接する波形要素における凹部の底面の一部のみとが一体的な面を形成した適用例１ないし適用例８のいずれか記載の燃料電池。
【００２５】
かかる構成の燃料電池は、凸部の頂面の一部のみと、凹部の底面の一部のみとが一体的な面を形成するので、１つの凹部と、これに隣接する凹部とによって形成される流路は、セパレータ上において二次元的な経路で連通可能となる。つまり、略第２の方向に向かって、セパレータ上を平面的に連通する流路を形成すことができる。この平面的な連通流路は、連続した水の流れを形成しやすいので、滞留水を排出しやすくすることができる。特に、凸部の頂面に平坦面を備え、平坦面とセパレータとの間に形成された間隙に水膜が形成され、当該間隙が略第１の方向にも貫通する場合には、当該間隙を介して隣り合う平面的な連通流路の水同士が間隙に形成された水膜を介して繋がりやすくなるので、平面的な連通流路に滞留水が存在する場合でも、当該滞留水を取り込んで、連続した水の流れが極めて形成されやすくなり、水の排出性が向上する。しかも、水の滞留を抑制することで反応ガスの流通性も向上し、生成水をセパレータ側に移動させやすくなる。このように、連続した水の流れが形成されると、生成水がセパレータ側に導かれ、生成された水が生成された分だけ燃料電池の外部に速やかに排出されるので、燃料電池内部に水が滞留することを効果的に抑制することができる。
【００２６】
［適用例１０］前記略第２の方向に隣接して並んだ複数の前記凹部は、第１の方向に並んだ複数の前記凹部からなる第１の凹部群と、第１の方向とは異なる第２の方向に並んだ複数に前記凹部からなる第２の凹部群とで構成される適用例９記載の燃料電池。
【００２７】
かかる構成の燃料電池は、略第２の方向に並んだ凹部によって形成される平面的に連通する流路を蛇行させることができる。したがって、滞留水の排出性に加えて、反応ガスの拡散性も向上させることができる。
【００２８】
［適用例１１］前記凸部の頂部の前記発電体層側には、該頂部の一部が、前記平坦面を備えた前記頂面の前記セパレータ側の外縁まで切り欠かれた切欠部が形成された適用例３または適用例７記載の燃料電池。
【００２９】
かかる構成の燃料電池は、凸部の頂部の発電体層側が、平坦面を備えた凸部の頂面のセパレータ側の外縁まで切り欠かれているので、平坦面の発電体層側に水が滞留した場合、当該滞留水がセパレータ表面の滞留水と接触して、セパレータ表面側に移行することを促進することができる。したがって、滞留水の排出性を向上させることができる。しかも、滞留水をセパレータ表面に導いて排出させることで、平坦面の発電体層側に滞留する滞留水の滞留状況のばらつきが生じてガス圧損がばらつくことを抑制することができる。その結果、反応ガスの供給および排出を発電体層の面方向に均一化することができ、発電効率を向上させることができる。
【００３０】
［適用例１２］前記切欠部は、前記平坦面の前記発電体層側から前記セパレータ側に貫通して切り欠かれた形状を有する適用例１１記載の燃料電池。
【００３１】
かかる構成の燃料電池は、切欠部がセパレータ側に貫通しているので、平坦面の発電体層側に滞留する滞留水がセパレータの表面の滞留水と極めて接触しやすくなる。したがって、適用例１１の効果をさらに高めることができる。
【００３２】
また、本発明は、適用例１３の流路部材、適用例１４、１５のセパレータとしても実現することができる。
［適用例１３］燃料電池の発電反応に係るガスの流路を形成する流路部材であって、所定の方向に凸な凸部と、該所定の方向に凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、１つの前記波形要素における前記凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する前記波形要素における前記凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、前記波形要素間に複数の貫通孔が形成され、前記複数の波形要素を構成する複数の前記凸部のうちの少なくとも１つの凸部の頂部の凸方向の高さは、該複数の凸部のうちの他の凸部の頂部の該凸方向の高さと異なる流路部材。
【００３３】
［適用例１４］燃料電池に用いるセパレータであって、前記燃料電池は、電解質膜を備えた発電体層と、前記発電体層を間に挟んで配置された一対の前記セパレータと、前記発電体層と前記一対のセパレータの少なくとも一方との間に配置され、前記発電体層での発電反応に供される反応ガスの流路となるガス流路層であって、前記セパレータ側に凸な凸部と、該セパレータ側に凹な凹部とが第１の方向に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素が、前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿って複数連設され、１つの前記波形要素における前記凸部の頂面の少なくとも一部が、隣接する前記波形要素における前記凹部の底面の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、前記波形要素間に複数の貫通孔が形成されたガス流路層とを備え、前記複数の凸部のうちの少なくとも１つの前記凸部に対応する位置に、該ガス流路層側に突出した突出部を備えたセパレータ。
［適用例１５］燃料電池に用いるセパレータであって、前記燃料電池の他の部材との積層面は、略平坦な平坦部と、該平坦部よりも該積層面と交わる方向に突出し、該積層面に点在する突出部とを備えたセパレータ。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】燃料電池２０の概略構成を示す説明図である。
【図２】ガス流路層４０の概略構造を示す斜視図である。
【図３】ガス流路層４０が備える波形断面の形状を示す説明図である。
【図４】ガス流路層４０とセパレータ７０とを積層した状態の側面視の一部を示す説明図である。
【図５】ガス流路層４０を製造するために、ラスカット加工装置２００を用いて基材１５０からメタルラス１６０を得る方法を示す説明図である。
【図６】ラスカット加工装置２００の下刃２３０および上刃２４０の概略構造を示す説明図である。
【図７】基材１５０をラスカット加工装置２００でプレスした状態を示す説明図である。
【図８】ラスカット加工装置２００によって得られるメタルラス１６０の概略構造を示す斜視図である。
【図９】ロールプレス装置３００を用いてメタルラス１６０から加工メタルラス１７０を得る方法を示す説明図である。
【図１０】ロールプレス装置３００によって得られる加工メタルラス１７０の概略構造を示す斜視図である。
【図１１】第２実施例としてのガス流路層４４０が備える波形断面の形状を示す説明図である。
【図１２】第２実施例としてのガス流路層５４０が備える波形断面の形状を示す説明図である。
【図１３】第３実施例としてのガス流路層６４０の概略構造を示す斜視図である。
【図１４】ガス流路層６４０とセパレータ７０とを積層した状態の側面視の一部を示す説明図である。
【図１５】第４実施例としてのガス流路層７４０が備える波形断面の形状を示す説明図である。
【図１６】ガス流路層７４０とセパレータ７０とを積層した状態の側面視の一部を示す説明図である。
【図１７】第５実施例としてのガス流路層８４０とセパレータ８７０とを積層した状態の側面視の一部を示す説明図である。
【図１８】第６実施例としてのガス流路層９４０の概略構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池の概略構成：
本発明の実施例としての燃料電池スタック１００の概略構成を図１に示す。燃料電池スタック１００は、固体高分子形の燃料電池２０を複数積層し、その両端にターミナルおよびインシュレータ（図示省略）を配置して、これをエンドプレート９５，９６で挟持して構成される。この燃料電池スタック１００では、燃料ガスとしての水素ガスおよび酸化ガスとしての空気が水素供給マニホールド９５ａ、空気供給マニホールド９５ｂから燃料電池２０に供給され、その排ガスが水素排出マニホールド９５ｃおよび空気排出マニホールド９５ｄから排出される。また、冷却水が冷却水供給マニホールド９５ｅから燃料電池２０に供給され、その排水が冷却水排出マニホールド９５ｆから排出される。
【００３６】
燃料電池２０は、発電体層３５の両面に、ガス流路層４０，６０、セパレータ７０，８０が積層されて構成される。発電体層３５は、電解質膜・電極接合体としてのＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）３４の両面にガス拡散層３３ａ、３３ｂが接合されて構成される。ＭＥＡ３４は、電解質膜３１の表面上に、カソード電極３２ａとアノード電極３２ｂとを備える。電解質膜３１は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子材料の薄膜である。本実施例では、電解質膜３１には、ナフィオン（登録商標）を用いた。カソード電極３２ａおよびアノード電極３２ｂは、導電性を有する担体上に触媒を担持させた電極であり、本実施例においては、白金触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜３１を構成する高分子電解質と同質の電解質とを備えている。
【００３７】
ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロス、あるいは金属メッシュや発泡金属によって形成することができる。本実施例においては、ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、カーボンペーパを用いた。ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、酸化ガスまたは燃料ガスを拡散して、カソード電極３２ａまたはアノード電極３２ｂの全面に供給する。ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、後述するガス流路層４０，６０と比べて小さい気孔率を有しており、ガス拡散機能の他に、集電機能や、ＭＥＡ３４の保護機能も担っている。なお、このガス拡散層３３ａおよび３３ｂには、ＭＥＡ３４の水分量を調節する機能などを持たせてもよい。
【００３８】
かかる発電体層３５は、その外周に配されたシールガスケット３６と一体形成される。シールガスケット３６には、水素供給マニホールド３０ａ、空気供給マニホールド３０ｂ、水素排出マニホールド３０ｃ、空気排出マニホールド３０ｄ、冷却水供給マニホールド３０ｅ、冷却水排出マニホールド３０ｆを備えている。また、シールガスケット３６には、厚み方向に、各マニホールドと発電体層３５の外周部とをそれぞれ囲む凸状の部位が形成されており、当該部位は、シールガスケット３６の両側に積層されるセパレータ７０，８０と当接し、マニホールド内や発電体層３５内からの流体（燃料ガス、酸化ガス、冷却水）の漏れを抑制するシールとして機能する。
【００３９】
ガス流路層４０，６０は、多数の貫通孔が形成された部材であり、本実施例ではメタルラスを用いた。ガス流路層４０は、発電体層３５のアノード電極３２ｂ側とセパレータ７０との間に配設され、セパレータ７０を介して供給された燃料ガス（ここでは水素ガス）を、ＭＥＡ３４の電極面の側方の一方の側から他方の側に向けた流れで流しつつ、燃料ガスを発電体層３５のアノード電極３２ｂ側に供給する。同様に、ガス流路層６０は、酸化ガス（ここでは空気）を発電体層３５のカソード電極３２ａ側に供給する。かかるガス流路層４０、６０は、耐食性と導電性とを有する金属、例えば、ステンレス鋼やチタン、チタン合金などによって形成されるが、本実施例では、ステンレス鋼を用いた。ガス流路層４０，６０の詳細な構造については後述する。なお、本実施例では、発電体層３５の両面にガス流路層４０，６０を備える構成としたが、発電体層３５の片面のみに備える構成としてもよい。
【００４０】
セパレータ７０，８０は、反応ガスの隔壁として機能する部材であり、同一の構成を有している。以下、セパレータ７０について説明する。セパレータ７０は、ガス不透過な導電性部材、例えば圧縮カーボンやステンレス鋼から成る部材によって形成される。本実施例では、ステンレス鋼を用いた。セパレータ７０は、カソード電極３２ａ側に設けられる平坦なカソード側セパレータ７１と、アノード電極３２ｂ側に設けられる平坦なアノード側セパレータ７３と、それらの間に配置される中間セパレータ７２とが一体となって構成される。カソード側セパレータ７１は、水素供給マニホールド７１ａ、空気供給マニホールド７１ｂ、水素排出マニホールド７１ｃ、空気排出マニホールド７１ｄ、冷却水供給マニホールド７１ｅ、冷却水排出マニホールド７１ｆ、空気連通孔７５，７６を備えている。空気供給マニホールド７１ｂに供給された空気は、中間セパレータ７２の空気連通孔７２ｂおよび空気連通孔７５を介して、カソード側セパレータ７１に面して設けられる他の燃料電池２０のガス流路層６０（図示省略）に導かれる。また、その排ガスは、空気連通孔７６および中間セパレータ７２の連通孔（図示省略）を介して、空気排出マニホールド７１ｄに排出される。
【００４１】
同様に、水素供給マニホールド７１ａに供給された水素は、中間セパレータ７２の水素連通孔７２ａおよびアノード側セパレータ７３の連通孔（図示省略）を介して、ガス流路層４０に導かれ、ガス流路層４０を流れた後、中間セパレータ７２およびアノード側セパレータ７３の連通孔（図示せず）を介して、水素排出マニホールド７１ｃに排出される。また、中間セパレータ７２には、略長方形外形の長辺方向に沿って複数の切欠が形成され、その切欠の両端はそれぞれ、冷却水排出マニホールド７１ｆおよび冷却水供給マニホールド７１ｅと連通している。なお、セパレータ７０は、上述した３層構造のものに限るものではない。例えば、カソード側セパレータ７１とアノード側セパレータ７３との２層構造とし、中間セパレータ７２に形成される連通孔に相当する形状をカソード側セパレータ７１および／またはアノード側セパレータ７３の内側に形成してもよい。
【００４２】
Ａ−２．ガス流路層４０，６０の構造：
上述した燃料電池２０を構成するガス流路層４０，６０の構造について説明する。本実施例においては、ガス流路層４０とガス流路層６０とは同一の構造を有しているので、以下では、ガス流路層４０の構造として説明する。ガス流路層４０の概略構造を図２に示す。図２において、ガス流路層４０の上方は、燃料電池２０におけるセパレータ７０側であり、下方は発電体層３５側である。図示するように、ガス流路層４０は、所定の方向（セパレータ７０側）に凸な凸部４１と、当該所定の方向に凹な凹部４２とが第１の方向Ｄ１に沿って交互に並んだ波形断面を有する波形要素ＷＳＥを複数備えている。本実施例においては、凸部４１と凹部４２とは、同一周期で並んでいる。この複数の波形要素ＷＳＥは、第１の方向Ｄ１と概ね直交する第２の方向Ｄ２に沿って、一定の勾配をもって連設されている。かかる複数の波形要素ＷＳＥは、１つの波形要素ＷＳＥにおける凸部４１の頂面４３の一部と、当該波形要素ＷＳＥに隣接する波形要素ＷＳＥにおける凹部４２の底面４４の一部とが、一体的な面を形成するように構成されている。なお、図２では、頂面４３および底面４４の１つをハッチングで表示している。さらに、複数の波形要素ＷＳＥ間には、複数の貫通孔ＴＨが形成されている。
【００４３】
かかる波形要素ＷＳＥを構成する凸部４１は、第１の凸部４１ａと第２の凸部４１ｂとを含んでいる。第１の凸部４１ａは、その頂面４３に、セパレータ７０の積層面と平行な第１の平坦面４３ａと、平坦面４３ａからセパレータ７０側に突出した突出部４３ｂとを備えている。突出部４３ｂは、第１の平坦面４３ａを第２の方向Ｄ２に沿って横断するように形成されている。この突出部４３ｂの頂部は、ガス流路層４０とセパレータ７０とを積層した際に、セパレータ７０の積層面に当接する。なお、本実施例では、突出部４３ｂの頂部は、概ね線でセパレータ７０と当接するように形成されているが、面で当接する形状に形成されてもよい。突出部４３ｂは、請求項の第２の突出部および第３の突出部に該当する。第２の凸部４１ｂは、その頂面４３に、セパレータ７０の積層面と平行な第２の平坦面４３ｃを備えている。この第２の凸部４１ｂは、突出部４３ｂのような突出形状は備えていない。第２の平坦面４３ｃの凸方向の高さは、第１の平坦面４３ａの凸方向の高さと同一となるように形成されている。かかる第１の凸部４１ａと第２の凸部４１ｂとは、本実施例では、第１の方向Ｄ１に沿って交互に並んで配置されている。なお、図２では、平坦面４３ａ，４３ｃを拡大して示しており、実際の相対的寸法とは、一致しない。また、突出部４３ｂの個数や配置は、上述した形態に限られるものではなく、セパレータ７０と当接する面積を考慮して、セパレータ７０との接触抵抗を所望の程度以下に抑えられる範囲で適宜設定すればよい。例えば、セパレータ７０との接触抵抗に問題がなければ、突出部４３ｂは、第２の方向Ｄ２に並ぶ複数の凸部４１のうちで、２つおきの凸部４１に設けてもよいし、第１の方向Ｄ１に並ぶ複数の凸部４１のうちで、３つおきの凸部４１に設けてもよい。
【００４４】
また、上述の通り、複数の波形要素ＷＳＥは、１つの波形要素ＷＳＥにおける凸部４１の頂面４３の一部と、当該波形要素ＷＳＥに隣接する波形要素ＷＳＥにおける凹部４２の底面４４の一部とが、一体的な面を形成するように構成されている。かかる構成によって、１つの凹部４２と、これに概ね第２の方向Ｄ２で隣接する凹部４２とは、ガス流路層４０とセパレータ７０とが積層された際に、セパレータ７０のガス流路層４０側の面に沿った二次元的な経路で連通可能となる。かかる凹部４２が概ね第２の方向Ｄ２に連続して形成されることによって、概ね第２の方向Ｄ２に沿って酸化ガスを流通させる主な流路としての流路ＣＨ１が形成される。
【００４５】
本実施例においては、この流路ＣＨ１を形成する凹部４２は、２つの方向に並んだ凹部４２の集合体である凹部４２群で構成される。具体的には、凹部４２は、所定の方向に所定数だけ並んで配列された第１の凹部群と、第１の凹部群とは異なる方向に所定数だけ並んで配列された第２の凹部群とが繰り返される配置で形成されている。かかる構成によって、流路ＣＨ１は、概ね第２の方向Ｄ２に沿いつつ、蛇行する流路として形成されている。また、第１の方向Ｄ１に沿って交互に並んで配置される第１の凸部４１ａおよび第２の凸部４１ｂは、第１の方向Ｄ１の方向に沿って２つの凹部４２の間に配置されているから、概ね第２の方向Ｄ２に沿って流路ＣＨ１と同様の蛇行形状を備えている。なお、凹部４２が並ぶ方向は、相互に異なる２つの方向に限らず、３以上の方向であってもよい。こうしても、流路ＣＨ１を蛇行させることができる。ただし、流路ＣＨ１を蛇行させる構成は必須ではなく、凹部４２が１つの方向のみに並ぶ構成であってもよい。
【００４６】
かかるガス流路層４０においては、各々の凹部４２の発電体層３５側の面には、発電体層３５と平行な平坦面を備えている（図示省略）。この平坦面は、第２の平坦面４３ｃと略同一のサイズで形成されている。
【００４７】
Ａ−３．ガス流路層４０，６０とセパレータ７０，８０との積層態様：
燃料電池２０におけるガス流路層４０，６０とセパレータ７０，８０との積層態様について説明する。本実施例においては、ガス流路層４０とガス流路層６０、セパレータ７０とセパレータ８０とは、それぞれ同一の構成を有しているので、以下では、ガス流路層４０とセパレータ７０との積層態様として説明する。ガス流路層４０を構成する波形要素ＷＳＥの波形断面を図３に示す。図示するように、波形要素ＷＳＥは、第１の凸部４１ａ，凹部４２，第２の凸部４１ｂ、凹部４２を１つの単位として繰り返した凹凸形状を備えている。また、第１の凸部４１ａの頂部の凸方向の高さ、すなわち、第１の凸部４１ａが備える突出部４３ｂの頂部の高さと、第２の凸部４１ｂの第２の平坦面４３ｃの凸方向の高さとは、突出部４３ｂの高さに相当するΔＨの差が確保されている。ガス流路層４０とセパレータ７０とを積層した際には、突出部４３ｂの頂部は、セパレータ７０に当接するので、第２の平坦面４３ｃとセパレータ７０との間には、高さがΔＨの間隙Ｇ１が生じることとなる。同様に、第１の平坦面４３ａとセパレータ７０との間には、突出部４３ｂの両脇に高さがΔＨの間隙Ｇ２，Ｇ３が生じることとなる。間隙Ｇ１は、請求項の第２の間隙、間隙Ｇ２，Ｇ３は、請求項の第１の間隙に該当する。
【００４８】
このΔＨは、適宜設定すればよいが、本実施例では、ガス流路層４０とセパレータ７０とを積層した際に、ガス流路層４０によって形成される流路を流通する酸化ガスに含まれる水分によって、間隙Ｇ１〜Ｇ３に水膜が形成可能となる程度の厚みとしている。水膜が形成可能となる厚みとしては、例えば、２０〜５０μｍ程度とすることができる。
【００４９】
ガス流路層４０とセパレータ７０との積層態様をより明確にするために、ガス流路層４０とセパレータ７０とを積層した際の、ガス流路層４０の側面視図の一部を図４に示す。図４では、２つの第１の凸部４１ａと１つの第２の凸部４１ｂとを含む部位のガス流路層４０の側面視を示している。図示するように、ガス流路層４０の側面視においては、ガス流路層４０の突出部４３ｂの頂部とセパレータ７０とは当接し、突出部４３ｂとセパレータ７０との間に間隙は形成されていない。一方、第２の平坦面４３ｃとセパレータ７０との間には、間隙Ｇ１が形成されている。この間隙Ｇ１によって、第２の凸部４１ｂの第１の方向Ｄ１の両脇に形成された流路ＣＨ１同士が連通する。
【００５０】
Ａ−４．ガス流路層４０の製造方法：
上述したガス流路層４０，６０は、例えば、以下のようにして製造することができる。以下、ガス流路層４０の製造方法として説明する。ガス流路層４０の製造においては、まず、板状の基材１５０を用意し、図５に示すラスカット加工装置２００を用いて、メタルラス１６０を得る。このラスカット加工装置２００は、ローラ２１０，２２０と下刃２３０と上刃２４０とを備えており、ローラ２１０，ローラ２２０で基材１５０を所定ピッチで送りつつ、下刃２３０と上刃２４０とでプレス加工を行うことで、基材１５０が貫通孔ＴＨを備えたメタルラス１６０に加工される。
【００５１】
この工程について、以下に具体的に説明する。下刃２３０は、図６に示すように、基材１５０の送り方向側の側壁に、所定のピッチで交互に配列された凸部２３１と凹部２３２とを備えている。また、下刃２３０は、凹部２３２の基材送り方向と反対側の上端縁に剪断刃２３３を備えている。かかる下刃２３０は、図示しないアクチュエータによって、左右方向(凸部２３１と凹部２３２とが並ぶ方向)に往復動可能に構成されている。上刃２４０は、図６に示すように、下刃２３０側の端部に、所定のピッチで交互に配列された凸部２４１と凹部２４２とを備えている。また、上刃２４０は、凸部２４１の基材送り方向と反対側の下端縁に剪断刃２４３を備えている。かかる上刃２４０は、図示しないアクチュエータによって、上下方向（基材送り方向および左右方向に直交する方向）および左右方向に往復動可能に構成されている。下刃２３０の凹部２３２，凸部２３１と、上刃２４０の凸部２４１，凹部２４２とは、上刃２４０を下刃２３０側に移動させることによって、それぞれ噛み合わされる。このとき、下刃２３０の剪断刃２３３と上刃２４０の剪断刃２４３との間で、基材１５０に切れ目を入れることができる。
【００５２】
かかる下刃２３０および上刃２４０を備えたラスカット加工装置２００に基材１５０をセットし、基材１５０を、その端部が下刃２３０と上刃２４０との間に位置するまで移動させて、上刃２４０を下刃２３０と噛み合う位置まで下方に移動させると、基材１５０の端部に凹凸形状が形成される。下刃２３０と上刃２４０とが基材１５０を間に介して噛み合わされた状態を図７に示す。図示するように、基材１５０は、下刃２３０の凸部２３１と上刃２４０の凹部２４２とが噛み合わされた箇所を頂面として、上刃２４０側に凸な形状に形成される。同時に、基材１５０は、下刃２３０の凹部２３２と上刃２４０の凸部２４１とが噛み合わされた箇所を底面として、上刃２４０側に凹な形状に形成される。このように形成された凹凸形状は、上述の波形要素ＷＳＥを形成する。
【００５３】
次に、上刃２４０を上方に移動させて元の位置に戻し、基材１５０を所定ピッチ（凹部２３２の基材送り方向の幅に相当する長さ）だけ基材送り方向に移動させると共に、下刃２３０と上刃２４０とを左右方向の一方に所定ピッチだけ移動させた後、上刃２４０を下刃２３０と噛み合う位置まで下方に移動させると、基材１５０の端部に２つ目の波形要素ＷＳＥが形成される。かかる工程を繰り返せば、図８に示すように、凸部１６１と凹部１６２とが第１の方向Ｄ１に沿って交互に並び、かつ、これらが第２の方向Ｄ２に沿って連設されたメタルラス１６０が形成される。
【００５４】
こうしてメタルラス１６０が得られると、次に、図９に示すように、ロールプレス装置３００を用いて、メタルラス１６０に平坦面１７３，１７４を形成して、加工メタルラス１７０を得る。具体的には、このロールプレス装置３００は、ローラ３１０，３２０と、ステージ３３０とを備えている。メタルラス１６０をステージ３３０にセットし、矢印方向に回転するローラ３１０，３２０の間に、メタルラス１６０を挿入して、メタルラス１６０を上下方向に圧縮しながら、第２の方向Ｄ２の方向に沿って引き出すと、側面視において、凸部１７１の上端部が内方に向けて屈曲して形成された平坦面１７３と、凹部１７２の下端部が内方に向けて屈曲して形成された平坦面１７４とを備えた加工メタルラス１７０を得ることができる。こうして得られた加工メタルラス１７０の斜視図を図１０に示す。図示するように、加工メタルラス１７０は、凸部１７１と凹部１７２とが第１の方向Ｄ１に沿って交互に並び、かつ、これらが第２の方向Ｄ２に沿って連設され、凸部１７１の頂面に平坦面１７３を備えた形状である（平坦面１７４は図示を省略）。すなわち、加工メタルラス１７０の形状は、ガス流路層４０と比べて、突出部４３ｂを備えていない形状である。加工メタルラス１７０の平坦面１７３は、ガス流路層４０の第１の平坦面４３ａおよび第２の平坦面４３ｃに対応する部位である。
【００５５】
こうして加工メタルラス１７０が得られると、次に、プレス加工によって、加工メタルラス１７０の平坦面１７３の一部に、突出部４３ｂを形成する。こうして、上述したガス流路層４０が完成となる。
【００５６】
Ａ−５．効果：
上述した燃料電池２０は、燃料ガスの流路となるガス流路層４０を備えている。このガス流路層４０は、セパレータ７０側に凸な凸部４１と、凹な凹部４２とが第１の方向Ｄ１に沿って交互に並んだ波形断面の波形要素ＷＳＥが、第１の方向Ｄ１と略直交する第２の方向Ｄ２に沿って複数連設され、１つの波形要素ＷＳＥにおける凸部４１の頂面４３の少なくとも一部が、隣接する波形要素ＷＳＥにおける凹部４２の底面４４の少なくとも一部と一体的な面を形成し、かつ、波形要素ＷＳＥ間に複数の貫通孔ＴＨが形成されており、凸部４１、凹部４２や貫通孔ＴＨによって形成される流路を介して略第２の方向Ｄ２に燃料ガスを流すことができる。ここで、複数の凸部４１の各々の頂面４３とセパレータ７０との間には、略第２の方向Ｄ２に貫通する間隙Ｇ１、または、間隙Ｇ２，Ｇ３が形成されているので、当該間隙Ｇ１〜Ｇ３を介して、燃料ガスに含まれる水分（例えば、電気化学反応に伴いカソード電極３２ａで生じた生成水が電解質膜３１を介してアノード電極３２ｂ側の燃料ガスに移行した水分）を燃料ガスの流れを利用して略第２の方向Ｄ２に流通させることができる。したがって、間隙Ｇ１〜Ｇ３が形成されていない場合と比べて、燃料ガスに含まれる水分の排出性を向上させることができる。なお、セパレータ７０との間に間隙Ｇ１〜Ｇ３を形成する凸部４１は、少なくとも１つ以上存在すれば、当該存在箇所において、上述の効果を得ることができる。また、ガス流路層６０は、ガス流路層４０と同一の構成を有しているので、同様の理由によって、酸化ガスに含まれる水分の排出性を向上させることができる。特に、酸化ガスには、カソード電極３２ａで生じた生成水が多く含まれるので、水分の排出性を向上させることによって、フラッディングの発生を抑制し、発電効率を高める顕著な効果を期待できる。
【００５７】
また、燃料電池２０は、第２の凸部４１ｂとセパレータ７０との間の間隙Ｇ１が、略第１の方向Ｄ１にも貫通するように形成されているので、間隙Ｇ１を介して第２の凸部４１ｂの第１の方向Ｄ１の両脇に滞留した水分同士が間隙Ｇ１を介して繋がりやすくなる。その結果、滞留水のサイズが大きくなり、反応ガスの流れを利用して、滞留水を排出しやすくすることができる。なお、セパレータ７０との間に間隙Ｇ１を形成する第２の凸部４１ｂは、少なくとも１つ以上存在すれば、当該存在箇所において、上述の効果を得ることができる。
【００５８】
また、燃料電池２０は、間隙Ｇ１〜Ｇ３がセパレータ７０と、第２の平坦面４３ｃまたは第１の平坦面４３ａとの間に形成されるので、間隙Ｇ１〜Ｇ３が形成される領域におけるセパレータ７０と、第２の平坦面４３ｃまたは第１の平坦面４３ａとの間隔ΔＨを調節すれば、間隙Ｇ１〜Ｇ３に水膜を形成することが可能である。したがって、間隙Ｇ１〜Ｇ３に形成された水膜と凸部４１の周辺に滞留した水分とが繋がりやすくなる。その結果、滞留水のサイズが大きくなり、反応ガスの流れを利用して、滞留水を排出しやすくすることができる。
【００５９】
また、燃料電池２０は、凸部４１の頂面４３の一部のみと、凹部４２の底面４４の一部のみとが一体的な面を形成するので、１つの凹部４２と、これに隣接する凹部４２とは、二次元的な経路で連通可能となる。つまり、略第２の方向Ｄ２に向かって、セパレータ７０上に平面的に連通する流路を形成することができ、滞留水を排出しやすくすることができる。具体的には、図２に示したように、略第２の方向Ｄ２に隣り合う凹部４２が連続して、セパレータ７０上に平面的に連通する流路ＣＨ１を形成することができるので、セパレータ７０上に連続した水の流れを形成しやすくなる。その結果、セパレータ７０上の滞留水を排出しやすくすることができる。しかも、第２の凸部４１ｂを介して隣り合う流路ＣＨ１の各々に存在する水は、第２の凸部４１ｂの第２の平坦面４３ｃとセパレータ７０との間の間隙Ｇ１に形成される水膜を介して繋がりやすくなるので、流路ＣＨ１に滞留水が存在する場合でも、当該滞留水を取り込んで、連続した水の流れが極めて形成されやすい。
【００６０】
さらに、燃料電池２０は、間隙Ｇ１〜Ｇ３の各々が略第２の方向Ｄ２に並んで形成されるので、各々の間隙Ｇ１〜Ｇ３を含んだ経路で、反応ガスの流れ方向（第２の方向Ｄ２）、すなわち、反応ガスに含まれる水分の排出方向に向かって水の流れ路が形成されやすく、反応ガスに含まれる水分の排出性を向上させることができる。しかも、間隙Ｇ１〜Ｇ３が第２の平坦面４３ｃまたは第１の平坦面４３ａと、セパレータ７０との間に形成されるので、間隙Ｇ１〜Ｇ３に水膜を形成することが可能となり、連続した水の流れが形成されやすくなる。具体的には、図２に示すように、間隙Ｇ１によって流路ＣＨ２に連続した水の流れが形成されやすくなり、また、間隙Ｇ２，Ｇ３によって、流路ＣＨ３，ＣＨ４に連続した水の流れが形成されやすくなり、略第２の方向Ｄ２への滞留水の排出性をさらに高めることができる。しかも、流路ＣＨ２は、両脇の流路ＣＨ１同士を連通させるので、流路ＣＨ２の水の流れと、その両脇の流路ＣＨ１の水の流れとを繋げることができ、滞留水の排出性をさらに高めることができる。流路ＣＨ２は、間隙Ｇ１に形成される水膜によって連続して水が流れる水路となりやすいので、流路ＣＨ１に局所的に滞留水が滞留し、連続した水の流れが形成されていない場合でも、当該滞留水を流路ＣＨ２の水の流れが捕捉して好適に排出することができる。
【００６１】
このように、燃料電池２０の外部に向かう連続した水の流れが形成されると、水の排出性が高まり、水の滞留が抑制されることで反応ガスの流通性も向上し、生成水をセパレータ７０側に移動させやすくなる。したがって、カソード電極３２ａで生成された生成水をセパレータ７０側に導いて、生成された水を生成された分だけ燃料電池２０の外部に速やかに排出することができ、燃料電池内部２０に水が滞留することを極めて効果的に抑制することができる。その結果、滞留水が反応ガスの拡散性を悪化させることがなくなるので、反応ガスの拡散性が向上し、発電性能を向上させることができる。また、燃料電池スタック１００の発電運転の停止後に、滞留水が燃料電池２０の内部に残留することを抑制できるので、発電運転の氷点下始動性能が向上する。しかも、滞留水をセパレータ７０の表面に導いて速やかに排出させることで、滞留水の滞留状況のばらつきを燃料電池２０内で、また、複数の燃料電池２０間で抑制し、ガス圧損がばらつくことを抑制することができる。その結果、反応ガスの供給および排出を発電体層３５の面方向に、また、燃料電池２０間で均一化することができ、発電効率を向上させることができる。
【００６２】
また、燃料電池２０は、略第２の方向Ｄ２に隣接して並んだ複数の凹部４２、すなわち、流路ＣＨ１を構成する凹部４２が、略第２の方向Ｄ２であって相互に異なる複数の方向に並んでいるので、流路ＣＨ１を蛇行形状に形成することができる。その結果、流路ＣＨ１が直線的な形状に形成される場合と比べて、流路ＣＨ１を流れる反応ガスの拡散性が向上するので、反応ガスの発電体層３５への供給性を高め、発電効率を向上させることができる。
【００６３】
Ｂ．第２実施例：
本発明の第２実施例について説明する。第２実施例としての燃料電池は、ガス流路層の構成のみが第１実施例と異なる。以下、第２実施例としてのガス流路層４４０の構成について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する構成については、説明を省略する。ガス流路層４４０を構成する波形要素ＷＳＥの波形断面を図１１に示す。図示するように、ガス流路層４４０の波形要素ＷＳＥは、第１の凸部４４１ａ，凹部４４２，第２の凸部４４１ｂ、凹部４４２を１つの単位として繰り返した凹凸形状を備えている。
【００６４】
第１の凸部４４１ａの頂面は、第１の方向Ｄ１の端部から中央へ向かって凸方向の高さが直線的に高くなる突出部４４３ｂを備えている。第２の凸部４４１ｂの頂面は、第１実施例の第２の平坦面４３ｃと同様にセパレータ７０の積層面に平行な第２の平坦面４４３ｃを備えている。第１の凸部４４１ａの頂部の凸方向の高さ、すなわち、第１の凸部４４１ａが備える突出部４４３ｂの頂部の高さと、第２の凸部４４１ｂの第２の平坦面４４３ｃの凸方向の高さとは、突出部４４３ｂの高さに相当するΔＨの差が確保されている。ガス流路層４４０とセパレータ７０とを積層した際には、突出部４４３ｂの頂部は、セパレータ７０に当接するので、第２の平坦面４４３ｃとセパレータ７０との間には、高さがΔＨの間隙Ｇ４１が生じることとなる。同様に、突出部４３ｂのうちの頂部を除く領域と、セパレータ７０との間には、当該頂部の両脇に高さが最大でΔＨとなる間隙Ｇ４２，Ｇ４３が生じることとなる。
【００６５】
かかる構成のガス流路層４４０を備える燃料電池は、第１実施例で述べた、間隙Ｇ２，Ｇ３がガス流路層４０の平坦面とセパレータ７０との間に形成されていることに起因する効果を除き、第１実施例と同様の効果を奏する。
【００６６】
また、第２実施例としてのガス流路層の他の構成の例をガス流路層５４０として説明する。ガス流路層５４０を構成する波形要素ＷＳＥの波形断面を図１２に示す。図示するように、ガス流路層５４０の波形要素ＷＳＥは、第１の凸部５４１ａ，凹部５４２，第２の凸部５４１ｂ、凹部５４２を１つの単位として繰り返した凹凸形状を備えている。
【００６７】
第１の凸部５４１ａの頂面は、端部から中央へ向かって凸方向の高さが曲線的に高くなる突出部５４３ｂを備えている。第２の凸部５４１ｂの頂面は、第１実施例の第２の平坦面４３ｃと同様にセパレータ７０の積層面に平行な平坦面としての第２の平坦面５４３ｃを備えている。第１の凸部５４１ａの頂部の凸方向の高さ、すなわち、第１の凸部５４１ａが備える突出部５４３ｂの頂部の高さと、第２の凸部５４１ｂの第２の平坦面５４３ｃの凸方向の高さとは、突出部５４３ｂの高さに相当するΔＨの差が確保されている。ガス流路層５４０とセパレータ７０とを積層した際には、突出部５４３ｂの頂部は、セパレータ７０に当接するので、第２の平坦面５４３ｃとセパレータ７０との間には、高さがΔＨの間隙Ｇ５１が生じることとなる。
【００６８】
かかる構成のガス流路層５４０を備える燃料電池は、第１実施例で述べた、間隙Ｇ２，Ｇ３がガス流路層４０とセパレータ７０との間に形成されていることに起因する効果を除き、第１実施例と同様の効果を奏する。
【００６９】
以上の説明からも明らかなように、第１の凸部は、必ずしもその頂面に平坦面を備えている必要はなく、第１の凸部の頂部が第２の凸部の頂部よりも凸方向に相対的に高く形成され、少なくとも第２の頂部とセパレータ７０との間に間隙を形成できればよい。なお、図示は、省略するが、第２の凸部についても、同様に、必ずしもその頂面に平坦面を備えていなくてもよく、例えば、間隙Ｇ４１，Ｇ４２のように、セパレータ７０との間に少なくとも概ね第２の方向Ｄ２に貫通する間隙が形成されればよい。
【００７０】
Ｃ．第３実施例：
本発明の第３実施例について説明する。第３実施例としての燃料電池は、ガス流路層の構成のみが第１実施例と異なる。以下、第３実施例としてのガス流路層６４０の構成について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する構成については、説明を省略する。ガス流路層６４０の概略構造を図１３に示す。ガス流路層６４０は、第１の凸部６４１ａと第２の凸部６４１ｂとを備えている。この第１の凸部６４１ａは、第１実施例の第１の凸部４１ａに相当し、第１の凸部４１ａとは若干構成が異なる。この相違点については以下で説明する。第２の凸部６４１ｂは、第１実施例の第２の凸部４１ｂに相当し、第２の凸部４１ｂと同一の構成である。
【００７１】
第１の凸部６４１ａは、その頂面６４３に第１の平坦面６４３ａと突出部６４３ｂとを備えている。第１の平坦面６４３ａは、第１実施例の第１の平坦面４３ａに相当し、第１の平坦面４３ａと同一の構成である。突出部６４３ｂは、第１実施例の突出部４３ｂに相当するが、構成が突出部４３ｂと異なる。具体的には、突出部６４３ｂは、第１の平坦面６４３ａからセパレータ７０側に突出し、かつ、突出部６４３ｂの外周に第１の平坦面６４３ａが形成された形状を備えている点が突出部４３ｂと異なる。かかる構成のガス流路層６４０は、第１実施例と同様に、流路ＣＨ１〜ＣＨ４を形成することが可能である。
【００７２】
かかるガス流路層６４０とセパレータ７０とを積層した際の、ガス流路層６４０の側面視図の一部を図１４に示す。図１４では、２つの第１の凸部６４１ａと１つの第２の凸部６４１ｂとを含む部位のガス流路層６４０の側面視を示している。図示するように、ガス流路層６４０の側面視においては、第２の平坦面６４３ｃとセパレータ７０との間には、第１実施例と同様に、間隙Ｇ６１が形成されている。この間隙Ｇ６１によって、第２の凸部６４１ｂの両脇に形成された流路ＣＨ１同士が連通する。また、突出部６４３ｂの頂部とセパレータ７０とが当接し、突出部６４３ｂの第１の方向Ｄ１の両脇には、第１の平坦面６４３ａとセパレータ７０との間に間隙Ｇ６４，Ｇ６５が形成されている。この間隙Ｇ６４，Ｇ６５によって、第１の凸部６４１ａの両脇に形成された流路ＣＨ１同士が第１の方向Ｄ１の方向に連通する。
【００７３】
かかる構成のガス流路層６４０を備えた燃料電池は、第１実施例と同様の効果を奏する。しかも、当該燃料電池において、ガス流路層６４０の第１の凸部６４１ａが備える突出部６４３ｂは、突出部６４３ｂの外周に第１の平坦面６４３ａが形成された形状を有しているので、第１の凸部６４１ａの第１の方向Ｄ１の両脇に形成された流路ＣＨ１同士を、第１の平坦面６４３ａとセパレータ７０との間に間隙Ｇ６４，Ｇ６５を介して連通させることができる。その結果、第１の凸部６４１ａの両脇に滞留した水分同士が間隙Ｇ６４，Ｇ６５を介して繋がりやすくなり、滞留水を排出しやすくする効果をいっそう高めることができる。
【００７４】
Ｄ．第４実施例：
本発明の第４実施例について説明する。第４実施例としての燃料電池は、ガス流路層の構成のみが第１実施例と異なる。以下、第４実施例としてのガス流路層７４０の構成について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する構成については、説明を省略する。ガス流路層７４０を構成する波形要素ＷＳＥの波形断面を図１５に示す。図示するように、ガス流路層７４０の波形要素ＷＳＥは、第１の凸部７４１ａ，凹部７４２，第２の凸部７４１ｂ、凹部７４２を１つの単位として繰り返した凹凸形状を備えている。
【００７５】
第１の凸部７４１ａの頂面は、セパレータ７０の積層面と平行な第１の平坦面７４３ａを備えている。この第１の平坦面７４３ａは、第１実施例の突出部４３ｂのような突出形状を備えていない。第２の凸部７４１ｂの頂面は、第１実施例の第２の平坦面４３ｃと同様にセパレータ７０の積層面に平行な第２の平坦面７４３ｃを備えている。第１の平坦面７４３ａの凸方向の高さは、第２の平坦面７４３ｃの凸方向の高さよりも相対的に高く形成されている。この第１の平坦面７４３ａと第２の平坦面７４３ｃとの凸方向の高さの差は、ΔＨだけ確保されている。ガス流路層７４０とセパレータ７０とを積層した際には、相対的に凸方向の高さが高い第１の凸部７４１ａの第１の平坦面７４３ａがセパレータ７０に当接するので、第２の平坦面７４３ｃとセパレータ７０との間には、高さがΔＨの間隙Ｇ７１が生じることとなる。
【００７６】
かかるガス流路層７４０とセパレータ７０とを積層した際の、ガス流路層７４０の側面視図の一部を図１６に示す。図１６では、２つの第１の凸部７４１ａと１つの第２の凸部７４１ｂとを含む部位のガス流路層７４０の側面視を示している。図示するように、ガス流路層７４０の側面視においては、第２の平坦面７４３ｃとセパレータ７０との間には、第１実施例と同様に、間隙Ｇ７１が形成されている。この間隙Ｇ７１によって、第２の凸部７４１ｂの両脇に形成された流路ＣＨ１同士が連通する。なお、このガス流路層７４０は、例えば、図１０に示した加工メタルラス１７０に対して、第２の凸部７４１ｂの第２の平坦面７４３ｃに相当する部位をエッチングや切削加工を行うことによって、第１の平坦面７４３ａと第２の平坦面７４３ｃとの間のΔＨを形成して製造することができる。
【００７７】
かかる構成のガス流路層７４０を備えた燃料電池は、第１実施例で述べた、間隙Ｇ２，Ｇ３がガス流路層４０とセパレータ７０との間に形成されていることに起因する効果を除き、第１実施例と同様の効果を奏する。以上の説明から明らかなように、ガス流路層とセパレータとの間の間隙は、ガス流路層を構成する凸部に突出部を設けて形成することに限らず、各々の凸部の凸方向の高さを複数の高さに設定することで形成してもよい。
【００７８】
Ｅ．第５実施例：
本発明の第５実施例について説明する。第５実施例としての燃料電池は、ガス流路層の構成とセパレータの構成とが第１実施例と異なる。以下、第５実施例としてのガス流路層８４０とセパレータ８７０との構成について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する構成については、説明を省略する。ガス流路層８４０とセパレータ８７０とを積層した際の、ガス流路層８４０の側面視図の一部を図１７に示す。図１７は、第１実施例の図４に対応している。ガス流路層８４０は、第１実施例で示した加工メタルラス１７０と同一の構成を有している。すなわち、ガス流路層８４０は、第１実施例としてのガス流路層４０が突出部４３ｂを備えていない構成である。具体的には、図１７に示すように、波形要素ＷＳＥを構成する凸部は、同一構造の凸部８４１のみで構成され、その各々の頂面には、セパレータ８７０の積層面と平行な第２の平坦面８４３ｃを備えている。
【００７９】
セパレータ８７０は、第１実施例のガス流路層４０の第１の平坦面４３ａに対応する位置に、セパレータ８７０の積層面からガス流路層８４０側に突出した突出部８７１を備えている。換言すれば、このセパレータ８７０は、ガス流路層８４０との積層面に、略平坦な平坦部と、当該平坦部よりも当該積層面と交わる方向に突出し、積層面に点在する突出部８７１とを備えている。突出部８７１は、請求項の第１の突出部に該当する。この突出部８７１のガス流路層８４０側の端面は、平坦に形成されている。なお、突出部８７１のガス流路層８４０側の端面は、必ずしも平坦面に形成されている必要はなく、尖った形状でもよいし、屈曲したＲ形状であってもよい。また、本実施例では、突出部８７１の端面の面積は、第２の平坦面８４３ｃよりも小さく形成されている。セパレータ８７０とガス流路層８４０とを積層した状態では、突出部８７１の端面と、第２の平坦面８４３ｃとが面で当接する。本実施例では、突出部８７１の端面の中心が第２の平坦面８４３ｃの概ね中心に位置するように当接する位置関係である。なお、突出部８７１は、例えば、エッチングや切削加工によって形成することができる。
【００８０】
図１７に示すように、ガス流路層８４０の側面視において、セパレータ８７０と当接しない第２の平坦面８４３ｃと、セパレータ８７０との間には、間隙Ｇ８１が形成されている。この間隙Ｇ８１によって、セパレータ８７０と当接しない第２の平坦面８４３ｃを備える凸部８４１の第１の方向Ｄ１の両脇に形成された流路ＣＨ１同士が連通する。また、セパレータ８７０と当接する第２の平坦面８４３ｃと、セパレータ８７０の突出部８７１が形成されていない領域との間には、突出部８７１の第１の方向Ｄ１の両脇に間隙Ｇ８４，Ｇ８５が形成されている。
【００８１】
かかるガス流路層８４０とセパレータ８７０とを備える燃料電池は、第１実施例の間隙Ｇ１〜Ｇ３に相当する間隙Ｇ８１〜８３が形成されるので、第１実施例と同様の効果を奏する。しかも、平坦なセパレータの正面の所定位置に凸部８４１を設けるだけで、間隙Ｇ８１〜８３を形成することができ、燃料電池の製造が容易となる。以上の説明からも明らかなように、ガス流路層とセパレータとの間に間隙を形成するための突出部は、ガス流路層側に設けることに限らず、セパレータ側に設けてもよい。
【００８２】
Ｆ．第６実施例：
本発明の第６実施例について説明する。第６実施例としての燃料電池は、ガス流路層の構成のみが第１実施例と異なる。以下、第６実施例としてのガス流路層９４０の構成について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する構成については、説明を省略する。ガス流路層９４０の概略構造を図１８に示す。ガス流路層９４０は、第１の凸部９４１ａと第２の凸部９４１ｂとを備えている。この第１の凸部９４１ａは、第１実施例の第１の凸部４１ａに相当し、第２の凸部９４１ｂは、第１実施例の第２の凸部４１ｂに相当する。
【００８３】
第１の凸部９４１ａおよび第２の凸部９４１ｂの構成は、第１実施例の凸部４１ａおよび凸部４１ｂと概ね同一の構成を備えている。具体的には、第１の凸部９４１ａは、その頂面９４３に、第１実施例の第１の平坦面４３ａ、突出部４３ｂと同一の構成を有する第１の平坦面９４３ａ、突出部９４３ｂを備えている。また、第２の凸部９４１ｂは、その頂面９４３に、第１実施例の第２の平坦面４３ｃと同一の構成を有する第２の平坦面９４３ｃを備えている。ただし、第１の凸部９４１ａと第２の凸部９４１ｂとは、以下に説明する点が第１実施例と異なる。すなわち、第１の凸部９４１ａおよび第２の凸部９４１ｂの頂部の発電体層３５側には、それぞれ、当該頂部の一部が、頂面９４３のセパレータ７０側の外縁、つまり、第１の平坦面９４３ａまたは第２の平坦面９４３ｃの外縁まで切り欠かれた切欠部９４３ｄ，９４３ｅが形成されている点が第１実施例と異なる。本実施例においては、この切欠部９４３ｄ，９４３ｅは、セパレータ７０側まで貫通して切り欠かれた形状を有している。
【００８４】
かかる構成のガス流路層９４０を備える燃料電池は、頂面９４３に切欠部９４３ｄ，９４３ｅが形成されているので、第１の平坦面９４３ａ、突出部９４３ｂ、第２の平坦面９４３ｃの発電体層３５側に水が滞留した場合、当該滞留水が、セパレータ７０の表面の滞留水と接触して、セパレータ７０の表面側に移行することを促進することができる。したがって、滞留水の排出性を向上させることができる。しかも、切欠部９４３ｄ，９４３ｅは、セパレータ７０側まで貫通しているので、第１の平坦面９４３ａ、突出部９４３ｂ、第２の平坦面９４３ｃの発電体層３５側に滞留する滞留水は、セパレータ７０の表面側に極めて移行やすくなり、排出性をいっそう向上させることができる。さらに、滞留水をセパレータ７０の表面に導いて排出させることで、滞留水の滞留状況のばらつきを燃料電池２０内で、また、複数の燃料電池２０間で抑制し、ガス圧損がばらつくことを抑制することができる。その結果、反応ガスの供給および排出を発電体層３５の面方向に、また、燃料電池２０間で均一化することができ、発電効率を向上させることができる。なお、切欠部９４３ｄ，９４３ｅがセパレータ７０側まで貫通して形成されることは必須ではない。
【００８５】
Ｇ.変形例：
上述の実施例の変形例について説明する。
Ｇ−１．変形例１：
上述の実施形態においては、発電体層３５の両側（カソード電極３２ａ側とアノード電極３２ｂ側）に、本発明の実施形態としての構成を有するガス流路層を備える構成としたが、かかる構成のガス流路層は、カソード電極３２ａ側、アノード電極３２ｂ側のいずれか一方のみに用いられてもよい。同様に、第５実施例として示した突出部を備えるセパレータも、カソード電極３２ａ側、アノード電極３２ｂ側のいずれか一方のみに設ける構成としてもよい。もとより、ガス流路層は、カソード電極３２ａ側、アノード電極３２ｂ側のいずれか一方のみに設ける構成としてもよい。
【００８６】
Ｇ−２．変形例２：
上述の実施形態においては、ガス流路層の頂面には、セパレータの積層面と平行な平坦面を備え、主に当該平坦面とセパレータとの間に間隙を形成する構成としたが、間隙は、必ずしも平坦面とセパレータとの間で形成される必要はない。ガス流路層が平坦面を備えていなくても、ガス流路層の凸部の少なくとも１つとセパレータとの間に、少なくとも略第１の方向Ｄ１に貫通する間隙が形成されていればよい。例えば、第１実施例で示したメタルラス１６０の凸部１６１を、凸方向の高さが相対的に高いものと低いものとが混在するように構成して、ガス流路部材として用いれば、相対的に低い凸部１６１とセパレータとの間に間隙を形成することができる。こうしても、流路ＣＨ１間の滞留水を繋げて排出性を高める効果はある程度期待できる。
【００８７】
Ｇ−３．変形例３：
上述の実施形態においては、ガス流路部材が備える複数の波形要素ＷＳＥは、１つの波形要素ＷＳＥにおける凸部の頂面の一部と、当該波形要素ＷＳＥに隣接する波形要素ＷＳＥにおける凹部の底面の一部とが、一体的な面を形成するように構成したが、凸部の頂面の全部と、凹部の底面の全部とが一体的な面を形成するように構成してもよいし、凸部の頂面と凹部の底面とのうちの、一方の全部と一方の一部とが一体的な面を形成するように構成してもよい。
【００８８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態における本発明の構成要素のうち、独立クレームに記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。また、本発明はこうした実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、本発明は、実施例に示した固体高分子形燃料電池に限らず、ダイレクトメタノール形燃料電池、リン酸形燃料電池など種々の燃料電池に適用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
２０…燃料電池
３０ａ，７１ａ，９５ａ…水素供給マニホールド
３０ｂ，７１ｂ，９５ｂ…空気供給マニホールド
３０ｃ，７１ｃ，９５ｃ…水素排出マニホールド
３０ｄ，７１ｄ，９５ｄ…空気排出マニホールド
３０ｅ，７１ｅ，９５ｅ…冷却水供給マニホールド
３０ｆ，７１ｆ，９５ｆ…冷却水排出マニホールド
３１…電解質膜
３２ａ…カソード電極
３２ｂ…アノード電極
３３ａ，３３ｂ…ガス拡散層
３４…ＭＥＡ
３５…発電体層
３６…シールガスケット
４０，６０，４４０，５４０，６４０，７４０，８４０，９４０…ガス流路層
４１，８４１…凸部
４１ａ，４４１ａ，５４１ａ，６４１ａ，７４１ａ，９４１ａ…第１の凸部
４１ｂ，４４１ｂ，５４１ｂ，６４１ｂ，７４１ｂ，９４１ｂ…第２の凸部
４２，４４２，５４２，７４２…凹部
４３，６４３，９４３…頂面
４３ａ，６４３ａ，７４３ａ，９４３ａ…第１の平坦面
４３ｂ，４４３ｂ，５４３ｂ，６４３ｂ，９４３ｂ…突出部
４３ｃ，４４３ｃ，５４３ｃ，６４３ｃ，７４３ｃ，８４３ｃ，９４３ｃ…第２の平坦面
４４，６４４，９４４…底面
６０…ガス流路層
７０，８０…セパレータ
７１…カソード側セパレータ
７２…中間セパレータ
７２ａ…水素連通孔
７２ｂ…空気連通孔
７３…アノード側セパレータ
７５，７６…空気連通孔
９５…エンドプレート
１００…燃料電池スタック
１５０…基材
１６０…メタルラス
１７０…加工メタルラス
１６１，１７１…凸部
１６２，１７２…凹部
１７３，１７４…平坦面
２００…ラスカット加工装置
２１０，２２０…ローラ
２３０…下刃
２４０…上刃
２３１，２４１…凸部
２３２，２４２…凹部
２３３，２４３…剪断刃
３００…ロールプレス装置
３１０，３２０…ローラ
３３０…ステージ
８７０…セパレータ
８７１…突出部
９４３ｄ…切欠部
Ｄ１…第１の方向
Ｄ２…第２の方向
Ｇ１〜Ｇ３，Ｇ４１〜Ｇ４３，Ｇ５１，Ｇ６１，Ｇ６４，Ｇ６５，Ｇ７１，Ｇ８１，Ｇ８４，Ｇ８５…間隙
ＴＨ…貫通孔
ＣＨ１〜ＣＨ４…流路
ＷＳＥ…波形要素
【図１】
2012048825.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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