JP2001110436A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液状の接着剤でガスシール性を確保する際
に、接着剤がガス流路に入り込むのを防止する。 【解決手段】 セパレータ２０は、単セル内酸化ガス流
路を形成する凹凸形状を設けたガス流路形成部２９を備
える。ガス流路形成部２９は、凹面上に、複数の凸部３
７を設けて成る。ガス流路形成部２９において、酸化ガ
ス供給マニホールドを形成する酸化ガス供給孔２０との
接続部の近傍には、凸部３７を有しない空隙Ｓが設けら
れている。セパレータ１０のガス流路形成部２９にこの
ような空隙Ｓを設けることにより、燃料電池内部では、
酸化ガス供給マニホールドから単セル内酸化ガス流路に
酸化ガスが流入する開口部は、仕切の無い開口部とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に関し、
詳しくは、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸
化ガスとの供給を受け、電気化学反応により起電力を得
る燃料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、動作温度が比
較的低く、電解質を含むすべての部材を固体により形成
することができて有利な燃料電池として知られており、
種々の改良が試みられている。図１２に、従来知られる
燃料電池の一例として、セパレータ１１０を用いた燃料
電池の構成を表わす分解斜視図を示す。このような燃料
電池では、電解質膜１４０を２枚の電極１４１で両側か
ら挟持した構造を、さらに両側から２枚のセパレータ１
１０によって挟むことによって単セル１１５が形成され
ており、このような単セル１１５を複数積層することに
よって燃料電池は形成される。

【０００３】セパレータ１１０の表面にはそれぞれ、単
セル内で隣接する部材との間で単セル内ガス流路を形成
する凹凸形状が設けられている。セパレータ１１０の一
方の面上の凹凸形状は燃料ガスを通過させる単セル内ガ
ス流路を形成し、他方の面上の凹凸形状は酸化ガスを通
過させる単セル内ガス流路を形成する。また、セパレー
タ１１０は、２つの酸化ガス孔１２０，１２１および２
つの燃料ガス孔１２２，１２３という孔を備えており、
これらの孔は、セパレータ１１０を積層して燃料電池を
構成すると、その積層方向に沿って燃料ガスマニホール
ドおよび酸化ガスマニホールドを形成する。これらのガ
スマニホールドは、外部から供給されるガスを各単セル
内ガス流路に分配するため、あるいは、各単セル内ガス
流路から排出されたガスを外部に導くための構造であ
る。

【０００４】これらの各部材を積層して燃料電池を構成
する際には、電解質膜１４０は、セパレータ１１０上に
おいて、図中に破線で囲って示した領域Ｍ上に配設され
る。したがって、電解質膜１４０の端部は、燃料電池内
で、各ガスマニホールドと単セル内ガス流路との接続部
（ガス流入部）付近に位置する。このような燃料電池で
は、電解質膜１４０は薄い膜上の部材であるため、燃料
電池の運転中に電解質膜１４０の端部がセパレータ１１
０上に形成された上記凹凸形状の凹部にたれ込んでしま
うおそれがあったが、このような問題に対しては、セパ
レータの凹凸形状が形成される領域において上記ガスマ
ニホールドとの接続部近傍に支持板（図１２中のプレー
ト１４３）を配置する構成が既に提案されている（例え
ば、特開平９−３５７２６号公報等）。プレート１４３
のような構造を配設することによって、電解質膜１４０
が上記凹部にたれ込んで、上記ガス流入部におけるガス
の流入状態が不均一となったり、ガスのシール性が損な
われるのを防ぐことができる。

【０００５】燃料電池において、セパレータと電解質膜
との間のガスシール性を確保するための方法として、液
状の接着剤を使用することが知られているが、この液状
の接着剤を上記プレート１４３と電解質膜１４０との間
に塗布することにより、上記ガス流入部付近におけるガ
スシール性を容易に確保できる。液状の接着剤は、充分
量を塗布した上で接着する部材間に所定の押圧力を加え
れば良く、操作が簡単であり望ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さらに、燃料電池は、
より小型化するための改良が重ねられており、セパレー
タを含む各部材の薄型化が図られている。このようなセ
パレータを含む部材の薄型化を進めることにより、上記
ガス流入部におけるガスシールの構造において新たな問
題を生じた。すなわち、上記ガス流入部には、セパレー
タが備える凹凸形状と上記プレートによって、複数の開
口部が形成されるが（図１２における開口部１６５参
照）、燃料電池の組み付けを行なう際に、上記液状接着
剤を用いて部材間の接着を行なうと、接着された部材間
からはみ出した液状接着剤が上記開口部内に入り込み、
ガス流路を塞いでしまうおそれがあった。このような開
口部に液体が接触すると、この液体は表面張力を発生し
て容易に内部（単セル内流路の内部）に引き込まれて上
記ガス流入部に滞留してしまう。液状接着剤のガス流入
部への入り込み易さは、上記開口部の大きさによるが、
セパレータが薄型化して開口部が小さくなるほど流路が
塞がれやすくなる。また、図１２に示した構成の燃料電
池を組み立てる際には、接着剤は、通常はプレート１４
３と電解質膜１４０との間に塗布することになり、接着
剤がはみ出すおそれのある電解質膜１４０の周辺と開口
部との間には、プレート１４３の厚さ分だけ距離がある
が、セパレータの薄型化に伴ってプレート１４３を薄型
化することにより、この距離も小さくなり、接着剤が入
り込む危険性が高まることとなった。

【０００７】このように接着剤が開口部内に入り込んだ
場合には、部材の接着後に入り込んだ接着剤を除去する
必要があり、製造工程の煩雑化を招いてしまう。また、
接着剤が入り込むおそれの無いように、使用する接着剤
の量を減らすことは、既述したガスのシール性を充分に
確保するという観点から採用し難い。

【０００８】本発明の燃料電池は、こうした問題を解決
し、液状の接着剤でガスシール性を確保する際に、接着
剤がガス流路に入り込むのを防止することを目的として
なされ、次の構成を採った。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃料電池は、電解質膜と、その表面に単セル内ガ
ス流路を形成するための凹凸部を備えるセパレータとを
含む部材から成る単セルを構成単位とし、該単セルを複
数積層してなるスタック構造を有する燃料電池であっ
て、前記セパレータ表面上で前記凹凸部が形成された領
域の外縁部であって、前記単セル内ガス流路の入口部ま
たは出口部となる開口部が形成される部分に、支持部材
を配設し、前記セパレータ上に配設された前記支持部材
と、他のセパレータとを、前記電解質膜の外縁部を間に
挟んで液状接着剤で接着すると共に、前記開口部は、前
記接着を行なう際に前記他のセパレータと前記支持部材
との間からはみ出す前記液状接着剤が、前記開口部から
前記単セル内ガス流路に入り込むのを防止する大きさま
たは形状に形成されていることを要旨とする。

【００１０】このような燃料電池によれば、セパレータ
表面上で凹凸部が形成された領域の外縁部であって、単
セル内ガス流路の入口部または出口部となる開口部が形
成される部分に支持部材を配設し、この支持部材と他の
セパレータとを、電解質膜の外縁部を間に挟んで液状接
着剤で接着する際に、上記他のセパレータと支持部材と
の間からはみ出す液状接着剤が、上記開口部から単セル
内ガス流路に入り込むのを防止することができる。

【００１１】このような燃料電池において、前記開口部
の大きさまたは形状は、前記液状接着剤の有する粘性
と、前記支持部材の厚みと、前記液状接着剤の使用量の
うちの少なくともいずれか一つに基づいて形成されてい
ることが望ましい。

【００１２】また、本発明の燃料電池において、前記開
口部は、仕切りを有しないこととしても良い。仕切を有
しない開口部を設けることは、セパレータ表面上で前記
凹凸部が形成される領域内において、この開口部を設け
る部位に隣接して、凸構造を有しない空隙を設けること
によって容易に実現可能であり、効果的に上記接着剤の
入り込みを防止することができる。

【００１３】さらに、本発明の燃料電池において、前記
電解質膜と前記セパレータとの間に配設されると共に、
前記電解質膜の外縁部を除く領域において前記電解質膜
と接するガス拡散電極をさらに備え、前記支持部材は、
前記他のセパレータと共に前記電解質膜を挟持する第１
の領域と、前記セパレータと前記ガス拡散電極の外縁部
とによって挟持される第２の領域と、前記第１および第
２の領域を互いに接続する第３の領域とからなることと
してもよい。

【００１４】このような燃料電池によれば、電解質膜に
おいて、セパレータおよび支持部材によって挟持される
領域と、ガス拡散電極によって支持される領域との間
に、この電解質膜に接触して支持する部材が存在しない
領域があっても、この領域の電解質膜は、上記支持部材
とガス拡散電極とによって包囲され保護される。これに
よって、電解質膜のそれぞれの面側に供給されるガスの
圧力に差がある場合であっても、上記支持する部材が存
在しない領域の電解質膜に対して、ガスの圧力差に起因
して加わる力が軽減され、上記領域において電解質膜が
損傷されるのを防ぐことができる。なお、このような支
持部材は、ガス拡散電極の厚みや、セパレータ上に設け
られた凹凸部が有する段差などに応じた段差を設けて、
上記第１の領域と第２の領域とを接続するよう形成すれ
ばよい。

【００１５】また、本発明の燃料電池において、前記セ
パレータは、その表面上の、前記電解質膜の外縁部を間
に挟んで他のセパレータと接着する領域において、前記
液状接着剤が流入可能な凹部を備えることとしてもよ
い。

【００１６】このような構成とすれば、液状接着剤を用
いてセパレータを含む部材間を接着する際に、液状接着
剤が上記凹部内に流入し、接着剤とセパレータとの間の
接触面積が増大し、接着剤による接着力が強まる。した
がって、電解質膜の外縁部におけるガスシール性を向上
させることができる。

【００１７】このような燃料電池において、前記凹部
は、少なくとも、前記セパレータ上に配設される前記電
解質膜の角部が位置する部位の近傍に設けられることと
してもよい。燃料電池を動作させ、燃料電池内のガス流
路に圧力の高いガスを供給する際には、燃料電池を構成
する各部材において上記接着を剥がす方向に働く力が作
用するが、特に電解質膜の角部が位置する部位の近傍は
このような力が強く働くため、ここに上記凹部を設ける
ことにより、燃料電池内のガスシール性に対する信頼性
を大きく向上させることができる。

【００１８】また、このような燃料電池は、前記各単セ
ル内ガス流路に対して前記ガスを供給するマニホール
ド、あるいは、前記各単セル内ガス流路から排出される
前記ガスが流れ込むマニホールドとして、複数のマニホ
ールドを備え、該複数のマニホールドの内の少なくとも
２つのマニホールドは、前記電解質膜の外縁部に沿って
互いに隣り合って配設されており、前記凹部は、少なく
とも、前記隣り合って配設されたマニホールド間を分離
する部材の近傍に設けられることとしてもよい。

【００１９】２つのマニホールドが隣接する領域も、燃
料電池内のガス流路を通過するガスの圧力によって、各
部材において上記接着を剥がす方向に働く力が大きい部
位であり、隣り合うマニホールド間を分離する部材の近
傍に上記凹部を設けることによって、燃料電池内のガス
シール性に対する信頼性を大きく向上させることができ
る。特に、積層するセパレータのそれぞれに設けられた
孔部によってマニホールドを形成する場合には、隣り合
うマニホールドを形成するために、細い梁状構造によっ
て隔てられた２つの孔部をセパレータに設けることにな
る。このような梁状構造の近傍は、マニホールド内を高
圧のガスが通過することによって特に強い力を受け易
く、より強い剥離の力が働く。したがって、このような
梁構造の近傍に上記凹部を設けることによって、効果的
にガスシール性を向上させることができる。

【００２０】また、このような燃料電池において、前記
凹部は、少なくとも、前記セパレータ上に配設される前
記電解質膜の辺の中央部近傍に設けられることとしても
よい。燃料電池を動作させ、燃料電池内のガス流路に圧
力の高いガスを供給する際には、上記したように、燃料
電池を構成する各部材において上記接着を剥がす方向に
働く力が作用するが、特に電解質膜の辺の中央部近傍は
このような力が強く働くため、ここに上記凹部を設ける
ことにより、燃料電池内のガスシール性に対する信頼性
を大きく向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を
実施例に基づき説明する。図１は、本実施例のセパレー
タ１０の構成を表わす平面図である。以下にまず、セパ
レータ１０の構成を説明し、その後、このセパレータ１
０を備える燃料電池の構成を説明する。

【００２２】（１）セパレータ１０の構成：セパレータ
１０を備える燃料電池は、後述するようにセパレータ１
０を複数積層してなるが、セパレータ１０は、燃料電池
内に組み込んだときの積層面が四角形となる板状構造を
有している。図１は、この積層面に対応するセパレータ
１０の一方の面の様子を表わしている。また、セパレー
タ１０の他方の面の様子を、図２に示す。

【００２３】図１に示すように、セパレータ１０は、そ
の周辺部に１０個の孔部を有している。セパレータ１０
の一つの角部の近傍には、互いに隣接する２つの酸化ガ
ス供給孔２０が設けられており、この角部に対向する角
部の近傍には、互いに隣接する２つの酸化ガス排出孔２
１が設けられている。また、セパレータ１０の他の角部
の近傍には、互いに隣接する２つの燃料ガス供給孔２２
が設けられており、この角部に対向する角部の近傍に
は、互いに隣接する２つの燃料ガス排出孔２３が設けら
れている。さらに、２つの燃料ガス排出孔２３の近傍に
は、より角部に近い領域に冷却水供給孔２５が設けられ
ており、２つの燃料ガス供給孔２２の近傍には、より角
部に近い領域に冷却水排出孔２４が設けられている。こ
れらの孔部は、セパレータ１０を用いて燃料電池を構成
したときには、後述するように、流体の流路となるマニ
ホールドを形成する。

【００２４】なお、上記１０個の孔部の内、ガスの給排
に関わり互いに隣接する２つの孔部の間は、細い梁状構
造によって隔てられている。すなわち、２つずつ隣接し
て設けられた酸化ガス供給孔２０，酸化ガス排出孔２
１，燃料ガス供給孔２２，燃料ガス排出孔２３では、２
つの孔部の間にそれぞれ、梁部３３，３４，３５，３６
が設けられている。

【００２５】また、セパレータ１０の一方の面上（図１
に表わした側の面上）には、セパレータ１０の周辺部
（上記各孔部を取り囲む領域）に比べて凹状に形成され
たガス流路形成部２９が設けられている。この流路形成
部２９は、略四角形状を成しており、その一辺において
既述した２つの酸化ガス供給孔２０と連通している。ま
た、ガス流路形成部２９は、他の一辺において既述した
２つの酸化ガス排出孔２１と連通している。なお、図２
に示すように、セパレータ１０の他方の面上には、周辺
部に比べて凹状に形成されたガス流路形成部３２が設け
られている。このガス流路形成部３２もまたガス流路形
成部２９と同様に略四角形状を成しており、その一辺に
おいて既述した２つの燃料ガス供給孔２２と連通し、他
の一辺において既述した２つの燃料ガス排出孔２３と連
通している。これら凹状に形成されたガス流路形成部２
９，３２は、セパレータ１０を用いて燃料電池を構成し
たときには、セパレータ１０に隣接する部材（後述する
ガス拡散電極）との間で所定の空間を形成し、電気化学
反応に供するガスを導く流路（単セル内ガス流路）を形
成する。

【００２６】なお、セパレータ１０では、梁部３３の近
傍において、２つの酸化ガス供給孔２０と連通するガス
流路形成部２９の一辺をその中央部で中断する位置に、
梁部３３からガス流路形成部２９内に突出する形状で、
突出部８０が設けられている（図１参照）。この突出部
８０は、梁部３３に連続して、既述したセパレータ１０
の周辺部と同じ高さに形成されている。同様に、梁部３
４からガス流路形成部２９内に突出する形状で突出部８
１が設けられており、図２に示すセパレータ１０の他方
の面では、梁部３５からガス流路形成部３２内に突出す
る形状で突出部８２が、梁部３６からガス流路形成部３
２内に突出する形状で突出部８３が形成されている。こ
れら突出部８０〜８３は、その中央部に、窪み状に形成
された係合凹部２７をそれぞれ備えている。

【００２７】さらに、セパレータ１０には、ガス流路形
成部２９，３２に隣接して、電極保持部２８が設けられ
ている。すなわち、セパレータ１０の一方の面上では、
ガス流路形成部２９において酸化ガス供給孔２０および
酸化ガス排出孔２１と連通する辺とは異なる２辺のそれ
ぞれに沿って、電極保持部２８が設けられており、セパ
レータ１０の他方の面上では、ガス流路形成部３２にお
いて燃料ガス供給孔２２および燃料ガス排出孔２３と連
通する辺とは異なる２辺のそれぞれに沿って、電極保持
部２８が設けられている。これらの電極保持部２８は、
ガス流路形成部２９，３２の底面と、セパレータ１０の
周辺部との中間の高さを持つように形成されている。電
極保持部２８は、セパレータ１０を含む部材を積層して
燃料電池を構成する際に、後述するガス拡散電極を保持
するための構造である。

【００２８】また、セパレータ１０において図１に示し
た面側には、２つの電極保持部２８に沿って、それぞれ
の電極保持部２８よりもセパレータ１０の外周部側に、
溝状に形成された係合凹部２６が設けられている。この
係合凹部２６は、電極保持部２８の形状に沿って、ガス
流路形成部２９の角部を覆って「コ」の字型に形成され
ている。図２に示したセパレータ１０の他面には、ガス
流路形成部３２および電極保持部２８よりも外周部側に
おいて、ガス流路形成部３２の４つの角部のそれぞれの
近傍に、係合凹部３１が設けられている。さらに、それ
ぞれの電極保持部２８の外周側の領域において、梁部３
３，３４付近に、係合凹部３０が設けられている。これ
ら係合凹部２６，３０，３１および、既述した係合凹部
２７は、燃料電池を組み立てる際にセパレータ１０を含
む部材を互いに接着させる構成に関わるものであり、後
に詳しく説明する。

【００２９】なお、図１および図２では、ガス流路形成
部２９，３２は、底面が平坦な凹構造のように表わした
が、これらガス流路形成部２９，３２には、実際には、
その底面から突出する所定の形状の複数の凸部が設けら
れている。ガス流路形成部２９，３２に設けられたこの
ような凸部の一例を図３に示す。図３は、セパレータ１
０において、２つの酸化ガス供給孔２０周辺部を拡大し
た様子を表わす平面図である。図３に示すように、ガス
流路形成部２９には、その底面から突出する複数の凸部
３７が設けられている。これらそれぞれの凸部３７は、
互いに平行に形成され、酸化ガス供給孔２０側から酸化
ガス排出孔２１側に向かって直線状に形成されたリブ状
の凸部であり、後述する支持板４３と接する領域を除い
て、それぞれの高さが略同一となるように形成されてい
る。各々の凸部３７において、支持板４３と接する領域
は、他の領域よりも高さが低くなるように形成されてお
り、この領域は段部３７ａとして図３に示した。

【００３０】図３には、ガス流路形成部２９に設けられ
た凸部３７のみを示したが、セパレータ１０の他面に形
成されたガス流路形成部３２にも、その底面から突出す
る同様の複数の凸部が設けられている。すなわち、ガス
流路形成部３２には、燃料ガス供給孔２２側から燃料ガ
ス排出孔２３に向かって直線状に形成され、互いに平行
に形成された複数のリブ状の凸部３７が設けられてい
る。このように、ガス流路形成部２９上に設けたリブ状
の凸部３７と、ガス流路形成部３２上に設けたリブ状の
凸部３７とは、互いに直交する方向に形成されている。
セパレータ１０を用いて燃料電池を構成したときには、
これらの凸部は、セパレータ１０に隣接する部材（ガス
拡散電極）と接触することによって充分な導電性を確保
すると共に、ガス流路形成部２９，３２が形成する上記
した単セル内ガス流路を通過するガスを拡散させつつ導
いて、単セル内ガス流路を通過するガスを効率よく電気
化学反応に供するために働く。したがって、凸部３７の
形状は、図３に示した形状とは異なる形状としてもよ
く、隣接する部材との間で充分な導電性を実現可能であ
って、形成される単セル内ガス流路を通過するガスを充
分に拡散させることができればよい。

【００３１】なお、図３に示すように、ガス流路形成部
２９では、酸化ガス供給孔２０と接する領域において、
凸部３７が設けられていない空隙Ｓが形成されている。
図示は省略したが、ガス流路形成部２９において酸化ガ
ス排出孔２１と接する領域、ガス流路形成部３２におい
て燃料ガス供給孔２２と接する領域、ガス流路形成部３
２において燃料ガス排出孔２３と接する領域においても
同様に、凸部３７が設けられていない空隙が形成されて
いる。この空隙は、セパレータを含む部材間の接着に関
わる構成であり、後に詳しく説明する。

【００３２】（２）セパレータ１０を備える燃料電池の
構成：セパレータ１０を備える本発明の燃料電池は、固
体高分子型燃料電池であり、単セルを積層してなるスタ
ック構造を有している。図４は、この燃料電池を構成す
る単セル１５の構成を表わす分解斜視図、図５は、単セ
ル１５を積層してなるスタック構造１８の外観を表わす
斜視図である。単セル１５は、電解質膜４０を、アノー
ド４１およびカソード４２（後述する図８参照）で挟持
し、このサンドイッチ構造をさらに両側からセパレータ
１０で挟持することによって構成されている。このよう
な単セル１５を所定数積層することによって、スタック
構造１８が構成される。以下、図４および図５に基づい
て、単セル１５およびスタック構造１８について説明す
る。

【００３３】電解質膜４０は、固体高分子材料、例えば
フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン
交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。本
実施例では、ナフィオン膜（デュポン社製）を使用し
た。電解質膜４０の表面には、触媒としての白金または
白金と他の金属からなる合金が担持されている。アノー
ド４１およびカソード４２は、ガス拡散電極である。こ
れらは、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロス
や、カーボンペーパ、あるいはカーボンフエルトなど、
充分なガス拡散性および導電性を有する部材によって構
成される。セパレータ１０は、充分な導電性と強度と耐
食性とを有する材料によって形成される。本実施例で
は、カーボン材料をプレス成形することによってセパレ
ータ１０を形成したが、充分な耐食性を実現可能であれ
ば、金属など他の材料によってセパレータ１０を形成す
ることとしてもよい。

【００３４】セパレータ１０が、電解質膜４０，アノー
ド４１，カソード４２と共に積層されて単セル１５を形
成し、さらにスタック構造１８を構成するときには、セ
パレータ１０上に設けられたガス流路形成部２９，３２
は、既述したように、隣接するガス拡散電極との間で単
セル内ガス流路を形成する。すなわち、ガス流路形成部
２９は、隣接するカソード４２の表面との間に単セル内
酸化ガス流路を形成し、ガス流路形成部３２は、隣接す
るアノード４１の表面との間に単セル内燃料ガス流路を
形成する。

【００３５】単セル１５を積層してスタック構造１８を
組み立てるときには、各セパレータ１０が備える２つの
酸化ガス供給孔２０は、それぞれ、スタック構造１８内
部をその積層方向に貫通する酸化ガス供給マニホールド
６０（後述する図６参照）を形成する。また、２つの酸
化ガス排出孔２１は、同じく、スタック構造１８内部を
その積層方向に貫通する酸化ガス排出マニホールド６１
（後述する図６参照）をそれぞれ形成する。さらに、２
つの燃料ガス供給孔２２は、同じくスタック構造をその
積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールドをそれぞ
れ形成し、２つの燃料ガス排出孔２３は、燃料ガス排出
マニホールドをそれぞれ形成する（図示せず）。スタッ
ク構造１８内に形成されたこれらガス流路内でのガスの
流れについては、後に詳しく説明する。また、スタック
構造１８では、各セパレータ１０が備える冷却水供給孔
２５および冷却水排出孔２４は、それぞれ、スタック構
造１８内部をその積層方向に貫通する冷却水供給マニホ
ールド、冷却水排出マニホールドを形成する。この冷却
水マニホールドは、燃料電池の内部に冷却水を循環させ
るための構造である。燃料電池の内部では発電に伴って
熱が発生するため、燃料電池の内部を所定の温度範囲に
保つため、このような構造が設けられている。

【００３６】以上説明した各部材を備えるスタック構造
１８を組み立てるときには、セパレータ１０、アノード
４１、電解質膜４０、カソード４２、セパレータ１０の
順序で順次重ね合わせ、所定の数の単セル１５を積層す
る。さらに、その両端に集電板４４、絶縁板４５、エン
ドプレート４６を順次配置して図５に示すスタック構造
１８を完成する。

【００３７】集電板４４は、緻密質カーボンや銅板など
ガス不透過な導電性部材によって形成され、絶縁板４５
は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成され、エン
ドプレート４６は、剛性を備えた鋼等の金属によって形
成されている。また、２枚の集電板４４にはそれぞれ出
力端子４７が設けられており、スタック構造１８によっ
て構成される燃料電池で生じた起電力を出力可能となっ
ている。なお、エンドプレート４６、絶縁板４５、集電
板４４には、互いに対応する位置に、複数の孔部が設け
られている。例えば、エンドプレート４６には、孔部５
０〜５５が設けられている（図５参照）。

【００３８】孔部５０、および、絶縁板４５と集電板４
４においてこれに対応して設けられた孔部は、スタック
構造１８を構成したときには、既述した酸化ガス供給マ
ニホールド６０（各セパレータ１０が備える２つの酸化
ガス供給孔２０によって形成される）に連通するガス流
路を形成する。また、孔部５１、および、絶縁板４５と
集電板４４においてこれに対応して設けられた孔部は、
スタック構造１８を構成したときには、既述した酸化ガ
ス排出マニホールド６１（各セパレータ１０が備える２
つの酸化ガス排出孔２１によって形成される）に連通す
るガス流路を形成する。同じく、孔部５２、および、絶
縁板４５と集電板４４においてこれに対応して設けられ
た孔部は、燃料ガス供給マニホールド（各セパレータ１
０が備える２つの燃料ガス供給孔２２によって形成され
る）に連通するガス流路を形成し、孔部５３、および、
絶縁板４５と集電板４４においてこれに対応して設けら
れた孔部は、燃料ガス排出マニホールド（各セパレータ
１０が備える２つの燃料ガス排出孔２３によって形成さ
れる）に連通するガス流路を形成する。また、孔部５
３、および、絶縁板４５と集電板４４においてこれに対
応して設けられた孔部は、スタック構造１８を構成した
ときには、既述した冷却水供給マニホールド（各セパレ
ータ１０が備える冷却水供給孔２５によって形成され
る）に連通する冷却水流路を形成する。さらに、孔部５
４、および、絶縁板４５と集電板４４においてこれに対
応して設けられた孔部は、既述した冷却水排出マニホー
ルド（各セパレータ１０が備える冷却水排出孔２４によ
って形成される）に連通する冷却水流路を形成する。

【００３９】スタック構造１８からなる燃料電池を動作
させるときには、エンドプレート４６が備える孔部５２
と図示しない燃料ガス供給装置とが接続され、水素リッ
チな燃料ガスが燃料電池内部に供給される。同様に、燃
料電池を動作させるときには、孔部５０と図示しない酸
化ガス供給装置とが接続され、酸素を含有する酸化ガス
（空気）が燃料電池内部に供給される。ここで、燃料ガ
ス供給装置と酸化ガス供給装置は、それぞれのガスに対
して所定量の加湿および加圧を行なって燃料電池に供給
する装置である。また、燃料電池を動作させるときに
は、孔部５３と図示しない燃料ガス排出装置とが接続さ
れ、孔部５１と図示しない酸化ガス排出装置とが接続さ
れる。なお、燃料ガスとしては、炭化水素を改質して得
た水素リッチガスの他、純度の高い水素ガスを用いるこ
ととしても良い。さらに、燃料電池を動作させるときに
は、孔部５５と図示しない冷却水供給装置とが接続さ
れ、孔部５４と図示しない冷却水排出装置とが接続され
る。これによって、燃料電池内で発生した熱が、冷却水
によって燃料電池外部に排出される。

【００４０】スタック構造１８を構成するときの各部材
の積層順序は既述した通りであるが、電解質膜４０の周
辺部には、セパレータ１０と接する領域において、接着
剤から成る接着層が設けられる。この接着層は、所定の
部材同士を接着剤によって接着することで、各単セル内
部から燃料ガスおよび酸化ガスが漏れ出すのを防ぐと共
に、スタック構造１８内において燃料ガスと酸化ガスと
が混合してしまうのを防止する役割を果たす。この電解
質膜４０およびセパレータ１０の接着に関わる構成は後
に詳しく説明する。

【００４１】以上説明した各部材からなるスタック構造
１８は、その積層方向に所定の押圧力がかかった状態で
保持され、燃料電池が完成する。スタック構造１８を押
圧する構成については、本発明の要部とは直接関わらな
いため図示は省略した。

【００４２】なお、セパレータ１０と共に積層される電
解質膜およびガス拡散電極の、セパレータ１０上での積
層位置を、図１および図２において、それぞれ領域Ｍお
よび領域Ｅとして示した。各部材を積層する際には、ま
ず、触媒を担持させた電解質膜４０をアノード４１およ
びカソード４２で挟持して、これらを圧着などにより一
体化する。これら一体化した電解質膜とガス拡散電極と
をセパレータ１０上の所定の位置に配設し、さらにもう
１枚のセパレータ１０を積層する。このような積層時
に、セパレータ１０上で電解質膜４０によって覆われる
領域を領域Ｍと示した。また、このような積層時に、ガ
ス拡散電極が配設される部位を、領域Ｅと示した。

【００４３】次に、以上のような構成を備えた燃料電池
における酸化ガスおよび燃料ガスの流れについて説明す
る。最初に、酸化ガスについて説明する。図６は、スタ
ック構造１８内での酸化ガスの流れを立体的に表わす説
明図である。既述したように、燃料電池外部に設けられ
た酸化ガス供給装置は、エンドプレート４６に設けられ
た孔部５０に接続され、酸化ガス供給装置から供給され
る酸化ガスは、絶縁板４５、集電板４４に設けられた既
述した孔部を介して、酸化ガス供給マニホールド６０内
に導入される。なお、ここで、酸化ガス供給マニホール
ド６０とは、２つの酸化ガス供給孔２０が形成する２本
のマニホールドを総称するものであり、上記酸化ガス供
給装置から供給される酸化ガスは、スタック構造１８の
入口部で二分されて、上記２本のマニホールドのいずれ
かに導入される。

【００４４】酸化ガス供給マニホールド６０内を通過す
る酸化ガスは、各単セル１５において、各セパレータ１
０が備えるガス流路形成部２９と隣接するカソード４２
との間に形成される単セル内酸化ガス流路（図６では流
路６２として表わす）内に導かれる。これら単セル内酸
化ガス流路に導かれた酸化ガスは、各単セルにおいて電
気化学反応に供されるが、反応に関与しなかった残りの
燃料ガスは、セパレータ１０に設けられた酸化ガス排出
孔２１によって形成される酸化ガス排出マニホールド６
１に排出される（酸化ガス排出マニホールド６１もま
た、２つの酸化ガス排出孔が形成する２本のマニホール
ドを総称するものである）。なお、図６では、単セル内
酸化ガス流路における酸化ガスの流れは、スタック構造
１８の中で３カ所のみ示したが、実際にはすべての単セ
ル１５において、内部に形成される単セル内酸化ガス流
路でこのようにガスが流れる。酸化ガス排出マニホール
ド６１では、酸化ガス供給マニホールド６０とは逆向き
に酸化ガスが通過しながら、各単セル内に形成された単
セル内酸化ガス流路から排出される酸化ガスが合流す
る。このような酸化ガスは、エンドプレート４６に設け
られた孔部５１と、これに対応して集電板４４および、
絶縁板４５に設けられた孔部とを介して、孔部５１に接
続する酸化ガス排出装置に排出される。

【００４５】以上、スタック構造１８内における酸化ガ
スの流れについて説明したが、スタック構造１８内にお
ける燃料ガスの流れについても同様である。すなわち、
燃料ガスの流れは、図６に基づいた上記説明において、
２つの酸化ガス供給孔２０によって形成される酸化ガス
供給マニホールド６０を、２つの燃料ガス供給孔２２に
よって形成される燃料ガス供給マニホールドに、２つの
酸化ガス排出孔２１によって形成される酸化ガス排出マ
ニホールド６１を、２つの燃料ガス排出孔２３によって
形成される燃料ガス排出マニホールドに、ガス流路形成
部２９が形成する単セル内酸化ガス流路を、ガス流路形
成部３２が形成する単セル内燃料ガス流路に、孔部５０
を孔部５２に、孔部５１を孔部５３に、酸化ガス供給装
置を燃料ガス供給装置に、酸化ガス排出装置を燃料ガス
排出装置に読み替えればよい。

【００４６】なお、本実施例の燃料電池では、スタック
構造１８内に、セパレータ１０に加えて、セパレータ１
０と並行に配設される板状部材であって、その表面に形
成される凹凸形状によって冷却水流路を形成する冷却水
セパレータを、所定数の積層された単セルごとに配設さ
れている。この冷却水セパレータが形成する冷却水流路
は、既述した冷却水供給孔２５が形成する冷却水供給マ
ニホールドから冷却水の供給を受け、冷却水排出孔２４
が形成する冷却水排出マニホールドに冷却水を排出する
が、冷却水に関するこれ以上の説明は省略する。

【００４７】（３）単セル内ガス流路へガスが流出入す
る部位の構成：次に、単セル内ガス流路にガスが流出入
する部位の構成について説明する。本実施例の燃料電池
では、セパレータ１０を含む部材を積層する際に、セパ
レータ１０上の所定の位置に、電解質膜４０を支持する
ための支持板４３を配設する。図７は、セパレータ１０
上において支持板４３を配設する位置、および、支持板
４３の形状を表わす説明図である。

【００４８】図７（Ａ）は、セパレータ１０上において
支持板４３を配設する位置を表わし、支持板４３を配設
する位置を、ハッチを付した領域Ｐで示した。図７
（Ｂ）は、支持板４３の形状を表わす平面図であり、図
７（Ｃ）は、図７（Ｂ）のＢ−Ｂ断面のようすを表わす
断面図である。図７（Ａ）に示すように、支持板４３
は、流路形成部２９上において、２つの酸化ガス供給孔
２０と接する辺に沿って、流路形成部２９が備える既述
した凸部３７上に配設される（図３参照）。

【００４９】支持板４３は、肉厚部５７と肉薄部５８と
からなり、肉厚部５７が酸化ガス供給孔２０側となるよ
うに配設される。支持板４３が流路形成部２９上の所定
の位置にはめ込まれると、支持板４３の肉厚部の上面
は、セパレータ１０の周辺部と同じ高さとなり、支持板
４３の肉薄部の上面は、既述した電極保持部２８と同じ
高さとなる。なお、図７（Ａ）には、支持板４３が配設
される位置として、流路形成部２９上であって、酸化ガ
ス供給孔２０と接する辺に沿った領域を示したが、流路
形成部２９上であって酸化ガス排出孔２１と接する辺に
沿った同様の領域、流路形成部３２上であって燃料ガス
供給孔２２と接する辺に沿った同様の領域、流路形成部
３２上であって燃料ガス排出孔２３と接する辺に沿った
同様の領域にも、それぞれ支持板４３は配設される。な
お、燃料電池の組み立て時には、これらの支持板４３
は、既述した電解質膜およびガス拡散電極を積層するの
に先立って、それぞれのセパレータ１０上の所定の位置
にはめ込まれ固定される。

【００５０】図８は、積層された単セル１５において、
支持板４３が配設された領域の周辺の様子を表わす断面
図である。この図８は、図１に示したセパレータ１０に
おけるＡ−Ａ断面に対応する断面であって、酸化ガス供
給孔２０が形成する酸化ガス供給マニホールド６０の近
傍の様子を表わす。既述したように、各マニホールドか
ら単セル内ガス流路にガスが流出入する領域では、ガス
流路形成部に設けられた凸部上に支持板４３が配設され
るが、図８では、酸化ガス供給孔２０が形成する酸化ガ
ス供給マニホールド６０から、単セル内酸化ガス流路に
酸化ガスが流入する領域に配設された支持板４３を示し
た。

【００５１】既述したように、支持板４３をセパレータ
１０上に配設すると、支持板４３の肉厚部５７の上面
は、セパレータ１０の周辺部と同じ高さになるが、この
肉厚部５７の上面は、隣接するセパレータ１０と共に電
解質膜４０を挟み込んで支持する。なお、ガス流路形成
部２９上に設けられた各々の複数の凸部３７は、支持板
４３によって覆われる領域（図７（Ａ）では領域Ｐで示
した）内では、他の領域にに比べて高さが低くなるよう
形成されている（既述した段部３７ａ）。すなわち、ガ
ス流路形成部２９上の所定の位置に支持板４３をはめ込
むと、支持板４３に覆われる領域に形成された凸部３７
（段部３７ａ）の高さと支持板４３の肉薄部５８の厚さ
とを合わせた高さが、他の領域に形成された凸部３７の
高さに等しくなるように形成されている。そのため、ガ
ス拡散電極を図１に示した領域Ｅ内に配設すると、ガス
拡散電極の４辺のうちの対向する所定の２辺の近傍領域
は支持板４３の肉薄部５８に支持され、ガス拡散電極の
他の２辺の近傍領域はセパレータ１０上に形成された電
極保持部２８に支持され、周辺部以外の他の領域は凸部
３７の上面に支持されて、単セル１５内で真っ直ぐな状
態で保持することが可能となる。

【００５２】酸化ガス供給マニホールド６０内を通過す
る酸化ガスが各単セル内酸化ガス流路に分配される際
に、酸化ガスが各単セル内酸化ガス流路に流入する開口
部６５を図８に示した。この開口部６５は、セパレータ
１０上に形成されたガス流路形成部２９の端部と、支持
板４３における肉厚部５７側の下面端部によって形成さ
れる。この開口部６５の近傍を図８における矢印Ｃ側か
ら見た様子を、図９に示す。なお、図９は、断面ではな
く部材端部の外観を表わすが、図８に示した部材に対応
する部材には、図８と同じハッチを付して表わした。

【００５３】図３に示したように、ガス流路形成部２９
には空隙Ｓが設けられており、酸化ガス供給マニホール
ドから単セル内酸化ガス流路への酸化ガスの流入部付近
には、凸部３７が設けられていない。したがって、酸化
ガスの流入口である開口部６５は、空隙Ｓが設けられて
いる領域に対応する長さにわたって開口している。開口
部６５から流入した酸化ガスは、単セル内酸化ガス流路
を通過して、酸化ガス排出マニホールドとの接続部に設
けられる同様の開口部から、酸化ガス排出マニホールド
に排出される。

【００５４】なお、図９では記載を省略しているが、開
口部６５の内部には、実際には、空隙Ｓを隔てた位置に
設けられた凸部３７の側面が見える。また、図９では、
支持板４３に隣接する電解質膜４０が表わされている
が、燃料電池の組み立ての際には、支持板４３と、電解
質膜４０を介してこれと隣接するセパレータ１０との間
には、接着剤から成る既述した接着層が形成されるた
め、図９において電解質膜４０が示されている層には、
実際には接着層が見えることになる。

【００５５】（４）各部材を接着する際の動作と、接着
に関わる構造：以下に、燃料電池を組み立てるために各
部材を接着する際の動作、および、この接着に関わる構
造について説明する。図１０は、セパレータ１０を含む
所定の部材間に、液状またはゲル状等の接着剤７０を塗
布して接着を行なう動作を表わす説明図である。接着を
行なう際には、まず、セパレータ１０上の所定の位置に
支持板４３を嵌め込み、図１に表わした領域Ｍの周辺部
に接着剤７０を塗布する。その後、このセパレータ１０
上に、ガス拡散電極で挟持した電解質膜４０を載せる。
その際、ガス拡散電極を領域Ｅ内にはめ込むと共に、電
解質膜４０が領域Ｍ上に重なるようにする。さらに、こ
のセパレータ１０上に載せた電解質膜４０の周辺部に接
着剤７０を塗布し、この上からもう一枚のセパレータ１
０を位置を合わせて重ね合わせると、図１０に示す状態
となる。ここで、図１０中に示した矢印方向（積層方
向）に押圧力を加えて、単セル１５を構成する部材間の
接着を行なう。

【００５６】このような接着を行なう際には、部材間の
シール性を充分に確保するために、充分量の接着剤７０
を塗布する。したがって、部材間に上記押圧力を加える
と、接着層を形成しない残りの接着剤は部材間からはみ
出す。図１１は、部材間に上記押圧力を加えた後の様子
を表わす説明図である。セパレータ１０と支持板４３の
間、および、隣り合うセパレータ１０間に接着層７２が
形成されると共に、接着された部材の端部には、はみ出
し部７３が生じる。

【００５７】なお、既述したように、セパレータ１０の
表面には、係合凹部２６，２７，３０，３１が設けられ
ているが、これらの係合凹部は、その内部に液状の接着
剤７０を保持することによって、接着層７２の接着強度
を高めるための構造である。すなわち、これらの係合凹
部は、セパレータ１０上で接着剤７０が塗布される領域
（電解質膜４０の端部が位置する場所の近傍）に設けら
れており、セパレータ１０上に接着剤７０が塗布される
と、液状の接着剤はこれら係合凹部内に入り込み、入り
込んだ接着剤７０は接着層７２の形成時にそのまま固ま
る。したがって、接着層７２とセパレータ１０間の接触
面積が増大し、接着層７２はこの係合凹部においてより
強くセパレータ１０と係合する。

【００５８】以上のように構成した本実施例の燃料電池
によれば、セパレータ１０上に形成したガス流路形成部
２９上において、酸化ガス供給孔２０と隣接する領域
に、凸部３７を有しない空隙Ｓを設け、酸化ガス供給マ
ニホールドから単セル内酸化ガス流路に酸化ガスが流入
する部位に開口部６５を形成することとした。このよう
に空隙Ｓを設けることにより、開口部６５は、仕切を持
たずに横長に広く開口する形状となる。したがって、燃
料電池の組み立て時に部材間の接着を行なう際に、部材
間からはみ出した接着剤が、マニホールドから単セル内
ガス流路へのガスの入口部を塞いでしまうのを防ぐこと
ができる。

【００５９】図１２に示した従来知られるセパレータ１
１０のように、ガス供給孔あるいはガス排出孔と接する
領域にまで、単セル内ガス流路を形成するための凹凸構
造が設けられている場合には、上記マニホールドから単
セル内ガス流路へのガスの入口部には、複数の小さな開
口部が並んで形成されることになる（図１２の開口部１
６５参照）。このような場合には、既述したように、液
状の接着剤がこの開口部に接触すると、液状の接着剤は
表面張力を発生して開口部を塞ぎ、単セル内ガス流路内
部に液状の接着剤が入り込んでしまうおそれがあった。
本実施例のように、ガス流路形成部上において、ガスマ
ニホールドと接触する領域に空隙Ｓを設けて、仕切が無
く広く開口する開口部６５を設けることによって、液状
の接着剤が接触しても、液状の接着剤が生じる表面張力
によって開口部が塞がれてしまうのを効果的に防止する
ことができる。

【００６０】なお、接着時に部材間からはみ出した液状
接着剤が開口部に接触しても、接着剤が単セル内流路に
入り込むのを充分に防止可能な開口部の大きさは、確実
にシール性を実現できる充分量として定めたセパレータ
上に塗布する液状接着剤の量（はみ出す接着剤の量）
と、この接着剤の粘性と、支持板４３の厚み（接着剤が
はみ出す部位と入り込む部位との距離）などに応じて定
まる。本実施例では、開口部６５は、一つの酸化ガス供
給マニホールド６０と単セル内酸化ガス流路との接続部
において、この所定の酸化ガス供給マニホールドから酸
化ガスが流れ込むことができる全域にわたって開口する
こととした。すなわち、図３に示した各空隙Ｓの幅に相
当する幅を有する開口部６５を設けた。このような構成
とすることで、開口部を大きく形成して接着剤が入り込
むのを防止する効果をより大きくすることができる。

【００６１】なお、このように、仕切を有しない開口部
６５を形成する構成は、複数の凸部３７を備える流路形
成部を形成する際に、マニホールドと単セル内ガス流路
との接続部位に接して空隙Ｓを設けて、この領域内には
凸部３７を設けないことにより容易に実現可能であっ
て、凹凸形状の複雑化などを伴わないため、製造工程が
煩雑化するおそれがない。なお、空隙Ｓを設けることに
よって、酸化ガス供給孔２０において流路形成部に接す
る辺と、最も酸化ガス供給孔２０寄りに形成された凸部
３７との間に所定の距離が設けられているため、液状の
接着剤が開口部６５に到達した場合にも、これが上記最
も酸化ガス供給孔２０よりに形成された凸部３７が形成
する単セル内ガス流路にまで入り込んで、この流路を塞
いでしまうのを防止することができる。なお、開口部６
５の幅は、液状の接着剤が内部に入り込んでしまうのを
充分に防止可能であれば良く、一つのマニホールドと単
セル内ガス流路との接続部位に、複数の開口部が設けら
れても良い。

【００６２】また、上記実施例の燃料電池によれば、セ
パレータ１０上において、接着剤を塗布する領域に係合
凹部を設けたため、接着剤による接着性を高め、燃料電
池内部のシール性に対する信頼度を高めることができ
る。燃料電池の運転を行なう際には、燃料電池に供給さ
れる各ガスによって、燃料電池内のガス流路には高い圧
力がかかり、燃料電池を構成する各部材にも強い力が働
く。このような力が働くと、強度的に不十分な部位は損
傷を受けやすくなるが、上記のように係合凹部を設けて
接着剤による接着性を高めることにより、接着層７２に
上記したような力が作用しても、接着層７２が損傷され
るのを防ぎ、充分なシール性を確保することができる。

【００６３】本実施例のセパレータ１０では特に、電解
質膜４０が配設されたときにその角部が位置する部位の
近傍と、セパレータ１０が備える梁部の近傍（および、
本実施例のセパレータ１０では、この梁部の近傍と同じ
位置を指すことになるが、電解質膜４０が配設されたと
きにその辺の中央部近傍）とに係合凹部を設けることと
した。これは、燃料電池の運転中に燃料電池を構成する
各部材で発生する応力をＦＥＭ（有限要素法）解析し、
特に電解質膜４０の角部の近傍およびセパレータ１０が
備える梁部の近傍（電解質膜４０の辺の中央部近傍）に
おいて、接着層７２を剥離しようとする応力が強く働く
という知見を得た結果に基づくものであり、このような
部位に係合凹部を設けることによって効果的に接着層７
２によるシール性を確保することができる。

【００６４】なお、上記実施例において、セパレータ１
０のそれぞれの面では異なる形状の係合凹部を設けるこ
ととしたが、両面に設ける係合凹部の形状は同一として
も良い。図２に示す係合凹部２７，３０，３１のよう
に、電解質膜の角部が位置する領域と梁部の近傍とに係
合凹部を設けることにより、上記した効果を充分に得る
ことができる。

【００６５】また、上記実施例の燃料電池は、この燃料
電池が備える支持板４３が、電解質膜４０を支持する肉
厚部５７と、ガス拡散電極を支持する肉薄部５８とを連
続して形成して成るため、燃料電池の強度（燃料電池の
耐久性）を向上させることができる。すなわち、このよ
うな構成の支持板４３を設けることによって、燃料電池
を構成する部材の中で最も機械的強度の劣る電解質膜を
充分に保護することが可能となる。電解質膜４０は、ア
ノード４１およびカソード４２と接触する領域では、こ
れら平板状のガス拡散電極によって充分な接触面で挟持
されることで、充分な強度を確保する。また、電解質膜
４０は、その周辺部の領域では、セパレータ１０と支持
板４３とによって充分な接触面で挟持されることで、充
分な強度を確保する。ここで、電解質膜４０における上
記２つの領域に挟まれた領域は、他の部材と接触してい
ないが、一方の側はセパレータ１０の電極保持部２８に
よって包囲され、他方の側は支持板４３の肉薄部５８に
よって包囲される（図８参照）。したがって、このよう
な構造によって単セル内燃料ガス流路と単セル内酸化ガ
ス流路との間のガス圧差が抑えられ、電解質膜４０が損
傷されるのを防ぐことができる。

【００６６】このような支持板４３の形状は、電解質膜
の周辺部を支持する領域と、ガス拡散電極を支持する領
域とが連続して形成され、周辺部材の厚みや段差に応じ
た段差を備えていれば良く、このような構成とすること
によって、他の部材によって支持されない電解質膜の領
域を包囲して、電解質膜のこの領域をガス圧差から充分
に保護することができる。

【００６７】なお、本実施例では、支持板４３は樹脂に
よって形成した。充分な耐熱性や強度や安定性を有して
いれば他の材料によって形成しても構わないが、樹脂は
安定性に優れるため、金属のように燃料電池の動作環境
中でイオンを発生してしまうおそれが無く、このように
生じたイオンの電池反応への影響を考慮する必要がない
ため望ましい。さらに、樹脂により支持板４３を形成す
る場合には、支持板４３を形成する樹脂材料中にさらに
ガラス繊維などを混合し、機械的強度をさらに向上させ
ることとしてもよい。

【００６８】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる
様態で実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例におけるセパレータ１
０の一方の面の様子を表わす平面図である。

【図２】セパレータ１０の他方の面の様子を表わす平面
図である。

【図３】セパレータ１０の一部を拡大して示す説明図で
ある。

【図４】単セル１５の構成を表わす分解斜視図である。

【図５】スタック構造１８の外観を表わす斜視図であ
る。

【図６】スタック構造１８内での酸化ガスの流れを立体
的に表わす説明図である。

【図７】支持板４３を配設する位置、および、支持板４
３の形状を表わす説明図である。

【図８】積層された単セル１５の様子を表わす断面図で
ある。

【図９】開口部６５近傍の様子を表わす説明図である。

【図１０】接着剤７０を塗布して接着を行なう動作を表
わす説明図である。

【図１１】接着の動作を行なった後の様子を表わす説明
図である。

【図１２】従来知られるセパレータ１１０を用いた燃料
電池の構成を表わす分解斜視図である。

【符号の説明】

１０…セパレータ １５…単セル １８…スタック構造 ２０…酸化ガス供給孔 ２１…酸化ガス排出孔 ２２…燃料ガス供給孔 ２３…燃料ガス排出孔 ２４…冷却水排出孔 ２５…冷却水供給孔 ２６，２７，３０，３１…係合凹部 ２８…電極保持部 ２９，３２…ガス流路形成部 ３３，３４，３５，３６…梁部 ３７…凸部 ４０…電解質膜 ４１…アノード ４２…カソード ４３…支持板 ４４…集電板 ４５…絶縁板 ４６…エンドプレート ４７…出力端子 ５０〜５５…孔部 ５７…肉厚部 ５８…肉薄部 ６０…酸化ガス供給マニホールド ６１…酸化ガス排出マニホールド ６２…流路 ６５…開口部 ７０…接着剤 ７２…接着層 ７３…はみ出し部 ８０〜８３…突出部 １１０…セパレータ １１５…単セル １２０，１２１…酸化ガス孔 １２２，１２３…燃料ガス孔 １４０…電解質膜 １４１…電極 １４３…プレート １６５…開口部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質膜と、その表面に単セル内ガス流
   路を形成するための凹凸部を備えるセパレータとを含む
   部材から成る単セルを構成単位とし、該単セルを複数積
   層してなるスタック構造を有する燃料電池であって、 前記セパレータ表面上で前記凹凸部が形成された領域の
   外縁部であって、前記単セル内ガス流路の入口部または
   出口部となる開口部が形成される部分に、支持部材を配
   設し、 前記セパレータ上に配設された前記支持部材と、他のセ
   パレータとを、前記電解質膜の外縁部を間に挟んで液状
   接着剤で接着すると共に、 前記開口部は、前記接着を行なう際に前記他のセパレー
   タと前記支持部材との間からはみ出す前記液状接着剤
   が、前記開口部から前記単セル内ガス流路に入り込むの
   を防止する大きさまたは形状に形成されていることを特
   徴とする燃料電池。
2. 【請求項２】 前記開口部の大きさまたは形状は、前記
   液状接着剤の有する粘性と、前記支持部材の厚みと、前
   記液状接着剤の使用量のうちの少なくともいずれか一つ
   に基づいて形成されている請求項１記載の燃料電池。
3. 【請求項３】 前記開口部は、仕切りを有しないことを
   特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか記載の燃料電
   池であって、 前記電解質膜と前記セパレータとの間に配設されると共
   に、前記電解質膜の外縁部を除く領域において前記電解
   質膜と接するガス拡散電極をさらに備え、 前記支持部材は、前記他のセパレータと共に前記電解質
   膜を挟持する第１の領域と、前記セパレータと前記ガス
   拡散電極の外縁部とによって挟持される第２の領域と、
   前記第１および第２の領域を互いに接続する第３の領域
   とからなることを特徴とする燃料電池。
5. 【請求項５】 前記セパレータは、その表面上の、前記
   電解質膜の外縁部を間に挟んで他のセパレータと接着す
   る領域において、前記液状接着剤が流入可能な凹部を備
   えることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の
   燃料電池。
6. 【請求項６】 前記凹部は、少なくとも、前記セパレー
   タ上に配設される前記電解質膜の角部が位置する部位の
   近傍に設けられることを特徴とする請求項５記載の燃料
   電池。
7. 【請求項７】 請求項５記載の燃料電池であって、 前記各単セル内ガス流路に対して前記ガスを供給するマ
   ニホールド、あるいは、前記各単セル内ガス流路から排
   出される前記ガスが流れ込むマニホールドとして、複数
   のマニホールドを備え、該複数のマニホールドの内の少
   なくとも２つのマニホールドは、前記電解質膜の外縁部
   に沿って互いに隣り合って配設されており、 前記凹部は、少なくとも、前記隣り合って配設されたマ
   ニホールド間を分離する部材の近傍に設けられることを
   特徴とする燃料電池。
8. 【請求項８】 前記凹部は、少なくとも、前記セパレー
   タ上に配設される前記電解質膜の辺の中央部近傍に設け
   られることを特徴とする請求項５記載の燃料電池。