JP3564245B2 - 固体高分子電解質燃料電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体高分子電解質燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質燃料電池は、図９に示すように、固体高分子電解質を酸化剤ガス極と燃料ガス極との電極で挟んだ発電セル１をセパレータ１０で挟み、これらを複数重ね合わせて構成されており、上記セパレータ１０により、発電セル１の酸化剤ガス極に酸化剤ガスを供給できるようにすると共に、発電セル１の燃料ガス極に燃料ガスを供給できるようにする一方、発電セル１を昇温・冷却する昇温・冷却水や発電セル１を加湿する加湿水を供給できるようにすることで、上記発電セル１で化学反応を起こさせて電力を得ることができるようになっている。このような固体高分子電解質燃料電池に用いられているメッシュ組込型および水−ガス型の従来のセパレータの構造を図面を用いて以下に説明する。
【０００３】
［メッシュ組込型］
図１０に示すように、メッシュ組込型のセパレータは、発電セルの積層方向一端に配設される第一のエンドセパレータ３１０（図１０（ａ））と、他端に配設される第二のエンドセパレータ３２０（図１０（ｂ））と、上記エンドセパレータ３１０，３２０の間に配設される複数の中間セパレータ３３０（図１０（ｃ））とからなっている。
【０００４】
第一のエンドセパレータ３１０は、図１０（ａ）および図１１に示すように、端板３１１と、昇温・冷却水第一流路板３１２と、昇温・冷却水第二流路板３１３と、酸化剤ガス流路板３１４と、組込板３１６とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板３１１〜３１４，３１６をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【０００５】
前記端板３１１は、前記一端の最外部に配設され、発電セルに酸化剤ガスを送給する酸化剤ガス流通穴３１１ａおよび発電セルで使用された酸化剤ガスを送出する酸化剤ガス流通穴３１１ｂが対向して対をなす一組の辺の近傍に形成されると共に、発電セルに燃料ガスを送給する燃料ガス流通穴３１１ｃおよび発電セルで使用された燃料ガスを送出する燃料ガス流通穴３１１ｄが上記辺を除いた他の組の辺の近傍に形成される一方、昇温・冷却水を流通させる昇温・冷却水流通穴３１１ｅ〜３１１ｈが四隅に各々形成されている。
【０００６】
前記昇温・冷却水第一流路板３１２は、上記端板３１１に隣接して配設され、当該端板３１１の上記酸化剤ガス流通穴３１１ａ，３１１ｂ、上記燃料ガス流通穴３１１ｃ，３１１ｄ、上記昇温・冷却水流通穴３１１ｅ〜３１１ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴３１２ａ，３１２ｂ、燃料ガス流通穴３１２ｃ，３１２ｄ、昇温・冷却水流通穴３１２ｅ〜３１２ｈが上記端板３１１と同様に形成されると共に、上記昇温・冷却水流通穴３１２ｅ，３１２ｆ間を連絡する連絡溝３１２ｉおよび上記昇温・冷却水流通穴３１２ｇ，３１２ｈ間を連絡する連絡溝３１２ｊが形成されている。
【０００７】
前記昇温・冷却水第二流路板３１３は、上記昇温・冷却水第一流路板３１２に隣接して配設され、当該第一流路板３１２の上記酸化剤ガス流通穴３１２ａ，３１２ｂ、上記燃料ガス流通穴３１２ｃ，３１２ｄ、上記昇温・冷却水流通穴３１２ｅ〜３１２ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴３１３ａ，３１３ｂ、燃料ガス流通穴３１３ｃ，３１３ｄ、昇温・冷却水流通穴３１３ｅ〜３１３ｈが上記第一流路板３１２と同様に形成されると共に、前記第一流路板３１２の前記連絡溝３１２ｉ，３１２ｊを接続する流通溝３１３ｋが中央部分に複数形成されいる。
【０００８】
前記酸化剤ガス流路板３１４は、上記昇温・冷却水第二流路板３１３に隣接して配設され、当該第二流路板３１３の上記酸化剤ガス流通穴３１３ａ，３１３ｂ、上記燃料ガス流通穴３１３ｃ，３１３ｄ、上記昇温・冷却水流通穴３１３ｅ〜３１３ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴３１４ａ，３１４ｂ、燃料ガス流通穴３１４ｃ，３１４ｄ、昇温・冷却水流通穴３１４ｅ〜３１４ｈが上記第二流路板３１３と同様に形成されると共に、上記酸化剤ガス流通穴３１４ａ，３１４ｂに酸化剤ガス流通溝３１４ｍ，３１４ｎが形成されている。
【０００９】
前記組込板３１６は、上記酸化剤ガス流路板３１４に隣接して配設され、当該酸化剤ガス流路板３１４の上記酸化剤ガス流通穴３１４ａ，３１４ｂ、上記燃料ガス流通穴３１４ｃ，３１４ｄ、上記昇温・冷却水流通穴３１４ｅ〜３１４ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴３１６ａ，３１６ｂ、燃料ガス流通穴３１６ｃ，３１６ｄ、昇温・冷却水流通穴３１６ｅ〜３１６ｈが上記酸化剤ガス流路板３１４と同様に形成されると共に、ステンレス製の図示しないメッシュを介して発電セルを組み込まれる組込穴３１６ｒが中央部分に形成され、上記酸化剤ガス流路板３１４の前記酸化剤ガス流通溝３１４ｍ，３１４ｎと接続できるようになっている。
【００１０】
このような第一のエンドセパレータ３１０において、酸化剤ガス、燃料ガス、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【００１１】
酸化剤ガスは、例えば、端板３１１の酸化剤ガス流通路３１１ａから内部に供給され、前記流路板３１２，３１３の酸化剤ガス流通穴３１２ａ，３１３ａを介して酸化剤ガス流路板３１４の酸化剤ガス流通穴３１４ａに流入し、組込板３１６の酸化剤ガス流通穴３１６ａを介して前記中間セパレータ３３０へ送給されると共に、上記酸化剤ガス流路板３１４の前記酸化剤ガス流通溝３１４ｍを介して組込板３１６の組込穴３１６ｒに送り込まれて発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス流路板３１４の酸化剤ガス流通溝３１４ｎを介して酸化剤ガス流通穴３１４ｂに流入し、前記流路板３１３，３１２の酸化剤ガス流通穴３１３ｂ，３１２ｂを介して端板３１１の酸化剤ガス流通路３１１ｂから外部へ送り出される。
【００１２】
燃料ガスは、各発電セルで使用された後、例えば、組込板３１６の燃料ガス流通穴３１６ｄから前記各流路板３１４，３１３，３１２の燃料ガス流通穴３１４ｄ，３１３ｄ，３１２ｄを介して端板３１１の燃料ガス流通穴３１１ｄに流入して外部へ送り出される。
【００１３】
昇温・冷却水は、例えば、端板３１１の昇温・冷却水流通穴３１１ｅ，３１１ｆから内部に供給され、昇温・冷却水第一流路板３１２の流通穴３１２ｅ，３１２ｆに流入し、昇温・冷却水第二流路板３１３、酸化剤ガス流路板３１４、組込板３１６の昇温・冷却水流通穴３１３ｅ，３１３ｆ、３１４ｅ，３１４ｆ、３１６ｅ，３１６ｆを介して前記中間セパレータ３３０へ送給されると共に、上記昇温・冷却水第一流路板３１２の前記連絡溝３１２ｉを介して上記昇温・冷却水第二流路板３１３の流通溝３１３ｋに流れ込み、上記酸化剤ガス流路板３１４や端板３１１を昇温・冷却することにより発電セルを昇温・冷却した後、上記昇温・冷却水第一流路板３１２の前記連絡溝３１２ｊを介して流通穴３１２ｇ，３１２ｈに流入し、端板３１１の昇温・冷却水流通穴３１１ｇ，３１１ｈから外部へ送り出されるかまたは昇温・冷却水第二流路板３１３、酸化剤ガス流路板３１４、組込板３１６の昇温・冷却水流通穴３１３ｇ，３１３ｈ、３１４ｇ，３１４ｈ、３１６ｇ，３１６ｈを流れ、前記中間セパレータ３３０および前記第二のエンドセパレータ３２０を介して外部へ送り出される。
【００１４】
一方、第二のエンドセパレータ３２０は、図１０（ｂ）および図１２に示すように、端板３２１と、昇温・冷却水第一流路板３２２と、昇温・冷却水第二流路板３２３と、燃料ガス流路板３２５と、組込板３２６とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板３２１〜３２３，３２５，３２６をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【００１５】
前記端板３２１は、前記他端の最外部に配設され、前記エンドセパレータ３１０の前記端板３１１と同様な構造をなしている。
【００１６】
前記昇温・冷却水第二流路板３２３は、上記端板３２１に隣接して配設され、前記エンドセパレータ３１０の前記昇温・冷却水第二流路板３１３と同様な構造をなしている。
【００１７】
前記昇温・冷却水第一流路板３２２は、上記昇温・冷却水第二流路板３２３に隣接して配設され、前記エンドセパレータ３１０の前記昇温・冷却水第一流路板３１２と同様な構造をなしている。
【００１８】
前記燃料ガス流路板３２５は、上記昇温・冷却水第二流路板３２３に隣接して配設され、当該第二流路板３２３の酸化剤ガス流通穴３２３ａ，３２３ｂ、燃料ガス流通穴３２３ｃ，３２３ｄ、上記昇温・冷却水流通穴３２３ｅ〜３２３ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴３２５ａ，３２５ｂ、燃料ガス流通穴３２５ｃ，３２５ｄ、昇温・冷却水流通穴３２５ｅ〜３２５ｈが上記第二流路板３２３と同様に形成されると共に、上記燃料ガス流通穴３２３ｃ，３２３ｄに酸化剤ガス流通溝３２３ｐ，３２３ｑが形成されている。
【００１９】
前記組込板３２６は、上記燃料ガス流路板３２５に隣接して配設され、前記エンドセパレータ３１０の前記組込板３１６と同様な構造をなしており、その組込穴３２６ｒが上記燃料ガス流路板３２５の前記燃料ガス流通溝３２５ｐ，３２５ｑに接続するようになっている。
【００２０】
このような第二のエンドセパレータ３２０において、燃料ガス、酸化剤ガス、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【００２１】
燃料ガスは、例えば、端板３２１の燃料ガス流通路３２１ｃから内部に供給され、前記流路板３２３，３２２の燃料ガス流通穴３２３ｃ，３２２ｃを介して燃料ガス流路板３２５の燃料ガス流通穴３２５ｃに流入し、組込板３２６の燃料ガス流通穴３２６ｃを介して前記中間セパレータ３３０へ送給されると共に、上記燃料ガス流路板３２５の前記燃料ガス流通溝３２５ｐを介して組込板３２６の組込穴３２６ｒに送り込まれて発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス流路板３２５の燃料ガス流通溝３２５ｑを介して燃料ガス流通穴３２５ｄに流入し、前記流路板３２２，３２３の燃料ガス流通穴３２２ｄ，３２３ｄを介して端板３２１の燃料ガス流通路３２１ｄから外部へ送り出される。
【００２２】
酸化剤ガスは、例えば、各発電セルで使用された後、組込板３２６の酸化剤ガス流通穴３２６ｂから前記流路板３２２，３２３の酸化剤ガス流通穴３２２ｂ，３２３ｂを介して端板３２１の酸化剤ガス流通穴３２１ｂに流入して外部へ送り出される。
【００２３】
昇温・冷却水は、例えば、前記中間セパレータ３３０から組込板３２６、燃料ガス流路板３２５の昇温・冷却水流通穴３２６ｅ，３２６ｆ、３２５ｅ，３２５ｆを介して昇温・冷却水第一流路板３２２の流通穴３２２ｅ，３２２ｆに流入し、昇温・冷却水第二流路板３２３、端板３２１の昇温・冷却水流通穴３２３ｅ，３２３ｆ、３２１ｅ，３２１ｆを介して外部へ送り出されると共に、上記昇温・冷却水第一流路板３２２の前記連絡溝３２２ｉを介して上記昇温・冷却水第二流路板３２３の流通溝３２３ｋに流れ込み、上記燃料ガス流路板３２５や端板３２１を昇温・冷却することにより発電セルを昇温・冷却した後、上記昇温・冷却水第一流路板３２２の前記連絡溝３２２ｊを介して流通穴３２２ｇ，３２２ｈに流入し、昇温・冷却水第二流路板３２３の昇温・冷却水流通穴３２３ｇ，３２３ｈを介して端板３２１の昇温・冷却水流通穴３２１ｇ，３２１ｈから外部へ送り出されるかまたは燃料ガス流路板３２５、組込板３２６の昇温・冷却水流通穴３２５ｇ，３２５ｈ、３２６ｇ，３２６ｈを流れ、前記中間セパレータ３３０および前記第二のエンドセパレータ３２０を介して外部へ送り出される。
【００２４】
また、中間セパレータ３３０は、図１０（ｃ）および図１３に示すように、昇温・冷却水第一流路板３３２と、昇温・冷却水第二流路板３３３と、酸化剤ガス流路板３３４と、燃料ガス流路板３３５と、対をなす組込板３３６とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板３３２〜３３６をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【００２５】
前記昇温・冷却水第一流路板３３２および昇温・冷却水第二流路板３３３は、前記エンドセパレータ３１０，３２０の昇温・冷却水第一流路板３１２，３２２および昇温・冷却水第二流路板３１３，３２３と同様な構造をなしている。
【００２６】
前記酸化剤ガス流路板３３４は、上記昇温・冷却水第二流路板３３３に隣接して配設され、前記エンドセパレータ３１０の前記酸化剤ガス流路板３１４と同様な構造をなしている。
【００２７】
前記燃料ガス流路板３３５は、上記昇温・冷却水第一流路板３３２に隣接して配設され、前記エンドセパレータ３２０の前記燃料ガス流路板３２５と同様な構造をなしている。
【００２８】
対をなす前記組込板３３６は、前記エンドセパレータ３１０，３２０の前記組込板３１６，３２６と同様な構造をなしており、一方が上記酸化剤ガス流路板３３４に隣接して配設されて、当該一方の組込穴３３６ｒが当該酸化剤ガス流路板３３４の酸化剤ガス流通溝３３４ｍ，３３４ｎと接続し、他方が上記燃料ガス流路板３３５に隣接して配設されて、当該他方の組込穴３３６ｒが当該燃料ガス流路板３３５の燃料ガス流通溝３３５ｐ，３３５ｑと接続し、これら組込穴３３６ｒが隣接する他のセパレータの組込板の組込穴と接続して発電セルを保持するようになっている。
【００２９】
このような中間セパレータ３３０において、酸化剤ガス、燃料ガス、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【００３０】
酸化剤ガスは、例えば、前記エンドセパレータ３１０の組込板３１６の酸化剤ガス流通路３１６ａから供給され、前記各板３３２〜３３６の酸化剤ガス流通穴３３２ａ〜３３６ａを流通し、隣接する他の中間セパレータ３３０または前記エンドセパレータ３２０に流れ込むと共に、酸化剤ガス流路板３３４の酸化剤ガス流通穴３３４ａから酸化剤ガス流通溝３３４ｍを介して一方の組込板３３６の組込穴３３６ｒに流入して発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス流路板３３４の酸化剤ガス流通溝３３４ｎを介して酸化剤ガス流通穴３３４ｂに流入し、上記各板３３２，３３３，３３５，３３６の酸化剤ガス流通穴３３２ｂ，３３３ｂ，３３５ｂ，３３６ｂを流れ、隣接する他の中間セパレータ３３０または前記エンドセパレータ３２０へ流れ込む。
【００３１】
燃料ガスは、例えば、前記エンドセパレータ３２０の組込板３２６の燃料ガス流通路３２６ｃから供給され、前記各板３３２〜３３６の燃料ガス流通穴３３２ｃ〜３３６ｃを流通し、隣接する他の中間セパレータ３３０または前記エンドセパレータ３１０に流れ込むと共に、燃料ガス流路板３３５の燃料ガス流通穴３３５ｃから燃料ガス流通溝３３５ｐを介して他方の組込板３３６の組込穴３３６ｒに流入して発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス流路板３３５の燃料ガス流通溝３３５ｑを介して燃料ガス流通穴３３５ｄに流入し、上記各板３３２〜３３４，３３６の燃料ガス流通穴３３２ｄ〜３３４ｄ，３３６ｄを流れ、隣接する他の中間セパレータ３３０または前記エンドセパレータ３１０へ流れ込む。
【００３２】
昇温・冷却水は、例えば、前記エンドセパレータ３１０の組込板３１６の昇温・冷却水流通穴３１６ｅ，３１６ｆから供給され、前記各板３３２〜３３６の昇温・冷却水流通穴３３２ｅ〜３３６ｅ，３３２ｆ〜３３６ｆを流通し、隣接する他の中間セパレータ３３０または前記エンドセパレータ３２０に流れ込むと共に、昇温・冷却水第一流路板３３２の連絡溝３３２ｉを介して昇温・冷却水第二流路板３３３の流通溝３３３ｋに流れ込み、上記酸化剤ガス流路板３３４や燃料ガス流路板３３５を昇温・冷却することにより、発電セルを昇温・冷却した後、昇温・冷却水第一流路板３３２の連絡溝３３２ｊを介して昇温・冷却水流通穴３３２ｇ，３３２ｈに流入し、上記各板３３３〜３３６の昇温・冷却水流通穴３３３ｇ〜３３６ｇ，３３３ｈ〜３３６ｈを流れ、隣接する他の中間セパレータ３３０または前記エンドセパレータ３２０へ流れ込む。
【００３３】
したがって、前記中間セパレータ３３０で発電セルを挟みながら複数積層し、これらを前記エンドセパレータ３１０，３２０で挟んでセルスタックを構成し、上記エンドセパレータ３１０に前述したようにして酸化剤ガスおよび昇温・冷却水を供給すると共に、上記エンドセパレータ３２０に前述したようにして燃料ガスを供給することにより、酸化剤ガスおよび燃料ガスが前述したようにして各セパレータ３１０，３２０，３３０内を流通し、発電セルで化学反応を起こして電力を発生させることができる一方、昇温・冷却水が前述したようにして各セパレータ３１０，３２０，３３０内を流通し、当該セパレータ３１０，３２０，３３０を所定の温度に保つことができるのである。
【００３４】
［水−ガス型］
図１４に示すように、水−ガス型のセパレータは、発電セルの積層方向一端に配設される第一のエンドセパレータ４１０（図１４（ａ））と、他端に配設される第二のエンドセパレータ４２０（図１４（ｂ））と、上記エンドセパレータ４１０，４２０の間に配設される複数の中間セパレータ４３０（図１４（ｃ））とからなっている。
【００３５】
第一のエンドセパレータ４１０は、図１４（ａ）および図１５に示すように、端板４１１と、酸化剤ガス加湿水第一流路板４１２と、酸化剤ガス加湿水第二流路板４１３と、酸化剤ガス加湿水第三流路板４１４と、酸化剤ガス加湿水第四流路板４１５と、酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板４１１〜４１６をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【００３６】
前記端板４１１は、前記一端の最外部に配設され、発電セルに酸化剤ガスを送給する酸化剤ガス流通穴４１１ａおよび発電セルで使用された酸化剤ガスを送出する酸化剤ガス流通穴４１１ｂが対向して対をなす一組の辺の近傍に形成されると共に、発電セルに燃料ガスを送給する燃料ガス流通穴４１１ｃおよび発電セルで使用された燃料ガスを送出する燃料ガス流通穴４１１ｄが上記辺を除いた他の組の辺の近傍に形成される一方、酸化剤ガスを加湿する加湿水を流通させる酸化剤ガス加湿水流通穴４１１ｆ，４１１ｈが四隅のうちの一組の対角上に形成され、燃料ガスを加湿する加湿水を流通させる燃料ガス加湿水流通穴４１１ｅ，４１１ｇが四隅のうちの他の組の対角上に形成されている。
【００３７】
前記酸化剤ガス加湿水第一流路板４１２は、上記端板４１１に隣接して配設され、当該端板４１１の上記酸化剤ガス流通穴４１１ａ，４１１ｂ、上記燃料ガス流通穴４１１ｃ，４１１ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４１１ｆ，４１１ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４１１ｅ，４１１ｇに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４１２ａ，４１２ｂ、燃料ガス流通穴４１２ｃ，４１２ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４１２ｆ，４１２ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４１２ｅ，４１２ｇが上記端板４１１と同様に形成される一方、上記酸化剤ガス流通穴４１２ａ，４１２ｂの近傍に上記燃料ガス流通穴４１２ｃ，４１２ｄ間を結ぶ線に沿って長手方向を向けた加湿水流通溝４１２ｋが対をなすようにして形成されると共に、酸化剤ガス流通穴４１２ａ近傍の上記加湿水流通溝４１２ｋと上記酸化剤ガス加湿水流通穴４１２ｆとを連絡する連絡溝４１２ｉおよび酸化剤ガス流通穴４１２ｂ近傍の上記加湿水流通溝４１２ｋと上記酸化剤ガス加湿水流通穴４１２ｈとを連絡する連絡溝４１２ｊが形成されている。
【００３８】
前記酸化剤ガス加湿水第二流路板４１３は、上記酸化剤ガス加湿水第一流路板４１２に隣接して配設され、当該第一流路板４１２の上記酸化剤ガス流通穴４１２ａ，４１２ｂ、上記燃料ガス流通穴４１２ｃ，４１２ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４１２ｆ，４１２ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４１２ｅ，４１２ｇ、上記加湿水流通溝４１２ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４１３ａ，４１３ｂ、燃料ガス流通穴４１３ｃ，４１３ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４１３ｆ，４１３ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４１３ｅ，４１３ｇ、加湿水流通溝４１３ｋが上記第一流路板４１２と同様にして形成されている。
【００３９】
前記酸化剤ガス加湿水第三流路板４１４は、上記酸化剤ガス加湿水第二流路板４１３に隣接して配設され、当該第二流路板４１３の上記酸化剤ガス流通穴４１３ａ，４１３ｂ、上記燃料ガス流通穴４１３ｃ，４１３ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４１３ｆ，４１３ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４１３ｅ，４１３ｇ、上記加湿水流通溝４１３ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４１４ａ，４１４ｂ、燃料ガス流通穴４１４ｃ，４１４ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４１４ｆ，４１４ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４１４ｅ，４１４ｇ、加湿水流通溝４１４ｋが上記第二流路板４１３と同様にして形成されると共に、上記酸化剤ガス流通穴４１４ａ，４１４ｂに酸化剤ガス流通溝４１４ｍ，４１４ｎが形成されている。
【００４０】
前記酸化剤ガス加湿水第四流路板４１５は、上記酸化剤ガス加湿水第三流路板４１４に隣接して配設され、当該第三流路板４１４の上記酸化剤ガス流通穴４１４ａ，４１４ｂ、上記燃料ガス流通穴４１４ｃ，４１４ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４１４ｅ，４１４ｇ、上記燃料ガス加湿水流通穴４１４ｆ，４１４ｈ、上記加湿水流通溝４１４ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４１５ａ，４１５ｂ、燃料ガス流通穴４１５ｃ，４１５ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４１５ｅ，４１５ｇ、燃料ガス加湿水流通穴４１５ｆ，４１５ｈ、加湿水流通溝４１５ｋが上記第三流路板４１４と同様にして形成されると共に、当該第三流路板４１４の前記酸化剤ガス流通溝４１４ｍ，４１４ｎと接続する酸化剤ガス連絡溝４１５ｓ，４１５ｔが形成されている。
【００４１】
前記酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６は、上記酸化剤ガス加湿水第四流路板４１５に隣接して配設され、当該第四流路板４１５の上記酸化剤ガス流通穴４１５ａ，４１５ｂ、上記燃料ガス流通穴４１５ｃ，４１５ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４１５ｆ，４１５ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４１５ｅ，４１５ｇに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４１６ａ，４１６ｂ、燃料ガス流通穴４１６ｃ，４１６ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４１６ｆ，４１６ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４１６ｅ，４１６ｇが上記第四流路板４１５と同様にして形成されると共に、当該第四流路板４１５の対をなす前記加湿水流通溝４１５ｋ間および前記酸化剤ガス連絡溝４１５ｓ，４１５ｔ間を連絡する酸化剤ガス−水流通溝４１６ｕが複数形成されている。
【００４２】
このような第一のエンドセパレータ４１０において、酸化剤ガス、燃料ガス、酸化剤ガス加湿水は、以下のようにして流通する。
【００４３】
酸化剤ガスは、例えば、端板４１１の酸化剤ガス流通穴４１１ａから内部に供給され、前記流路板４１２，４１３の酸化剤ガス流通穴４１２ａ，４１３ａを介して酸化剤ガス加湿水第三流路板４１４の酸化剤ガス流通穴４１４ａに流入し、酸化剤ガス加湿水第四、五流路板４１５，４１６の酸化剤ガス流通穴４１５ａ，４１６ａを介して前記中間セパレータ４３０へ送給されると共に、上記酸化剤ガス加湿水第三流路板４１４の酸化剤ガス流通溝４１４ｍおよび酸化剤ガス加湿水第四流路板４１５の酸化剤ガス連絡溝４１５ｓを介して酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６の酸化剤ガス−水流通溝４１６ｕに送り込まれ、当該酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６に隣接して配設される発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス加湿水第四流路板４１５の酸化剤ガス流通溝４１５ｔを介して酸化剤ガス加湿水第三流路板４１４の酸化剤ガス流通溝４１４ｎに流入し、当該流路板４１４の酸化剤ガス流通穴４１４ｂから前記酸化剤ガス第二、一流路板４１３、４１２の酸化剤ガス流通穴４１３ｂ，４１２ｂを介して端板４１１の酸化剤ガス流通穴４１１ｂから外部へ送り出される。
【００４４】
燃料ガスは、各発電セルで使用された後、例えば、酸化剤ガス加湿水第五、四、三、二、一流路板４１６，４１５，４１４，４１３，４１２の各燃料ガス流通穴４１６ｄ〜４１２ｄを介して端板４１１の燃料ガス流通穴４１１ｄに流入して外部へ送り出される。
【００４５】
酸化剤ガス加湿水は、例えば、端板４１１の酸化剤ガス加湿水流通穴４１１ｆ，４１１ｈから内部に供給され、酸化剤ガス加湿水第一流路板４１２の酸化剤ガス加湿水流通穴４１２ｆ，４１２ｈに流入し、酸化剤ガス加湿水第二〜五流路板４１３〜４１６の酸化剤ガス加湿水流通穴４１３ｆ〜４１６ｆ、４１３ｈ〜４１６ｈを介して前記中間セパレータ４３０へ送給されると共に、上記酸化剤ガス加湿水第一流路板４１２の前記連絡溝４１２ｉ，４１２ｊを介して前記流通溝４１２ｋに流れ込み、酸化剤ガス加湿水第二〜四流路板４１３〜４１５の前記流通溝４１３ｋ〜４１５ｋを介して酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６の酸化剤ガス−水流通溝４１６ｕに流れ込み、当該流通溝４１６ｕを流通する酸化剤ガスを加湿すると同時に、発電セル等を昇温・冷却する。
【００４６】
一方、第二のエンドセパレータ４２０は、図１４（ｂ）および図１６に示すように、端板４２１と、燃料ガス加湿水第一流路板４２２と、燃料ガス加湿水第二流路板４２３と、燃料ガス加湿水第三流路板４２４と、燃料ガス加湿水第四流路板４２５と、燃料ガス加湿水第五流路板４２６とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板４２１〜４２６をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【００４７】
前記端板４２１は、前記他端の最外部に配設され、前記エンドセパレータ３１０の前記端板３１１と同様な構造をなしている。
【００４８】
前記燃料ガス加湿水第一流路板４２２は、上記端板４２１に隣接して配設され、当該端板４２１の酸化剤ガス流通穴４２１ａ，４２１ｂ、燃料ガス流通穴４２１ｃ，４２１ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４２１ｆ，４２１ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４２１ｅ，４２１ｇに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４２２ａ，４２２ｂ、燃料ガス流通穴４２２ｃ，４２２ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４２２ｆ，４２２ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４２２ｅ，４２２ｇが上記端板４２１と同様に形成される一方、上記燃料ガス流通穴４２２ｃ，４２２ｄの近傍に上記酸化剤ガス流通穴４２２ａ，４２２ｂ間を結ぶ線に沿って長手方向を向けた加湿水流通溝４２２ｋが対をなすようにして形成されると共に、燃料ガス流通穴４２２ｃ近傍の上記加湿水流通溝４２２ｋと上記燃料ガス加湿水流通穴４２２ｅとを連絡する連絡溝４２２ｉおよび燃料ガス流通穴４２２ｄ近傍の上記加湿水流通溝４２２ｋと上記燃料ガス加湿水流通穴４２２ｇとを連絡する連絡溝４２２ｊが形成されている。
【００４９】
前記燃料ガス加湿水第二流路板４２３は、上記燃料ガス加湿水第一流路板４２２に隣接して配設され、当該第一流路板４２２の上記酸化剤ガス流通穴４２２ａ，４２２ｂ、上記燃料ガス流通穴４２２ｃ，４２２ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４２２ｆ，４２２ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４２２ｅ，４２２ｇ、上記加湿水流通溝４２２ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４２３ａ，４２３ｂ、燃料ガス流通穴４２３ｃ，４２３ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４２３ｆ，４２３ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４２３ｅ，４２３ｇ、加湿水流通溝４２３ｋが上記第一流路板４２２と同様にして形成されている。
【００５０】
前記燃料ガス加湿水第三流路板４２４は、上記燃料ガス加湿水第二流路板４２３に隣接して配設され、当該第二流路板４２３の上記酸化剤ガス流通穴４２３ａ，４２３ｂ、上記燃料ガス流通穴４２３ｃ，４２３ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４２３ｆ，４２３ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４２３ｅ，４２３ｇ、上記加湿水流通溝４２３ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４２４ａ，４２４ｂ、燃料ガス流通穴４２４ｃ，４２４ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４２４ｆ，４２４ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４２４ｅ，４２４ｇ、加湿水流通溝４２４ｋが上記第二流路板４２３と同様にして形成されると共に、上記燃料ガス流通穴４２４ｃ，４２４ｄに燃料ガス流通溝４２４ｐ，４２４ｑが形成されている。
【００５１】
前記燃料ガス加湿水第四流路板４２５は、上記燃料ガス加湿水第三流路板４２４に隣接して配設され、当該第三流路板４２４の上記酸化剤ガス流通穴４２４ａ，４２４ｂ、上記燃料ガス流通穴４２４ｃ，４２４ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４２４ｆ，４２４ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４２４ｅ，４２４ｇ、上記加湿水流通溝４２４ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４２５ａ，４２５ｂ、燃料ガス流通穴４２５ｃ，４２５ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４２５ｆ，４２５ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４２５ｅ，４２５ｇ、加湿水流通溝４２５ｋが上記第三流路板４２４と同様にして形成されると共に、当該第四流路板４２４の前記燃料ガス流通溝４２４ｐ，４２４ｑと接続する燃料ガス連絡溝４２５ｓ，４２５ｔが形成されている。
【００５２】
前記燃料ガス加湿水第五流路板４２６は、上記燃料ガス加湿水第四流路板４２５に隣接して配設され、当該第四流路板４２５の上記酸化剤ガス流通穴４２５ａ，４２５ｂ、上記燃料ガス流通穴４２５ｃ，４２５ｄ、上記酸化剤ガス加湿水流通穴４２５ｆ，４２５ｈ、上記燃料ガス加湿水流通穴４２５ｅ，４２５ｇに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴４２６ａ，４２６ｂ、燃料ガス流通穴４２６ｃ，４２６ｄ、酸化剤ガス加湿水流通穴４２６ｆ，４２６ｈ、燃料ガス加湿水流通穴４２６ｅ，４２６ｇが上記第四流路板４２５と同様にして形成されると共に、当該第四流路板４２５の対をなす前記加湿水流通溝４２５ｋ間および前記燃料ガス連絡溝４２５ｓ，４２５ｔ間を連絡する燃料ガス−水流通溝４２６ｕが複数形成されている。
【００５３】
このような第二のエンドセパレータ４２０において、燃料ガス、酸化剤ガス、燃料ガス加湿水は、以下のようにして流通する。
【００５４】
燃料ガスは、例えば、端板４２１の燃料ガス流通穴４２１ｃから内部に供給され、前記流路板４２２，４２３の燃料ガス流通穴４２２ｃ，４２３ｃを介して燃料ガス加湿水第三流路板４２４の燃料ガス流通穴４２４ｃに流入し、燃料ガス加湿水第四、五流路板４２５，４２６の燃料ガス流通穴４２５ｃ，４２６ｃを介して前記中間セパレータ４３０へ送給されると共に、上記燃料ガス加湿水第三流路板４２４の燃料ガス流通溝４２４ｐおよび燃料ガス加湿水第四流路板４２５の燃料ガス連絡溝４２５ｓを介して燃料ガス加湿水第五流路板４２６の燃料ガス−水流通溝４２６ｕに送り込まれ、当該燃料ガス加湿水第五流路板４２６に隣接して配設される発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス加湿水第四流路板４２５の燃料ガス流通溝４２５ｔを介して燃料ガス加湿水第三流路板４２４の酸化剤ガス流通溝４２４ｑに流入し、当該流路板４２４の酸化剤ガス流通穴４２４ｄから前記燃料ガス第二、一流路板４２３、４２２の燃料ガス流通穴４２３ｄ，４２２ｄを介して端板４２１の燃料ガス流通穴４２１ｄから外部へ送り出される。
【００５５】
酸化剤ガスは、各発電セルで使用された後、例えば、燃料ガス加湿水第五、四、三、二、一流路板４２６，４２５，４２４，４２３，４２２の各酸化剤ガス流通穴４２６ｂ〜４２２ｂを介して端板４２１の酸化剤ガス流通穴４２１ｂに流入して外部へ送り出される。
【００５６】
燃料ガス加湿水は、例えば、端板４２１の燃料ガス加湿水流通穴４２１ｅ，４２１ｇから内部に供給され、燃料ガス加湿水第一流路板４２２の燃料ガス加湿水流通穴４２２ｅ，４２２ｇに流入し、燃料ガス加湿水第二〜五流路板４２３〜４２６の燃料ガス加湿水流通穴４２３ｅ〜４２６ｅ、４２３ｇ〜４２６ｇを介して前記中間セパレータ４３０へ送給されると共に、上記燃料ガス加湿水第一流路板４２２の前記連絡溝４２２ｉ，４２２ｊを介して前記流通溝４２２ｋに流れ込み、燃料ガス加湿水第二〜四流路板４２３〜４２５の前記流通溝４２３ｋ〜４２５ｋを介して燃料ガス加湿水第五流路板４２６の燃料ガス−水流通溝４２６ｕに流れ込み、当該流通溝４２６ｕを流通する燃料ガスを加湿すると同時に、発電セル等を昇温・冷却する。
【００５７】
また、中間セパレータ４３０は、図１４（ｃ）および図１７に示すように、仕切板４３１と、酸化剤ガス加湿水第一流路板４３２と、酸化剤ガス加湿水第二流路板４３３と、酸化剤ガス加湿水第三流路板４３４と、酸化剤ガス加湿水第四流路板４３５と、酸化剤ガス加湿水第五流路板４３６と、燃料ガス加湿水第一流路板４３７と、燃料ガス加湿水第二流路板４３８と、燃料ガス加湿水第三流路板４３９と、燃料ガス加湿水第四流路板４４０と、燃料ガス加湿水第五流路板４４１とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板４３１〜４４１をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【００５８】
前記仕切板４３１は、前記エンドセパレータ４１０，４２０の端板４１１，４２１と同様な構造をなしている。
【００５９】
前記酸化剤ガス加湿水第一流路板４３２は、上記仕切板４３１の一端面に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４１０の酸化剤ガス加湿水第一流路板４１２と同様な構造をなしている。
【００６０】
前記酸化剤ガス加湿水第二流路板４３３は、上記酸化剤ガス加湿水第一流路板４３２に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４１０の酸化剤ガス加湿水第二流路板４１３と同様な構造をなしている。
【００６１】
前記酸化剤ガス加湿水第三流路板４３４は、上記酸化剤ガス加湿水第二流路板４３３に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４１０の酸化剤ガス加湿水第三流路板４１４と同様な構造をなしている。
【００６２】
前記酸化剤ガス加湿水第四流路板４３５は、上記酸化剤ガス加湿水第三流路板４３４に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４１０の酸化剤ガス加湿水第四流路板４１５と同様な構造をなしている。
【００６３】
前記酸化剤ガス加湿水第五流路板４３６は、上記酸化剤ガス加湿水第四流路板４３５に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４１０の酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６と同様な構造をなしている。
【００６４】
前記燃料ガス加湿水第一流路板４３７は、上記仕切板４３１の他端面に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４２０の燃料ガス加湿水第一流路板４２２と同様な構造をなしている。
【００６５】
前記燃料ガス加湿水第二流路板４３８は、上記燃料ガス加湿水第一流路板４３７に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４２０の燃料ガス加湿水第二流路板４２３と同様な構造をなしている。
【００６６】
前記燃料ガス加湿水第三流路板４３９は、上記燃料ガス加湿水第二流路板４３８に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４２０の燃料ガス加湿水第三流路板４２４と同様な構造をなしている。
【００６７】
前記燃料ガス加湿水第四流路板４４０は、上記燃料ガス加湿水第三流路板４３９に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４２０の燃料ガス加湿水第四流路板４２５と同様な構造をなしている。
【００６８】
前記燃料ガス加湿水第五流路板４４１は、上記燃料ガス加湿水第四流路板４４０に隣接して配設され、前記エンドセパレータ４２０の燃料ガス加湿水第五流路板４２６と同様な構造をなしている。
【００６９】
上述したような中間セパレータ４３０において、酸化剤ガス、燃料ガス、酸化剤ガス加湿水、燃料ガス加湿水は、以下のようにして流通する。
【００７０】
酸化剤ガスは、例えば、前記エンドセパレータ４１０の酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６の酸化剤ガス流通穴４１６ａから供給され、前記各板４３１〜４４１の酸化剤ガス流通穴４３１ａ〜４４１ａを流通し、隣接する他の中間セパレータ４３０または前記エンドセパレータ４２０に流れ込むと共に、酸化剤ガス加湿水第三流路板４３４の酸化剤ガス流通溝４３４ｍおよび酸化剤ガス加湿水第四流路板４３５の酸化剤ガス連絡溝４３５ｓを介して酸化剤ガス加湿水第五流路板４３６の酸化剤ガス−水流通路４３６ｕに送り込まれ、当該酸化剤ガス加湿水第五流路板４３６に隣接して配設される発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス加湿水第四流路板４３５の酸化剤ガス連絡溝４３５ｔおよび上記酸化剤ガス加湿水第三流路板４３４の酸化剤ガス流通溝４３４ｎを介して酸化剤ガス流通穴４３４ｂへ流入し、上記各板４３１〜４３３，４３５〜４４１の酸化剤ガス流通穴４３１ｂ〜４３３ｂ，４３５ｂ〜４４１ｂを流れ、隣接する他の中間セパレータ４３０または前記エンドセパレータ４２０に流れ込む。
【００７１】
燃料ガスは、例えば、前記エンドセパレータ４２０の燃料ガス加湿水第五流路板４２６の燃料ガス流通穴４２６ｃから供給され、前記各板４３１〜４４１の燃料ガス流通穴４３１ｃ〜４４１ｃを流通し、隣接する他の中間セパレータ４３０または前記エンドセパレータ４１０に流れ込むと共に、燃料ガス加湿水第三流路板４３９の燃料ガス流通溝４３９ｐおよび燃料ガス加湿水第四流路板４４０の燃料ガス連絡溝４４０ｓを介して燃料ガス加湿水第五流路板４４１の燃料ガス−水流通溝４４１ｕに送り込まれ、当該燃料ガス加湿水第五流路板４４１に隣接して配設される発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス加湿水第四流路板４４０の燃料ガス連絡溝４４０ｔおよび上記燃料ガス加湿水第三流路板４３９の燃料ガス流通溝４３９ｑを介して燃料ガス流通穴４３９ｄへ流入し、上記各板４３１〜４３８，４４０，４４１の燃料ガス流通穴４３１ｄ〜４３８ｄ，４４０ｄ，４４１ｄを流れ、隣接する他の中間セパレータ４３０または前記エンドセパレータ４１０に流れ込む。
【００７２】
酸化剤ガス加湿水は、例えば、前記エンドセパレータ４１０の酸化剤ガス加湿水第五流路板４１６の酸化剤ガス加湿水流通穴４１６ｆ，４１６ｈから供給され、前記各板４３１〜４４１の酸化剤ガス加湿水流通穴４３１ｆ〜４４１ｆ，４３１ｈ〜４４１ｈを流通し、隣接する他の中間セパレータ４３０または前記エンドセパレータ４２０に流れ込むと共に、酸化剤ガス加湿水第一流路板４３２の前記連絡溝４３２ｉ，４３２ｊを介して前記流通溝４３２ｋに流れ込み、酸化剤ガス加湿水第二流路板４３３および酸化剤ガス加湿水第三、二流路板４３４、４３５の前記流通溝４３３ｋ〜４３５ｋを介して酸化剤ガス加湿水第五流路板４３６の酸化剤ガス−水流通溝４３６ｕに流れ込み、当該流通溝４３６ｕを流通する酸化剤ガスを加湿すると同時に、発電セル等を昇温・冷却する。
【００７３】
燃料ガス加湿水は、前記エンドセパレータ４２０の燃料ガス加湿水第五流路板４２６の燃料ガス加湿水流通穴４２６ｅ，４２６ｇから供給され、前記各板４３１〜４４１の燃料ガス加湿水流通穴４３１ｅ〜４４１ｅ，４３１ｇ〜４４１ｇを流通し、隣接する他の中間セパレータ４３０または前記エンドセパレータ４１０に流れ込むと共に、燃料ガス加湿水第一流路板４３７の前記連絡溝４３７ｉ，４３７ｊを介して前記流通溝４３７ｋに流れ込み、燃料ガス加湿水第二〜四流路板４３８〜４４０の前記流通溝４３８ｋ〜４４０ｋを介して燃料ガス加湿水第五流路板４４１の燃料ガス−水流通溝４４１ｕに流れ込み、当該流通溝４４１ｕを流通する燃料ガスを加湿すると同時に、発電セル等を昇温・冷却する。
【００７４】
したがって、前記中間セパレータ４３０で発電セルを挟みながら複数積層し、これらを前記エンドセパレータ４１０，４２０で挟んでセルスタックを構成し、上記エンドセパレータ４１０に前述したようにして酸化剤ガスおよび酸化剤ガス加湿水を供給すると共に、上記エンドセパレータ４２０に前述したようにして燃料ガスおよび燃料ガス加湿水を供給することにより、酸化剤ガスおよび燃料ガスが前述したようにして各セパレータ４１０，４２０，４３０内を流通し、発電セルで化学反応を起こして電力を発生させることができる一方、酸化剤ガス加湿水および燃料ガス加湿水が前述したようにして各セパレータ４１０，４２０，４３０内を流通し、発電セルでの発電に伴う熱を吸収して当該発電セルを冷却すると同時に上記吸熱により気化して上記ガスを加湿し、発電セルの固体高分子電解質を加湿して、発電効率の低下を防ぐことができるのである。
【００７５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来の固体高分子電解質燃料電池においては、各セパレータを構成する板の枚数が多い（メッシュ組込型では、エンドセパレータ３１０，３２０で５枚、中間セパレータ３３０で６枚、水−ガス型では、エンドセパレータ４１０，４２０で６枚、中間セパレータ４３０で１１枚）ため、製造コストが高くなってしまうだけでなく、体積および重量が非常に大きくなってしまう。また、上述したようにセパレータの板の枚数が多いことから、セパレータの温度調整に時間がかかってしまい、特に、水−ガス型のセパレータにおいては、燃料ガス加湿水第五流路板４１６，４３６や酸化剤ガス加湿水第五流路板４２６，４４１を流れる加湿水の気化により冷却等の温度調整を行うため、中間セパレータ４３０の仕切板４３１の温度調整に時間がかかってしまい、迅速な温度調整が困難であった。
【００７６】
このようなことから、本発明は、小型にすることができると共に、迅速な温度調整が可能な固体高分子電解質燃料電池を提供することを目的とした。
【００７７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による固体高分子電解質燃料電池は、
酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通穴と、燃料ガスを流通させる燃料ガス流通穴と、昇温・冷却を行う昇温・冷却水を流通させる昇温・冷却水流通穴とが形成された端板と、
この端板に隣接して配設され、当該端板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該端板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該端板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、この昇温・冷却水流通穴に繋がって上記昇温・冷却水を表面全体に蛇行させながら流通させる昇温・冷却水流通溝とが形成された昇温・冷却水流路板と、
この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、この酸化剤ガス流通穴に繋がって上記酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通溝とが形成された酸化剤ガス流路板と、
この酸化剤ガス流路板に隣接して配設され、当該酸化剤ガス流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該酸化剤ガス流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該酸化剤ガス流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該酸化剤ガス流路板の上記酸化剤ガス流通溝と連絡し且つ発電セルを保持する組込穴とが形成された組込板と
からなる第一エンドセパレータと、
前記第一エンドセパレータの前記端板と同様な構造をなす端板と、
この端板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、この燃料ガス流通穴に繋がって前記燃料ガスを流通させる燃料ガス流通溝とが形成された燃料ガス流路板と、
この燃料ガス流路板に隣接して配設され、当該燃料ガス流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該燃料ガス流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該燃料ガス流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該燃料ガス流路板の上記燃料ガス流通溝と連絡し且つ発電セルを保持する組込穴とが形成された組込板と
からなる第二エンドセパレータと、
前記第一エンドセパレータまたは前記第二エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
この昇温・冷却水流路板の一端面に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス流路板と、
この酸化剤ガス流路板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記組込板と同様な構造をなす組込板と、
上記昇温・冷却水流路板の他端面に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス流路板と同様な構造をなす燃料ガス流路板と、
この燃料ガス流路板に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記組込板と同様な構造をなす組込板と
からなる中間セパレータと
を備えてなることを特徴とする。
【００７８】
また、第二番目の発明による固体高分子電解質燃料電池は、
酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通穴と、燃料ガスを流通させる燃料ガス流通穴と、昇温・冷却を行う昇温・冷却水を流通させる昇温・冷却水流通穴と、上記酸化剤ガスおよび上記燃料ガスを加湿する加湿水を流通させる加湿水流通穴とが形成された端板と、
この端板に隣接して配設され、当該端板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該端板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該端板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該端板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、この昇温・冷却水流通穴に繋がって上記昇温・冷却水を表面全体に蛇行させながら流通させる昇温・冷却水流通溝とが形成された昇温・冷却水流路板と、
この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、この酸化剤ガス流通穴に繋がって上記酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通溝と、上記昇温・冷却水流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、この加湿水流通穴と繋がって上記加湿水を流通させる酸化剤ガス加湿水流通溝とが形成された酸化剤ガス加湿水第一流路板と、
この酸化剤ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス流通溝と連通する酸化剤ガス流通溝と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス加湿水流通溝と連通する酸化剤ガス加湿水流通溝とが形成された酸化剤ガス加湿水第二流路板と、
この酸化剤ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記酸化剤ガス流通溝および上記酸化剤ガス加湿水流通溝と連絡する酸化剤ガス−加湿水流通溝とが形成された酸化剤ガス加湿水第三流路板と
からなる第一エンドセパレータと、
前記第一エンドセパレータの前記端板と同様な構造をなす端板と、
この端板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、この燃料ガス流通穴に繋がって上記燃料ガスを流通させる燃料ガス流通溝と、上記昇温・冷却水流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、この加湿水流通穴と繋がって上記加湿水を流通させる燃料ガス加湿水流通溝とが形成された燃料ガス加湿水第一流路板と、
この燃料ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス流通溝と連通する燃料ガス流通溝と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス加湿水流通溝と連通する燃料ガス加湿水流通溝とが形成された燃料ガス加湿水第二流路板と、
この燃料ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記燃料ガス流通溝および上記燃料ガス加湿水流通溝と連絡する燃料ガス−加湿水流通溝とが形成された燃料ガス加湿水第三流路板と
からなる第二エンドセパレータと、
前記第一エンドセパレータまたは前記第二エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
この昇温・冷却水流路板の一端面に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス加湿水第一流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス加湿水第一流路板と、
この酸化剤ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス加湿水第二流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス加湿水第二流路板と、
この酸化剤ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス加湿水第三流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス加湿水第三流路板と、
上記昇温・冷却水流路板の他端面に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス加湿水第一流路板と同様な構造をなす燃料ガス加湿水第一流路板と、
この燃料ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス加湿水第二流路板と同様な構造をなす燃料ガス加湿水第二流路板と、
この燃料ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス加湿水第三流路板と同様な構造をなす燃料ガス加湿水第三流路板と
からなる中間セパレータと
を備え、前記中間セパレータで発電セルを挟みながら複数積層し、これらを前記第一エンドセパレータ及び前記第二エンドセパレータで挟んでなることを特徴とする。
【００７９】
【発明の実施の形態】
第一番目の発明による固体高分子電解質燃料電池の実施の形態（メッシュ組込型セパレータ）および第二番目の発明による固体高分子電解質燃料電池の実施の形態（水−ガス型セパレータ）を図面を用いて以下に説明する。
【００８０】
［メッシュ組込型］
図１に示すように、メッシュ組込型のセパレータは、発電セルの積層方向一端に配設される第一のエンドセパレータ１１０（図１（ａ））と、他端に配設される第二のエンドセパレータ１２０（図１（ｂ））と、上記エンドセパレータ１１０，１２０の間に挟まれるようにして配設される複数の中間セパレータ１３０（図１（ｃ））とからなっている。
【００８１】
第一のエンドセパレータ１１０は、図１（ａ）および図２に示すように、端板１１１と、昇温・冷却水流路板１１２と、酸化剤ガス流路板１１３と、組込板１１５とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板１１１〜１１３，１１５をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【００８２】
前記端板１１１は、前記一端の最外部に配設され、発電セルに酸化剤ガスを送給する酸化剤ガス流通穴１１１ａおよび発電セルで使用された酸化剤ガスを送出する酸化剤ガス流通穴１１１ｂが対向して対をなす一組の辺の近傍に形成されると共に、発電セルに燃料ガスを送給する燃料ガス流通穴１１１ｃおよび発電セルで使用された燃料ガスを送出する燃料ガス流通穴１１１ｄが上記辺を除いた他の組の辺の近傍に形成される一方、昇温・冷却水を流通させる昇温・冷却水流通穴１１１ｅ〜１１１ｈが四隅に各々形成されている。
【００８３】
前記昇温・冷却水流路板１１２は、上記端板１１１に隣接して配設され、当該端板１１１の上記酸化剤ガス流通穴１１１ａ，１１１ｂ、上記燃料ガス流通穴１１１ｃ，１１１ｄ、上記昇温・冷却水流通穴１１１ｅ〜１１１ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴１１２ａ，１１２ｂ、燃料ガス流通穴１１２ｃ，１１２ｄ、昇温・冷却水流通穴１１２ｅ〜１１２ｈが上記端板１１１と同様にして形成されると共に、中央部よりも上記燃料ガス流通穴１１２ｃ寄りで蛇行しながら上記昇温・冷却水流通穴１１２ｅ，１１２ｈ間を接続する昇温・冷却水流通溝１１２ｉと、中央部よりも上記燃料ガス流通穴１１２ｄ寄りで蛇行しながら上記昇温・冷却水流通穴１１２ｆ，１１２ｇ間を接続する昇温・冷却水流通溝１１２ｊとが形成されている。
【００８４】
前記酸化剤ガス流路板１１３は、上記昇温・冷却水流路板１１２に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板１１２の上記酸化剤ガス流通穴１１２ａ，１１２ｂ、上記燃料ガス流通穴１１２ｃ，１１２ｄ、上記昇温・冷却水流通穴１１２ｅ〜１１２ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴１１３ａ，１１３ｂ、燃料ガス流通穴１１３ｃ，１１３ｄ、昇温・冷却水流通穴１１３ｅ〜１１３ｈが上記昇温・冷却水流路板１１２と同様にして形成されると共に、上記酸化剤ガス流通穴１１３ａ，１１３ｂに酸化剤ガス流通溝１１３ｍ，１１３ｎが形成されている。
【００８５】
前記組込板１１５は、上記酸化剤ガス流路板１１３に隣接して配設され、当該酸化剤ガス流路板１１３の上記酸化剤ガス流通穴１１３ａ，１１３ｂ、上記燃料ガス流通穴１１３ｃ，１１３ｄ、上記昇温・冷却水流通穴１１３ｅ〜１１３ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴１１５ａ，１１５ｂ、燃料ガス流通穴１１５ｃ，１１５ｄ、昇温・冷却水流通穴１１５ｅ〜１１５ｈが上記酸化剤ガス流路板１１３と同様にして形成されると共に、ステンレス製の図示しないメッシュを介して発電セルを組み込まれる組込穴１１５ｒが中央部分に形成され、上記酸化剤ガス流路板１１３の前記酸化剤ガス流通溝１１３ｍ，１１３ｎと接続できるようになっている。
【００８６】
このような第一のエンドセパレータ１１０において、酸化剤ガス、燃料ガス、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【００８７】
酸化剤ガスは、例えば、端板１１１の酸化剤ガス流通路１１１ａから内部に供給され、昇温・冷却水流路板１１２の酸化剤ガス流通穴１１２ａを介して酸化剤ガス流路板１１３の酸化剤ガス流通穴１１３ａに流入し、組込板１１５の酸化剤ガス流通穴１１５ａを介して前記中間セパレータ１３０へ送給されると共に、上記酸化剤ガス流路板１１３の前記酸化剤ガス流通溝１１３ｍを介して組込板１１５の組込穴１１５ｒに送り込まれて発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス流路板１１３の酸化剤ガス流通溝１１３ｎを介して酸化剤ガス流通穴１１３ｂに流入し、前記流路板１１２の酸化剤ガス流通穴１１２ｂを介して端板１１１の酸化剤ガス流通路１１１ｂから外部へ送り出される。
【００８８】
燃料ガスは、各発電セルで使用された後、例えば、組込板１１５の燃料ガス流通穴１１５ｄから前記流路板１１３，１１２の燃料ガス流通穴１１３ｄ，１１２ｄを介して端板１１１の燃料ガス流通穴１１１ｄに流入して外部へ送り出される。
【００８９】
昇温・冷却水は、例えば、端板１１１の昇温・冷却水流通穴１１１ｅ，１１１ｇから内部に供給され、昇温・冷却水流路板１１２の流通穴１１２ｅ，１１２ｇに流入し、酸化剤ガス流路板１１３、組込板１１５の昇温・冷却水流通穴１１３ｅ，１１３ｇ、１１５ｅ，１１５ｇを介して前記中間セパレータ１３０へ送給されると共に、上記昇温・冷却水流路板１１２の昇温・冷却水流通溝１１２ｉ，１１２ｊに流れ込み、上記酸化剤ガス流路板１１３や端板１１１を昇温・冷却することにより発電セルを昇温・冷却しながら流通穴１１２ｈ，１１２ｆに流入し、酸化剤ガス流路板１１３、組込板１１５の昇温・冷却水流通穴１１３ｅ，１１３ｇ、１１５ｅ，１１５ｇを介して前記中間セパレータ１３０へ送給される。
【００９０】
つまり、第一のエンドセパレータ１１０は、前述した従来の第一のエンドセパレータ３１０と同様な機能を発現しながらも、その構成板の枚数が少なく（４枚）て済むのである。
【００９１】
一方、第二のエンドセパレータ１２０は、図１（ｂ）および図３に示すように、端板１２１と、昇温・冷却水流路板１２２と、燃料ガス流路板１２４と、組込板１２５とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板１２１，１２２，１２４，１２５をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【００９２】
前記端板１２１は、前記他端の最外部に配設され、前記エンドセパレータ１１０の前記端板１１１と同様な構造をなしている。
【００９３】
前記昇温・冷却水流路板１２２は、上記端板１２１に隣接して配設され、前記エンドセパレータ１１０の前記昇温・冷却水流路板１１２と同様な構造をなしている。
【００９４】
前記燃料ガス流路板１２４は、上記昇温・冷却水流路板１２２に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板１２２の酸化剤ガス流通穴１２２ａ，１２２ｂ、燃料ガス流通穴１２２ｃ，１２２ｄ、上記昇温・冷却水流通穴１２２ｅ〜１２２ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴１２４ａ，１２４ｂ、燃料ガス流通穴１２４ｃ，１２４ｄ、昇温・冷却水流通穴１２４ｅ〜１２４ｈが上記昇温・冷却水流路板１２２と同様にして形成されると共に、上記燃料ガス流通穴１２４ｃ，１２４ｄに燃料ガス流通溝１２４ｐ，１２４ｑが形成されている。
【００９５】
前記組込板１２５は、上記燃料ガス流路板１２４に隣接して配設され、前記エンドセパレータ１１０の前記組込板１１５と同様な構造をなしており、その組込穴１２５ｒが上記燃料ガス流路板１２４の前記燃料ガス流通溝１２４ｐ，１２４ｑに接続するようになっている。
【００９６】
このような第二のエンドセパレータ１２０において、燃料ガス、酸化剤ガス、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【００９７】
燃料ガスは、例えば、端板１２１の燃料ガス流通路１２１ｃから内部に供給され、昇温・冷却水流路板１２２の燃料ガス流通穴１２２ｃを介して燃料ガス流路板１２４の燃料ガス流通穴１２４ｃに流入し、組込板１２５の燃料ガス流通穴１２５ｃを介して前記中間セパレータ１３０へ送給されると共に、上記燃料ガス流路板１２４の前記燃料ガス流通溝１２４ｐを介して組込板１２５の組込穴１２５ｒに送り込まれて発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス流路板１２４の燃料ガス流通溝１２４ｑを介して燃料ガス流通穴１２４ｄに流入し、前記流路板１２２の燃料ガス流通穴１２２ｄを介して端板１２１の燃料ガス流通路１２１ｄから外部へ送り出される。
【００９８】
酸化剤ガスは、各発電セルで使用された後、例えば、組込板１２５の酸化剤ガス流通穴１２５ｂから前記流路板１２４，１２２の酸化剤ガス流通穴１２４ｂ，１２２ｂを介して端板１２１の酸化剤ガス流通穴１２１ｂに流入して外部へ送り出される。
【００９９】
昇温・冷却水は、例えば、前記中間セパレータ１３０から組込板１２５、燃料ガス流路板１２４の昇温・冷却水流通穴１２５ｅ，１２５ｇ、１２４ｅ，１２４ｇを介して昇温・冷却水流路板１２２の流通穴１２２ｅ，１２２ｇに流入し、端板１２１の昇温・冷却水流通穴１２１ｅ，１２１ｇを介して外部へ送り出されると共に、上記昇温・冷却水流路板１２２の前記昇温・冷却水流通溝１２２ｉ，１２２ｊに流れ込み、上記燃料ガス流路板１２４や端板１２１を昇温・冷却しながら流通穴１２２ｈ，１２２ｆに流入し、燃料ガス流路板１２４、組込板１２５の昇温・冷却水流通穴１２４ｈ，１２４ｆ、１２５ｈ，１２５ｆを介して前記中間セパレータ１３０へ送給される。
【０１００】
つまり、第二のエンドセパレータ１２０は、前述した従来の第二のエンドセパレータ３２０と同様な機能を発現しながらも、その構成板の枚数が少なく（４枚）て済むのである。
【０１０１】
また、中間セパレータ１３０は、図１（ｃ）および図４に示すように、昇温・冷却水流路板１３２と、酸化剤ガス流路板１３３と、燃料ガス流路板１３４と、対をなす組込板１３５とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板１３２〜１３５をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【０１０２】
前記昇温・冷却水流路板１３２は、前記エンドセパレータ１１０，１２０の昇温・冷却水流路板１１２，１２２と同様な構造をなしている。
【０１０３】
前記酸化剤ガス流路板１３３は、上記昇温・冷却水流路板１３２の一端面に隣接して配設され、前記エンドセパレータ１１０の前記酸化剤ガス流路板１１３と同様な構造をなしている。
【０１０４】
前記燃料ガス流路板１３４は、上記昇温・冷却水流路板１３２の他端面に隣接して配設され、前記エンドセパレータ１２０の前記燃料ガス流路板１２４と同様な構造をなしている。
【０１０５】
対をなす前記組込板１３５は、前記エンドセパレータ１１０，１２０の前記組込板１１５，１２５と同様な構造をなしており、一方が上記酸化剤ガス流路板１３３に隣接して配設されて、当該一方の組込穴１３５ｒが当該酸化剤ガス流路板１３３の酸化剤ガス流通溝１３３ｍ，１３３ｎと接続し、他方が上記燃料ガス流路板１３４に隣接して配設されて、当該他方の組込穴１３５ｒが当該燃料ガス流路板１３４の燃料ガス流通溝１３４ｐ，１３４ｑと接続し、これら組込穴１３５ｒが隣接する他のセパレータの組込板の組込穴と接続して発電セルを保持するようになっている。
【０１０６】
このような中間セパレータ１３０において、酸化剤ガス、燃料ガス、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【０１０７】
酸化剤ガスは、例えば、前記エンドセパレータ１１０の組込板１１５の酸化剤ガス流通路１１５ａから供給され、前記各板１３２〜１３５の酸化剤ガス流通穴１３２ａ〜１３５ａを流通し、隣接する他の中間セパレータ１３０または前記エンドセパレータ１２０に流れ込むと共に、酸化剤ガス流路板１３３の酸化剤ガス流通穴１３３ａから酸化剤ガス流通溝１３３ｍを介して一方の組込板１３５の組込穴１３５ｒに流入して発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス流路板１３３の酸化剤ガス流通溝１３３ｎを介して酸化剤ガス流通穴１３３ｂに流入し、上記各板１３２，１３４，１３５の酸化剤ガス流通穴１３２ｂ，１３４ｂ，１３５ｂを流れ、隣接する他の中間セパレータ１３０または前記エンドセパレータ１２０へ流れ込む。
【０１０８】
燃料ガスは、例えば、前記エンドセパレータ１２０の組込板１２５の燃料ガス流通路１２５ｃから供給され、前記各板１３２〜１３５の燃料ガス流通穴１３２ｃ〜１３５ｃを流通し、隣接する他の中間セパレータ１３０または前記エンドセパレータ１１０に流れ込むと共に、燃料ガス流路板１３４の燃料ガス流通穴１３４ｃから燃料ガス流通溝１３４ｐを介して他方の組込板１３５の組込穴１３５ｒに流入して発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス流路板１３４の燃料ガス流通溝１３４ｑを介して燃料ガス流通穴１３４ｄに流入し、上記各板１３２，１３３，１３５の酸化剤ガス流通穴１３２ｄ，１３３ｄ，１３５ｄを流れ、隣接する他の中間セパレータ１３０または前記エンドセパレータ１１０へ流れ込む。
【０１０９】
昇温・冷却水は、例えば、前記エンドセパレータ１１０の組込板１１５の昇温・冷却水流通穴１１５ｅ，１１５ｇから供給され、前記各板１３２〜１３５の昇温・冷却水流通穴１３２ｅ〜１３５ｅ，１３２ｇ〜１３５ｇを流通し、隣接する他の中間セパレータ１３０または前記エンドセパレータ１２０に流れ込むと共に、昇温・冷却水流路板１３２の昇温・冷却水流通溝１３２ｉ，１３２ｊに流れ込み、上記酸化剤ガス流路板１３３や燃料ガス流路板１３４を昇温・冷却することにより発電セルを昇温・冷却しながら流通穴１３２ｈ，１３２ｆに流入し、上記各板１３３〜１３５の昇温・冷却水流通穴１３３ｈ〜１３５ｈ、１３３ｆ〜１３５ｆを流れ、隣接する他の中間セパレータ１３０または前記エンドセパレータ１２０へ流れ込む。
【０１１０】
つまり、中間セパレータ１３０は、前述した従来の中間セパレータ３３０と同様な機能を発現しながらも、その構成板の枚数が少なく（５枚）て済むのである。
【０１１１】
このような上記中間セパレータ１３０で発電セルを挟みながら複数積層し、これらを前記エンドセパレータ１１０，１２０で挟んでセルスタックを構成し、上記エンドセパレータ１１０に前述したようにして酸化剤ガスおよび昇温・冷却水を供給すると共に、上記エンドセパレータ１２０に前述したようにして燃料ガスを供給することにより、酸化剤ガスおよび燃料ガスが前述したようにして各セパレータ１１０，１２０，１３０内を流通し、発電セルで化学反応を起こして電力を発生させることができる一方、昇温・冷却水が前述したようにして各セパレータ１１０，１２０，１３０内を流通し、当該セパレータ１１０，１２０，１３０を所定の温度に保つことができる。
【０１１２】
したがって、このような固体高分子電解質燃料電池（メッシュ組込型のセパレータ）によれば、従来のメッシュ組込型のセパレータの固体高分子電解質燃料電池と同様な機能を有しながらも、セパレータの構成枚数を少なくすることができる（エンドセパレータで１枚、中間セパレータで１枚）ので、製造コストを低減することができると共に、体積および重量を小さくすることができる。また、上述したようにセパレータの板の枚数が少ないので、温度調整を迅速に行うことができる。
【０１１３】
さらに、従来の各セパレータ３１０，３２０，３３０では、昇温・冷却水第一流路板３１２，３２２，３３２の連絡溝３１２ｉ，３１２ｊ，３２２ｉ，３２２ｊ，３３２ｉ，３３２ｊから昇温・冷却水第二流路板３１３，３２３，３３３の複数の流通溝３１３ｋ，３２３ｋ，３３３ｋに分配するようにして昇温・冷却水を流通させていたため、板の中央部分の流通溝３１３ｋ，３２３ｋ，３３３ｋを流通する昇温・冷却水の流通速度が板の端部寄りの流通溝３１３ｋ，３２３ｋ，３３３ｋを流通する昇温・冷却水の流通速度よりも遅くなりやすく、均一な温度調整が困難であったが、上述したような各セパレータ１１０，１２０，１３０では、昇温・冷却水流路板１１２，１２２，１３２の昇温・冷却水流通穴１１２ｅ〜１１２ｈ，１２２ｅ〜１２２ｈ，１３２ｅ〜１３２ｈから昇温・冷却水流通溝１１２ｉ，１１２ｊ，１２２ｉ，１２２ｊ，１３２ｉ，１３２ｊへ流入した昇温・冷却水により分配することなく温度調整するようにしたので、昇温・冷却水の流通速度を全体的に均一にすることができ、均一な温度調整を容易に実現することができる。
【０１１４】
［水−ガス型］
図５に示すように、水−ガス型のセパレータは、発電セルの積層方向一端に配設される第一のエンドセパレータ２１０（図５（ａ））と、他端に配設される第二のエンドセパレータ２２０（図５（ｂ））と、上記エンドセパレータ２１０，２２０の間に配設される複数の中間セパレータ２３０（図５（ｃ））とからなっている。
【０１１５】
第一のエンドセパレータ２１０は、図５（ａ）および図６に示すように、端板２１１と、昇温・冷却水流路板２１２と、酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３と、酸化剤ガス加湿水第二流路板２１４と、酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板２１１〜２１５をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【０１１６】
前記端板２１１は、前記一端の最外部に配設され、発電セルに酸化剤ガスを送給する酸化剤ガス流通穴２１１ａおよび発電セルで使用された酸化剤ガスを送出する酸化剤ガス流通穴２１１ｂが対向して対をなす一組の辺の近傍に形成されると共に、発電セルに燃料ガスを送給する燃料ガス流通穴２１１ｃおよび発電セルで使用された燃料ガスを送出する燃料ガス流通穴２１１ｄが上記辺を除いた他の組の辺の近傍に形成される一方、酸化剤ガスおよび燃料ガスを加湿する加湿水を流通させる加湿水流通穴２１１ｅ，２１１ｇが四隅のうちの一組の対角上に形成され、昇温・冷却水を流通させる昇温・冷却水流通穴２１１ｆ，２１１ｈが四隅のうちの他の組の対角上に形成されている。
【０１１７】
前記昇温・冷却水流路板２１２は、上記端板２１１に隣接して配設され、当該端板２１１の上記酸化剤ガス流通穴２１１ａ，２１１ｂ、上記燃料ガス流通穴２１１ｃ，２１１ｄ、上記加湿水流通穴２１１ｅ，２１１ｇ、上記昇温・冷却水流通穴２１１ｆ，２１１ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴２１２ａ，２１２ｂ、燃料ガス流通穴２１２ｃ，２１２ｄ、加湿水流通穴２１２ｅ，２１２ｇ、昇温・冷却水流通穴２１２ｆ，２１２ｈが上記端板２１１と同様に形成されると共に、上記昇温・冷却水流通穴２１２ｆ，２１２ｈ間を蛇行するようにして連結する昇温・冷却水流通溝２１２ｖが形成されている。
【０１１８】
前記酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３は、上記昇温・冷却水流路板２１２に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板２１２の上記酸化剤ガス流通穴２１２ａ，２１２ｂ、上記燃料ガス流通穴２１２ｃ，２１２ｄ、上記加湿水流通穴２１２ｅ，２１２ｇ、上記昇温・冷却水流通穴２１２ｆ，２１２ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴２１３ａ，２１３ｂ、燃料ガス流通穴２１３ｃ，２１３ｄ、加湿水流通穴２１３ｅ，２１３ｇ、昇温・冷却水流通穴２１３ｆ，２１３ｈが上記昇温・冷却水流路板２１２と同様にして形成される一方、上記酸化剤ガス流通穴２１３ａ，２１３ｂに酸化剤ガス流通溝２１３ｍ，２１３ｎが形成されると共に、上記酸化剤ガス流通穴２１３ａ，２１３ｂの近傍に上記燃料ガス流通穴２１３ｃ，２１３ｄ間を結ぶ線に沿って長手方向を向けた酸化剤ガス加湿水流通溝２１３ｋが対をなすようにして形成され、酸化剤ガス流通穴２１３ａ近傍の上記酸化剤ガス加湿水流通溝２１３ｋと上記加湿水流通穴２１３ｅとを連絡する連絡溝２１３ｉおよび酸化剤ガス流通穴２１３ｂ近傍の上記酸化剤ガス加湿水流通溝２１３ｋと上記加湿水流通穴２１３ｇとを連絡する連絡溝２１３ｊが形成されている。
【０１１９】
前記酸化剤ガス加湿水第二流路板２１４は、上記酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３に隣接して配設され、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３の上記酸化剤ガス流通穴２１３ａ，２１３ｂ、上記燃料ガス流通穴２１３ｃ，２１３ｄ、上記加湿水流通穴２１３ｅ，２１３ｇ、上記昇温・冷却水流通穴２１３ｆ，２１３ｈ、上記酸化剤ガス加湿水流通溝２１３ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴２１４ａ，２１４ｂ、燃料ガス流通穴２１４ｃ，２１４ｄ、加湿水流通穴２１４ｅ，２１４ｇ、昇温・冷却水流通穴２１４ｆ，２１４ｈ、酸化剤ガス加湿水流通溝２１４ｋが上記酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３と同様にして形成されると共に、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３の前記酸化剤ガス流通溝２１３ｍ，２１３ｎと接続する酸化剤ガス連絡溝２１４ｓ，２１４ｔが形成されている。
【０１２０】
前記酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５は、上記第二流路板２１４に隣接して配設され、当該第二流路板２１４の上記酸化剤ガス流通穴２１４ａ，２１４ｂ、上記燃料ガス流通穴２１４ｃ，２１４ｄ、上記加湿水流通穴２１４ｅ，２１４ｇ、上記昇温・冷却水流通穴２１４ｆ，２１４ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴２１５ａ，２１５ｂ、燃料ガス流通穴２１５ｃ，２１５ｄ、加湿水流通穴２１５ｅ，２１５ｇ、昇温・冷却水流通穴２１５ｆ，２１５ｈが当該第二流路板２１４と同様にして形成されると共に、当該第二流路板２１４の対をなす前記加湿水流通溝２１４ｋ間および前記酸化剤ガス連絡溝２１４ｓ，２１４ｔ間を連絡する酸化剤ガス−水流通溝２１５ｕが複数形成されている。
【０１２１】
このような第一のエンドセパレータ２１０において、酸化剤ガス、燃料ガス、加湿水、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【０１２２】
酸化剤ガスは、例えば、端板２１１の酸化剤ガス流通穴２１１ａから内部に供給され、昇温・冷却水流路板２１２の酸化剤ガス流通穴２１２ａを介して酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３の酸化剤ガス流通穴２１３ａに流入し、酸化剤ガス加湿水第二、三流路板２１４，２１５の酸化剤ガス流通穴２１４ａ，２１５ａを介して前記中間セパレータ２３０へ送給されると共に、上記酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３の酸化剤ガス流通溝２１３ｍおよび酸化剤ガス加湿水第二流路板２１４の酸化剤ガス連絡溝２１４ｓを介して酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５の酸化剤ガス−水流通溝２１５ｕに送り込まれ、当該酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５に隣接して配設される発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス加湿水第二流路板２１４の酸化剤ガス連絡溝２１４ｔを介して酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３の酸化剤ガス流通溝２１３ｎに流入し、当該流路板２１３の酸化剤ガス流通穴２１３ｂから昇温・冷却水流路板２１２の酸化剤ガス流通穴２１２ｂを介して端板２１１の酸化剤ガス流通穴２１１ｂから外部へ送り出される。
【０１２３】
燃料ガスは、例えば、各発電セルで使用された後、酸化剤ガス加湿水第一〜三流路板２１３〜２１５および昇温・冷却水流路板２１２の燃料ガス流通穴２１２ｄ〜２１５ｄを介して端板２１１の燃料ガス流通穴２１１ｄに流入して外部へ送り出される。
【０１２４】
加湿水は、例えば、端板２１１の加湿水流通穴２１１ｅ，２１１ｇから内部に供給され、昇温・冷却水流路板２１２の加湿水流通穴２１２ｅ，２１２ｇを介して酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３の加湿水流通穴２１３ｅ，２１３ｇに流入し、酸化剤ガス加湿水第二、三流路板２１４、２１５の加湿水流通穴２１４ｅ，２１４ｇ、２１５ｅ，２１５ｇを介して前記中間セパレータ２３０へ送給されると共に、上記酸化剤ガス加湿水流路板２１３の前記連絡溝２１３ｉ，２１３ｊを介して前記酸化剤ガス加湿水流通溝２１３ｋに流れ込み、酸化剤ガス加湿水第二流路板２１４の前記酸化剤ガス加湿水流通溝２１４ｋを介して酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５の酸化剤ガス−水流通溝２１５ｕに流れ込み、当該流通溝２１５ｕを流通する酸化剤ガスを加湿する。
【０１２５】
昇温・冷却水は、例えば、端板２１１の昇温・冷却水流通穴２１１ｆから内部に供給され、昇温・冷却水流路板２１２の昇温・冷却水流通穴２１２ｆに流入し、酸化剤ガス加湿水第一〜三流路板２１３〜２１５の昇温・冷却水流通穴２１２ｆ〜２１５ｆを介して前記中間セパレータ２３０へ送給されると共に、上記昇温・冷却水流路板２１２の前記昇温・冷却水流通溝２１２ｖを流通し、端板２１１および酸化剤ガス加湿水流路板２１３を昇温・冷却することにより発電セル等を昇温・冷却しながら昇温・冷却水流通穴２１２ｈに流入し、端板２１１の昇温・冷却水流通穴２１１ｈから外部へ送り出される。
【０１２６】
つまり、第一のエンドセパレータ２１０は、前述した従来の第一のエンドセパレータ４１０と同様な機能を発現しながらも、その構成板の枚数が少なく（５枚）て済むのである。
【０１２７】
一方、第二のエンドセパレータ２２０は、図５（ｂ）および図７に示すように、端板２２１と、昇温・冷却水流路板２２２と、燃料ガス加湿水第一流路板２２６と、燃料ガス加湿水第二流路板２２７と、燃料ガス加湿水第三流路板２２８とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板２２１、２２２、２２６〜２２８をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【０１２８】
前記端板２２１は、前記他端の最外部に配設され、前記エンドセパレータ２１０の前記端板２１１と同様な構造をなしている。
【０１２９】
前記昇温・冷却水流路板２２２は、上記端板２２１に隣接して配設され、前記エンドセパレータ２１０の前記昇温・冷却水流路板２１２と同様な構造をなしている。
【０１３０】
前記燃料ガス加湿水第一流路板２２６は、上記昇温・冷却水流路板２２２に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板２２２の酸化剤ガス流通穴２２２ａ，２２２ｂ、燃料ガス流通穴２２２ｃ，２２２ｄ、加湿水流通穴２２２ｅ，２２２ｇ、昇温・冷却水流通穴２２２ｆ，２２２ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴２２６ａ，２２６ｂ、燃料ガス流通穴２２６ｃ，２２６ｄ、加湿水流通穴２２６ｅ，２２６ｇ、昇温・冷却水流通穴２２６ｆ，２２６ｈが上記昇温・冷却水流路板２２２と同様にして形成される一方、上記燃料ガス流通穴２２６ｃ，２２６ｄに燃料ガス流通溝２２６ｐ，２２６ｑが形成されると共に、上記燃料ガス流通穴２２６ｃ，２２６ｄの近傍に上記酸化剤ガス流通穴２２６ａ，２２６ｂ間を結ぶ線に沿って長手方向を向けた燃料ガス加湿水流通溝２２６ｋが対をなすようにして形成され、燃料ガス流通穴２２６ｃ近傍の上記燃料ガス加湿水流通溝２２６ｋと上記加湿水流通穴２２６ｅとを連絡する連絡溝２２６ｉおよび燃料ガス流通穴２２６ｄ近傍の上記燃料ガス加湿水流通溝２２６ｋと上記加湿水流通穴２２６ｇとを連絡する連絡溝２２６ｊが形成されている。
【０１３１】
前記燃料ガス加湿水第二流路板２２７は、上記燃料ガス加湿水第一流路板２２６に隣接して配設され、当該燃料ガス加湿水第一流路板２２６の上記酸化剤ガス流通穴２２６ａ，２２６ｂ、上記燃料ガス流通穴２２６ｃ，２２６ｄ、上記加湿水流通穴２２６ｅ，２２６ｇ、上記昇温・冷却水流通穴２２６ｆ，２２６ｈ、上記燃料ガス加湿水流通溝２２６ｋに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴２２７ａ，２２７ｂ、燃料ガス流通穴２２７ｃ，２２７ｄ、加湿水流通穴２２７ｅ，２２７ｇ、加湿水流通穴２２７ｆ，２２７ｈ、燃料ガス加湿水流通溝２２７ｋが上記燃料ガス加湿水第一流路板２２６と同様にして形成されると共に、当該燃料ガス加湿水第一流路板２２６の前記酸化剤ガス流通溝２２６ｐ，２２６ｑと接続する酸化剤ガス連絡溝２２７ｓ，２２７ｔが形成されている。
【０１３２】
前記燃料ガス加湿水第三流路板２２８は、上記燃料ガス加湿水第二流路板２２７に隣接して配設され、当該第二流路板２２７の上記酸化剤ガス流通穴２２７ａ，２２７ｂ、上記燃料ガス流通穴２２７ｃ，２２７ｄ、上記加湿水流通穴２２７ｅ，２２７ｇ、上記昇温・冷却水流通穴２２７ｆ，２２７ｈに各々対応して接続する酸化剤ガス流通穴２２８ａ，２２８ｂ、燃料ガス流通穴２２８ｃ，２２８ｄ、加湿水流通穴２２８ｅ，２２８ｇ、昇温・冷却水流通穴２２８ｆ，２２８ｈが上記第二流路板２２７と同様にして形成されると共に、当該第二流路板２２７の対をなす前記加湿水流通溝２２７ｋ間および前記燃料ガス連絡溝２２７ｓ，２２７ｔ間を連絡する燃料ガス−水流通溝２２８ｕが複数形成されている。
【０１３３】
このような第二のエンドセパレータ２２０において、燃料ガス、酸化剤ガス、加湿水、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【０１３４】
燃料ガスは、例えば、端板２２１の燃料ガス流通穴２２１ｃから内部に供給され、昇温・冷却水流路板２２２の燃料ガス流通穴２２２ｃを介して燃料ガス加湿水第一流路板２２６の燃料ガス流通穴２２６ｃに流入し、燃料ガス加湿水第二、三流路板２２７，２２８の燃料ガス流通穴２２７ｃ，２２８ｃを介して前記中間セパレータ２３０へ送給されると共に、上記燃料ガス加湿水第一流路板２２６の燃料ガス流通溝２２６ｐおよび燃料ガス加湿水第二流路板２２７の燃料ガス連絡溝２２７ｓを介して燃料ガス加湿水第三流路板２２８の燃料ガス−水流通溝２２８ｕに送り込まれ、当該燃料ガス加湿水第四流路板２２８に隣接して配設される発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス加湿水第二流路板２２７の酸化剤ガス連絡溝２２７ｔを介して燃料ガス加湿水第一流路板２２６の燃料ガス流通溝２２６ｑに流入し、当該流路板２２６の燃料ガス流通穴２２６ｄから昇温・冷却水流路板２２２の燃料ガス流通穴２２２ｄを介して端板２２１の燃料ガス流通穴２２１ｄから外部へ送り出される。
【０１３５】
酸化剤ガスは、各発電セルで使用された後、例えば、燃料ガス加湿水第一〜三流路板２２６〜２２８の酸化剤ガス流通穴２２６ｂ〜２２８ｂおよび昇温・冷却水流路板２２２の酸化剤ガス流通穴２２２ｂを介して端板２２１の酸化剤ガス流通穴２２１ｂに流入して外部へ送り出される。
【０１３６】
加湿水は、例えば、端板２２１の加湿水流通穴２２１ｅ，２２１ｇから内部に供給され、昇温・冷却水流路板２２２の加湿水流通穴２２２ｅ，２２２ｇを介して燃料ガス加湿水第一流路板２２６の加湿水流通穴２２６ｅ，２２６ｇに流入し、燃料ガス加湿水第二、三流路板２２７、２２８の加湿水流通穴２２７ｅ，２２７ｇ、２２８ｅ，２２８ｇを介して前記中間セパレータ２３０へ送給されると共に、上記燃料ガス加湿水第一流路板２２６の前記連絡溝２２６ｉ，２２６ｊを介して前記燃料ガス加湿水流通溝２２６ｋに流れ込み、燃料ガス加湿水第二流路板２２７の前記燃料ガス加湿水流通溝２２７ｋを介して燃料ガス加湿水第三流路板２２８の燃料ガス−水流通溝２２８ｕに流れ込み、当該流通溝２２８ｕを流通する燃料ガスを加湿する。
【０１３７】
昇温・冷却水は、例えば、端板２２１の昇温・冷却水流通穴２２１ｆから内部に供給され、昇温・冷却水流路板２２２の昇温・冷却水流通穴２２２ｆに流入し、燃料ガス加湿水第一〜三流路板２２６〜２２８の昇温・冷却水流通穴２２６ｆ〜２２８ｆを介して前記中間セパレータ２３０へ送給されると共に、上記昇温・冷却水流路板２２２の前記昇温・冷却水流通溝２２２ｖを流通し、端板２２１および燃料ガス加湿水第一流路板２２６を昇温・冷却することにより発電セル等を昇温・冷却しながら昇温・冷却水流通穴２２２ｈに流入し、端板２２１の昇温・冷却水流通穴２２１ｈから外部へ送り出される。
【０１３８】
つまり、第二のエンドセパレータ２２０は、前述した従来の第二のエンドセパレータ４２０と同様な機能を発現しながらも、その構成板の枚数が少なく（５枚）て済むのである。
【０１３９】
また、中間セパレータ２３０は、図５（ｃ）および図８に示すように、昇温・冷却水流路板２３２と、酸化剤ガス加湿水第一流路板２３３と、酸化剤ガス加湿水第二流路板２３４と、酸化剤ガス加湿水第三流路板２３５と、燃料ガス加湿水第一流路板２３６と、燃料ガス加湿水第二流路板２３７と、燃料ガス加湿水第三流路板２３８とからなっており、ステンレスの薄板にレーザカット加工で後述する各種の溝や穴等を形成し、これら板２３２〜２３８をニッケルろう付することで一体化させたものである。
【０１４０】
前記昇温・冷却水流路板２３２は、前記エンドセパレータ２１０，２２０の昇温・冷却水流路板２１２，２２２と同様な構造をなしている。
【０１４１】
前記酸化剤ガス加湿水第一流路板２３３は、上記昇温・冷却水流路板２３２の一端面に隣接して配設され、前記エンドセパレータ２１０の酸化剤ガス加湿水第一流路板２１３と同様な構造をなしている。
【０１４２】
前記酸化剤ガス加湿水第二流路板２３４は、上記酸化剤ガス加湿水第一流路板２３３に隣接して配設され、前記エンドセパレータ２１０の酸化剤ガス加湿水第二流路板２１４と同様な構造をなしている。
【０１４３】
前記酸化剤ガス加湿水第三流路板２３５は、上記酸化剤ガス加湿水第二流路板２３４に隣接して配設され、前記エンドセパレータ２１０の酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５と同様な構造をなしている。
【０１４４】
前記燃料ガス加湿水第一流路板２３６は、上記昇温・冷却水流路板２３２の他端面に隣接して配設され、前記エンドセパレータ２２０の燃料ガス加湿水第一流路板２２６と同様な構造をなしている。
【０１４５】
前記燃料ガス加湿水第二流路板２３７は、上記燃料ガス加湿水第一流路板２３６に隣接して配設され、前記エンドセパレータ２２０の燃料ガス加湿水第二流路板２２７と同様な構造をなしている。
【０１４６】
前記燃料ガス加湿水第三流路板２３８は、上記燃料ガス加湿水第二流路板２３７に隣接して配設され、前記エンドセパレータ２２０の燃料ガス加湿水第三流路板２２８と同様な構造をなしている。
【０１４７】
上述したような中間セパレータ２３０において、酸化剤ガス、燃料ガス、加湿水、昇温・冷却水は、以下のようにして流通する。
【０１４８】
酸化剤ガスは、例えば、前記エンドセパレータ２１０の酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５の酸化剤ガス流通穴２１５ａから供給され、前記各板２３２〜２３８の酸化剤ガス流通穴２３２ａ〜２３８ａを流通し、隣接する他の中間セパレータ２３０または前記エンドセパレータ２２０に流れ込むと共に、上記酸化剤ガス加湿水第一流路板２３３の酸化剤ガス流通溝２３３ｍおよび酸化剤ガス加湿水第二流路板２３４の酸化剤ガス連絡溝２３４ｓを介して酸化剤ガス加湿水第三流路板２３５の酸化剤ガス−水流通溝２３５ｕに送り込まれ、当該酸化剤ガス加湿水第三流路板２３５に隣接して配設される発電セルの酸化剤ガス極に供給されて使用された後、上記酸化剤ガス加湿水第二流路板２３４の酸化剤ガス連絡溝２３４ｔを介して酸化剤ガス加湿水第一流路板２３３の酸化剤ガス流通溝２３３ｎに流入し、当該流路板２３３の酸化剤ガス流通穴２３３ｂから上記各板２３２，２３４〜２３８の各酸化剤ガス流通穴２３２ｂ，２３４ｂ〜２３８ｂを流れ、隣接する他の中間セパレータ２３０または前記エンドセパレータ２２０に流れ込む。
【０１４９】
燃料ガスは、例えば、前記エンドセパレータ２２０の燃料ガス加湿水第三流路板２２８の燃料ガス流通穴２２８ｃから供給され、前記各板２３２〜２３８の燃料ガス流通穴２３２ｃ〜２３８ｃを流通し、隣接する他の中間セパレータ２３０または前記エンドセパレータ２１０に流れ込むと共に、上記燃料ガス加湿水第一流路板２３６の燃料ガス流通溝２３６ｐおよび燃料ガス加湿水第二流路板２３７の燃料ガス連絡溝２３７ｓを介して燃料ガス加湿水第三流路板２３８の燃料ガス−水流通溝２３８ｕに送り込まれ、当該燃料ガス加湿水第三流路板２３８に隣接して配設される発電セルの燃料ガス極に供給されて使用された後、上記燃料ガス加湿水第二流路板２３７の燃料ガス連絡溝２３７ｔを介して燃料ガス加湿水第一流路板２３６の燃料ガス流通溝２３６ｑに流入し、当該流路板２３６の燃料ガス流通穴２３６ｄから上記各板２３２〜２３５，２３７，２３８の各燃料ガス流通穴２３２ｄ〜２３５ｄ，２３７ｄ，２３８ｄを流れ、隣接する他の中間セパレータ２３０または前記エンドセパレータ２１０に流れ込む。
【０１５０】
加湿水は、例えば、前記エンドセパレータ２１０の酸化剤ガス加湿水第三流路板２１５の加湿水流通穴２１５ｅ，２１５ｇから供給され、前記各板２３２〜２３８の加湿水流通穴２３２ｅ〜２３８ｅ，２３２ｇ〜２３８ｇを流通して、隣接する他の中間セパレータ２３０または前記エンドセパレータ２２０に流れ込む一方、酸化剤ガス加湿水第一流路板２３３の前記連絡溝２３３ｉ，２３３ｊを介して前記酸化剤ガス加湿水流通溝２３３ｋに流入し、酸化剤ガス加湿水第二流路板２３４の酸化剤ガス加湿水流通溝２３４ｋを介して酸化剤ガス加湿水第三流路板２３５の酸化剤ガス−水流通溝２３５ｕに流れ込み、当該流通溝２３５ｕを流通する酸化剤ガスを加湿すると共に、燃料ガス加湿水第一流路板２３６の前記連絡溝２３６ｉ，２３６ｊを介して前記燃料ガス加湿水流通溝２３６ｋに流入し、燃料ガス加湿水第二流路板２３７の燃料ガス加湿水流通溝２３７ｋを介して燃料ガス加湿水第三流路板２３８の燃料ガス−水流通溝２３８ｕに流れ込み、当該流通溝２３８ｕを流通する燃料ガスを加湿する。
【０１５１】
昇温・冷却水は、例えば、前記エンドセパレータ２２０の燃料ガス加湿水第三流路板２２８の昇温・冷却水流通穴２２８ｆから供給され、前記各板２３２〜２３８の昇温・冷却水流通穴２３２ｆ〜２３８ｆを流通して、隣接する他の中間セパレータ２３０または前記エンドセパレータ２１０に流れ込む一方、昇温・冷却水流路板２３２の昇温・冷却水流通溝２３２ｖを流通して酸化剤ガス加湿水第一流路板２３３および燃料ガス加湿水第一流路板２３６を昇温・冷却することにより発電セル等を昇温・冷却しながら昇温・冷却水流通穴２３２ｈに流入し、上記各板２３３〜３３８の昇温・冷却水流通穴２３３ｈ〜２３８ｈを流れ、隣接する他の中間セパレータ２３０または前記エンドセパレータ２１０へ流れ込む。
【０１５２】
つまり、中間セパレータ２３０は、前述した従来の中間セパレータ４３０と同様な機能を発現しながらも、その構成板の枚数が少なく（７枚）て済むのである。
【０１５３】
このような上記中間セパレータ２３０で発電セルを挟みながら複数積層し、これらを前記エンドセパレータ２１０，２２０で挟んでセルスタックを構成して、酸化剤ガス、燃料ガス、加湿水、昇温・冷却水を供給することにより、酸化剤ガスおよび燃料ガスが前述したようにして各セパレータ２１０，２２０，２３０内を流通し、発電セルで化学反応を起こして電力を発生させることができる一方、加湿水が前述したようにして各セパレータ２１０，２２０，２３０内を流通し、発電セルでの発電に伴う熱を吸収して当該発電セルを冷却すると同時に上記吸熱により気化して上記ガスを加湿し、発電セルの固体高分子電解質を加湿して発電効率の低下を防ぐことができると共に、昇温・冷却水が前述したようにして各セパレータ２１０，２２０，２３０内を流通し、当該セパレータ２１０，２２０，２３０を所定の温度に保つことができる。
【０１５４】
したがって、このような固体高分子電解質燃料電池（水−ガス型のセパレータ）によれば、従来の水−ガス型のセパレータの固体高分子電解質燃料電池と同様な機能を有しながらも、セパレータの構成枚数を少なくすることができる（エンドセパレータで１枚、中間セパレータで４枚）ので、製造コストを低減することができると共に、体積および重量を小さくすることができる。また、中間セパレータ２３０を構成する板の枚数が上述のように少ないだけでなく、中間セパレータ２３０の内部中央に昇温・冷却水流路板２３２を配設したので、中間セパレータ２３０を迅速に温度調整することができる。
【０１５５】
【発明の効果】
本発明の固体高分子電解質燃料電池によれば、セパレータの板の構成枚数が少ないので、以下のような効果を得ることができる。
（１）燃料電池の製造コストを低減することができる。
（２）燃料電池の体積および重量を小さくすることができる。
（３）温度調整を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一番目の発明による固体高分子電解質燃料電池のメッシュ組込型のセパレータの概略構造を表す分解斜視図である。
【図２】図１（ａ）の分解平面図である。
【図３】図１（ｂ）の分解平面図である。
【図４】図１（ｃ）の分解平面図である。
【図５】第二番目の発明による固体高分子電解質燃料電池の水−ガス型のセパレータの概略構造を表す分解斜視図である。
【図６】図５（ａ）の分解平面図である。
【図７】図５（ｂ）の分解平面図である。
【図８】図５（ｃ）の分解平面図である。
【図９】固体高分子電解質燃料電池の主要部の構成説明図である。
【図１０】従来の固体高分子電解質燃料電池のメッシュ組込型のセパレータの概略構造を表す分解斜視図である。
【図１１】図１０（ａ）の分解平面図である。
【図１２】図１０（ｂ）の分解平面図である。
【図１３】図１０（ｃ）の分解平面図である。
【図１４】従来の固体高分子電解質燃料電池の水−ガス型のセパレータの概略構造を表す分解斜視図である。
【図１５】図１４（ａ）の分解平面図である。
【図１６】図１４（ｂ）の分解平面図である。
【図１７】図１４（ｃ）の分解平面図である。
【符号の説明】
１１０，１２０ エンドセパレータ
１３０ 中間セパレータ
１１１，１２１ 端板
１１２，１２２，１３２ 昇温・冷却水流路板
１１３，１３３ 酸化剤ガス流路板
１２４，１３４ 燃料ガス流路板
１１５，１２５，１３５ 組込板
２１０，２２０ エンドセパレータ
２３０ 中間セパレータ
２１１，２２１ 端板
２１２，２２２，２３２ 昇温・冷却水流路板
２１３，２３３ 酸化剤ガス加湿水第一流路板
２１４，２３４ 酸化剤ガス加湿水第二流路板
２１５，２３５ 酸化剤ガス加湿水第三流路板
２２６，２３６ 燃料ガス加湿水第一流路板
２２７，２３７ 燃料ガス加湿水第二流路板
２２８，２３８ 燃料ガス加湿水第三流路板

Claims (2)

1. 酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通穴と、燃料ガスを流通させる燃料ガス流通穴と、昇温・冷却を行う昇温・冷却水を流通させる昇温・冷却水流通穴とが形成された端板と、
   この端板に隣接して配設され、当該端板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該端板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該端板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、この昇温・冷却水流通穴に繋がって上記昇温・冷却水を表面全体に蛇行させながら流通させる昇温・冷却水流通溝とが形成された昇温・冷却水流路板と、
   この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、この酸化剤ガス流通穴に繋がって上記酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通溝とが形成された酸化剤ガス流路板と、
   この酸化剤ガス流路板に隣接して配設され、当該酸化剤ガス流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該酸化剤ガス流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該酸化剤ガス流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該酸化剤ガス流路板の上記酸化剤ガス流通溝と連絡し且つ発電セルを保持する組込穴とが形成された組込板と
   からなる第一エンドセパレータと、
   前記第一エンドセパレータの前記端板と同様な構造をなす端板と、
   この端板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
   この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、この燃料ガス流通穴に繋がって前記燃料ガスを流通させる燃料ガス流通溝とが形成された燃料ガス流路板と、
   この燃料ガス流路板に隣接して配設され、当該燃料ガス流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該燃料ガス流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該燃料ガス流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該燃料ガス流路板の上記燃料ガス流通溝と連絡し且つ発電セルを保持する組込穴とが形成された組込板と
   からなる第二エンドセパレータと、
   前記第一エンドセパレータまたは前記第二エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
   この昇温・冷却水流路板の一端面に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス流路板と、
   この酸化剤ガス流路板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記組込板と同様な構造をなす組込板と、
   上記昇温・冷却水流路板の他端面に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス流路板と同様な構造をなす燃料ガス流路板と、
   この燃料ガス流路板に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記組込板と同様な構造をなす組込板と
   からなる中間セパレータと
   を備えてなることを特徴とする固体高分子電解質燃料電池。
2. 酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通穴と、燃料ガスを流通させる燃料ガス流通穴と、昇温・冷却を行う昇温・冷却水を流通させる昇温・冷却水流通穴と、上記酸化剤ガスおよび上記燃料ガスを加湿する加湿水を流通させる加湿水流通穴とが形成された端板と、
   この端板に隣接して配設され、当該端板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該端板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該端板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該端板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、この昇温・冷却水流通穴に繋がって上記昇温・冷却水を表面全体に蛇行させながら流通させる昇温・冷却水流通溝とが形成された昇温・冷却水流路板と、
   この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、この酸化剤ガス流通穴に繋がって上記酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流通溝と、上記昇温・冷却水流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、この加湿水流通穴と繋がって上記加湿水を流通させる酸化剤ガス加湿水流通溝とが形成された酸化剤ガス加湿水第一流路板と、
   この酸化剤ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス流通溝と連通する酸化剤ガス流通溝と、当該酸化剤ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス加湿水流通溝と連通する酸化剤ガス加湿水流通溝とが形成された酸化剤ガス加湿水第二流路板と、
   この酸化剤ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該酸化剤ガス加湿水第二流路板の上記酸化剤ガス流通溝および上記酸化剤ガス加湿水流通溝と連絡する酸化剤ガス−加湿水流通溝とが形成された酸化剤ガス加湿水第三流路板と
   からなる第一エンドセパレータと、
   前記第一エンドセパレータの前記端板と同様な構造をなす端板と、
   この端板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
   この昇温・冷却水流路板に隣接して配設され、当該昇温・冷却水流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該昇温・冷却水流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、この燃料ガス流通穴に繋がって上記燃料ガスを流通させる燃料ガス流通溝と、上記昇温・冷却水流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、この加湿水流通穴と繋がって上記加湿水を流通させる燃料ガス加湿水流通溝とが形成された燃料ガス加湿水第一流路板と、
   この燃料ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス流通溝と連通する燃料ガス流通溝と、当該燃料ガス加湿水第一流路板の上記燃料ガス加湿水流通溝と連通する燃料ガス加湿水流通溝とが形成された燃料ガス加湿水第二流路板と、
   この燃料ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記酸化剤ガス流通穴と連通する酸化剤ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記燃料ガス流通穴と連通する燃料ガス流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記昇温・冷却水流通穴と連通する昇温・冷却水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記加湿水流通穴と連通する加湿水流通穴と、当該燃料ガス加湿水第二流路板の上記燃料ガス流通溝および上記燃料ガス加湿水流通溝と連絡する燃料ガス−加湿水流通溝とが形成された燃料ガス加湿水第三流路板と
   からなる第二エンドセパレータと、
   前記第一エンドセパレータまたは前記第二エンドセパレータの前記昇温・冷却水流路板と同様な構造をなす昇温・冷却水流路板と、
   この昇温・冷却水流路板の一端面に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス加湿水第一流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス加湿水第一流路板と、
   この酸化剤ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス加湿水第二流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス加湿水第二流路板と、
   この酸化剤ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、前記第一エンドセパレータの前記酸化剤ガス加湿水第三流路板と同様な構造をなす酸化剤ガス加湿水第三流路板と、
   上記昇温・冷却水流路板の他端面に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス加湿水第一流路板と同様な構造をなす燃料ガス加湿水第一流路板と、
   この燃料ガス加湿水第一流路板に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス加湿水第二流路板と同様な構造をなす燃料ガス加湿水第二流路板と、
   この燃料ガス加湿水第二流路板に隣接して配設され、前記第二エンドセパレータの前記燃料ガス加湿水第三流路板と同様な構造をなす燃料ガス加湿水第三流路板と
   からなる中間セパレータと
   を備え、前記中間セパレータで発電セルを挟みながら複数積層し、これらを前記第一エンドセパレータ及び前記第二エンドセパレータで挟んでなることを特徴とする固体高分子電解質燃料電池。

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