JP2002083610A - 固体高分子型燃料電池およびそのセパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、セル面内を均一な温度に保つこ
とができる固体高分子型燃料電池およびそのセパレータ
を得る。 【解決手段】 酸化剤ガス供給孔４０および酸化剤ガス
排出孔４１がそれぞれ独立して第１セパレート２０の相
対する第１および第２の辺の周縁部に有効面積部２０ａ
に沿って１列に設けられ、相対する酸化剤ガス供給孔４
０と酸化剤ガス排出孔４１とがそれぞれ独立する分割酸
化剤ガス流路溝４２ａにより連結されている。また、冷
却水供給孔５０および冷却水排出孔５１がそれぞれ独立
して第１セパレート２０の第１および第２の辺の周縁部
に有効面積部２０ａに沿って１列に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、イオン導電性を
有する固体高分子電解質膜を用いた固体高分子型燃料電
池に関し、特に固体高分子型燃料電池のセパレータおよ
び積層体の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体高分子型燃料電池において
は、特公昭５０−８７７７号公報、特開平３−２０５７
６３号公報、特許第１７５８７２６号、特許第１６０４
０４８号、特許第１５０２６１７号、特開平１０−２２
３２３８号公報などに記載されているように、セパレー
タに形成される酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水を流
通させるための流路溝として蛇腹状の流路が用いられて
いる。特公昭５０−８７７７号公報には、一筆書きにな
った一本の蛇腹状の流路をセパレータに形成した従来例
が示されている。また、特開平３−２０５７６３号公報
には、複数の蛇腹状の流路をセパレータに形成し、酸化
剤ガス供給孔、酸化剤ガス排出孔、燃料ガス供給孔、燃
料ガス排出孔、冷却水供給孔および冷却水排出孔をセパ
レータの主要な面の流路溝の外周に配置した従来例が示
されている。一方、特許第１７５８７２６号、特許第１
６０４０４８号および特許第１５０２６１７号には、特
開平３−２０５７６３号公報と同様に、さまざまな形を
した複数の蛇腹状の流路をセパレータに形成した従来例
が示されている。その中で、特許第１７５８７２６号に
は、一本の蛇腹状の流路をセパレータに何本も並べて流
路溝を形成した例が示されている。さらに、特開平１０
−２２３２３８号公報には、複数の蛇腹状の流路をセパ
レータに何本も並べて流路溝を形成した従来例が示され
ている。また、特開平１１−２３３１２６号公報には、
蛇腹状流路ではなく、ストレート流路を採用しながら流
速を早める改良型の方法として、積層体の端部に共通流
路（中間マニホールド）を設けて、分割された流路を重
力に対して全て順方向に繰り返して流す従来例が示され
ている。

【０００３】この種の固体高分子型燃料電池において
は、動作温度が８０℃程度と他の燃料電池に比べて低い
ので、生成水が水蒸気としてよりも水滴となって排出さ
れる。そして、流路に排出された水滴は、速やかに排出
されないと、流路を閉塞し、空気欠乏や燃料欠乏を起こ
す恐れがある。燃料欠乏が起こると、水素の代わりに、
主要な構成材料であるカーボンと水との電気化学的な反
応でプロトンと電子が放出され、一酸化炭素や二酸化炭
素が生成される。すなわち、カーボンが腐食してしま
う。また、空気欠乏は電流密度分布の急激な変化を引き
起こしてしまう。従って、固体高分子型燃料電池では、
流路の水滴を速やかに排出する必要があった。蛇腹状の
流路は、反応ガスの流速を速めて、水の排出を容易にす
ることができるという利点がある。

【０００４】ここで、従来の固体高分子型燃料電池にお
ける流路構造について説明する。図２３は従来の固体高
分子型燃料電池におけるセパレータの酸化剤ガス流路側
平面図、図２４は従来の固体高分子型燃料電池における
セパレータの燃料ガス流路側平面図、図２５は従来の固
体高分子型燃料電池におけるセパレータの冷却水流路側
平面図である。図２３乃至図２５において、積層体締め
付けボルト孔１０がセパレータの四隅に穿設され、酸化
剤ガス供給孔４と酸化剤ガス排出孔５とがセパレータの
対角する隅部にそれぞれ穿設されている。また、燃料ガ
ス供給孔６と燃料ガス排出孔７とが酸化剤ガス供給孔４
と酸化剤ガス排出孔５とに対して逆側のセパレータの対
角する隅部にそれぞれ穿設されている。そして、冷却水
供給孔８が酸化剤ガス排出孔５と燃料ガス供給孔６との
中間位置でセパレータに穿設され、冷却水排出孔９が酸
化剤ガス供給孔４と燃料ガス排出孔７との中間位置でセ
パレータに穿設されている。このように構成されたセパ
レータにおいては、セパレータの相対する一方の辺の周
縁部に酸化剤ガス供給孔４、冷却水排出孔９および燃料
ガス排出孔７が１列に配設され、他方の辺の周縁部に燃
料ガス供給孔６、冷却水供給孔８および酸化剤ガス排出
孔５が酸化剤ガス供給孔４、冷却水排出孔９および燃料
ガス排出孔７にそれぞれ相対するように１列に配設され
ている。

【０００５】また、セパレータの酸化剤ガス流路側の面
には、酸化剤ガス流路溝１が、図２３に示されるよう
に、酸化剤ガス供給孔４と酸化剤ガス排出孔５とを連絡
するように凹設されている。この酸化剤ガス流路溝１は
３本の溝が酸化剤ガス供給孔４から他方の辺側に延び、
他方の辺の周縁部近傍で折り返されて一方の辺側に延
び、一方の辺の周縁部近傍で折り返されるように蛇行し
て酸化剤ガス排出孔５に至るように構成されている。同
様に、セパレータの燃料ガス流路側の面には、燃料ガス
流路溝２が、図２４に示されるように、燃料ガス供給孔
６と燃料ガス排出孔７とを連絡するように凹設されてい
る。この燃料ガス流路溝２は３本の溝が燃料ガス供給孔
６から一方の辺側に延び、一方の辺の周縁部近傍で折り
返されて他方の辺側に延び、他方の辺の周縁部近傍で折
り返されるように蛇行して燃料ガス排出孔７に至るよう
に構成されている。さらに、冷却水流路溝３は、図２５
に示されるように、蛇腹状の４本の溝が冷却水供給孔８
と冷却水排出孔９とを連絡するように凹設されている。

【０００６】ここで、図示していないが、燃料電極と酸
化剤電極とでイオン導電性を有する固体高分子膜を挟持
して接合一体化された電極・膜接合体と、酸化剤ガス流
路溝１と燃料ガス流路溝２とが表裏に形成されたセパレ
ータとを交互に所定枚数重ね合わせて積層体を形成し、
ついで積層体の両端に端板を配し、各ボルト孔１０に挿
入された締め付けボルトにより、積層体とこの積層体の
両端に配された端板とを締結一体化して燃料電池が構成
されている。そして、例えば燃料ガス流路溝２と冷却水
流路溝３とが表裏に形成されたセパレータと、酸化剤ガ
ス流路溝１が片面に形成されたセパレータとを、酸化剤
ガス流路溝１と燃料ガス流路溝２とが外側となるように
張り合わせて形成された冷却板が、酸化剤ガス流路溝１
と燃料ガス流路溝２とが表裏に形成されたセパレータに
代えて、１、２セル毎に挿入されている。このように構
成された燃料電池では、各セパレータ（冷却板）に形成
された酸化剤ガス供給孔４、酸化剤ガス排出孔５、燃料
ガス供給孔６、燃料ガス排出孔７、冷却水供給孔８およ
び冷却水排出孔９は、互いに独立して積層方向に連なっ
ている。そして、図示していないが、積層方向に連なっ
た酸化剤ガス供給孔４および酸化剤ガス排出孔５が端板
に設けられた酸化剤ガス入口ポートおよび出口ポートに
つながり、積層方向に連なった燃料ガス供給孔６および
燃料ガス排出孔７が端板に設けられた燃料ガス入口ポー
トおよび出口ポートにつながり、積層方向に連なった冷
却水供給孔８および冷却水排出孔９が端板に設けられた
冷却水ガス入口ポートおよび出口ポートにつながってい
る。

【０００７】このように構成された従来の燃料電池にお
いては、酸化剤ガスが酸化剤ガス入口ポートから酸化剤
ガス供給孔４に供給され、各セパレータ（冷却板）の酸
化剤ガス流路溝１を流通した後、酸化剤ガス排出孔５に
集められて、酸化剤ガス出口ポートから排出される。ま
た、燃料ガスが燃料ガス入口ポートから燃料ガス供給孔
６に供給され、各セパレータ（冷却板）の燃料ガス流路
溝２を流通した後、燃料ガス排出孔７に集められて、燃
料ガス出口ポートから排出される。さらに、冷却水が冷
却水入口ポートから冷却水供給孔８に供給され、各冷却
板の冷却水流路溝３を流通した後、冷却水排出孔９に集
められて、冷却水出口ポートから排出される。これによ
り、酸化剤ガスが電極・膜接合体の酸化剤電極に供給さ
れ、燃料ガスが燃料電極に供給され、酸化剤電極および
燃料電極で電気化学反応が進行し、直流電力が取り出さ
れる。同時に、冷却水が冷却水流路溝３を流通し、電池
の温度上昇が抑えられる。

【０００８】この時、燃料電極上では、水素がプロトン
となり、水を伴って固定高分子電解質膜中を酸化剤電極
まで移動し、酸化剤電極上で酸素を反応して水を生じ
る。この生成水は、先述の通り、水蒸気としてよりも水
滴として排出される。酸化剤ガス流路溝１の溝形状を蛇
腹状とすることは、流速を速めて水滴を除去するのに効
果的である。しかし、流路が長すぎた場合、電流密度が
上昇すると圧力損失が高くなるという問題がある。ま
た、酸化剤ガスとして一般に空気が用いられるが、酸素
濃度が燃料ガスの水素濃度に比べてもともと希薄であ
り、酸素還元にかかる過電圧が極めて大きいために、酸
素濃度の高い酸化剤ガス入口付近に電流が集中して局部
的に温度が高くなるという問題点があり、従来の冷却水
流路溝３では、酸素濃度の高い酸化剤ガス入口付近を効
果的に冷却することができなかった。このために、積層
体で大きな温度分布が生じ、全体としての性能低下の原
因となっていた。一方、冷却水による冷却は蒸発潜熱に
よる冷却ではなく顕熱による冷却なので、冷却水入口付
近がもっとも冷却されやすい性質があった。従って、酸
化剤ガス入口付近と冷却水の入口付近が近い位置にあ
り、しかも酸化剤ガス入口がセル面内に分散されている
ことが温度を均一に保つ上で最も望ましいが、従来の流
路溝形状や構成では実現できなかった。セル面内で大き
な温度分布が生じると、温度の低い所では、ＣＯ被毒の
影響が大きくなってセル電圧が低下し、温度の高い所で
は、加湿不十分になって、膜のイオン伝導性が損なわれ
セル電圧が低下するために、全体として性能が低下す
る。また、積層体内部の温度分布が大きいと、動作温度
範囲が狭くなり、少しでも温度が高くなったり、逆に低
くなったりすると安定に運転できなかった。

【０００９】また、燃料ガス流路溝２の溝形状を蛇腹状
とすることは、燃料ガスに含まれる不純物等の析出など
によって流路が閉塞しやすく、燃料ガス欠乏を起こしや
すいという問題点があった。従って、燃料ガス流路溝
は、溝形状のシンプルなストレートの溝形状とすること
で流速を速めることが望ましかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の固体高分子型燃
料電池は、以上のように構成されているので、セル面内
を均一な温度に保つことが困難で、高い性能を維持する
ことができなかった。また、燃料ガス側にも蛇腹状の流
路溝を採用しているために、燃料ガス流路２が閉塞しや
すく、燃料ガス欠乏を起こしやすいという問題点があっ
た。さらに、積層体の端部に中間マニホールドを設け
て、分割された流路を重力に対して全て順方向に繰り返
して流す従来の改良された方式には、積層体端部の共通
流路（中間マニホールド）において生成水が溜まりやす
いという問題点があった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、セル面内を均一な温度に保
つことができる固体高分子型燃料電池およびそのセパレ
ータを得ることを目的とする。さらに、燃料ガス流路溝
に高い流速を確保しながらシンプルなストレートの溝形
状を採用して燃料ガス流路が閉塞しにくくなる固体高分
子型燃料電池およびそのセパレータを得るを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の固体高分子型
燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に酸化剤電極と
燃料電極とが接合一体化された電極・膜接合体と、セパ
レータとを交互に積層して構成された積層体を有し、酸
化剤ガス流路溝が上記セパレータの上記酸化剤電極に面
する有効面積部に形成され、燃料ガス流路溝が上記セパ
レータの上記燃料電極に面する有効面積部に形成され、
さらに冷却水流路溝が所定数の単セル毎の上記セパレー
タの内部の有効面積部に対応する部位に形成されている
固体高分子型燃料電池において、上記積層体を積層方向
に貫通する複数の酸化剤ガス供給孔がそれぞれ独立して
上記積層体の第１の辺の周縁部に上記有効面積部に沿っ
て１列に設けられ、上記積層体を積層方向に貫通する酸
化剤ガス排出孔がそれぞれ独立して上記積層体の第１の
辺に対向する第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿っ
て１列に上記酸化剤ガス供給孔と同数設けられ、上記酸
化剤ガス流路溝は相対する上記酸化剤ガス供給孔と上記
酸化剤ガス排出孔とを連絡するように形成された、それ
ぞれ独立する複数の分割酸化剤ガス流路溝から構成さ
れ、上記積層体を積層方向に貫通する冷却水供給孔がそ
れぞれ独立して上記積層体の上記第１および第２の辺の
一方の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数設けられ、上記積層体を積層方
向に貫通する冷却水排出孔がそれぞれ独立して上記積層
体の上記第１および第２の辺の他方の辺の周縁部に上記
有効面積部に沿って１列に上記酸化剤ガス供給孔と同数
設けられ、上記冷却水流路溝は相対する上記冷却水供給
孔と上記冷却水排出孔とを連絡するように形成された、
それぞれ独立する複数の分割冷却水流路溝から構成さ
れ、上記複数の分割酸化剤ガス流路溝の各形成領域と上
記複数の分割冷却水流路溝の各形成領域とが上記積層体
の積層方向に関して１対１の関係で重なっているもので
ある。

【００１３】また、上記分割酸化剤ガス流路溝および上
記分割冷却水流路溝が、上記第１および第２の辺の一方
から他方に延び、折り返されて他方から一方に延び、さ
らに折り返されて一方から他方に延びるパターンを少な
くとも１回以上繰り返してなる蛇腹状の溝で構成されて
いるものである。

【００１４】また、上記積層体を積層方向に貫通する複
数の燃料ガス供給孔がそれぞれ独立して上記積層体の上
記第１および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に上記
有効面積部に沿って１列に設けられ、上記積層体を積層
方向に貫通する燃料ガス排出孔がそれぞれ独立して上記
積層体の第３の辺に対向する第４の辺の周縁部に上記有
効面積部に沿って１列に上記燃料ガス供給孔と同数設け
られ、上記燃料ガス流路溝は相対する上記燃料ガス供給
孔と上記燃料ガス排出孔とを連絡するように形成され
た、それぞれ独立する複数の分割燃料ガス流路溝から構
成され、上記複数の分割燃料ガス流路溝はそれぞれ複数
の直線状の溝で構成され、さらに、上記複数の分割燃料
ガス流路溝が上記積層体の端部に配されたマニホールド
プレートに上記燃料ガス供給孔と上記燃料ガス排出孔と
を連絡するように設けられた燃料ガス中間マニホールド
を介して直列に連結されているものである。

【００１５】また、上記セパレータは、上記分割酸化剤
ガス流路溝が一面側の有効面積部に形成された第１セパ
レータと、上記分割燃料ガス流路溝が一面側の有効面積
部に形成され、他面側が上記第１セパレータの他面側に
相対するように配置される第２セパレータとから構成さ
れ、酸化剤ガス入口流路溝が上記複数の酸化剤ガス供給
孔のそれぞれから上記有効面積部の上記第１の辺側の端
部に至るように、かつ、酸化剤ガス出口流路溝が上記複
数の酸化剤ガス排出孔のそれぞれから上記有効面積部の
上記第２の辺側の端部に至るように上記第１セパレータ
または第２セパレータの他面側に凹設され、燃料ガス入
口流路溝が上記複数の燃料ガス供給孔のそれぞれから上
記有効面積部の上記第３の辺側の端部に至るように、か
つ、燃料ガス出口流路溝が上記複数の燃料ガス排出孔の
それぞれから上記有効面積部の上記第４の辺側の端部に
至るように上記第１セパレータもしくは第２セパレータ
の他面側に凹設され、酸化剤ガス流路入口側貫通孔が上
記有効面積部の上記第１の辺側の端部に上記分割酸化剤
ガス流路溝と上記酸化剤ガス入口流路溝とを連絡するよ
うに上記第１セパレータに穿設され、酸化剤ガス流路出
口側貫通孔が上記有効面積部の上記第２の辺側の端部に
上記分割酸化剤ガス流路溝と上記酸化剤ガス出口流路溝
とを連絡するように上記第１セパレータに穿設され、燃
料ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の上記第３の
辺側の端部に上記分割燃料ガス流路溝と上記燃料ガス入
口流路溝とを連絡するように上記第２セパレータに穿設
され、燃料ガス流路出口側貫通孔が上記有効面積部の上
記第４の辺側の端部に上記分割燃料ガス流路溝と上記燃
料ガス出口流路溝とを連絡するように上記第２セパレー
タに穿設されているものである。

【００１６】また、上記酸化剤ガス入口流路溝、上記酸
化剤ガス出口流路溝、上記燃料ガス入口流路溝、上記燃
料ガス出口流路溝および上記冷却水流路溝が上記第１セ
パレータおよび上記第２セパレータの一方のセパレータ
の他面面に形成されており、上記一方のセパレータがカ
ーボン粉末と高温で炭化する樹脂との混合物の射出成形
体を１０００℃以上の温度で処理して該樹脂を炭化させ
た射出成形カーボンモールドセパレータで作製され、上
記第１セパレータおよび上記第２セパレータの他方のセ
パレータがカーボン粉末と樹脂との混合物を圧縮成型し
て成形された圧縮成型カーボンモールドセパレータで作
製されているものである。

【００１７】また、上記第１セパレータと上記電極・膜
接合体とが上記有効面積部の外周側を接着剤を介して接
合一体化され、上記第２セパレータと上記電極・膜接合
体とが上記有効面積部の外周側を接着剤を介して接合一
体化されて上記単セルを構成し、該単セルがゴム製のパ
ッキンを介して積層されているものである。

【００１８】また、上記積層体が積層方向を水平方向と
し、かつ、上記第４の片を底辺とするように配置され、
燃料ガスが上記複数の分割燃料ガス流路溝を上から下に
流れるように構成されているものである。

【００１９】また、上記燃料ガス中間マニホールドの底
部に水抜き穴が設けられているものである。

【００２０】また、多孔質材が一端を上記燃料ガス中間
マニホールドの底部に位置させて該燃料ガス中間マニホ
ールド内に配設されているものである。

【００２１】また、上記積層体は厚さ１０ｍｍ以上の電
気絶縁性の多孔質のクッション材上に設置されているも
のである。

【００２２】また、積層体締め付けボルト孔が上記積層
体の少なくとも四隅に積層方向に貫通して形成され、円
盤状の弾性体が上記積層体の両端の上記積層体締め付け
ボルト孔で囲まれた領域に配置され、上記円盤状の弾性
体に対応した凹部を有する弾性体押さえ板が上記弾性体
を該凹部内に納めるように上記積層体の両端に配置さ
れ、上記積層体締め付けボルト孔に挿通された積層体締
め付けボルトの両端にナットを締着することにより、上
記弾性体押さえ板を介して上記弾性体を加圧して上記積
層体を締着一体化するものである。

【００２３】また、この発明の固体高分子型燃料電池の
セパレータは、矩形平板状に成形され、酸化剤ガス供給
孔が第１の辺の周縁部に有効面積部に沿って１列に複数
穿設され、酸化剤ガス排出孔が上記第１の辺に対向する
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水供給孔が上記
第１の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水排出孔が上記
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、燃料ガス供給孔が上
記第１および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に有効
面積部に沿って１列に複数穿設され、燃料ガス排出孔が
上記第３の辺に対向する第４の辺の周縁部に上記有効面
積部に沿って１列に上記燃料ガス供給孔と同数穿設さ
れ、分割酸化剤ガス流路溝が主面側に上記酸化剤ガス供
給孔の配列方向に上記酸化剤ガス供給孔の個数分に分割
された上記有効面積部の各領域に上記酸化剤ガス供給孔
の側から上記酸化剤ガス排出孔の側に延びるように凹設
され、酸化剤ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の
上記第１の辺側の端部で上記分割酸化剤ガス流路溝の端
部に重なるように穿設され、酸化剤ガス流路出口側貫通
孔が上記有効面積部の上記第２の辺側の端部で上記分割
酸化剤ガス流路溝の端部に重なるように穿設された第１
セパレータと、矩形平板状に成形され、酸化剤ガス供給
孔が第１の辺の周縁部に有効面積部に沿って１列に複数
穿設され、酸化剤ガス排出孔が上記第１の辺に対向する
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水供給孔が上記
第１の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水排出孔が上記
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、燃料ガス供給孔が上
記第１および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に有効
面積部に沿って１列に複数穿設され、燃料ガス排出孔が
上記第３の辺に対向する第４の辺の周縁部に上記有効面
積部に沿って１列に上記燃料ガス供給孔と同数穿設さ
れ、分割燃料ガス流路溝が主面側に上記燃料ガス供給孔
の配列方向に上記燃料ガス供給孔の個数分に分割された
上記有効面積部の各領域に上記燃料ガス供給孔の側から
上記燃料ガス排出孔の側に延びるように凹設され、燃料
ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の上記第３の辺
側の端部で上記分割燃料ガス流路溝の端部に重なるよう
に穿設され、燃料ガス流路出口側貫通孔が上記有効面積
部の上記第４の辺側の端部で上記分割燃料ガス流路溝の
端部に重なるように穿設された第２セパレータとを備
え、分割冷却水流路溝が上記第１および第２セパレータ
の一方のセパレータの裏面側に上記冷却水供給孔の配列
方向に上記冷却水供給孔の個数分に分割された上記有効
面積部の各領域に相対する上記冷却水供給孔と上記冷却
水排出孔とをそれぞれ連絡するように凹設され、酸化剤
ガス入口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記
酸化剤ガス供給孔のそれぞれから上記酸化剤ガス流路入
口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設され、酸化剤
ガス出口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記
酸化剤ガス排出孔のそれぞれから上記酸化剤ガス流路出
口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設され、燃料ガ
ス入口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記燃
料ガス供給孔のそれぞれから上記燃料ガス流路入口側貫
通孔に重なる位置に至るように凹設され、燃料ガス出口
流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記燃料ガス
排出孔のそれぞれから上記燃料ガス流路出口側貫通孔に
重なる位置に至るように凹設されているものである。

【００２４】また、上記一方のセパレータがカーボン粉
末と高温で炭化する樹脂との混合物の射出成形体を１０
００℃以上の温度で処理して該樹脂を炭化させた射出成
形カーボンモールドセパレータで作製され、上記第１セ
パレータおよび上記第２セパレータの他方のセパレータ
がカーボン粉末と樹脂との混合物を圧縮成型して成形さ
れた圧縮成型カーボンモールドセパレータで作製されて
いるものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る固
体高分子型燃料電池に適用される第１セパレータの酸化
剤ガス流路側を示す平面図、図２はこの発明の実施の形
態１に係る固体高分子型燃料電池に適用される第２セパ
レータの燃料ガス流路側を示す平面図、図３はこの発明
の実施の形態１に係る固体高分子型燃料電池に適用され
る第２セパレータの冷却水流路側を示す平面図、図４は
この発明の実施の形態１に係る固体高分子型燃料電池に
適用される第１マニホールドプレートを示す平面図、図
５はこの発明の実施の形態１に係る固体高分子型燃料電
池に適用される第２マニホールドプレートを示す平面図
である。なお、各図において、第１および第２セパレー
タ、第１および第２マニホールドプレートに形成される
各孔および溝の位置関係を明確にするために、第１およ
び第２セパレータ、第１および第２マニホールドプレー
トのそれぞれの４つの角部にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを付してい
る。

【００２６】図１において、第１セパレータ２０は、例
えば正方形の主面を有するカーボン板から作製されてお
り、積層体締め付けボルト孔１０が第１セパレータ２０
の四隅に穿設され、その主面中央部が後述する酸化剤電
極の接する略正方形の有効面積部２０ａを構成してい
る。ここで、第１セパレータ２０の相対する一対の辺を
第１および第２の辺（辺ＡＤおよび辺ＢＣ）とし、相対
する他の一対の辺を第３および第４の辺（辺ＡＢおよび
辺ＣＤ）とする。

【００２７】そして、４つの酸化剤ガス供給孔４０が第
１セパレータ２０の第１の辺（辺ＡＤ）の周縁部に有効
面積部２０ａに沿って１列に並んで穿設されている。ま
た、４つの酸化剤ガス排出孔４１が第１セパレータ２０
の第２の辺（辺ＢＣ）の周縁部に有効面積部２０ａに沿
って１列に並んで穿設されている。そして、４つの分割
酸化剤ガス流路溝４２ａがそれぞれ酸化剤ガス供給孔４
０と酸化剤ガス排出孔４１とを連絡するように第１セパ
レータ２０の主面の有効面積部２０ａに凹設されてい
る。各分割酸化剤ガス流路溝４２ａは２本の溝が酸化剤
ガス供給孔４０から第２の辺側に延び、第２の辺側の有
効面積部２０ａの端部で折り返されて第１の辺側に延
び、第１の辺側の有効面積部２０ａの端部で折り返され
るように蛇行して酸化剤ガス排出孔４１に至るように構
成されている。これにより、有効面積部２０ａは、酸化
剤ガス供給孔４０（酸化剤ガス排出孔４１）の配列方向
に４分割され、各分割領域に２本の蛇腹状の溝からなる
分割酸化剤ガス流路溝４２ａが形成されている。なお、
４本の分割酸化剤ガス流路溝４２ａにより酸化剤ガス流
路溝４２が構成されている。

【００２８】また、４つの冷却水排出孔５１が第１セパ
レータ２０の第１の辺の周縁部で、かつ、酸化剤ガス供
給孔４０の外周側に有効面積部２０ａに沿って１列に並
んで穿設されている。また、４つの冷却水供給孔５０が
第１セパレータ２０の第２の辺の周縁部で、かつ、酸化
剤ガス排出孔４１の外周側に有効面積部２０ａに沿って
１列に並んで穿設されている。さらに、３つの燃料ガス
供給孔６０が第１セパレータ２０の第３の辺（辺ＡＢ）
の周縁部に有効面積部２０ａに沿って１列に並んで穿設
されている。また、３つの燃料ガス排出孔６１が第１セ
パレータ２０の第４の辺（辺ＣＤ）の周縁部に、燃料ガ
ス供給孔６０のそれぞれと相対するように、有効面積部
２０ａに沿って１列に並んで穿設されている。

【００２９】図２および図３において、第２セパレータ
２１は、例えば正方形の主面を有し、第１セパレータ２
０と同等の外形形状に形成されたカーボン板から作製さ
れており、積層体締め付けボルト孔１０が第２セパレー
タ２１の四隅に穿設されている。そして、その一方の主
面中央部が後述する燃料電極の接する略正方形の有効面
積部２１ａを構成している。なお、他方の主面中央部の
有効面積部２１ａに相対する領域が冷却水流路の有効面
積部２０ｂとなる。ここで、第２セパレータ２１の相対
する一対の辺を第１および第２の辺とし、相対する他の
一対の辺を第３および第４の辺とする。そして、第２セ
パレータ２１の第１乃至第４の辺は、第１セパレータ２
０の第１乃至第４の辺にそれぞれ対応している。

【００３０】そして、４つの酸化剤ガス供給孔４０が第
２セパレータ２１の第１の辺の周縁部に有効面積部２１
ａ、２１ｂに沿って１列に並んで穿設されている。ま
た、４つの酸化剤ガス排出孔４１が第２セパレータ２１
の第２の辺の周縁部に有効面積部２１ａ、２１ｂに沿っ
て１列に並んで穿設されている。

【００３１】また、４つの冷却水排出孔５１が第２セパ
レータ２１の第１の辺の周縁部で、かつ、酸化剤ガス供
給孔４０の外周側に有効面積部２１ａ、２１ｂに沿って
１列に並んで穿設されている。また、４つの冷却水供給
孔５０が第２セパレータ２１の第２の辺の周縁部で、か
つ、酸化剤ガス排出孔４１の外周側に有効面積部２１
ａ、２１ｂに沿って１列に並んで穿設されている。そし
て、４つの分割冷却水流路溝５２ａがそれぞれ冷却水供
給孔５０と冷却水排出孔５１とを連絡するように第２セ
パレータ２１の他方の主面の有効面積部２１ｂに凹設さ
れている。各分割冷却水流路溝５２ａは１本の溝が冷却
水供給孔５０から第１の辺側に延び、第１の辺側の有効
面積部２１ｂの端部で折り返されて第２の辺側に延び、
第２の辺側の有効面積部２１ｂの端部で折り返されるよ
うに蛇行して冷却水排出孔５１に至るように構成されて
いる。これにより、有効面積部２１ｂは、冷却水供給孔
５０（冷却水排出孔５１）の配列方向に４分割され、各
分割領域に１本の蛇腹状の溝からなる分割冷却水流路溝
５２ａが形成されている。なお、４本の分割冷却水流路
溝５２ａにより冷却水流路溝５２が構成されている。

【００３２】さらに、３つの燃料ガス供給孔６０が第２
セパレータ２１の第３の辺の周縁部に有効面積部２１
ａ、２１ｂに沿って１列に並んで穿設されている。ま
た、３つの燃料ガス排出孔６１が第２セパレータ２１の
第４の辺の周縁部に、燃料ガス供給孔６０のそれぞれと
相対するように、有効面積部２１ａ、２１ｂに沿って１
列に並んで穿設されている。そして、３つの分割燃料ガ
ス流路溝６２ａがそれぞれ燃料ガス供給孔６０と燃料ガ
ス排出孔６１とを連絡するように第２セパレータ２１の
一方の主面の有効面積部２１ａに凹設されている。各分
割燃料ガス流路溝６２ａは８本の溝が燃料ガス供給孔６
０からストレートに燃料ガス排出孔６１に至るように構
成されている。これにより、有効面積部２１ａは、燃料
ガス供給孔６０（燃料ガス排出孔６１）の配列方向に３
分割され、各分割領域に８本のストレート状の溝からな
る分割燃料ガス流路溝６２ａが形成されている。なお、
３本の分割燃料ガス流路溝６２ａにより燃料ガス流路溝
６２が構成されている。

【００３３】図４において、第１マニホールドプレート
２２は、第１および第２セパレータ２０、２１と同等の
外形形状に成形され、積層体締め付けボルト孔１０が第
１マニホールドプレート２２の四隅に穿設されている。
なお、第１マニホールドプレート２２の一方の主面中央
部が有効面積部２２ａとなる。ここで、第１マニホール
ドプレート２２の相対する一対の辺を第１および第２の
辺とし、相対する他の一対の辺を第３および第４の辺と
する。そして、第１マニホールドプレート２２の第１乃
至第４の辺は、第１セパレータ２０の第１乃至第４の辺
にそれぞれ対応している。

【００３４】そして、冷却水出口ポート連絡孔５８が第
１マニホールドプレート２２に穿設されている。また、
冷却水出口側共通マニホールド５６が第１マニホールド
プレート２２の第１の辺の周縁部で、かつ、一方の主面
に有効面積部２２ａに沿って凹設され、冷却水出口側方
向転換マニホールド５７が第１マニホールドプレート２
２の一方の主面に冷却水出口ポート連絡孔５８と冷却水
出口側共通マニホールド５６とを連絡するように凹設さ
れている。なお、冷却水入口側共通マニホールド５６
は、後述するように積層された第１および第２セパレー
タ２０、２１の４つの冷却水排出孔５１を連絡するよう
に構成されている。また、酸化剤ガス出口側共通マニホ
ールド４５が第１マニホールドプレート２２の第２の辺
の周縁部で、かつ、一方の主面に有効面積部２２ａに沿
って凹設され、酸化剤ガス出口ポート連絡孔４６が酸化
剤ガス出口側マニホールド４５の一部に重なって第１マ
ニホールドプレート２２に穿設されている。なお、酸化
剤ガス出口側共通マニホールド４５は、後述するように
積層された第１および第２セパレータ２０、２１の４つ
の酸化剤ガス排出孔４１を連絡するように構成されてい
る。

【００３５】さらに、燃料ガス出口第１分割マニホール
ド６５および燃料ガス出口第３分割マニホールド７１が
第１マニホールドプレート２２の第４の辺の周縁部で、
かつ、一方の主面に凹設され、燃料ガス入口第２分割マ
ニホールド６７が第１マニホールドプレート２２の第３
の辺の周縁部で、かつ、一方の主面に凹設されている。
さらに、燃料ガス第１中間マニホールド６６が燃料ガス
出口第１分割マニホールド６５と燃料ガス入口第２分割
マニホールド６７とを連絡するように、第１マニホール
ドプレート２２の一方の主面に凹設されている。また、
燃料ガス出口ポート連絡孔７２が燃料ガス出口第３分割
マニホールド７１の一部に重なって、さらに燃料ガス第
１中間マニホールド６６の水抜き孔７３が燃料ガス出口
第１分割マニホールド６５の一部に重なって、第１マニ
ホールドプレート２２に穿設されている。なお、燃料ガ
ス出口第１分割マニホールド６５および燃料ガス出口第
３分割マニホールド７１は、後述するように積層された
第１および第２セパレータ２０、２１の３つの燃料ガス
排出孔６１の両側に位置する排出孔にそれぞれ連絡する
ように構成されている。また、燃料ガス入口第２分割マ
ニホールド６７は、後述するように積層された第１およ
び第２セパレータ２０、２１の３つの燃料ガス供給孔６
０の中央に位置する供給孔に連絡するように構成されて
いる。

【００３６】図５において、第２マニホールドプレート
２３は、第１および第２セパレータ２０、２１と同等の
外形形状に成形され、積層体締め付けボルト孔１０が第
２マニホールドプレート２３の四隅に穿設されている。
なお、第２マニホールドプレート２３の一方の主面中央
部が有効面積部２３ａとなる。ここで、第２マニホール
ドプレート２３の相対する一対の辺を第１および第２の
辺とし、相対する他の一対の辺を第３および第４の辺と
する。そして、第２マニホールドプレート２３の第１乃
至第４の辺は、第１セパレータ２０の第１乃至第４の辺
にそれぞれ対応している。

【００３７】そして、冷却水入口ポート連絡孔５３が第
２マニホールドプレート２３に穿設されている。また、
冷却水入口側共通マニホールド５５が第２マニホールド
プレート２３の第２の辺の周縁部で、かつ、一方の主面
に有効面積部２３ａに沿って凹設され、冷却水入口側方
向転換マニホールド５４が第１マニホールドプレート２
３の一方の主面に冷却水入口ポート連絡孔５３と冷却水
入口側共通マニホールド５５とを連絡するように凹設さ
れている。なお、冷却水入口側共通マニホールド５５
は、後述するように積層された第１および第２セパレー
タ２０、２１の４つの冷却水供給孔５０を連絡するよう
に構成されている。また、酸化剤ガス入口側共通マニホ
ールド４４が第２マニホールドプレート２３の第１の辺
の周縁部で、かつ、一方の主面に有効面積部２３ａに沿
って凹設され、酸化剤ガス入口ポート連絡孔４３が酸化
剤ガス出口側マニホールド４４の一部に重なって第２マ
ニホールドプレート２３に穿設されている。なお、酸化
剤ガス出口側共通マニホールド４４は、後述するように
積層された第１および第２セパレータ２０、２１の４つ
の酸化剤ガス排出孔４０を連絡するように構成されてい
る。

【００３８】さらに、燃料ガス入口第１分割マニホール
ド６４および燃料ガス入口第３分割マニホールド７０が
第２マニホールドプレート２３の第３の辺の周縁部で、
かつ、一方の主面に凹設され、燃料ガス出口第２分割マ
ニホールド６８が第２マニホールドプレート２３の第４
の辺の周縁部で、かつ、一方の主面に凹設されている。
さらに、燃料ガス第２中間マニホールド６９が燃料ガス
出口第２分割マニホールド６８と燃料ガス入口第３分割
マニホールド７０とを連絡するように、第２マニホール
ドプレート２３の一方の主面に凹設されている。さら
に、燃料ガス入口ポート連絡孔６３が燃料ガス入口第１
分割マニホールド６４の一部に重なって、燃料ガス第２
中間マニホールド６９の水抜き孔７４が燃料ガス出口第
２分割マニホールド６８の一部に重なって、第２マニホ
ールドプレート２３に穿設されている。なお、燃料ガス
入口第１分割マニホールド６４および燃料ガス入口第３
分割マニホールド７０は、後述するように積層された第
１および第２セパレータ２０、２１の３つの燃料ガス供
給孔６０の両側に位置する供給孔にそれぞれ連絡するよ
うに構成されている。また、燃料ガス出口第２分割マニ
ホールド６８は、後述するように積層された第１および
第２セパレータ２０、２１の３つの燃料ガス排出孔６１
の中央に位置する排出孔に連絡するように構成されてい
る。

【００３９】ついで、このように構成された第１および
第２セパレータ２０、２１、第１および第２マニホール
ドプレート２２、２３を用いた固体高分子型燃料電池の
構造について、図６および図７を参照しつつ説明する。
図６はこの発明の実施の形態１に係る固体高分子型燃料
電池におけるマニホールドプレートと単セル構成を説明
する配列図、図７はこの発明の実施の形態１に係る固体
高分子型燃料電池を示す上面図である。まず、電極・膜
接合体２４は、図６に示されるように、酸化剤電極（図
２１中２６Ａで示される）と燃料電極２６とによりイオ
ン導電性を有する固体高分子電解質膜２５の中央部を挟
持し、接合一体化されている。そして、固体高分子電解
質膜２５は第１セパレータ２０と略同等の外形形状に形
成され、酸化剤ガス供給孔、酸化剤ガス排出孔、冷却水
供給孔、冷却水排出孔、燃料ガス供給孔、燃料ガス排出
孔、積層体締め付けボルト孔が第１および第２セパレー
タ２０、２１と同等の位置関係に燃料電極２６の外周部
に穿設されている。

【００４０】そして、第１セパレータ２０、電極・膜接
合体２４、第２セパレータ２１が所定枚数順次積層され
る。ついで、陽極側集電板２７および陰極側集電板２８
がこのようして構成された積層体１０１の両端に重ねら
れ、第１および第２マニホールドプレート２２、２３が
陽極側集電板２７および陰極側集電板２８上にそれぞれ
重ねられる。さらに、陽極側押さえ板２９および陰極側
押さえ板３０が第１および第２マニホールドプレート２
２、２３上にそれぞれ配置され、積層体締め付けボルト
３１が積層体締め付けボルト孔１０に挿通される。そし
て、積層体締め付けボルト３１とナット３２との締着に
より、第１セパレータ２０、電極・膜接合体２４、第２
セパレータ２１、第１および第２マニホールドプレート
２２、２３等からなる積層体が締着一体化され、固体高
分子型燃料電池１００が得られる。この固体高分子型燃
料電池は、一対のセパレータにより電極・膜接合体２４
を挟持して構成される単セルが所定数直列に接続されて
構成されており、図７に示されるように、第１セパレー
タ２０、電極・膜接合体２４、第２セパレータ２１等か
らなる積層体１０１をその積層方向を水平とし、かつ、
燃料ガス排出孔６１が設けられた第４の辺を底辺とする
ように配置して使用される。

【００４１】ここで、陽極側集電板２７および陰極側集
電板２８にも、酸化剤ガス供給孔、酸化剤ガス排出孔、
冷却水供給孔、冷却水排出孔、燃料ガス供給孔、燃料ガ
ス排出孔、積層体締め付けボルト孔が第１および第２セ
パレータ２０、２１と同等の位置関係に設けられてい
る。また、陽極側押さえ板２９には、積層体締め付けボ
ルト孔、冷却水出口ポート連絡孔、酸化剤ガス出口ポー
ト連絡孔、燃料ガス出口ポート連絡孔、水抜き孔が第１
マニホールドプレート２２と同等の位置関係に設けられ
ている。同様に、陰極側押さえ板３０には、積層体締め
付けボルト孔、冷却水入口ポート連絡孔、酸化剤ガス入
口ポート連絡孔、燃料ガス入口ポート連絡孔、水抜き孔
が第２マニホールドプレート２３と同等の位置関係に設
けられている。このように構成された固体高分子型燃料
電池１００においては、第１セパレータ２０、電極・膜
接合体２４、第２セパレータ２１に設けられた酸化剤ガ
ス供給孔４０、酸化剤ガス排出孔４１、冷却水供給孔５
０、冷却水排出孔５１、燃料ガス供給孔６０および燃料
ガス排出孔６１はそれぞれ積層方向に連通して、独立し
た流路を構成している。そして、酸化剤ガス入力ポート
８０および酸化剤ガス出口ポート８１が第２および第１
マニホールドプレート２３、２２の酸化剤ガス入口連絡
孔４３および酸化剤ガス出口連絡孔４６にそれぞれ連結
され、冷却水入口ポート８２および冷却水出口ポート８
３が冷却水入口連絡孔５３および冷却水出口連絡孔５８
にそれぞれ連結され、燃料ガス入口ポート８４および燃
料ガス出口ポート８５が燃料ガス入口連絡孔６３および
燃料ガス出口連絡孔７２にそれぞれ連結されている。ま
た、４つの分割酸化剤ガス流路溝４２ａの各形成領域と
４つの冷却水流路溝５２ａの各形成領域とが、積層方向
に関して１対１の関係で重なっている。さらに、水抜き
ポート８６、８７が第１および第２中間マニホールド６
６、６９の水抜き孔７３、７４にそれぞれ連結されてい
る。

【００４２】つぎに、このように構成された固体高分子
型燃料電池１００の動作について図８乃至図１０を参照
しつつ説明する。酸化剤ガスは、図８に矢印で示される
ように、酸化剤ガス入口ポート８０から第２マニホール
ドプレート２３に入り、酸化剤ガス入口ポート連絡孔４
３から酸化剤ガス入口側共通マニホールド４４に入る。
そこで、酸化剤ガスは、４つの酸化剤ガス供給孔４０に
分配され、各第１セパレータ２０に形成された蛇腹状の
分割酸化剤ガス流路溝４２ａに導かれ、電極・膜接合体
２４の酸化剤電極に供給され、酸化剤電極上での電気化
学反応に供せられる。そして、酸化剤電極で使用されな
かった酸素や窒素、さらには生成した水滴が各分割酸化
剤ガス流路溝４２ａを通って酸化剤ガス排出孔４１に導
かれ、第１マニホールドプレート２２の酸化剤ガス出口
側共通マニホールド４５に集められ、その後酸化剤ガス
出口連絡孔４６を通って酸化剤ガス出口ポート８１から
排出される。この時、酸化剤ガスは、各酸化剤ガス供給
孔４０が積層方向に連通して構成される４つの酸化剤ガ
ス供給流路４０Ａ内を図８の下方から上方に流れ、各第
１セパレータ２０に形成された酸化剤ガス流路溝４２に
導かれる。そして、酸化剤ガス流路溝４２を構成する各
分割酸化剤ガス流路溝４２ａ内を図８の左側から右側に
流れた酸化剤ガスは、各酸化剤ガス排出孔４１が積層方
向に連通して構成される４つの酸化剤ガス排出流路４１
Ａに導かれ、各酸化剤ガス排出流路４１Ａ内を図８の下
方から上方に流れて酸化剤ガス出口側共通マニホールド
４５に集められ、その後酸化剤ガス出口ポート８１から
排出される。

【００４３】一方、燃料ガスは、図９に矢印で示される
ように、燃料ガス入口ポート８４から第２マニホールド
プレート２３に入り、燃料ガス入口ポート連絡孔６３か
ら燃料ガス入口第１分割孔６４に入る。そこで、燃料ガ
スは、燃料ガス入口第１分割孔６４に連なる各燃料ガス
供給孔６０が積層方向に連通して構成される燃料ガス供
給流路内を図９の下方から上方に流れ、各第２セパレー
タ２１に形成された分圧燃料ガス流路溝６２ａ（燃料ガ
ス流路溝６２）に導かれ、分割燃料ガス流路溝６２ａ内
を図９の紙面に垂直方向の下方に流れて電極・膜接合体
２４の燃料電極２６に供給され、燃料電極２６上での電
気化学反応に供せられる。そして、各分割燃料ガス流路
溝６２ａを通った燃料ガスは、各燃料ガス排出孔６１が
積層方向に連通して構成される燃料ガス排出流路６１Ａ
に導かれ、燃料ガス排出流路６１Ａ内を図９の下方から
上方に流れ、第１マニホールドプレート２２の燃料ガス
出口第１分割孔６５に集められる。

【００４４】また、燃料ガス出口第１分割孔６５に集め
られた燃料ガスは、燃料ガス第１中間マニホールド６６
を通って、燃料ガス入口第２分割孔６７に導かれる。こ
の時、燃料ガス第１中間マニホールド６６を通って上方
に上がることができず燃料ガス出口第１分割孔６５に溜
まった水滴は、水抜き孔７３を通って水抜きポート８６
から排水される。そして、燃料ガス入口第２分割孔６７
に導かれた燃料ガスは、燃料ガス入口第２分割孔６７に
連なる各燃料ガス供給孔６０が積層方向に連通して構成
される燃料ガス供給流路内を図９の上方から下方に流
れ、各第２セパレータ２１に形成された分割燃料ガス流
路溝６２ａ（燃料ガス流路溝６２）に導かれ、分割燃料
ガス流路溝６２ａ内を図９の紙面に垂直方向の下方に流
れて電極・膜接合体２４の燃料電極２６に供給され、燃
料電極２６上での電気化学反応に供せられる。そして、
各分割燃料ガス流路溝６２を通った燃料ガスは、各燃料
ガス排出孔６１が積層方向に連通して構成される燃料ガ
ス排出流路６１Ｂに導かれ、燃料ガス排出流路６１Ｂ内
を図９の上方から下方に流れ、第２マニホールドプレー
ト２３の燃料ガス出口第２分割孔６８に集められる。

【００４５】さらに、燃料ガス出口第２分割孔６８に集
められた燃料ガスは、燃料ガス第２中間マニホールド６
９を通って、燃料ガス入口第３分割孔７０に導かれる。
この時、燃料ガス第２中間マニホールド６９を通って上
方に上がることができず燃料ガス出口第２分割孔６８に
溜まった水滴は、水抜き孔７４を通って水抜きポート８
７から排水される。そして、燃料ガス入口第３分割孔７
０に導かれた燃料ガスは、燃料ガス入口第３分割孔７０
に連なる各燃料ガス供給孔６０が積層方向に連通して構
成される燃料ガス供給流路内を図９の下方から上方に流
れ、各第２セパレータ２１に形成された分割燃料ガス流
路溝６２ａ（燃料ガス流路溝６２）に導かれ、分割燃料
ガス流路溝６２ａ内を図９の紙面に垂直方向の下方に流
れて電極・膜接合体２４の燃料電極２６に供給され、燃
料電極２６上での電気化学反応に供せられる。そして、
各分割燃料ガス流路溝６２ａを通った燃料ガスは、各燃
料ガス排出孔６１が積層方向に連通して構成される燃料
ガス排出流路６１Ｃに導かれ、燃料ガス排出流路６１Ｃ
内を図９の下方から上方に流れ、第１マニホールドプレ
ート２２の燃料ガス出口第３分割孔７１に集められる。
さらに、燃料ガス出口第３分割孔７１に集められた燃料
ガスは、燃料ガス出口ポート連絡孔７２を通って燃料ガ
ス出口ポート８５から排出される。

【００４６】さらに、冷却水は、図１０に矢印で示され
るように、冷却水入口ポート８２から第２マニホールド
プレート２３に入り、冷却水入口ポート連絡孔５３から
冷却水入口側方向転換マニホールド５４に入って方向を
曲げられ、冷却水入口側共通マニホールド５５に入り、
４つの冷却水供給孔５０に分配される。そして、冷却水
は、各冷却水供給孔５０が積層方向に連通して構成され
る４つの冷却水供給流路５０Ａ内を図１０の下方から上
方に流れ、各第２セパレータ２１に形成された蛇腹状の
分割冷却水流路溝５２ａ（冷却水流路溝５２）に導か
れ、電極・膜接合体２４で発生した熱を吸収する。そし
て、各分割冷却水流路溝５２ａを通って暖められた冷却
水は、各冷却水排出孔５１が積層方向に連通して構成さ
れる４つの冷却水排出流路５１Ａに導かれ、各冷却水排
出流路５１Ａ内を図１０の下方から上方に流れて、第１
マニホールドプレート２２の冷却水出口側共通マニ５６
に集められ、その後冷却水出口側方向転換マニホールド
５７に入って方向を曲げられ、冷却水出口ポート連絡孔
５８を通って冷却水出口ポート８３から排出される。

【００４７】ここで、有効面積部の面積が１００ｃｍ²
として４０セルスタックの固体高分子型燃料電池１００
を作製し、空気とメタノールの改質模擬ガス（水素：７
５％、二酸化炭素：２５％、一酸化炭素：５０ｐｐｍ）
を流して、５００ｍＡ／ｃｍ ²の電流密度で運転したと
ころ、従来の燃料電池に比べて、温度分布が少なく、動
作可能名温度域も、特に低温側に広がっており、温度均
一化の効果が高いことが確認できた。また、燃料利用率
を高めて運転しても、安定に動作することが確認でき
た。さらに、合計１０００時間の運転実験を実施した
が、水滴が溜まることもなく、セル電圧が不安定になる
こともなく、極めて安定に動作できることが確認でき
た。

【００４８】この実施の形態１によれば、４つの酸化剤
ガス供給孔４０および酸化剤ガス排出孔４１がそれぞれ
第１セパレータ２０の相対する第１の辺および第２の辺
の周縁部に有効面積部２０ａに沿って配列され、酸化剤
ガス流路溝４２が相対する酸化剤ガス供給孔４０と酸化
剤ガス排出孔４１とを連絡するように形成されているの
で、酸化剤ガス流路溝４２が第１セパレータ２０の有効
面積部２０ａを４分割した各分割領域に独立して形成さ
れている。そこで、酸化剤ガス流路溝４２の高温となる
部分が有効面積部２０ａ内に分散して配置されることに
なり、従来装置に比べて、有効面積部２０ａ内の温度分
布が均一化される。その結果、温度の低い部分における
ＣＯ被毒の影響や、温度の高い部分における加湿不十分
の問題が起こりにくくなり、全体としての性能を向上さ
せることができる。さらに、動作温度範囲が広くなり、
安定した運転が行われるようになる。また、４つの冷却
水供給孔５０および冷却水排出孔５１がそれぞれ第２セ
パレータ２１の相対する第１の辺および第２の辺の周縁
部に有効面積部２１ｂに沿って配列され、冷却水流路溝
５２が相対する冷却水供給孔５０と冷却水排出孔５１と
を連絡するように形成されて、冷却水流路溝５２が第２
セパレータ２１の有効面積部２１ｂを４分割した各分割
領域に独立して形成されている。そして、独立した冷却
水流路溝５２（分割冷却水流路溝５２ａ）が形成される
有効面積部２１ｂの各分割領域が、独立した酸化剤ガス
流路溝４２（分割酸化剤ガス流路溝４２ａ）が形成され
る有効面積部２０ａの各分割領域に対応して形成されて
いるので、有効面積部２０ａ内に分散された酸化剤ガス
流路溝４２の高温となる部分を効果的に冷却することが
でき、有効面積部内の温度分布がさらに均一化される。
その結果、全体視しての性能がさらに向上されるととも
に、より安定した運転が行われるようになる。

【００４９】また、酸化剤ガス流路溝４２の長さが短く
なり、電流密度の上昇に起因する圧力損失の上昇を押さ
えることができる。また、酸化剤ガス流路溝４２が蛇腹
状に形成されているので、酸化剤ガスの流速が速めら
れ、生成水（水滴）を効果的に排出することができる。
その結果、生成水に起因する酸化剤ガス流路溝４２の閉
塞が防止され、安定した酸化剤ガスの供給が行われる。

【００５０】また、３つの燃料ガス供給孔６０および燃
料ガス排出孔６１がそれぞれ第２セパレータ２１の相対
する第３の辺および第４の辺の周縁部に有効面積部２１
ａに沿って配列され、燃料ガス流路溝６２が相対する酸
化剤ガス供給孔６０と燃料ガス排出孔６１とを連絡する
ように形成されているので、燃料ガス流路溝６２（分割
燃料ガス流路溝６２ａ）が第２セパレータ２１の有効面
積部２１ａを３分割した各分割領域に独立して形成され
ている。そして、配列方向の一側の燃料ガス排出孔６１
と配列方向の中央の燃料ガス供給孔６０とを連絡する燃
料ガス第１中間マニホールド６６が第１マニホールドプ
レート２２に形成され、配列方向の中央の燃料ガス排出
孔６１と配列方向の他側の燃料ガス供給孔６０とを連絡
する燃料ガス第２中間マニホールド６９が第２マニホー
ルドプレート２３に形成されている。これにより、第２
セパレータ２１の有効面積部２１ａを３分割した各分割
領域に形成された分割燃料ガス流路溝６２ａが燃料ガス
第１中間マニホールド６６および燃料ガス第２中間マニ
ホールド６９により直列に接続された燃料ガス流路が構
成される。そこで、燃料ガス流路を流れる燃料ガスが燃
料電極上で電気化学反応に供せられる機会が増大し、燃
料欠乏の発生が低減される。

【００５１】また、燃料ガス流路溝６２を構成する各溝
がストレート状に形成されているので、燃料ガスの流速
が速くなり、燃料ガスに含まれる不純物などの析出が抑
えられる。その結果、不純物などの析出に起因する燃料
ガス流路溝６２の閉塞が起きにくくなり、燃料欠乏の発
生が抑えられる。また、第１セパレータ２０、電極・膜
接合体２４、第２セパレータ２１等の積層体１０１が積
層方向を横方向とするように配置され、燃料ガスが燃料
ガス流路溝６２を上から下に流通するように燃料ガス流
路溝６２を形成しているので、燃料ガス流路溝６２の閉
塞がより起きにくくなる。さらに、燃料ガス第１中間マ
ニホールド６６および燃料ガス第２中間マニホールド６
９の上下方向の下端部に水抜き孔７３、７４が設けられ
ているので、燃料ガス第１中間マニホールド６６および
燃料ガス第２中間マニホールド６９を上方に上がらなか
った水滴が水抜き孔７３、７４から排出され、水詰まり
に起因する燃料ガス流路溝６２の閉塞が防止される。

【００５２】実施の形態２．図１１はこの発明の実施の
形態２に係る固体高分子型燃料電池を第２マニホールド
プレート側から見た正面図、図１２は図１１のＸＩＩ−
ＸＩＩ矢視断面図、図１３はこの発明の実施の形態２に
係る固体高分子型燃料電池に適用される第１マニホール
ドプレートを示す平面図、図１４はこの発明の実施の形
態２に係る固体高分子型燃料電池に適用される第２マニ
ホールドプレートを示す平面図である。

【００５３】図１１および図１２において、弾性体押さ
え板１１０は、陰極側押さえ板３０と同等の外形形状を
有するアルミ、ステンレス等の金属製であり、断面略半
円状の弾性体押さえ部１１０ａがリング状に成形されて
いる。そして、積層体締め付けボルト孔１０が弾性体押
さえ板１１０の四隅に穿設され、浮き上がり防止ボルト
孔１０ａが弾性体押さえ板１１０の中央に穿設されてい
る。弾性体１１１は、中空リング状のゴム製の袋体１１
２に充填ポート１１４から充填剤１１３を充填してリン
グ状に膨らまして構成されている。また、浮き上がり防
止ボルト１１５が陰極側押さえ板３０の中央に立設され
ている。図示していないが、浮き上がり防止ボルト１１
５が陽極側押さえ板２９の中央にも立設されている。

【００５４】図１３において、第１マニホールドプレー
ト２２Ａは、冷却水出口ポート連絡孔５８が冷却水出口
側共通マニホールド５６の一部に重なって穿設され、上
記実施の形態１における第１マニホールドプレート２２
における冷却水出口側方向転換マニホールド５７を省略
している。また、この第１マニホールドプレート２２Ａ
では、水抜き孔７３が省略され、多孔質シート１１６が
燃料ガス第１中間マニホールド６６の壁面に接着等の手
段により固着され、燃料ガス第１中間マニホールド６６
の全長にわたって配設されている。そして、多孔質シー
ト１１６の一端は燃料ガス出口第１分割孔６５内に延出
している。図１４において、第２マニホールドプレート
２３Ａは、冷却水入口ポート連絡孔５３が冷却水入口側
共通マニホールド５５の一部に重なって穿設され、上記
実施の形態１における第２マニホールドプレート２３に
おける冷却水入口側方向転換マニホールド５４を省略し
ている。また、この第２マニホールドプレート２３Ａで
は、水抜き孔７４が省略され、多孔質シート１１６が燃
料ガス第２中間マニホールド６９の壁面に接着等の手段
により固着され、燃料ガス第２中間マニホールド６９の
全長にわたって配設されている。そして、多孔質シート
１１６の一端は燃料ガス出口第２分割孔６８内に延出し
ている。

【００５５】この実施の形態２では、上記実施の形態１
と同様に、陽極側および陰極側集電体２７、２８が第１
セパレータ２０、電極・膜接合体２４および第２セパレ
ータ２１で構成された単セルを所定数積層されてなる積
層体１０１の両端に重ねられ、第１および第２マニホー
ルドプレート２２Ａ、２３Ａが陽極側および陰極側集電
体２７、２８上にそれぞれ重ねられ、平板状の陽極側お
よび陰極側押さえ板２９、３０が第１および第２マニホ
ールドプレート２２Ａ、２３Ａ上にそれぞれ重ねられ、
積層体締め付けボルト３１が各積層体締め付けボルト孔
１０に挿通されている。さらに、弾性体押さえ板１１０
が、積層体締め付けボルト孔１０に積層体締め付けボル
ト３１を通して、かつ、浮き上がりボルト孔１０ａに浮
き上がりボルト１１５を通して、陽極側および陰極側押
さえ板２９、３０上に重ねられている。この時、弾性体
１１１が弾性体押さえ部１１０ａに納まって陽極側およ
び陰極側押さえ板２９、３０と弾性体押さえ板１１０と
の間に介装されている。そして、ナット３２が積層体締
め付けボルト３１と浮き上がり防止ボルト１１５とに螺
着されている。

【００５６】これにより、ナット３２と積層体締め付け
ボルト３１および浮き上がり防止ボルト１１５との締着
力が弾性体１１１を介して陽極側および陰極側押さえ板
２９、３０に加わり、積層体１０１、陽極側および陰極
側集電体２７、２８および第１および第２マニホールド
プレート２２Ａ、２３Ａからなるスタックと陽極側およ
び陰極側押さえ板２９、３０とが締着一体化されてい
る。

【００５７】ここで、上記実施の形態１では、スタック
の両端に陽極側および陰極側押さえ板２９、３０をそれ
ぞれ配し、スタックの四隅に穿設された４つの積層体締
め付けボルト孔１０に挿通された積層体締め付けボルト
３１にナット３２を螺着してスタックおよび陽極側およ
び陰極側押さえ板２９、３０を締着一体化するスタック
締め付け構造を採っている。このスタック締め付け構造
では、陽極側および陰極側押さえ板２９、３０の四隅を
締め付けているので、スタックを構成する部材の凹凸に
起因して平板金属製の陽極側および陰極側押さえ板２
９、３０の中央部が浮き上がり、スタックにおける周辺
の内部マニホールドのガスシール部に面圧がかからなく
なり、ガスシール性が低下してしまう危険性があった。
そして、スタックの中央部に積層体締め付けボルト孔を
穿設し、この積層体締め付けボルト孔に挿通した積層体
締め付けボルト３１にナット３２を螺着することによ
り、この陽極側および陰極側押さえ板２９、３０の中央
部の浮き上がりを阻止することができるが、この積層体
締め付けボルト孔はスタックの中央部、即ち有効面積部
に穿設されることになり、このボルト孔の周囲をガスシ
ールする必要があり、現実的な対策ではなかった。

【００５８】この実施の形態２によれば、ナット３２と
積層体締め付けボルト３１との締着力が弾性体１１１を
介して陽極側および陰極側押さえ板２９、３０に加わる
ので、図１１中２点鎖線で示される四角形の有効面積部
の周辺に集中して面圧をかけることができる。その結
果、第１セパレータ２０と第２セパレータ２１および電
極・膜接合体２４との当接面や第２セパレータ２１と電
極・膜接合体２４との当接面等における酸化剤ガス供給
孔４０、酸化剤ガス排出孔４１、冷却水供給孔５０、冷
却水排出孔５１、燃料ガス供給孔６０、燃料ガス排出孔
６１等の周囲のシール性が確保される。つまり、スタッ
クにおける周辺の内部マニホールドのガスシール性を向
上させることができる。また、浮き上がり防止ボルト１
１５に螺着されたナット３２により弾性体押さえ板１１
０の中央部に浮き上がりが阻止されるので、ナット３２
と積層体締め付けボルト３１との締着力が弾性体押さえ
部１１０ａを介して弾性体１１１に確実に加わり、スタ
ックにおける周辺の内部マニホールドのガスシール性を
さらに向上させることができる。

【００５９】ここで、袋体１１２の材料にはネオプレン
ゴムやフッ素系ゴム等を用いることができ、特に寿命の
観点からはフッ素系ゴムを用いることが望ましい。ま
た、充填剤１１３としては、空気、油やブラインなどの
液体、高分子ゲルを用いることができるが、充填剤１１
３として空気を用いると、温度に対する体積の変化率が
大きく、面圧が低温ほど低下してしまうことから、温度
に対する体積の変化率の小さい油やブラインなどの液体
あるいは高分子ゲルを用いることが望ましい。また、油
やブラインなどの液体あるいは高分子ゲルに空気を１０
％程度混合したものを袋体１１２に充填すれば、クッシ
ョン性が高められ、温度による面圧の変化を少なくする
ことができる。また、弾性体１１１がドーナツ状のもの
としているが、弾性体１１１の形状は有効面積部の周辺
部のガスシール部に均一な面圧をかけることができる形
状であればよく、即ち締結時に陽極側および陰極側押さ
え板２９、３０に接触する弾性体１１１の外径が有効面
積部の外周にかかるような形状であればよく、例えば赤
血球のように真ん中がくぼんだ円盤形状でもよい。

【００６０】また、この実施の形態２によれば、多孔質
シート１１６が一端を燃料ガス出口第１分割孔６５およ
び燃料ガス出口第２分割孔６８内に延出するように燃料
ガス第１中間マニホールド６６および燃料ガス第２中間
マニホールド６９内に配設されているので、凝縮して燃
料ガス出口第１分割孔６５および燃料ガス出口第２分割
孔６８に溜まる水は多孔質シート１１６に吸着され、多
孔質シート１１６中に拡散されて燃料ガス第１中間マニ
ホールド６６および燃料ガス第２中間マニホールド６９
を上昇する燃料ガスに触れ、燃料ガスを加湿するかたち
で蒸発する。そこで、上記実施の形態１で必要であった
水抜き孔７３、７４を省略しても、凝縮して燃料ガス出
口第１分割孔６５および燃料ガス出口第２分割孔６８に
溜まる水により燃料ガスの流れが阻害されることも防止
できる。従って、水抜き孔７３、７４を省略できる分、
第１および第２マニホールドプレート２２Ａ、２３Ａの
加工が容易となり、低価格化が図られる。なお、多孔質
シート１１６は燃料ガスが流通可能であるので、多孔質
シート１１６を燃料ガス第１中間マニホールド６６およ
び燃料ガス第２中間マニホールド６９内に配設すること
で、燃料ガスの流れを阻害することもない。

【００６１】なお、上記実施の形態２では、多孔質シー
ト１１６が燃料ガス第１中間マニホールド６６および燃
料ガス第２中間マニホールド６９の両方に配設されてい
るものとしているが、多孔質シート１１６は燃料ガス第
１中間マニホールド６６および燃料ガス第２中間マニホ
ールド６９の両方に配設する必要はなく、いずれか一方
に配設してもよい。また、多孔質シート１１６は毛細管
現象に基づいて水分を吸着できるものであればよく、例
えば高分子吸水シート、和紙、固体高分子膜などを用い
ることができる。また、上記実施の形態２では、積層体
締め付けボルト孔１０は積層体の４隅に穿設されている
ものとしているが、積層体締め付けボルト孔１０は４隅
に加えて、各辺の中央部に穿設すれば、積層体締め付け
ボルト３１とナット３２との締着力による面圧が積層体
の有効面積部の周りにさらに確実に加わり、内部マニホ
ールドのガスシール性が高められる。

【００６２】また、弾性体１１１としてリング状のゴム
製の袋体１１２に充填材１１３を充填したものを用いる
ものとしているが、一対のリング状の金属薄板を重ね合
わせ、その内周縁部同士および外周縁部同士を溶着して
袋状とし、袋状に形成された金属薄板間に充填材を充填
してリング状に膨らましたものでもよい。このように構
成された弾性体であっても、締結時に弾性変形し、積層
体締め付けボルト３１とナット３２との締着力が陽極側
および陰極側押さえ板２９、３０に加わり、有効面積部
の周辺に集中して面圧がかかる。そして、金属薄板とし
ては例えばアルミニウムやステンレスの薄板を用いるこ
とができる。

【００６３】実施の形態３．上記実施の形態２では、積
層方向と直交する断面が略正方形の積層体１０１を一対
の弾性体押さえ板１１０および弾性体１１１を用いて締
結一体化するものとしているが、この実施の形態３で
は、図１５に示されるように、積層方向と直交する断面
が長方形の積層体を一対の弾性体押さえ板１１０Ａおよ
び弾性体１１１を用いて締結一体化するものである。

【００６４】この実施の形態３では、図１５に示される
ように、弾性体押さえ板１１０Ａは長方形の外形形状を
有し、２つ弾性体押さえ部１１０ａが並設されている。
そして、弾性体押さえ板１１０Ａが、各弾性体押さえ部
１１０ａ内に弾性体１１１を配して積層体の両端に配さ
れた陽極側および陰極側押さえ板上に重ねられ、積層体
の四隅と長辺（辺ＡＤおよび辺ＢＣ）の中央部に穿設さ
れた積層体締め付けボルト孔１０に挿通された積層体締
め付けボルト３１にナット３２が締着され、かつ、陽極
側および陰極側押さえ板に立設された浮き上がりボルト
１１５にナット３２が締着されている。この時、弾性体
１１１は、図１５に示されるように、２点鎖線で示され
る有効面積部の周縁部にかかるように陽極側および陰極
側押さえ板に当接している。

【００６５】従って、この実施の形態３においても、ナ
ット３２と積層体締め付けボルト３１および浮き上がり
防止ボルト１１５との締着力が２つの弾性体１１１を介
して積層体の有効面積部の周辺に均一に加わり、有効面
積部の周辺の内部マニホールドのガスシール性が確保さ
れる。

【００６６】なお、上記実施の形態３では、円形の弾性
体１１１を２つ用いるものとしているが、有効面積部の
周縁部にかかるような１つの楕円状の弾性体を用いて
も、同様の効果が得られる。

【００６７】実施の形態４．図１６はこの発明の実施の
形態４に係る固体高分子型燃料電池に適用される第１セ
パレータの酸化剤ガス流路側を示す平面図、図１７はこ
の発明の実施の形態４に係る固体高分子型燃料電池に適
用される第１セパレータの反酸化剤ガス流路側を示す平
面図、図１８はこの発明の実施の形態４に係る固体高分
子型燃料電池に適用される第２セパレータの燃料ガス流
路側を示す平面図、図１９はこの発明の実施の形態４に
係る固体高分子型燃料電池に適用される第２セパレータ
の冷却水流路側を示す平面図、図２０はこの発明の実施
の形態４に係る固体高分子型燃料電池における単セルを
酸化剤電極側から見た分解斜視図、図２１はこの発明の
実施の形態４に係る固体高分子型燃料電池における単セ
ルを燃料電極側から見た分解斜視図である。

【００６８】図１６および図１７において、各分割酸化
剤ガス流路溝４２ａを構成する２本の溝が、酸化剤ガス
供給孔４０の近傍の有効面積部２０ａの端部から第２の
辺側に延び、第２の辺側の有効面積部２０ａの端部で折
り返されて第１の辺側に延び、第１の辺側の有効面積部
２０ａの端部で折り返されるように蛇行して酸化剤ガス
排出孔４１の近傍の有効面積部２０ａの端部に至るよう
に第１セパレータ２０Ａの主面に凹設されている。そし
て、酸化剤ガス流路入口側貫通孔１２０および酸化剤ガ
ス流路出口側貫通孔１２１が各分割酸化剤ガス流路溝４
２ａを構成する２本の溝の両端部に穿設されている。ま
た、シールパッキンずれ防止用突起１２２が積層体締め
付けボルト孔１０、酸化剤ガス供給孔４０、酸化剤ガス
排出孔４１、冷却水供給孔５０、冷却水排出孔５１、燃
料ガス供給孔６０および燃料ガス排出孔６１のそれぞれ
の孔の周囲を取り囲むように第１セパレータ２０Ａの裏
面（酸化剤ガス流路溝４２ａが形成されている主面と反
対の面）に突設されている。シールパッキン１２３は、
例えばフッ素系ゴムシートを第１セパレータ２０Ａと同
等の正方形に形成され、第１セパレータ２０Ａのシール
パッキンずれ防止用突起１２２、酸化剤ガス流路入口側
貫通孔１２０および酸化剤ガス流路出口側貫通孔１２１
に対応した開口が形成されている。なお、他の構成は上
記実施の形態１における第１セパレータ２０と同様に構
成されている。

【００６９】図１８および図１９において、各分割燃料
ガス流路溝６２ａを構成する８本の溝が、燃料ガス供給
孔６０の近傍の有効面積部２１ａの端部からストレート
に燃料ガス排出孔６１の近傍の有効面積部２１ａの端部
に至るように第２セパレータ２１Ａの主面に凹設されて
いる。そして、燃料ガス流路入口側貫通孔１２４および
燃料ガス流路出口側貫通孔１２５が各分割燃料ガス流路
溝６２ａを構成する８本の溝の両端部に穿設されてい
る。また、酸化剤ガス入口流路溝１２６が各酸化剤ガス
供給孔４０から第１の辺側の有効面積部２１ｂの端部に
至るように第２セパレータ２１Ａの裏面（燃料ガス流路
溝６２ａが形成されている主面と反対の面、即ち冷却水
流路溝５２ａが形成されている面）に凹設されている。
同様に、酸化剤ガス出口流路溝１２７が各酸化剤ガス排
出孔４１から第２の辺側の有効面積部２１ｂの端部に至
るように第２セパレータ２１Ａの裏面に凹設されてい
る。さらに、燃料ガス入口流路溝１２８が各燃料ガス供
給孔６０から第３の辺側の有効面積部２１ｂの端部に至
るように第２セパレータ２１Ａの裏面に凹設されてい
る。同様に、燃料ガス出口流路溝１２９が各燃料ガス排
出孔６１から第４の辺側の有効面積部２１ｂの端部に至
るように第２セパレータ２１Ａの裏面に凹設されてい
る。この時、第２セパレータ２１Ａの主面に形成された
各分割燃料ガス流路溝６２ａを構成する８本の溝は、そ
れぞれ燃料ガス流路入口側貫通孔１２４および燃料ガス
入口流路溝１２８を介して燃料ガス供給孔６０に連通さ
れ、燃料ガス流路出口側貫通孔１２５および燃料ガス出
口流路溝１２９を介して燃料ガス排出孔６１に連通され
ている。なお、他の構成は上記実施の形態１における第
２セパレータ２１と同様に構成されている。

【００７０】このように形成された第１セパレータ２０
Ａおよび第２セパレータ２１Ａは、図２０および図２１
に示されるように、それぞれの主面を電極・膜接合体２
４に向けて電極・膜接合体２４を挟持して、単セルを構
成している。そして、第１セパレータ２１Ａの裏面には
シールパッキン１２３がシールパッキンずれ防止用突起
１２２により位置決めされて配設されている。

【００７１】この実施の形態４では、図示していない
が、上記実施の形態２と同様に、第１セパレータ２０
Ａ、電極・膜接合体２４および第２セパレータ２１Ａか
らなる単セルがシールパッキン１２３を介して所定数積
層され、陽極側集電板２７および陰極側集電板２８が第
１セパレータ２０Ａ、電極・膜接合体２４および第２セ
パレータ２１Ａの積層体の両端に重ねられ、第１および
第２マニホールドプレート２２、２３が陽極側集電板２
７および陰極側集電板２８上にそれぞれ重ねられ、陽極
側押さえ板２９および陰極側押さえ板３０が第１および
第２マニホールドプレート２２、２３上にそれぞれ重ね
られ、さらに弾性体押さえ板１１０が陽極側押さえ板２
９および陰極側押さえ板３０上にそれぞれ配置される。
ついで、積層体締め付けボルト３１および浮き上がり防
止ボルト１１５が積層体締め付けボルト孔１０および浮
き上がり防止ボルト孔１０ａに挿通される。そして、積
層体締め付けボルト３１および浮き上がり防止ボルト１
１５とナット３２との締着により、第１セパレータ２０
Ａ、電極・膜接合体２４、第２セパレータ２１Ａ、第１
および第２マニホールド２２、２３等からなる積層体が
締結一体化され、固体高分子型燃料電池が得られる。

【００７２】このように構成された固体高分子型燃料電
池においては、第１セパレータ２０Ａ、電極・膜接合体
２４、第２セパレータ２１Ａに設けられた酸化剤ガス供
給孔４０、酸化剤ガス排出孔４１、冷却水供給孔５０、
冷却水排出孔５１、燃料ガス供給孔６０および燃料ガス
排出孔６１はそれぞれ積層方向に連通して、独立した流
路を構成している。そして、酸化剤ガスは、各酸化剤ガ
ス供給孔４０から第２セパレータ２１Ａの裏面に形成さ
れた酸化剤ガス入口流路溝１２６に導かれ、第１セパレ
ータ２０Ａに穿設された酸化剤ガス流路入口側貫通孔１
２０を介して第１セパレータ２０Ａの主面に形成された
分割酸化剤ガス流路溝４２ａに導かれ、各分割酸化剤ガ
ス流路溝４２ａを流れた後、第１セパレータ２０Ａに穿
設された酸化剤ガス流路出口側貫通孔１２１を介して第
２セパレータ２１Ａの裏面に形成された酸化剤ガス出口
流路溝１２７に導かれて、各酸化剤ガス排出孔４１に入
るように流れる。また、燃料ガスは、各燃料ガス供給孔
６０から第２セパレータ２１Ａの裏面に形成された燃料
ガス入口流路溝１２８に導かれ、第２セパレータ２１Ａ
に穿設された燃料ガス流路入口側貫通孔１２４を介して
第２セパレータ２１Ａの主面に形成された分割燃料ガス
流路溝６２ａに導かれ、各分割燃料ガス流路溝６２ａを
流れた後、第２セパレータ２１Ａに穿設された燃料ガス
流路出口側貫通孔１２５を介して第２セパレータ２１Ａ
の裏面に形成された燃料ガス出口流路溝１２９に導かれ
て、各燃料ガス排出孔６１に入るように流れる。なお、
他の動作は上記実施の形態１、２と同様である。

【００７３】ここで、上記実施の形態１、２において
は、各分割酸化剤ガス流路溝４２ａが酸化剤ガス供給孔
４０と酸化剤ガス排出孔４１とを連通するように第１セ
パレータ２０の主面に凹設されているので、第１セパレ
ータ２０の有効面積部２０ａの周囲は平坦面に形成され
ていない。同様に、各分割燃料ガス流路溝６２ａが燃料
ガス供給孔６０と燃料ガス排出孔６１とを連通するよう
に第２セパレータ２１の主面に凹設されているので、第
２セパレータ２１の有効面積部２１ａの周囲は平坦面に
形成されていない。そこで、第１および第２セパレータ
２０、２１により電極・膜接合体２４を挟持したとき
に、各酸化剤ガス供給孔４０および酸化剤ガス排出孔４
１の周囲において、電極・膜接合体２４が分割酸化剤ガ
ス流路溝４２ａに食い込み、第２セパレータ２１と電極
・膜接合体２４との間における分割燃料ガス流路溝６２
ａのガスシール性および各酸化剤ガス供給孔４０および
酸化剤ガス排出孔４１のガスシール性が低下し、燃料ガ
スと酸化剤ガスとの混合が発生する恐れがあった。同様
に、各燃料ガス供給孔６０および燃料ガス排出孔６１の
周囲において、電極・膜接合体２４が分割燃料ガス流路
溝６２ａに食い込み、第１セパレータ２０と電極・膜接
合体２４との間における分割酸化剤ガス流路溝４２ａの
ガスシール性および各燃料ガス供給孔６０および燃料ガ
ス排出孔６１のガスシール性が低下し、燃料ガスと酸化
剤ガスとの混合が発生する恐れがあった。

【００７４】この不具合を解消するために、本出願人
は、第１セパレータの各酸化剤ガス供給孔および酸化剤
ガス排出孔と分割酸化剤ガス流路溝との連結部周りを窪
ませ、第２セパレータの各燃料ガス供給孔および燃料ガ
ス排出孔と分割燃料ガス流路溝との連結部周りを窪ま
せ、あて板をそれらの窪み内に配設して、第１および第
２セパレータの有効面積部周りを平坦面とする対策を、
特公平１−６０８９９号公報に提案している。しかしな
がら、酸化剤ガス供給孔、酸化剤ガス排出孔、燃料ガス
供給孔および燃料ガス排出孔の孔数が多くなると、窪み
の個数が増大してしまい、固体高分子型燃料電池の組立
性が著しく低下するという不具合があった。

【００７５】この実施の形態４によれば、酸化剤ガス流
路入口側貫通孔１２０および酸化剤ガス流路出口側貫通
１２１孔を第１セパレータ２０Ａに穿設して各分割酸化
剤ガス流路溝４２ａを第１セパレータ２０Ａの裏面側に
迂回させて酸化剤ガス供給孔４０および酸化剤ガス排出
孔４１に連通させているので、第１セパレータ２０Ａの
主面における有効面積部２０ａ、酸化剤ガス供給孔４
０、酸化剤ガス排出孔４１、冷却水供給孔５０、冷却水
排出孔５１、燃料ガス供給孔６０および燃料ガス排出孔
６１の周囲が平坦面に形成される。同様に、燃料ガス流
路入口側貫通孔１２４および燃料ガス流路出口側貫通孔
１２５を第２セパレータ２１Ａに穿設して各分割燃料ガ
ス流路溝６２ａを第２セパレータ２１Ａの裏面側に迂回
させて燃料ガス供給孔６０および燃料ガス排出孔６１に
連通させているので、第２セパレータ２１Ａの主面にお
ける有効面積部２１ａ、酸化剤ガス供給孔４０、酸化剤
ガス排出孔４１、冷却水供給孔５０、冷却水排出孔５
１、燃料ガス供給孔６０および燃料ガス排出孔６１の周
囲が平坦面に形成される。そこで、電極・膜接合体２４
の有効面積部２４ａ、酸化剤ガス供給孔４０、酸化剤ガ
ス排出孔４１、冷却水供給孔５０、冷却水排出孔５１、
燃料ガス供給孔６０および燃料ガス排出孔６１の周囲が
第１および第２セパレータ２０Ａ、２１Ａの平坦面に挟
持されるので、上記実施の形態１、２のように、電極・
膜接合体２４の分割酸化剤ガス流路溝４２ａや分割燃料
ガス流路溝６２ａへの食い込みに起因するガスシール性
悪化の恐れがなく、極めて高いガスシールを実現するこ
とができるとともに、特公平１−６０８９９号公報のよ
うな組立性の低下もなく、固体高分子型燃料電池の組立
性を向上させることができる。

【００７６】なお、第１および第２セパレータ２０Ａ、
２１Ａはシールパッキン１２３を挟持して締着され、分
割冷却水流路溝５２ａに対向する第１セパレータ２０Ａ
の面が平坦面に形成されているので、分割冷却水流路溝
５２ａのシール性は確保されている。同様に、酸化剤ガ
ス流路入口流路溝１２６、酸化剤ガス流路出口流路溝１
２７、燃料ガス流路入口流路溝１２８および燃料ガス流
路出口流路溝１２９のガスシール性も確保されている。

【００７７】なお、上記実施の形態４では、酸化剤ガス
入口側流路溝１２６、酸化剤ガス流路出口流路溝１２
７、燃料ガス流路入口流路溝１２８および燃料ガス流路
出口流路溝１２９が第２セパレータ２１Ａの裏面に形成
されているものとしているが、酸化剤ガス入口側流路溝
１２６、酸化剤ガス流路出口流路溝１２７、燃料ガス流
路入口流路溝１２８および燃料ガス流路出口流路溝１２
９は第１セパレータ２０Ａの裏面に形成されても、同様
の効果が得られる。同様に、冷却水流路溝５２は第１セ
パレータ２０１Ａの裏面に形成されてもよい。また、酸
化剤ガス入口側流路溝１２６および酸化剤ガス流路出口
流路溝１２７を第１セパレータ２０Ａの裏面に形成し、
燃料ガス流路入口流路溝１２８および燃料ガス流路出口
流路溝１２９を第２セパレータ２１Ａの裏面に形成して
もよい。

【００７８】実施の形態５．この実施の形態５では、第
１セパレータ２０Ａには、カーボン粉末とフッ素系樹脂
とを混練したものを、鋳型にはめ込んでプレス成形する
ことで作製した、いわゆる圧縮成型したカーボンモール
ドセパレータを使用している。また、第２セパレータ２
１Ａには、カーボン粉末を高温で炭化する樹脂と混合し
てペースト化し、射出成形によって燃料ガス流路、冷却
水流路および内部マニホールドを彫り込んだ鋳型に流し
込み、熱処理によって硬化させた後、１０００℃以上の
温度で樹脂を炭化して作製した、いわゆる樹脂を炭化し
たカーボンモールドセパレータを使用している。ここ
で、高温で炭化する樹脂としては、フェノール樹脂、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂
が用いられる。なお、他の構成は上記実施の形態４と同
様に構成されている。

【００７９】ここで、第１セパレータ２０Ａは片面にの
み溝加工を施しており、板厚を薄くすることができる
が、第２セパレータ２１Ａは両面に溝加工を施している
ので、板厚を薄くできない。そして、樹脂を炭化したカ
ーボンモールドセパレータは、樹脂を炭化しているの
で、電気抵抗を小さくできるものの、割れやすい特性を
有している。一方、圧縮成型のカーボンモールドセパレ
ータは、柔軟性を有し、割れに強いが、電気抵抗が大き
くなるという特性を有している。

【００８０】この実施の形態５では、第１セパレータ２
０Ａに圧縮成型したカーボンモールドセパレータを用
い、厚みを薄く（例えば、１．５ｍｍ）して、電気抵抗
の増大を抑え、第２セパレータ２１Ａに樹脂を炭化した
カーボンモールドセパレータを用い、厚みを厚く（例え
ば、２．５ｍｍ）して割れに対する強度を大きくしてい
る。これにより、全体としての電気抵抗を小さくできる
とともに、割れに対する強度を大きくできる固体高分子
型燃料電池を得ることができる。

【００８１】実施の形態６．この実施の形態６では、第
１セパレータ２０Ａと第２セパレータ２１Ａとで電極・
膜接合体２４を挟み込み、例えばシリコーン系接着剤を
用いて接合一体化して単セルを作製している。そして、
図示していないが、一体化された単セルがシールパッキ
ン１２３を介して所定数積層され、陽極側集電板２７お
よび陰極側集電板２８が単セルの積層体の両端に重ねら
れ、第１および第２マニホールドプレート２２、２３が
陽極側集電板２７および陰極側集電板２８上にそれぞれ
重ねられ、陽極側押さえ板２９および陰極側押さえ板３
０が第１および第２マニホールドプレート２２、２３上
にそれぞれ重ねられ、さらに弾性体押さえ板１１０が陽
極側押さえ板２９および陰極側押さえ板３０上にそれぞ
れ配置される。ついで、積層体締め付けボルト３１およ
び浮き上がり防止ボルト１１５が積層体締め付けボルト
孔１０および浮き上がり防止ボルト孔１０ａに挿通され
る。そして、積層体締め付けボルト３１および浮き上が
り防止ボルト１１５とナット３２との締着により、単セ
ル、第１および第２マニホールド２２、２３等からなる
積層体が締結一体化され、固体高分子型燃料電池が得ら
れる。なお、単セルが接合一体化されている点を除い
て、上記実施の形態４と同様に構成されている。

【００８２】この実施の形態６によれば、単セルが接着
一体化されているので、固定高分子型燃料電池の組立性
が向上される。また、シールパッキン１２３が単セル間
に介装されているので、積層体締め付けボルト３１およ
び浮き上がり防止ボルト１１５とナット３２との締着を
緩めることにより、特定の単セルを取り出すことができ
る。これにより、不良の単セルのみを簡易に積層体から
分離して取り出すことができるようになる。

【００８３】実施の形態７．この実施の形態７では、図
２２に示されるように、第１セパレータ２０、電極・膜
接合体２４および第２セパレータ２１からなる単セルを
所定数積層した積層体と、積層体の両端に配された陽極
側および陰極側集電体２７、２８と、陽極側および陰極
側集電体２７、２８の上に重ねられた第１および第２マ
ニホールドプレート２２Ａ、２３Ａと、第１および第２
マニホールドプレート２２Ａ、２３Ａ上に弾性体１１１
を介在させて重ねられた弾性体押さえ板１１０Ａとを積
層体締め付けボルト３１および浮き上がり防止ボルト１
１５とナット３２との締着により一体化してなるスタッ
ク１３０が、積層方向を水平方向としてクッション材１
３１上に設置されている。このクッション材１３１は、
電気絶縁性を有する多孔質のプラスチック、例えばアラ
ミド繊維で作製されている。なお、他の構成は上記実施
の形態３と同様に構成されている。

【００８４】この実施の形態７によれば、スタック１３
０がクッション材１３１上に設置されているので、スタ
ック１３０の移動時の衝撃が敷物１３１により吸収さ
れ、スタック１３０の破損が抑えられる。また、スタッ
ク１３０内の冷却水が漏れたり、スタック１３０に水が
かかった場合、水は多孔質のクッション材１３１を通っ
て下方に流れ、スタック１３０下部に水が溜まることが
ない。これにより、水平方向に並んだ単セル間が水によ
り電気的に短絡されて短絡電流が流れるようなことも、
未然に防止される。ここで、クッション材１３１の厚み
が薄いと水が溜まりやすく、クッション性が乏しいこと
から、１０ｍｍ以上の厚みにすることが望ましい。

【００８５】なお、上記各実施の形態では、燃料ガス流
路溝６２が有効面積部を３分割してなる各分割領域に独
立して形成され、酸化剤ガス流路溝４２および冷却水流
路溝５２が有効断面積部を４分割してなる各分割領域に
独立して形成されているものとしているが、本発明はこ
の分割数に限定されるものではない。また、上記各実施
の形態では、酸化剤ガスと冷却水とが積層体内で対向し
て流れるように酸化剤ガス流路溝および冷却水流路溝を
形成するものとして説明しているが、酸化剤ガスと冷却
水とが積層体内で平行して流れるように酸化剤ガス流路
溝および冷却水流路溝を形成してもよい。この場合、例
えば冷却水を冷却水排出孔５１から流入し、冷却水供給
孔５０から排出させるようにすればよい。これにより、
酸化剤ガスの入口側と冷却水の入口側とが一致し、高温
となる酸化剤ガス流路溝の入口側近傍が効果的に冷却さ
れ、温度分布の均一化が図られる。

【００８６】また、上記各実施の形態では、積層体１０
１を積層方向を横方向として配置し、燃料ガスを上から
下に流し、酸化剤ガスおよび冷却水を水平に流すものと
して説明しているが、積層体１０１を積層方向を縦方向
として配置してもよい。この場合においても、第２セパ
レータ２１の有効面積部２１ａを３分割した各分割領域
に形成された分割燃料ガス流路溝６２ａが燃料ガス第１
中間マニホールド６６および燃料ガス第２中間マニホー
ルド６９により直列に接続された燃料ガス流路が構成さ
れるので、燃料ガス流路を流れる燃料ガスが燃料電極上
で電気化学反応に供せられる機会が増大し、燃料欠乏の
発生が低減される。また、燃料ガス流路溝６２を構成す
る各溝がストレート状に形成されているので、燃料ガス
の流速が速くなり、燃料ガスに含まれる不純物などの析
出が抑えられる。また、積層体の下端に配されるマニホ
ールドプレートに設けられる中間マニホールドに水抜き
孔を設ければ、水詰まりによる燃料ガス流路溝の閉塞が
防止される。

【００８７】また、上記各実施の形態では、１単セル毎
のセパレータに冷却水流路溝を形成するものとしている
が、数単セル毎のセパレータに冷却水流路溝を形成して
も、同様の効果を奏する。また、上記各実施の形態で
は、冷却水供給孔５０および冷却水排出孔５１が酸化剤
ガス供給孔４０および酸化剤ガス排出孔４１の外側に配
置されているものとしているが、冷却水供給孔５０およ
び冷却水排出孔５１を酸化剤ガス供給孔４０および酸化
剤ガス排出孔４１の内側に配置してもよく、さらには、
冷却水供給孔５０を酸化剤ガス供給孔４０の外側に配置
し、かつ、冷却水排出孔５１を酸化剤ガス排出孔４１の
内側に配置してもよい。

【００８８】なお、この発明は、燃料を改質した改質ガ
スを用い、空気を酸化剤ガスとして用いる場合を想定し
ているが、燃料に純水素を用いた場合にも、同様の効果
を奏する。また、改質した改質ガスではなく、メタノー
ルやジメチルエーテルを直接反応させる直接型燃料電池
に適用することも可能である。さらに、酸化剤ガスとし
て空気とは酸素濃度の異なるガスを用いても、同様の効
果を奏する。

【００８９】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００９０】この発明によれば、固体高分子電解質膜の
両側に酸化剤電極と燃料電極とが接合一体化された電極
・膜接合体と、セパレータとを交互に積層して構成され
た積層体を有し、酸化剤ガス流路溝が上記セパレータの
上記酸化剤電極に面する有効面積部に形成され、燃料ガ
ス流路溝が上記セパレータの上記燃料電極に面する有効
面積部に形成され、さらに冷却水流路溝が所定数の単セ
ル毎の上記セパレータの内部の有効面積部に対応する部
位に形成されている固体高分子型燃料電池において、上
記積層体を積層方向に貫通する複数の酸化剤ガス供給孔
がそれぞれ独立して上記積層体の第１の辺の周縁部に上
記有効面積部に沿って１列に設けられ、上記積層体を積
層方向に貫通する酸化剤ガス排出孔がそれぞれ独立して
上記積層体の第１の辺に対向する第２の辺の周縁部に上
記有効面積部に沿って１列に上記酸化剤ガス供給孔と同
数設けられ、上記酸化剤ガス流路溝は相対する上記酸化
剤ガス供給孔と上記酸化剤ガス排出孔とを連絡するよう
に形成された、それぞれ独立する複数の分割酸化剤ガス
流路溝から構成され、上記積層体を積層方向に貫通する
冷却水供給孔がそれぞれ独立して上記積層体の上記第１
および第２の辺の一方の辺の周縁部に上記有効面積部に
沿って１列に上記酸化剤ガス供給孔と同数設けられ、上
記積層体を積層方向に貫通する冷却水排出孔がそれぞれ
独立して上記積層体の上記第１および第２の辺の他方の
辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記酸化剤
ガス供給孔と同数設けられ、上記冷却水流路溝は相対す
る上記冷却水供給孔と上記冷却水排出孔とを連絡するよ
うに形成された、それぞれ独立する複数の分割冷却水流
路溝から構成され、上記複数の分割酸化剤ガス流路溝の
各形成領域と上記複数の分割冷却水流路溝の各形成領域
とが上記積層体の積層方向に関して１対１の関係で重な
っているので、酸化剤ガス流路溝の高温となる部分がセ
ル面内に分散され、冷却水流路溝内を流れる冷却水によ
り酸化剤ガス流路溝の高温となる部分が効果的に冷却さ
れ、セル面内の温度分布が均一化される。これにより、
全体としての性能を向上できると共に、動作温度範囲が
広く、安定した運転が実現できる固体高分子型燃料電池
が得られる。

【００９１】また、上記分割酸化剤ガス流路溝および上
記分割冷却水流路溝が、上記第１および第２の辺の一方
から他方に延び、折り返されて他方から一方に延び、さ
らに折り返されて一方から他方に延びるパターンを少な
くとも１回以上繰り返してなる蛇腹状の溝で構成されて
いるので、分割酸化剤ガス流路溝を流れる酸化剤ガスの
流速が速くなり、酸化剤ガス中に含まれる生成水を効果
的に除去できる。

【００９２】また、上記積層体を積層方向に貫通する複
数の燃料ガス供給孔がそれぞれ独立して上記積層体の上
記第１および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に上記
有効面積部に沿って１列に設けられ、上記積層体を積層
方向に貫通する燃料ガス排出孔がそれぞれ独立して上記
積層体の第３の辺に対向する第４の辺の周縁部に上記有
効面積部に沿って１列に上記燃料ガス供給孔と同数設け
られ、上記燃料ガス流路溝は相対する上記燃料ガス供給
孔と上記燃料ガス排出孔とを連絡するように形成され
た、それぞれ独立する複数の分割燃料ガス流路溝から構
成され、上記複数の分割燃料ガス流路溝はそれぞれ複数
の直線状の溝で構成され、さらに、上記複数の分割燃料
ガス流路溝が上記積層体の端部に配されたマニホールド
プレートに上記燃料ガス供給孔と上記燃料ガス排出孔と
を連絡するように設けられた燃料ガス中間マニホールド
を介して直列に連結されているので、燃料ガスが燃料電
極上で電気化学的反応に供される機会が増え、燃料欠乏
の発生が抑えられる。

【００９３】また、上記セパレータは、上記分割酸化剤
ガス流路溝が一面側の有効面積部に形成された第１セパ
レータと、上記分割燃料ガス流路溝が一面側の有効面積
部に形成され、他面側が上記第１セパレータの他面側に
相対するように配置される第２セパレータとから構成さ
れ、酸化剤ガス入口流路溝が上記複数の酸化剤ガス供給
孔のそれぞれから上記有効面積部の上記第１の辺側の端
部に至るように、かつ、酸化剤ガス出口流路溝が上記複
数の酸化剤ガス排出孔のそれぞれから上記有効面積部の
上記第２の辺側の端部に至るように上記第１セパレータ
または第２セパレータの他面側に凹設され、燃料ガス入
口流路溝が上記複数の燃料ガス供給孔のそれぞれから上
記有効面積部の上記第３の辺側の端部に至るように、か
つ、燃料ガス出口流路溝が上記複数の燃料ガス排出孔の
それぞれから上記有効面積部の上記第４の辺側の端部に
至るように上記第１セパレータもしくは第２セパレータ
の他面側に凹設され、酸化剤ガス流路入口側貫通孔が上
記有効面積部の上記第１の辺側の端部に上記分割酸化剤
ガス流路溝と上記酸化剤ガス入口流路溝とを連絡するよ
うに上記第１セパレータに穿設され、酸化剤ガス流路出
口側貫通孔が上記有効面積部の上記第２の辺側の端部に
上記分割酸化剤ガス流路溝と上記酸化剤ガス出口流路溝
とを連絡するように上記第１セパレータに穿設され、燃
料ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の上記第３の
辺側の端部に上記分割燃料ガス流路溝と上記燃料ガス入
口流路溝とを連絡するように上記第２セパレータに穿設
され、燃料ガス流路出口側貫通孔が上記有効面積部の上
記第４の辺側の端部に上記分割燃料ガス流路溝と上記燃
料ガス出口流路溝とを連絡するように上記第２セパレー
タに穿設されているので、電極・膜接合体に接する第１
および第２セパレータの有効面積部の外周部が平坦にで
き、内部マニホールドのガスシール性が向上される。

【００９４】また、上記酸化剤ガス入口流路溝、上記酸
化剤ガス出口流路溝、上記燃料ガス入口流路溝、上記燃
料ガス出口流路溝および上記冷却水流路溝が上記第１セ
パレータおよび上記第２セパレータの一方のセパレータ
の他面面に形成されており、上記一方のセパレータがカ
ーボン粉末と高温で炭化する樹脂との混合物の射出成形
体を１０００℃以上の温度で処理して該樹脂を炭化させ
た射出成形カーボンモールドセパレータで作製され、上
記第１セパレータおよび上記第２セパレータの他方のセ
パレータがカーボン粉末と樹脂との混合物を圧縮成型し
て成形された圧縮成型カーボンモールドセパレータで作
製されているので、セパレータ全体としての電気抵抗が
小さくなるとともに、割れに対する強度が大きくなる。

【００９５】また、上記第１セパレータと上記電極・膜
接合体とが上記有効面積部の外周側を接着剤を介して接
合一体化され、上記第２セパレータと上記電極・膜接合
体とが上記有効面積部の外周側を接着剤を介して接合一
体化されて上記単セルを構成し、該単セルがゴム製のパ
ッキンを介して積層されているので、単セル単位での分
割が可能となり、不具合の発生した単セルのみを交換す
ることができる。

【００９６】また、上記積層体が積層方向を水平方向と
し、かつ、上記第４の片を底辺とするように配置され、
燃料ガスが上記複数の分割燃料ガス流路溝を上から下に
流れるように構成されているので、分割燃料ガス流路溝
の閉塞が起こりにくくなる。

【００９７】また、上記燃料ガス中間マニホールドの底
部に水抜き穴が設けられているので、燃料ガスに含まれ
る水滴が水抜き穴から排出され、水溜まりに起因する流
路の閉塞が防止される。

【００９８】また、多孔質材が一端を上記燃料ガス中間
マニホールドの底部に位置させて該燃料ガス中間マニホ
ールド内に配設されているので、燃料ガス中の水分が結
露しても、結露水が多孔質材中に拡散されて燃料ガスに
触れ、燃料ガスを加湿する形で蒸発し、水溜まりに起因
する流路の閉塞が防止される。

【００９９】また、上記積層体は厚さ１０ｍｍ以上の電
気絶縁性の多孔質のクッション材上に設置されているの
で、衝撃に起因する積層体の損傷が防止されるととも
に、積層体内の冷却水の漏れ起因する電気的短絡事故の
発生が抑えられる。

【０１００】また、積層体締め付けボルト孔が上記積層
体の少なくとも四隅に積層方向に貫通して形成され、円
盤状の弾性体が上記積層体の両端の上記積層体締め付け
ボルト孔で囲まれた領域に配置され、上記円盤状の弾性
体に対応した凹部を有する弾性体押さえ板が上記弾性体
を該凹部内に納めるように上記積層体の両端に配置さ
れ、上記積層体締め付けボルト孔に挿通された積層体締
め付けボルトの両端にナットを締着することにより、上
記弾性体押さえ板を介して上記弾性体を加圧して上記積
層体を締着一体化しているので、内部マニホールドのガ
スシール性が向上される。

【０１０１】また、この発明の固体高分子型燃料電池の
セパレータは、矩形平板状に成形され、酸化剤ガス供給
孔が第１の辺の周縁部に有効面積部に沿って１列に複数
穿設され、酸化剤ガス排出孔が上記第１の辺に対向する
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水供給孔が上記
第１の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水排出孔が上記
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、燃料ガス供給孔が上
記第１および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に有効
面積部に沿って１列に複数穿設され、燃料ガス排出孔が
上記第３の辺に対向する第４の辺の周縁部に上記有効面
積部に沿って１列に上記燃料ガス供給孔と同数穿設さ
れ、分割酸化剤ガス流路溝が主面側に上記酸化剤ガス供
給孔の配列方向に上記酸化剤ガス供給孔の個数分に分割
された上記有効面積部の各領域に上記酸化剤ガス供給孔
の側から上記酸化剤ガス排出孔の側に延びるように凹設
され、酸化剤ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の
上記第１の辺側の端部で上記分割酸化剤ガス流路溝の端
部に重なるように穿設され、酸化剤ガス流路出口側貫通
孔が上記有効面積部の上記第２の辺側の端部で上記分割
酸化剤ガス流路溝の端部に重なるように穿設された第１
セパレータと、矩形平板状に成形され、酸化剤ガス供給
孔が第１の辺の周縁部に有効面積部に沿って１列に複数
穿設され、酸化剤ガス排出孔が上記第１の辺に対向する
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水供給孔が上記
第１の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水排出孔が上記
第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記
酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、燃料ガス供給孔が上
記第１および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に有効
面積部に沿って１列に複数穿設され、燃料ガス排出孔が
上記第３の辺に対向する第４の辺の周縁部に上記有効面
積部に沿って１列に上記燃料ガス供給孔と同数穿設さ
れ、分割燃料ガス流路溝が主面側に上記燃料ガス供給孔
の配列方向に上記燃料ガス供給孔の個数分に分割された
上記有効面積部の各領域に上記燃料ガス供給孔の側から
上記燃料ガス排出孔の側に延びるように凹設され、燃料
ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の上記第３の辺
側の端部で上記分割燃料ガス流路溝の端部に重なるよう
に穿設され、燃料ガス流路出口側貫通孔が上記有効面積
部の上記第４の辺側の端部で上記分割燃料ガス流路溝の
端部に重なるように穿設された第２セパレータとを備
え、分割冷却水流路溝が上記第１および第２セパレータ
の一方のセパレータの裏面側に上記冷却水供給孔の配列
方向に上記冷却水供給孔の個数分に分割された上記有効
面積部の各領域に相対する上記冷却水供給孔と上記冷却
水排出孔とをそれぞれ連絡するように凹設され、酸化剤
ガス入口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記
酸化剤ガス供給孔のそれぞれから上記酸化剤ガス流路入
口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設され、酸化剤
ガス出口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記
酸化剤ガス排出孔のそれぞれから上記酸化剤ガス流路出
口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設され、燃料ガ
ス入口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記燃
料ガス供給孔のそれぞれから上記燃料ガス流路入口側貫
通孔に重なる位置に至るように凹設され、燃料ガス出口
流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に上記燃料ガス
排出孔のそれぞれから上記燃料ガス流路出口側貫通孔に
重なる位置に至るように凹設されているので、電極・膜
接合体と接する有効面積部の外周部を平坦に形成できる
セパレータが得られる。

【０１０２】また、上記一方のセパレータがカーボン粉
末と高温で炭化する樹脂との混合物の射出成形体を１０
００℃以上の温度で処理して該樹脂を炭化させた射出成
形カーボンモールドセパレータで作製され、上記第１セ
パレータおよび上記第２セパレータの他方のセパレータ
がカーボン粉末と樹脂との混合物を圧縮成型して成形さ
れた圧縮成型カーボンモールドセパレータで作製されて
いるので、電気抵抗が小さく、割れに強いセパレータが
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池に適用される第１セパレータの酸化剤ガス流路
側を示す平面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池に適用される第２セパレータの燃料ガス流路側
を示す平面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池に適用される第２セパレータの冷却水流路側を
示す平面図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池に適用される第１マニホールドプレートを示す
平面図である。

【図５】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池に適用される第２マニホールドプレートを示す
平面図である。

【図６】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池におけるマニホールドプレートと単セル構成を
説明する配列図である。

【図７】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池を示す上面図である。

【図８】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池における酸化剤ガスの流れを説明する上面図で
ある。

【図９】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池における燃料ガスの流れを説明する上面図であ
る。

【図１０】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子
型燃料電池における冷却水の流れを説明する上面図であ
る。

【図１１】 この発明の実施の形態２に係る固体高分子
型燃料電池を第２マニホールドプレート側から見た正面
図である。

【図１２】 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図であ
る。

【図１３】 この発明の実施の形態２に係る固体高分子
型燃料電池に適用される第１マニホールドプレートを示
す平面図である。

【図１４】 この発明の実施の形態２に係る固体高分子
型燃料電池に適用される第２マニホールドプレートを示
す平面図である。

【図１５】 この発明の実施の形態３に係る固体高分子
型燃料電池を第２マニホールドプレート側から見た正面
図である。

【図１６】 この発明の実施の形態４に係る固体高分子
型燃料電池に適用される第１セパレータの酸化剤ガス流
路側を示す平面図である。

【図１７】 この発明の実施の形態４に係る固体高分子
型燃料電池に適用される第１セパレータの反酸化剤ガス
流路側を示す平面図である。

【図１８】 この発明の実施の形態４に係る固体高分子
型燃料電池に適用される第２セパレータの燃料ガス流路
側を示す平面図である。

【図１９】 この発明の実施の形態４に係る固体高分子
型燃料電池に適用される第２セパレータの冷却水流路側
を示す平面図である。

【図２０】 この発明の実施の形態４に係る固体高分子
型燃料電池における単セルを酸化剤電極側から見た分解
斜視図である。

【図２１】 この発明の実施の形態４に係る固体高分子
型燃料電池における単セルを燃料電極側から見た分解斜
視図である。

【図２２】 この発明の実施の形態７に係る固体高分子
型燃料電池の配置を模式的に説明する側面図である。

【図２３】 従来の固体高分子型燃料電池におけるセパ
レータの酸化剤ガス流路側を示す平面図である。

【図２４】 従来の固体高分子型燃料電池におけるセパ
レータの燃料ガス流路側を示す平面図である。

【図２５】 従来の固体高分子型燃料電池におけるセパ
レータの冷却水流路側を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 積層体締め付けボルト孔、２０、２０Ａ 第１セ
パレータ（セパレータ）、２０ａ 有効面積部、２１、
２１Ａ 第２セパレータ（セパレータ）、２１ａ、２１
ｂ 有効面積部、２２、２２Ａ 第１マニホールドプレ
ート、２３、２３Ａ 第２マニホールドプレート、２４
電極・膜接合体、２５ 固体高分子電解質膜、２６
燃料電極、２６Ａ 酸化剤電極、３１ 積層体締め付け
ボルト、３２ ナット、４０ 酸化剤ガス供給孔、４１
酸化剤ガス排出孔、４２ 酸化剤ガス流路溝、４２ａ
分割酸化剤ガス流路溝、５０ 冷却水供給孔、５１
冷却水排出孔、５２ 冷却水流路溝、５２ａ 分割冷却
水流路溝、６０ 燃料ガス供給孔、６１ 燃料ガス排出
孔、６２ 燃料ガス流路溝、６２ａ 分割燃料ガス流路
溝、６６ 燃料ガス第１中間マニホールド、６９ 燃料
ガス第２中間マニホールド、７３、７４ 水抜き孔（水
抜き穴）、１００ 固体高分子型燃料電池、１０１ 積
層体、１１０、１１０Ａ 弾性体押さえ板、１１０ａ
弾性体押さえ部（凹部）、１１１ 弾性体、１１６ 多
孔質シート（多孔質材）、１２０ 酸化剤ガス流路入口
側貫通孔、１２１ 酸化剤ガス流路出口側貫通孔、１２
３ シールパッキン、１２４ 燃料ガス流路入口側貫通
孔、１２５ 燃料ガス流路出口側貫通孔、１２６ 酸化
剤ガス入口流路溝、１２７ 酸化剤ガス出口流路溝、１
２８ 燃料ガス入口流路溝、１２９ 燃料ガス出口流路
溝、１３０ スタック、１３１ クッション材。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｒ Ｍ Ｔ (72)発明者 福本 久敏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 吉村 晃久 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 林 龍也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小田 啓介 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB01 BB02 CC03 CC08 EE05 HH08

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体高分子電解質膜の両側に酸化剤電極
   と燃料電極とが接合一体化された電極・膜接合体と、セ
   パレータとを交互に積層して構成された積層体を有し、
   酸化剤ガス流路溝が上記セパレータの上記酸化剤電極に
   面する有効面積部に形成され、燃料ガス流路溝が上記セ
   パレータの上記燃料電極に面する有効面積部に形成さ
   れ、さらに冷却水流路溝が所定数の単セル毎の上記セパ
   レータの内部の有効面積部に対応する部位に形成されて
   いる固体高分子型燃料電池において、 上記積層体を積層方向に貫通する複数の酸化剤ガス供給
   孔がそれぞれ独立して上記積層体の第１の辺の周縁部に
   上記有効面積部に沿って１列に設けられ、 上記積層体を積層方向に貫通する酸化剤ガス排出孔がそ
   れぞれ独立して上記積層体の第１の辺に対向する第２の
   辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記酸化剤
   ガス供給孔と同数設けられ、 上記酸化剤ガス流路溝は相対する上記酸化剤ガス供給孔
   と上記酸化剤ガス排出孔とを連絡するように形成され
   た、それぞれ独立する複数の分割酸化剤ガス流路溝から
   構成され、 上記積層体を積層方向に貫通する冷却水供給孔がそれぞ
   れ独立して上記積層体の上記第１および第２の辺の一方
   の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記酸化
   剤ガス供給孔と同数設けられ、 上記積層体を積層方向に貫通する冷却水排出孔がそれぞ
   れ独立して上記積層体の上記第１および第２の辺の他方
   の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記酸化
   剤ガス供給孔と同数設けられ、 上記冷却水流路溝は相対する上記冷却水供給孔と上記冷
   却水排出孔とを連絡するように形成された、それぞれ独
   立する複数の分割冷却水流路溝から構成され、 上記複数の分割酸化剤ガス流路溝の各形成領域と上記複
   数の分割冷却水流路溝の各形成領域とが上記積層体の積
   層方向に関して１対１の関係で重なっていることを特徴
   とする固体高分子型燃料電池。
2. 【請求項２】 上記分割酸化剤ガス流路溝および上記分
   割冷却水流路溝が、上記第１および第２の辺の一方から
   他方に延び、折り返されて他方から一方に延び、さらに
   折り返されて一方から他方に延びるパターンを少なくと
   も１回以上繰り返してなる蛇腹状の溝で構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電
   池。
3. 【請求項３】 上記積層体を積層方向に貫通する複数の
   燃料ガス供給孔がそれぞれ独立して上記積層体の上記第
   １および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に上記有効
   面積部に沿って１列に設けられ、 上記積層体を積層方向に貫通する燃料ガス排出孔がそれ
   ぞれ独立して上記積層体の第３の辺に対向する第４の辺
   の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上記燃料ガス
   供給孔と同数設けられ、 上記燃料ガス流路溝は相対する上記燃料ガス供給孔と上
   記燃料ガス排出孔とを連絡するように形成された、それ
   ぞれ独立する複数の分割燃料ガス流路溝から構成され、 上記複数の分割燃料ガス流路溝はそれぞれ複数の直線状
   の溝で構成され、 さらに、上記複数の分割燃料ガス流路溝が上記積層体の
   端部に配されたマニホールドプレートに上記燃料ガス供
   給孔と上記燃料ガス排出孔とを連絡するように設けられ
   た燃料ガス中間マニホールドを介して直列に連結されて
   いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の固
   定高分子型燃料電池。
4. 【請求項４】 上記セパレータは、上記分割酸化剤ガス
   流路溝が一面側の有効面積部に形成された第１セパレー
   タと、上記分割燃料ガス流路溝が一面側の有効面積部に
   形成され、他面側が上記第１セパレータの他面側に相対
   するように配置される第２セパレータとから構成され、 酸化剤ガス入口流路溝が上記複数の酸化剤ガス供給孔の
   それぞれから上記有効面積部の上記第１の辺側の端部に
   至るように、かつ、酸化剤ガス出口流路溝が上記複数の
   酸化剤ガス排出孔のそれぞれから上記有効面積部の上記
   第２の辺側の端部に至るように上記第１セパレータまた
   は第２セパレータの他面側に凹設され、 燃料ガス入口流路溝が上記複数の燃料ガス供給孔のそれ
   ぞれから上記有効面積部の上記第３の辺側の端部に至る
   ように、かつ、燃料ガス出口流路溝が上記複数の燃料ガ
   ス排出孔のそれぞれから上記有効面積部の上記第４の辺
   側の端部に至るように上記第１セパレータもしくは第２
   セパレータの他面側に凹設され、 酸化剤ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の上記第
   １の辺側の端部に上記分割酸化剤ガス流路溝と上記酸化
   剤ガス入口流路溝とを連絡するように上記第１セパレー
   タに穿設され、 酸化剤ガス流路出口側貫通孔が上記有効面積部の上記第
   ２の辺側の端部に上記分割酸化剤ガス流路溝と上記酸化
   剤ガス出口流路溝とを連絡するように上記第１セパレー
   タに穿設され、 燃料ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の上記第３
   の辺側の端部に上記分割燃料ガス流路溝と上記燃料ガス
   入口流路溝とを連絡するように上記第２セパレータに穿
   設され、 燃料ガス流路出口側貫通孔が上記有効面積部の上記第４
   の辺側の端部に上記分割燃料ガス流路溝と上記燃料ガス
   出口流路溝とを連絡するように上記第２セパレータに穿
   設されていることを特徴とする請求項３記載の固体高分
   子型燃料電池。
5. 【請求項５】 上記酸化剤ガス入口流路溝、上記酸化剤
   ガス出口流路溝、上記燃料ガス入口流路溝、上記燃料ガ
   ス出口流路溝および上記冷却水流路溝が上記第１セパレ
   ータおよび上記第２セパレータの一方のセパレータの他
   面面に形成されており、 上記一方のセパレータがカーボン粉末と高温で炭化する
   樹脂との混合物の射出成形体を１０００℃以上の温度で
   処理して該樹脂を炭化させた射出成形カーボンモールド
   セパレータで作製され、 上記第１セパレータおよび上記第２セパレータの他方の
   セパレータがカーボン粉末と樹脂との混合物を圧縮成型
   して成形された圧縮成型カーボンモールドセパレータで
   作製されていることを特徴とする請求項４記載の固体高
   分子型燃料電池。
6. 【請求項６】 上記第１セパレータと上記電極・膜接合
   体とが上記有効面積部の外周側を接着剤を介して接合一
   体化され、上記第２セパレータと上記電極・膜接合体と
   が上記有効面積部の外周側を接着剤を介して接合一体化
   されて上記単セルを構成し、該単セルがゴム製のパッキ
   ンを介して積層されていることを特徴とする請求項４ま
   たは請求項５記載の固体高分子型燃料電池。
7. 【請求項７】 上記積層体が積層方向を水平方向とし、
   かつ、上記第４の片を底辺とするように配置され、燃料
   ガスが上記複数の分割燃料ガス流路溝を上から下に流れ
   るように構成されていることを特徴とする請求項３乃至
   請求項６のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池。
8. 【請求項８】 上記燃料ガス中間マニホールドの底部に
   水抜き穴が設けられていることを特徴とする請求項７記
   載の固体高分子型燃料電池。
9. 【請求項９】 多孔質材が一端を上記燃料ガス中間マニ
   ホールドの底部に位置させて該燃料ガス中間マニホール
   ド内に配設されていることを特徴とする請求項７記載の
   固体高分子型燃料電池。
10. 【請求項１０】 上記積層体は厚さ１０ｍｍ以上の電気
    絶縁性の多孔質のクッション材上に設置されていること
    を特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の
    固体高分子型燃料電池。
11. 【請求項１１】 積層体締め付けボルト孔が上記積層体
    の少なくとも四隅に積層方向に貫通して形成され、円盤
    状の弾性体が上記積層体の両端の上記積層体締め付けボ
    ルト孔で囲まれた領域に配置され、上記円盤状の弾性体
    に対応した凹部を有する弾性体押さえ板が上記弾性体を
    該凹部内に納めるように上記積層体の両端に配置され、
    上記積層体締め付けボルト孔に挿通された積層体締め付
    けボルトの両端にナットを締着することにより、上記弾
    性体押さえ板を介して上記弾性体を加圧して上記積層体
    を締着一体化することを特徴とする請求項１乃至請求項
    １０のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池。
12. 【請求項１２】 矩形平板状に成形され、酸化剤ガス供
    給孔が第１の辺の周縁部に有効面積部に沿って１列に複
    数穿設され、酸化剤ガス排出孔が上記第１の辺に対向す
    る第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上
    記酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水供給孔が上
    記第１の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上
    記酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、冷却水排出孔が上
    記第２の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１列に上
    記酸化剤ガス供給孔と同数穿設され、燃料ガス供給孔が
    上記第１および第２の辺と異なる第３の辺の周縁部に有
    効面積部に沿って１列に複数穿設され、燃料ガス排出孔
    が上記第３の辺に対向する第４の辺の周縁部に上記有効
    面積部に沿って１列に上記燃料ガス供給孔と同数穿設さ
    れ、分割酸化剤ガス流路溝が主面側に上記酸化剤ガス供
    給孔の配列方向に上記酸化剤ガス供給孔の個数分に分割
    された上記有効面積部の各領域に上記酸化剤ガス供給孔
    の側から上記酸化剤ガス排出孔の側に延びるように凹設
    され、酸化剤ガス流路入口側貫通孔が上記有効面積部の
    上記第１の辺側の端部で上記分割酸化剤ガス流路溝の端
    部に重なるように穿設され、酸化剤ガス流路出口側貫通
    孔が上記有効面積部の上記第２の辺側の端部で上記分割
    酸化剤ガス流路溝の端部に重なるように穿設された第１
    セパレータと、 矩形平板状に成形され、酸化剤ガス供給孔が第１の辺の
    周縁部に有効面積部に沿って１列に複数穿設され、酸化
    剤ガス排出孔が上記第１の辺に対向する第２の辺の周縁
    部に上記有効面積部に沿って１列に上記酸化剤ガス供給
    孔と同数穿設され、冷却水供給孔が上記第１の辺の周縁
    部に上記有効面積部に沿って１列に上記酸化剤ガス供給
    孔と同数穿設され、冷却水排出孔が上記第２の辺の周縁
    部に上記有効面積部に沿って１列に上記酸化剤ガス供給
    孔と同数穿設され、燃料ガス供給孔が上記第１および第
    ２の辺と異なる第３の辺の周縁部に有効面積部に沿って
    １列に複数穿設され、燃料ガス排出孔が上記第３の辺に
    対向する第４の辺の周縁部に上記有効面積部に沿って１
    列に上記燃料ガス供給孔と同数穿設され、分割燃料ガス
    流路溝が主面側に上記燃料ガス供給孔の配列方向に上記
    燃料ガス供給孔の個数分に分割された上記有効面積部の
    各領域に上記燃料ガス供給孔の側から上記燃料ガス排出
    孔の側に延びるように凹設され、燃料ガス流路入口側貫
    通孔が上記有効面積部の上記第３の辺側の端部で上記分
    割燃料ガス流路溝の端部に重なるように穿設され、燃料
    ガス流路出口側貫通孔が上記有効面積部の上記第４の辺
    側の端部で上記分割燃料ガス流路溝の端部に重なるよう
    に穿設された第２セパレータとを備え、 分割冷却水流路溝が上記第１および第２セパレータの一
    方のセパレータの裏面側に上記冷却水供給孔の配列方向
    に上記冷却水供給孔の個数分に分割された上記有効面積
    部の各領域に相対する上記冷却水供給孔と上記冷却水排
    出孔とをそれぞれ連絡するように凹設され、 酸化剤ガス入口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側
    に上記酸化剤ガス供給孔のそれぞれから上記酸化剤ガス
    流路入口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設され、 酸化剤ガス出口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側
    に上記酸化剤ガス排出孔のそれぞれから上記酸化剤ガス
    流路出口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設され、 燃料ガス入口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に
    上記燃料ガス供給孔のそれぞれから上記燃料ガス流路入
    口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設され、 燃料ガス出口流路溝が上記一方のセパレータの裏面側に
    上記燃料ガス排出孔のそれぞれから上記燃料ガス流路出
    口側貫通孔に重なる位置に至るように凹設されているこ
    とを特徴とする固体高分子型燃料電池のセパレータ。
13. 【請求項１３】 上記一方のセパレータがカーボン粉末
    と高温で炭化する樹脂との混合物の射出成形体を１００
    ０℃以上の温度で処理して該樹脂を炭化させた射出成形
    カーボンモールドセパレータで作製され、 上記第１セパレータおよび上記第２セパレータの他方の
    セパレータがカーボン粉末と樹脂との混合物を圧縮成型
    して成形された圧縮成型カーボンモールドセパレータで
    作製されていることを特徴とする請求項１２記載の固体
    高分子型燃料電池のセパレータ。