JPH08180883A - 固体高分子電解質型燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形化された固体高分子電解質型燃料電池を提
供する。 【構成】固体高分子電解質型燃料電池１Ｂは、従来例に
対して固体高分子電解質膜５１を用いる燃料電池セル
５、ステンレス鋼等の薄板材製で，中央部領域４１に波
形溝４１１が形成されたセパレータ４、薄板状の弾性材
で製作された燃料ガス用のシール体３１，酸化剤ガス用
のシール体３２、を用いた単位燃料電池３と、集電板１
２、電気絶縁板１３、加圧板１４，１５、薄板状の弾性
材で製作された冷却用流体用のシール体１１とを用いて
いる。集電板１２，電気絶縁板１３、加圧板１４，１５
は、従来例に対して、燃料ガス，酸化剤ガス，冷却用流
体の通流用の諸貫通穴のそれぞれが、単電池３が備えて
いる、供給側または排出側の、燃料ガス通流用の貫通
穴，酸化剤ガス通流用の貫通穴，および，冷却用流体通
流用の貫通穴のそれぞれと、対向する部位に形成されて
いることのみが相異している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小形化されるように
改良された固体高分子電解質型燃料電池の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は水素と酸素とを利用して直流
電力を発生する一種の発電装置であり、すでによく知ら
れているとおり、他のエネルギー機関と比較して、電気
エネルギーへの変換効率が高く，しかも，炭酸ガスや窒
素酸化物等の大気汚染物質の排出量が少ないことから、
いわゆるクリーン・エネルギー源として期待されてい
る。この燃料電池としては、使用される電解質の種類に
より、固体高分子電解質型，りん酸型，溶融炭酸塩型，
固体酸化物型などの各種の燃料電池が知られている。

【０００３】近年、内燃機関と比較して、燃料電池は、
排気ガスによる大気汚染度が低いこと、運転時の発生音
が小さいこと等の大きな特徴を持つことから、燃料電池
を自動車等の車両の駆動に用いる駆動用電動機用の車載
電源として利用することが考えられるようになってきて
いる。燃料電池を車載電源として利用する際には、電源
システムが可能な限り小形であることが望ましく、この
ような観点から、各種の燃料電池の内でも固体高分子電
解質型燃料電池が注目されるようになってきている。

【０００４】固体高分子電解質型燃料電池は、分子中に
プロトン（水素イオン）交換基を有する高分子樹脂膜を
飽和に含水させると、低い抵抗率を示してプロトン導電
性電解質として機能することを利用した燃料電池であ
る。この分子中にプロトン交換基を有する高分子樹脂膜
（以降、固体高分子電解質膜または単にＰＥ膜と略称す
ることがある。）としては、パ−フルオロスルホン酸樹
脂膜（例えば、米国のデュポン社製、商品名ナフィオン
膜）を代表とするフッ素系イオン交換樹脂膜が現時点で
は著名であるが、この他に、炭化水素系イオン交換樹脂
膜、複合膜等が用いられている。これ等の固体高分子電
解質膜（ＰＥ膜）は、飽和に含水されることにより、常
温で２０〔Ω・ｃｍ〕以下の抵抗率を示し、いずれも、
プロトン導電性電解質として機能する膜である。

【０００５】まず、従来例の固体高分子電解質型燃料電
池が備える単位燃料電池を、図２８〜図３０を用いて説
明する。ここで、図２８は、従来例の固体高分子電解質
型燃料電池が備える単位燃料電池を展開した状態で模式
的に示した要部の側面断面図であり、図２９は、図２８
に示した単位燃料電池を展開した状態で模式的に示した
斜視図であり、図３０は、単位燃料電池が有するセパレ
ータを図２８におけるＰ矢方向から見た図である。

【０００６】図２８〜図３０において、６は、燃料電池
セル７と、その両主面のそれぞれに対向させて配置され
たセパレータ６１，６２とで構成された単位燃料電池
（以降、単電池と略称することがある。）である。燃料
電池セル７は、シート状の固体高分子電解質膜７Ｃと、
シート状の燃料電極膜（アノード極でもある。）７Ａ
と、酸化剤電極膜（カソード極でもある。）７Ｂとで構
成され、直流電力を発生する。固体高分子電解質膜７Ｃ
には、前記のＰＥ膜が用いられている。このＰＥ膜７Ｃ
は、０．１〔ｍｍ〕程度の厚さ寸法と、電極膜７Ａ，７
Ｂの面方向の外形寸法よりも大きい面方向の外形寸法と
を持つものであり、従って、電極膜７Ａ，７Ｂの周辺部
には、ＰＥ膜７Ｃの端部との間にＰＥ膜７Ｃの露出面が
存在することになる。

【０００７】燃料電極膜７Ａは、ＰＥ膜７Ｃの一方の主
面に密接されて積層されて、燃料ガス（例えば、水素あ
るいは水素を高濃度に含んだガスである。）の供給を受
ける電極膜である。また，酸化剤電極膜７Ｂは、ＰＥ膜
７Ｃの他方の主面に密接されて積層されて、酸化剤ガス
（例えば、空気である。）の供給を受ける電極膜であ
る。燃料電極膜７Ａの外側面が，燃料電池セル７の一方
の側面７ａであり、酸化剤電極膜７Ｂの外側面が，燃料
電池セル７の他方の側面７ｂである。燃料電極膜７Ａお
よび酸化剤電極膜７Ｂは共に、触媒活物質を含む触媒層
と電極基材とを備えて構成されており、前記の触媒層側
でＰＥ膜７Ｃの両主面にホットプレスにより密着させる
のが一般である。電極基材は、触媒層を支持すると共に
反応ガス（以降、燃料ガスと酸化剤ガスを総称してこの
ように言うことが有る。）を供給および排出すると共
に，集電体としての機能を有する多孔質のシート（使用
材料としては、例えば、カーボンペーパーが用いられ
る。）である。触媒層は、多くの場合に、微小な粒子状
の白金触媒とはっ水性を有するフッ素樹脂から形成され
ており、しかも層内に多数の細孔が形成されるようにす
ることで、反応ガスに対して広い面積で接触が可能であ
るように配慮されているものである。

【０００８】燃料電極膜７Ａ，酸化剤電極膜７Ｂに反応
ガスが供給されると、それぞれの電極膜７Ａ，７Ｂに備
えられた触媒層と、ＰＥ膜７Ｃとの界面に、気相（燃料
ガスまたは酸化剤ガス）・液相（固体高分子電解質）・
固相（燃料電極膜，酸化剤電極膜が持つ触媒）の三相界
面が形成され、電気化学反応を生じさせることで直流電
力を発生させている。なお、触媒層は多くの場合に、微
小な粒子状の白金触媒とはっ水性を有するフッ素樹脂と
から形成されており、しかも層内に多数の細孔が形成さ
れるようにすることで、反応ガスの三相界面までの効率
的な拡散を維持するすると共に、十分広い面積の三相界
面が形成されるように構成されている。

【０００９】この三相界面では、次記する電気化学反応
が生じる。まず、燃料電極膜７Ａ側では（１）式による
反応が起こる。

【００１０】

【化１】 Ｈ₂ →２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- ………………（１） また、酸化剤電極膜７Ｂ側では（２）式による反応が起
こる。

【００１１】

【化２】 （１／２）Ｏ₂ ＋２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- Ｈ₂ Ｏ ……（２） すなわち、この反応の結果、燃料電極膜７Ａで生成され
たＨ⁺ イオン（プロトン）は、ＰＥ膜７Ｃ中を酸化剤電
極膜７Ｂに向かって移動し、また、電子（ｅ^-）は、固
体高分子電解質型燃料電池の図示しない負荷を通って酸
化剤電極膜７Ｂに移動する。一方、酸化剤電極膜７Ｂで
は、酸化剤ガス中に含有される酸素と、ＰＥ膜７Ｃ中を
燃料電極膜７Ａから移動してきたＨ⁺ イオンと、負荷装
置９を通って移動してきた電子とが反応し、Ｈ₂ Ｏ（水
蒸気）が生成される。かくして、固体高分子電解質型燃
料電池は、水素と酸素とを得て直流電力を発生し、そう
して、副生物としてＨ₂ Ｏ（水蒸気）を生成している。

【００１２】前記の機能を備える燃料電池セル７の厚さ
寸法は、多くの場合に１〔ｍｍ〕前後程度あるいはそれ
以下であり、燃料電池セル７においてＰＥ膜７Ｃは、燃
料ガスと酸化剤ガスとの混合を防止するための、シール
用膜の役目も兼ねていることになる。ところで、ＰＥ膜
７Ｃの露出面に形成されている貫通穴７１は、セパレー
タ６１に設けられている貫通穴６１５Ａ，６１６Ａ、お
よび、セパレータ６２に設けられている貫通穴６２５
Ａ，６２６Ａに対向させて形成されており、反応ガスの
通流路の一部をなす穴である。同じくＰＥ膜７Ｃの露出
面に形成されている貫通穴７２は、セパレータ６１に設
けられている貫通穴６１３Ｂ，６１４Ｂ、および、セパ
レータ６２に設けられている貫通穴６２３Ｂ，６２４Ｂ
に対向させて形成されており、後記する冷却用流体９９
の通流路の一部をなす穴である。

【００１３】また、セパレータ６１とセパレータ６２
は、燃料電池セル７に反応ガスを供給すると共に、燃料
電池セル７で発生された直流電力の燃料電池セル７から
の取り出し、および、直流電力の発生に関連して燃料電
池セル７で発生した熱を燃料電池セル７から除去する役
目を担うものである。セパレータ６１は、その側面６１
ａを燃料電池セル７の側面７ａに密接させて、また、セ
パレータ６２は、その側面６２ａを燃料電池セル７の側
面７ｂに密接させて、それぞれ燃料電池セル７を挟むよ
うにして配設されている。セパレータ６１，６２は共
に、ガスを透過せず，かつ、良好な熱伝導性と良好な電
気伝導性を備え、しかも、生成水を汚損させることの無
い材料（例えば炭素系の材料が使用されている。）を用
いて製作されている。

【００１４】セパレータ６１，６２には、燃料電池セル
７に反応ガスを供給する手段として、それぞれガス通流
用の溝が備えられている。すなわち、セパレータ６１
は、燃料電池セル７の側面７ａに接する側面６１ａ側
に、燃料ガスを通流させると共に，未消費の水素を含む
燃料ガスを排出するための間隔を設けて複数個設けられ
た凹状の溝（ガス通流用の溝）６１１Ａと、この溝６１
１Ａ間に介在する凸状の隔壁６１２Ａとが、互いに交互
に形成されている。セパレータ６２は、燃料電池セル７
の側面７ａに接する側面６２ａ側に、酸化剤ガスを通流
させると共に，未消費の酸素を含む酸化剤ガスを排出す
るための間隔を設けて複数個設けられた凹状の溝（ガス
通流用の溝）６２１Ａと、この溝６２１Ａ間に介在する
凸状の隔壁６２２Ａとが、互いに交互に形成されてい
る。なお、凸状の隔壁６１２Ａ，６２２Ａの頂部は、そ
れぞれ、セパレータ６１，６２のそれぞれの側面６１
ａ，６２ａと同一面になるように形成されている。

【００１５】セパレータ６２のそれぞれの溝６２１Ａの
両端部は、これ等の溝６２１Ａが互いに並列になって溝
６２４Ａ，６２４Ａに連通されている。この溝６２４
Ａ，６２４Ａの端部には、側面６２ａとは反対側となる
側面６２ｂ側に開口する１対の貫通穴６２５Ａ，６２５
Ａが形成されている。また、セパレータ６２には、側面
６２ａと側面６２ｂとを結ぶ１対の貫通穴６２６Ａ，６
２６Ａが、図３０中に示すように、１対の貫通穴６２５
Ａ，６２５Ａとは互いにたすき掛けの位置関係となる部
位に形成されている。溝６２１Ａ、溝６２４Ａ、貫通穴
６２５Ａは、セパレータ６２における酸化剤ガスを通流
させるためのガス通流路を構成している。

【００１６】また、セパレータ６１にも、貫通穴６１５
Ａ，６１５Ａと貫通穴６１６Ａ，６１６Ａが形成されて
いる。すなわち、セパレータ６１のそれぞれの溝６１１
Ａの両端部は、これ等の溝６１１Ａが互いに並列になっ
て，セパレータ６２の場合の溝６２４Ａ，６２４Ａと同
様形状の溝に連通されている。貫通穴６１５Ａ，６１５
Ａは、この溝（６２４Ａと同様形状の溝である。）の端
部から、側面６１ａとは反対側となる側面６１ｂ側に開
口されている。貫通穴６１６Ａ，６１６Ａは、側面６１
ａと側面６１ｂとを結んで、セパレータ６２における貫
通穴６２５Ａと貫通穴６２６Ａと同様の位置関係で、図
２９中に示すように，１対の貫通穴６１５Ａ，６１５Ａ
とは互いにたすき掛けの位置関係となる部位に形成され
ている。溝６１１Ａ、前記の溝（６２４Ａと同様形状の
溝である。）、貫通穴６１５Ａは、セパレータ６１にお
ける燃料ガスを通流させるためのガス通流路を構成して
いる。

【００１７】さらに、７３は、前記したガス通流路中を
通流する反応ガスが、ガス通流路外に漏れ出るのを防止
する役目を負う弾性材製のガスシール体（例えば、Ｏリ
ングである。）である。ガスシール体７３は、それぞれ
のセパレータ６１，６２の溝６１１Ａ，６２４Ａと同様
形状の溝、および、溝６２１Ａ，６２４Ａが形成された
部位の周縁部に形成された凹形状の溝６１９，６２９中
に収納されて配置されている。なお、図示するのは省略
したが、セパレータ６１が持つ貫通穴６１５Ａ，６１６
Ａの側面６１ｂへのそれぞれの開口部と、６１６Ａの側
面６１ａへのそれぞれの開口部を取り巻いて、また、セ
パレータ６２が持つ貫通穴６２５Ａ，６２６Ａの側面６
２ｂへのそれぞれの開口部と、６２６Ａの側面６２ａへ
のそれぞれの開口部を取り巻いて、反応ガスがこの部位
からガス通流路外に漏れ出るのを防止する役目を負う弾
性材製のガスシール体（例えば、Ｏリングである。）を
収納するための凹形状の溝が形成されている。

【００１８】セパレータ６１，６２には、燃料電池セル
７で発生した熱を燃料電池セル７から除去するための冷
却部として、冷却用流体９９を通流させる溝が備えられ
ている。すなわち、セパレータ６２は、その側面６２ｂ
に冷却用流体９９を通流させる凹状の溝（冷却用流体通
流用の溝）６２１Ｂが２個形成されている。それぞれの
溝６２１Ｂの両端部には、側面６２ｂに開口する１対の
貫通穴６２３Ｂ，６２４Ｂが形成されている。溝６２１
Ｂ，貫通穴６２３Ｂ，６２４Ｂは、セパレータ６２にお
ける冷却用流体を通流させる冷却部を構成している。ま
た、セパレータ６１にも、セパレータ６２と同様に、そ
の側面６１ｂに、冷却用流体９９を通流させる凹状の溝
（冷却用流体通流用の溝）６１１Ｂが２個形成されてい
る。それぞれの溝６１１Ｂの両端部には、側面６１ｂに
開口する１対の貫通穴６１３Ｂ，６１４Ｂが形成されて
いる。溝６１１Ｂ，貫通穴６１３Ｂ，６１４Ｂは、セパ
レータ６１における冷却用流体を通流させる冷却部を構
成している。

【００１９】セパレータ６１の側面６１ｂ，セパレータ
６２の側面６２ｂには、溝６１１Ｂ，６２１Ｂを取り巻
いて、凹形状の溝６１８Ｂ，６２８Ｂがそれぞれ形成さ
れている。これ等の凹形状の溝は、冷却用流体９９が漏
れ出るのを防止するための、弾性材製のシール体（例え
ば、Ｏリングである。）を収納するためのものである。
なお、図示するのは省略したが、セパレータ６１が持つ
貫通穴６１３Ｂ，６１４Ｂの側面６１ａへのそれぞれの
開口部を取り巻いて、また、セパレータ６２が持つ貫通
穴６２３Ｂ，６２４Ｂの側面６２ａへのそれぞれの開口
部を取り巻いて、冷却用流体９９がこの部位から冷却部
外に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のシール
体（例えば、Ｏリングである。）を収納するための凹形
状の溝が形成されている。

【００２０】１個の燃料電池セル７が発生する電圧は、
１〔Ｖ〕程度以下と低い値であるので、前記した構成を
持つ単電池６の複数個（数十個から数百個であることが
多い。）を、燃料電池セル７の発生電圧が互いに直列接
続されるように積層した単位燃料電池の積層体として構
成し、電圧を高めて実用に供されるのが一般である。図
３１は、従来例の固体高分子電解質型燃料電池を模式的
に示した要部の構成図で，（ａ）はその側面図であり、
（ｂ）はその上面図である。図３２は、図３１中に示し
た固体高分子電解質型燃料電池に与える冷却用流体の通
流路を説明する説明図である。図３１，図３２中には、
図２８〜図３０で付した符号については、代表的な符号
のみを記した。

【００２１】図３１，図３２において、９は、複数（図
３１では、単電池６の個数が８個である場合を例示し
た。）の単電池６を積層して構成された、単電池６の積
層体を主体とした固体高分子電解質型燃料電池（以降、
スタックと略称することがある。）である。スタック９
は、単電池６の積層体の両端部に、単電池６で発生した
直流電力をスタック９から取り出すための，銅材等の導
電材製の集電板９１，９１と、単電池６、集電板９１を
構造体から電気的に絶縁するための電気絶縁材製の電気
絶縁板９２，９２と、両電気絶縁板９２の両外側面に配
設される鉄材等の金属製の加圧板９３，９４とを順次積
層し、加圧板９３，９４にその両外側面側から複数の締
付けボルト９５により適度の加圧力を与えるようにして
構成されている。互いに隣接する単電池６において、セ
パレータ６１に形成された貫通穴６１５Ａとセパレータ
６２に形成された貫通穴６２６Ａとは、また、セパレー
タ６１に形成された貫通穴６１６Ａと、セパレータ６２
に形成された貫通穴６２５Ａとは、互いにその開口部位
を合致させて形成されている。また、集電板９１，電気
絶縁板９２，加圧板９３の、セパレータ６１が備えてい
る貫通穴６１５Ａ，６１６Ａと対向する部位には、それ
ぞれ図示しない貫通穴が形成されている。また、集電板
９１，電気絶縁板９２，加圧板９４の、セパレータ６２
が備えている貫通穴６２５Ａ，６２６Ａと対向する部位
にも、それぞれ図示しない貫通穴が形成されている。こ
れ等により、複数の単電池６を積層する際に、全部の単
電池６がそれぞれに持つ燃料ガス用のガス通流路および
酸化剤ガス用のガス通流路は、それぞれが互いに連通し
たガス通流路を形成している。

【００２２】また、互いに隣接する単電池６において、
セパレータ６１に形成された貫通穴６１３Ｂとセパレー
タ６２に形成された貫通穴６２３Ｂと、および、セパレ
ータ６１に形成された貫通穴６１４Ｂとセパレータ６２
に形成された貫通穴６２４Ｂとは、互いにその開口部位
を合致させて形成されている。また、集電板９１，電気
絶縁板９２，加圧板９３の、セパレータ６１が備えてい
る貫通穴６１３Ｂと対向する部位には、それぞれ、貫通
穴６１３Ｂと同形の図示しない貫通穴が形成されてい
る。そうして、加圧板９３のスタック９の外側面となる
側面には、それぞれの貫通穴に対向させて、冷却用流体
用の配管接続体９８が装着されている。また、電気絶縁
板９２の両側面の貫通穴の開口部、および、加圧板９３
の配管接続体９８が装着される側面の，貫通穴の開口部
のそれぞれには、貫通穴を取り巻いて、凹形状の溝が形
成されている。それぞれの溝には、冷却用流体９９がこ
れ等の部位から冷却部外に漏れ出るのを防止する役目を
負う図示しない弾性材製のシール体（例えば、Ｏリング
である。）が装着される。なお、セパレータ６１に形成
されているそれぞれの溝６１８Ｂにも、図示しないシー
ル体が装着されている。

【００２３】さらに、集電板９１，電気絶縁板９２，加
圧板９４の、セパレータ６２が備えている貫通穴６２３
Ｂと対向する部位にも、集電板９１，電気絶縁板９２，
加圧板９３の場合と同様に、図示しない貫通穴，溝が形
成されている。また、加圧板９４のスタック９の外側面
となる側面には、それぞれの貫通穴に対向させて、冷却
用流体９９用の配管接続体９８が装着されている。それ
ぞれの溝には図示しないシール体が、また、セパレータ
６２に形成されているそれぞれの溝６２８Ｂにも図示し
ないシール体が装着される。

【００２４】かくして、これ等により、複数の単電池６
を積層する際に、単電池６等がそれぞれに持つ冷却用流
体９９の通流路は、図３２中に示したようにして互いに
連通されて構成されることになる。すなわち、冷却用流
体９９は、配管接続体９８等を介して集電板９１に隣接
する単電池６が持つ、セパレータ６１に形成された一方
の溝６１１Ｂにまず流入する。そうして、貫通穴６１３
Ｂ，６２３Ｂを介してそれぞれの単電池６が持つ一方の
溝６１１Ｂ，６２１Ｂ中を分流して流れ、貫通穴６１４
Ｂ，６２４Ｂ等を介して、加圧板９４に装着された配管
接続体９８からスタック９の外部にいったん流れ出る。
この流れ出た冷却用流体９９は、配管９７中を流れて、
加圧板９４に装着され，貫通穴６２４Ｂに連接されてい
る配管接続体９８から、再びスタック９に流れ込む。こ
の冷却用流体９９は、集電板９１に隣接する単電池６が
持つ、セパレータ６２に形成された他方の溝６２１Ｂに
まず流入する。そうして、貫通穴６１４Ｂ，６２４Ｂを
介してそれぞれの単電池６が持つ他方の溝６１１Ｂ，６
２１Ｂ中を分流して流れ、貫通穴６１３Ｂ，６２３Ｂ等
を介して、加圧板９３に装着された配管接続体９８から
スタック９の外部に排出される。

【００２５】締付けボルト９５は、加圧板９３，９４に
跨がって装着される六角ボルト等であり、それぞれの締
付けボルト９５は、これ等と嵌め合わされる六角ナット
等と、安定した加圧力を与えるための皿ばね等と協同し
て、単電池６をその積層方向に加圧する。この締付けボ
ルト９５が単電池６を加圧する加圧力は、燃料電池セル
７の見掛けの表面積あたりで、５〔kg/cm²〕内外程度で
あるのが一般である。

【００２６】このように構成されたスタック９におい
て、燃料電池セル７に供給される反応ガスは、それぞれ
のセパレータ６１，６２に形成されたガス通流用の溝６
１１Ａ，６２１Ａ中を、図３１（ａ）中に矢印で示した
ごとく、その供給側を重力方向に対して上側に、その排
出側を重力方向に対して下側になるように配置されるの
が一般である。これは、燃料電池セル７においては、前
記したように、発電時の副生物として水蒸気が生成され
るが、この水蒸気のために、下流側の反応ガスほど多量
に水蒸気が含有されることとなり、この結果、排出端付
近の反応ガスでは過飽和に相当する水蒸気が凝結して液
体状態の水として存在することとなる可能性が有るため
である。反応ガスの供給側を重力方向に対して上側に，
反応ガスの排出側を重力方向に対して下側になるように
配置することで、凝結した水は、反応ガス通流用の溝６
１１Ａ，６２１Ａ中を重力により自力で流下できるの
で、それぞれの単位燃料電池装置５からの凝結した水の
除去が容易になるのである。

【００２７】しかも、反応ガスは、複数個有る単電池６
に関してはそれぞれ並列に供給されることになる。そう
して、燃料電池セル７に使用されているＰＥ膜７Ｃは、
前述したとおりに飽和に含水させることにより良好なプ
ロトン導電性電解質として機能する膜であるので、反応
ガスは、適度の値の湿度状態に調整されてスタック９に
供給されている。

【００２８】ところで、燃料電池セル７で行われる前記
の（１）式，（２）式で記述した電気化学反応は、発熱
反応である。従って、燃料電池セル７で（１）式，
（２）式による電気化学反応によって発電を行う際に
は、発生される直流電力値とほぼ同等値の熱が発生する
ことも避けられないものである。この損失による熱を除
去するためにスタック９に供給されるのが、例えば、市
水である冷却用流体９９である。単電池６では、この冷
却用流体９９が、セパレータ６１，６２に形成された溝
６１１Ｂ，６２１Ｂ中を前述したように通流すること
で、燃料電池セル７は、セパレータ６１，６２を介して
冷却される。燃料電池セル７は、これにより、５０
〔℃〕から１００〔℃〕程度の温度条件で運転されるの
が一般である。

【００２９】なお、セパレータ６１，６２がそれぞれ備
える冷却用流体９９を通流させる溝６１１Ｂ，６２１Ｂ
は、２個であるとして今まで説明してきたが、この溝６
１１Ｂ，６２１Ｂの個数は、１個の単電池６で発生する
発電電力値に対応させて適切な個数に設定されるもので
あり、従って、３個以上の溝６１１Ｂ，６２１Ｂが備え
られたセパレータも知られている。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る固体高分子電解質型燃料電池（スタック）において
は、燃料電池セル７がセパレータを介して冷却用流体９
９により冷却され、スタックの運転にとって適温に保持
されることで、直流発電装置としての機能を十分に発揮
するのであるが、次記することが問題になっている。す
なわち、セパレータの構造は、反応ガス通流用の溝６
１１Ａ，６２１Ａと、冷却用流体通流用の溝６１１Ｂ，
６２１Ｂとが、図２８に示したごとく、中間層を間に挟
んでセパレータの厚さ方向に直列に形成されているの
で、セパレータの厚さ方向の寸法（図２８中にＴ₀ とし
て示した。）がどうしても厚いものとなっている。この
ために、スタックの長さが長大になるとか、複数のスタ
ックに分割して構成しなければならなくなり、結果とし
て、固体高分子電解質型燃料電池の小形化を制約するこ
とになっている。また、大容量，従って，大面積の燃
料電池セル７を用いるスタックにおいては、セパレータ
を炭素材を用いて製作したとすると、炭素材が機械的に
脆弱であるために、厚いセパレータを用いない限り、ス
タックを締付けボルト９５によって加圧した際に、セパ
レータに亀裂が発生し反応ガスのリークが発生し易いこ
とになる。これを避けて、炭素材に替えて金属材によっ
て製造されたセパレータを用いることも試みられること
がある。しかし、固体高分子電解質型燃料電池では、電
気化学反応を用いて発電する際に、前記したごとく、酸
素電極側に水蒸気が副生物として必ず生成されるもので
ある。生成された水蒸気が含有されて過飽和状態となっ
た反応ガスからは、液状の水が生成されるので、反応ガ
スが通流する溝６１１Ａ，６２１Ａ、電極膜７Ａ，電極
膜７Ｂには、液状水が存在することになる。（前記した
理由から、酸素電極側である溝６２１Ａ、電極膜７Ｂの
場合が顕著である。） 金属材製のセパレータを構成する金属が、この液状水に
溶け込み、液状水をイオン化することにより、燃料電池
セル７の電気化学反応度を低下させたり、スタックの漏
れ電流を増大させることにより、長期間運転後のスタッ
クの発電性能を低下させる懸念を有することになる。従
って、金属製セパレータの採用は簡単には行うことがで
きないものであり、この点からも、固体高分子電解質型
燃料電池の小形化が制約されることになっていた。

【００３１】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、小形化された固体
高分子電解質型燃料電池を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて直流電力
を発生するものであって，シート状の固体高分子電解質
膜と，この固体高分子電解質膜の両主面のそれぞれに接
合されるシート状の燃料電極膜およびシート状の酸化剤
電極膜とを持つ燃料電池セル、燃料電池セルの両側面の
それぞれに対向させて配置されて，燃料電池セルに燃料
ガスまたは酸化剤ガスを供給するための互いに平行する
複数の凹状のガス通流用の溝が形成されている燃料ガス
用のセパレータおよび酸化剤ガス用のセパレータ、を有
する単位燃料電池を複数個備え、単位燃料電池が有する
燃料ガス用のセパレータおよび酸化剤ガス用のセパレー
タのそれぞれは、燃料電池セルに対向する側にそれぞれ
のガスを通流させるガス通流用の溝が形成されていると
共に，燃料電池セルに対向する側に対する反対側に燃料
電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を通流させ
る冷却部が形成されているものであり、これ等の単位燃
料電池は、単位燃料電池が，そのセパレータの冷却部側
を，互いに隣接する単位燃料電池が有するセパレータの
冷却部側に対向させて，隣接する単位燃料電池と互いに
積層された単位燃料電池の積層体をなしており、この単
位燃料電池の積層体の少なくとも両端末に位置するセパ
レータの外側面に当接された導電材製の集電板と、これ
等の集電板の，少なくとも単位燃料電池の積層体の両端
末部に位置する集電板の外側面に当接された電気絶縁材
製の電気絶縁板と、これ等の電気絶縁板の，少なくとも
単位燃料電池の積層体の両端末部に位置する電気絶縁板
の外側面に当接され，単位燃料電池の積層体，集電板，
電気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する加圧力を与え
る加圧板とを備える固体高分子電解質型燃料電池におい
て、少なくとも一方のセパレータは、冷却用流体を通流
させる冷却部を、ガス通流用の溝に対して平行する凹状
の冷却用流体通流用の溝として形成すると共に、この冷
却用流体通流用の溝を、互いに平行する複数の凹状のガ
ス通流用の溝の，互いに隣接するガス通流用の溝の間に
形成されている凸状の隔壁が形成されている部位に入り
込ませて設置されてなる構成とすること、または、 ２）前記１項に記載の手段において、少なくとも一方の
セパレータは、冷却用流体通流用の溝を、隣接するガス
通流用の溝の間に形成されている凸状の隔壁の全ての部
位に入り込ませて設置されてなる構成とすること、また
は、 ３）前記２項に記載の手段において、少なくとも一方の
セパレータは、冷却用流体通流用の溝の側壁とガス通流
用の溝の側壁との間の厚さ寸法を、全ての冷却用流体通
流用の溝およびガス通流用の溝においてほぼ同一寸法と
した構成とすること、または、 ４）前記１項から３項までのいずれかに記載の手段にお
いて、少なくとも酸化剤ガス用のセパレータは、表面に
形成される不動態膜が大気によって容易に生成される性
質を備える金属材料を用いて製作されてなる構成とする
こと、または、 ５）前記４項に記載の手段において、セパレータに用い
られる不動態膜が大気によって容易に生成される性質を
備える金属材料は、ステンレス鋼またはチタン合金であ
る構成とすること、または、 ６）前記４項または５項に記載の手段において、不動態
膜が大気によって容易に生成される性質を備える金属材
料を用いて製作されてなるセパレータは、少なくとも、
燃料電池セルが持つ前記セパレータと対向する電極膜，
隣接する単位燃料電池が有する前記セパレータと対向し
合うセパレータおよび集電板のいずれかと接触し合う部
位に対して、この部位に存在する不動態膜を除去した
後、貴金属層が形成されてなる構成とすること、また
は、 ７）前記３項と４項、前記３項から５項、および、前記
３項から６項までのいずれかに記載の手段であって、金
属材薄板製でほぼ矩形状の外形をなし、燃料電池セルが
持つ燃料電極膜および酸化剤電極膜と対向する部位であ
り，ガス通流用の溝と冷却用流体通流用の溝とが互いに
表裏となる関係で波形に形成されたほぼ矩形状の中央部
領域と、中央部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流体
が流入または流出する一方の端部側に隣接され，平板状
でほぼ矩形状をなした一方のマニホールド領域と、中央
部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流体が流入または
流出する他方の端部側に隣接され，平板状でほぼ矩形状
をなした他方のマニホールド領域と、中央部領域・一方
のマニホールド領域および他方のマニホールド領域の周
囲に形成され，一方および他方のマニホールド領域に隣
接されるそれぞれの部位に燃料ガス・酸化剤ガスおよび
冷却用流体を通流させる貫通穴が形成され，しかも，一
方および他方のマニホールド領域と連続した平面をなす
平板状の周辺部領域と、を持つ燃料ガス用のセパレータ
および酸化剤ガス用のセパレータと、燃料ガス用のセパ
レータとほぼ同一の外形で薄板状をなした弾性材製であ
って、燃料ガス用のセパレータの燃料電池セル側に配置
され、セパレータの中央部領域・一方のマニホールド領
域および他方のマニホールド領域に対向する部位に形成
された貫通穴領域と、貫通穴領域の周辺部分であって，
セパレータに形成されている燃料ガス・酸化剤ガスおよ
び冷却用流体を通流させる貫通穴に対向させて形成され
た貫通穴と，一方のマニホールド領域側の燃料ガス用の
貫通穴と貫通穴領域の一方のマニホールド領域に対向す
る部位との間を連通して形成された切欠溝と，他方のマ
ニホールド領域側の燃料ガス用の貫通穴と貫通穴領域の
他方のマニホールド領域に対向する部位との間を連通し
て形成された切欠溝とを持つ周辺部領域、とを有する燃
料ガス用のシール体と、酸化剤ガス用のセパレータとほ
ぼ同一の外形で薄板状をなした弾性材製であって、酸化
剤ガス用のセパレータの燃料電池セル側に配置され、セ
パレータの中央部領域・一方のマニホールド領域および
他方のマニホールド領域に対向する部位に形成された貫
通穴領域と、貫通穴領域の周辺部分であって，セパレー
タに形成されている燃料ガス・酸化剤ガスおよび冷却用
流体を通流させる貫通穴に対向させて形成された貫通穴
と，一方のマニホールド領域側の酸化剤ガス用の貫通穴
と貫通穴領域の一方のマニホールド領域に対向する部位
との間を連通して形成された切欠溝と，他方のマニホー
ルド領域側の酸化剤ガス用の貫通穴と貫通穴領域の他方
のマニホールド領域に対向する部位との間を連通して形
成された切欠溝とを持つ周辺部領域、とを有する酸化剤
ガス用のシール体と、を備えたほぼ矩形状の外形をなし
た単位燃料電池の複数個と、互いに隣接し合う単位燃料
電池の間に介挿され、セパレータとほぼ同一の外形で薄
板状をなした弾性材製であって、セパレータの中央部領
域・一方のマニホールド領域および他方のマニホールド
領域に対向する部位に形成された貫通穴領域と、貫通穴
領域の周辺部分であって，セパレータに形成されている
燃料ガス・酸化剤ガスおよび冷却用流体を通流させる貫
通穴に対向させて形成された貫通穴と，一方のマニホー
ルド領域側の冷却用流体用の貫通穴と貫通穴領域の一方
のマニホールド領域に対向する部位との間を連通して形
成された切欠溝と，他方のマニホールド領域側の冷却用
流体用の貫通穴と貫通穴領域の他方のマニホールド領域
に対向する部位との間を連通して形成された切欠溝とを
持つ周辺部領域、とを有する冷却用流体用のシール体
と、を備える固体高分子電解質型燃料電池において、セ
パレータの一方および他方のマニホールド領域のガスが
通流される側の側面に、セパレータの波形に形成された
冷却用流体通流用の溝およびガス通流用の溝の波形をな
している部分のガスが通流される側の最高突出高さ寸法
と，燃料電池セルが持つ燃料電極膜または酸化剤電極膜
の厚さ寸法との和と同等の厚さ寸法を有し、ガスを通流
させる複数の流路を有する保持体を、マニホールド領域
のガスが通流する方向に対して直角となる方向のほぼ全
幅にわたり備える構成とすること、または、 ８）前記３項と４項、前記３項から５項、および、前記
３項から６項までのいずれかに記載の手段であって、金
属材薄板製でほぼ矩形状の外形をなし、燃料電池セルが
持つ燃料電極膜および酸化剤電極膜と対向する部位であ
り，ガス通流用の溝と冷却用流体通流用の溝とが互いに
表裏となる関係で波形に形成されたほぼ矩形状の中央部
領域と、中央部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流体
が流入または流出する一方の端部側に隣接され，平板状
でほぼ矩形状をなした一方のマニホールド領域と、中央
部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流体が流入または
流出する他方の端部側に隣接され，平板状でほぼ矩形状
をなした他方のマニホールド領域と、中央部領域・一方
のマニホールド領域および他方のマニホールド領域の周
囲に形成され，一方および他方のマニホールド領域に隣
接されるそれぞれの部位に燃料ガス・酸化剤ガスおよび
冷却用流体を通流させる貫通穴が形成され，しかも，一
方および他方のマニホールド領域と連続した平面をなす
平板状の周辺部領域と、を持つ燃料ガス用のセパレータ
および酸化剤ガス用のセパレータと、燃料ガス用のセパ
レータとほぼ同一の外形で薄板状をなした弾性材製であ
って、燃料ガス用のセパレータの燃料電池セル側に配置
され、セパレータの中央部領域・一方のマニホールド領
域および他方のマニホールド領域に対向する部位に形成
された貫通穴領域と、貫通穴領域の周辺部分であって，
セパレータに形成されている燃料ガス・酸化剤ガスおよ
び冷却用流体を通流させる貫通穴に対向させて形成され
た貫通穴と，一方のマニホールド領域側の燃料ガス用の
貫通穴と貫通穴領域の一方のマニホールド領域に対向す
る部位との間を連通して形成された切欠溝と，他方のマ
ニホールド領域側の燃料ガス用の貫通穴と貫通穴領域の
他方のマニホールド領域に対向する部位との間を連通し
て形成された切欠溝とを持つ周辺部領域、とを有する燃
料ガス用のシール体と、酸化剤ガス用のセパレータとほ
ぼ同一の外形で薄板状をなした弾性材製であって、酸化
剤ガス用のセパレータの燃料電池セル側に配置され、セ
パレータの中央部領域・一方のマニホールド領域および
他方のマニホールド領域に対向する部位に形成された貫
通穴領域と、貫通穴領域の周辺部分であって，セパレー
タに形成されている燃料ガス・酸化剤ガスおよび冷却用
流体を通流させる貫通穴に対向させて形成された貫通穴
と，一方のマニホールド領域側の酸化剤ガス用の貫通穴
と貫通穴領域の一方のマニホールド領域に対向する部位
との間を連通して形成された切欠溝と，他方のマニホー
ルド領域側の酸化剤ガス用の貫通穴と貫通穴領域の他方
のマニホールド領域に対向する部位との間を連通して形
成された切欠溝とを持つ周辺部領域、とを有する酸化剤
ガス用のシール体と、を備えたほぼ矩形状の外形をなし
た単位燃料電池の複数個と、互いに隣接し合う単位燃料
電池の間に介挿され、セパレータとほぼ同一の外形で薄
板状をなした弾性材製であって、セパレータの中央部領
域・一方のマニホールド領域および他方のマニホールド
領域に対向する部位に形成された貫通穴領域と、貫通穴
領域の周辺部分であって，セパレータに形成されている
燃料ガス・酸化剤ガスおよび冷却用流体を通流させる貫
通穴に対向させて形成された貫通穴と，一方のマニホー
ルド領域側の冷却用流体用の貫通穴と貫通穴領域の一方
のマニホールド領域に対向する部位との間を連通して形
成された切欠溝と，他方のマニホールド領域側の冷却用
流体用の貫通穴と貫通穴領域の他方のマニホールド領域
に対向する部位との間を連通して形成された切欠溝とを
持つ周辺部領域、とを有する冷却用流体用のシール体
と、を備える固体高分子電解質型燃料電池において、セ
パレータの一方および他方のマニホールド領域の冷却用
流体が通流される側の側面に、セパレータの波形に形成
された冷却用流体通流用の溝およびガス通流用の溝の，
波形をなしている部分の冷却用流体が通流される側の最
高突出高さ寸法と同等の厚さ寸法を有し、冷却用流体を
通流させる複数の流路を有する保持体を、マニホールド
領域の冷却用流体が通流する方向に対して直角となる方
向のほぼ全幅にわたり備える構成とすること、または、 ９）前記７項または８項に記載の手段において、保持体
は、セパレータのマニホールド領域に、セパレータと一
体に形成されてなる構成とすること、または、 １０）前記７項から９項までのいずれかに記載の手段に
おいて、保持体は、その流路を、それぞれのシール体が
持つ，貫通穴と貫通穴領域のマニホールド領域に対向す
る部位との間を連通してなる切欠溝に関して、この切欠
溝が形成されている部位とは合致しない位置に形成され
てなる構成とすること、さらにまたは、 １１）前記７項から１０項までのいずれかに記載の手段
であって、それぞれのシール体が持つ，貫通穴と貫通穴
領域のマニホールド領域に対向する部位との間を連通し
てなる切欠溝が形成された部位に装着され、セパレータ
の貫通穴が形成されている周辺部領域のガスが通流され
る側の側面と，燃料電池セルが持つ固体高分子電解質膜
の主面との間、および、セパレータの貫通穴が形成され
ている周辺部領域の冷却用流体が通流される側の，互い
に隣接するセパレータの側面の相互間、を保持する保持
体を備える固体高分子電解質型燃料電池において、切欠
溝に備えられる保持体は、セパレータの周辺部領域に、
セパレータと一体に形成されてなる構成とすること、に
より達成される。

【００３３】

【作用】この発明においては、固体高分子電解質型燃料
電池において、 （１）少なくとも一方のセパレータは、冷却用流体を通
流させる冷却部を、ガス通流用の溝に対して平行する凹
状の冷却用流体通流用の溝として形成すると共に、この
冷却用流体通流用の溝を、互いに平行する複数の凹状の
ガス通流用の溝の，互いに隣接するガス通流用の溝の間
に形成されている凸状の隔壁が形成されている部位に入
り込ませて設置されてなる構成とすることにより、この
発明によるセパレータでは、凹状のガス通流用の溝は、
従来例のセパレータが持つ中間層を突き抜けて、互いに
隣接するガス通流用の溝の間に形成されている凸状の隔
壁が形成されている部位に入り込んで形成されることに
なる。このために、冷却用流体通流用の溝は、中間層，
凸状の隔壁が占めていた面積の一部を利用して形成する
ことが可能となるので、少なくともその分、セパレータ
の厚さ方向の寸法（従来例の場合の、図２８中にＴ₀ と
して示した寸法に対応する寸法。）を薄くすることが可
能となる。

【００３４】（２）前記（１）項において、少なくとも
一方のセパレータは、冷却用流体通流用の溝を、隣接す
るガス通流用の溝の間に形成されている凸状の隔壁の全
ての部位に入り込ませて設置されてなる構成とすること
により、冷却用流体通流用の溝が、中間層，凸状の隔壁
が占めていた面積の一部を利用する度合いが前記（１）
項の場合よりも増加するので、セパレータの厚さ方向の
寸法を、少なくともその分だけ薄くすることが可能とな
る。また、冷却用流体通流用の溝が、燃料電池セルが持
つ電極膜に対向する部位のほぼ全面にわたり形成される
ことになるので、燃料電池セルの冷却をその面方向に対
して均一化することが可能となる。

【００３５】（３）前記（２）項において、少なくとも
一方のセパレータは、冷却用流体通流用の溝の側壁とガ
ス通流用の溝の側壁との間の厚さ寸法を、全ての冷却用
流体通流用の溝およびガス通流用の溝においてほぼ同一
寸法とした構成とすることにより、冷却用流体通流用の
溝と、ガス通流用の溝，燃料電池セル間の平均的な熱伝
導距離が短縮されることにより、冷却用流体通流用の溝
と燃料電池セル間の熱伝達抵抗値が、前記（２）項の場
合よりも低減するので、燃料電池セルを冷却する冷却用
流体による冷却能を向上することが可能になると共に、
燃料電池セルの冷却の面方向に対する均一化度を向上す
ることが可能となる。

【００３６】（４）前記（１）項から（３）項におい
て、少なくとも酸化剤ガス用のセパレータは、例えば、
ステンレス鋼またはチタン合金等の、表面に形成される
不動態膜が大気によって容易に生成される性質を備える
金属材料を用いて製作されてなる構成とすることによ
り、セパレータに用いられている金属の表面には必ず不
動態膜が存在することになり、このことによって、公知
のごとく、金属の表面が化学的に侵され難い性質を備え
ることになる。したがって、金属材製のセパレータに用
いられている金属が，燃料電池セルで生成された液状の
生成水中に溶け込む度合いは低減されて、液状の生成水
がイオン化される度合いが低減される。これにより、生
成水がイオン化されることで従来発生していた燃料電池
セルの電気化学反応度が低下する等の問題を解消するこ
とが可能となる。

【００３７】また、このことによって、セパレータを金
属材製化する際の制約条件が解消されることになる。 （５）前記（４）項において、貴金属は、その表面には
大気によって不動態膜が生成されることが無い金属であ
ると共に、その表面における電気接触抵抗値および熱接
触抵抗値が小さいという特長を持っている。一方、表面
に形成される不動態膜が大気によって容易に生成される
性質を備える金属材料を用いて製作されたセパレータで
は、生成水がイオン化される問題は解消できるが、前記
の不動態膜の存在によって、その表面における電気接触
抵抗値および熱接触抵抗値が比較的に大きい値になって
しまうものである。

【００３８】そこで、この発明による特徴的な構成であ
る、セパレータを、少なくとも、燃料電池セルが持つ前
記セパレータと対向する電極膜，隣接する単位燃料電池
が有する前記セパレータと対向し合うセパレータおよび
集電板のいずれかと接触し合う部位に対して、この部位
に存在する不動態膜を除去した後、貴金属（例えば、
金，銀，白金等である。）層が形成されてなる構成とす
ることにより、固体高分子電解質型燃料電池における主
要な電気伝導接触部である前記の諸部位の電気接触抵抗
値を、不動態膜が大気によって容易に生成される性質を
備える金属材料で製作されたセパレータであっても、貴
金属が持つ前記の性質によって小さい値に保持すること
が可能となる。また、前記の電気伝導接触部に熱流が通
流する場合の熱接触抵抗値が低減されるので、燃料電池
セルに関する冷却能も向上することが可能となる。これ
により、セパレータの素材として、不動態膜が大気によ
って容易に生成される性質を備える金属材料を採用する
ことが容易となる。

【００３９】（６）前記（３）項と（４）項、または、
前記（３）項から（５）項において、セパレータの一方
および他方のマニホールド領域の反応ガスが通流される
側の側面に、セパレータの波形に形成された冷却用流体
通流用の溝およびガス通流用の溝の波形をなしている部
分の反応ガスが通流される側の最高突出高さ寸法と，燃
料電池セルが持つ燃料電極膜または酸化剤電極膜の厚さ
寸法との和と同等の厚さ寸法を有し、反応ガスを通流さ
せる複数の流路を有する保持体を、マニホールド領域の
反応ガスが通流する方向に対して直角となる方向のほぼ
全幅にわたり備える構成とすること、または、セパレー
タの一方および他方のマニホールド領域の冷却用流体が
通流される側の側面に、セパレータの波形に形成された
冷却用流体通流用の溝およびガス通流用の溝の，波形を
なしている部分の冷却用流体が通流される側の最高突出
高さ寸法と同等の厚さ寸法を有し、冷却用流体を通流さ
せる複数の流路を有する保持体を、マニホールド領域の
冷却用流体が通流する方向に対して直角となる方向のほ
ぼ全幅にわたり備える構成とすることにより、燃料電池
セルが持つ固体高分子電解質膜の内の露出されている面
の内の、セパレータが有するそれぞれのマニホールド領
域に対向する部位は、保持体を介してセパレータに保持
されることになり、固体高分子電解質膜の露出面を支持
する支持間隔が短縮される。このため、一方の反応ガス
の圧力値が他方の反応ガスの圧力値よりも大きい場合
に、固体高分子電解質膜の露出されている面に発生する
応力値は、公知の材料力学が教えるところにより低減さ
れる。これにより、両反応ガス間に差圧が生じた異常な
運転状態であっても、固体高分子電解質膜に破損の発生
する懸念が解消される。

【００４０】（７）前記（３）項と（４）項、または、
前記（３）項から（５）項において、セパレータの一方
および他方のマニホールド領域の冷却用流体が通流され
る側の側面に、セパレータの波形に形成された冷却用流
体通流用の溝およびガス通流用の溝の，波形をなしてい
る部分の冷却用流体が通流される側の最高突出高さ寸法
と同等の厚さ寸法を有し、冷却用流体を通流させる複数
の流路を有する保持体を、マニホールド領域の冷却用流
体が通流する方向に対して直角となる方向のほぼ全幅に
わたり備える構成とすることにより、互いに隣接して配
置されるセパレータは、波形をなしている部分に加え
て、この保持体によっても互いに接合されるので、互い
に接合される接合点の面積が拡大されることになる。こ
れにより、固体高分子電解質型燃料電池セルの組み立て
に当たり、締付けボルト９５により単位燃料電池に与え
られる加圧力を、より広い接合点の面積で分担すること
が可能となる。

【００４１】（８）前記（６），（７）項において、保
持体を、セパレータのマニホールド領域に、セパレータ
と一体に形成されてなる構成とすることにより、固体高
分子電解質膜燃料電池を構成する部品点数を低減するこ
とが可能となる。

【００４２】（９）前記（６）項，（７）項，（８）項
において、保持体は、その流路を、それぞれのシール体
が持つ，貫通穴と貫通穴領域のマニホールド領域に対向
する部位との間を連通してなる切欠溝に関して、この切
欠溝が形成されている部位とは合致しない位置に形成さ
れてなる構成とすることにより、切欠溝からマニホール
ド領域に流入する反応ガス，冷却用流体の場合を例にと
ると、流入した反応ガス，冷却用流体は、まず、保持体
の流路ではない部位に衝突する。これにより、流入した
反応ガス，冷却用流体が持つその動圧が低減される。こ
のために、マニホールド領域の反応ガス，冷却用流体が
通流する方向に対する直角の方向のほぼ全幅にわたり備
えられた保持体に、複数が形成されたそれぞれの流路か
ら、並列の分流となって冷却用流体通流用の溝，ガス通
流用の溝に流れ込む際に、それぞれの並列の分流の流速
を、流入した反応ガス，冷却用流体が持つその静圧値に
従う値にほぼ均一化することが可能となる。

【００４３】（１０）前記（６）項から前記（９）項ま
でのいずれかにおいて、切欠溝に備えられる保持体は、
セパレータの周辺領域に、セパレータと一体に形成され
てなる構成とすることことにより、固体高分子電解質膜
燃料電池を構成する部品点数を低減することが可能とな
る。

【００４４】

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例１；図１は、請求項１に対応するこの発明の一実
施例による固体高分子電解質型燃料電池の要部の構成を
模式的に示した図で，（ａ）はその側面図であり、
（ｂ）は図１（ａ）中に示した単位燃料電池が有する一
方のセパレータの側面断面図である。図１において、図
２８〜図３２に示した従来例による固体高分子電解質型
燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省
略する。なお、図１中には、図２８〜図３２で付した符
号については、代表的な符号のみを記した。

【００４５】図１において、１は、図３１に示した従来
例による固体高分子電解質型燃料電池（以降、スタック
と略称することがある。）９に対して、単位燃料電池
（以降、単電池と略称することがある。）６に替えて単
電池２を用いるようにしたスタックである。単電池２
は、図２８〜図３０に示した従来例によるスタック９が
備える単電池６に対して、セパレータ６１，６２に替え
てセパレータ２１，２２を用いるようにしている。ま
た、セパレータ２１は、図１（ｂ）に示したように、従
来例による単電池６が有するセパレータ６１に対して、
冷却用流体通流用の溝６１１Ｂに替えて冷却用流体通流
用の溝２１１を用いるようにしている。なお、セパレー
タ２２は、その詳細な図示は省略したが、セパレータ２
１の場合と同様に、従来例による単電池６が有するセパ
レータ６２に対して、冷却用流体通流用の溝６２１Ｂに
替えて冷却用流体通流用の溝２１２を用いるようにして
いる。これ等の溝２１１，２１２を備えることが、この
実施例１による発明の特徴的な構成であるが、両溝２１
１，２１２の従来例に対する特徴点は同一であるので、
実施例１における以降の説明においては、溝２１１に代
表させて説明を行うこととする。この溝２１１は、図１
（ｂ）中に示したように、溝６１１Ａに対して平行させ
ると共に、互いに隣接している溝６１１Ａ間に介在して
いる凸状の隔壁６１２Ａが存在している部位に、入り込
ませて形成されている。

【００４６】図１に示す実施例１によるスタック１で
は、備えるセパレータ２１を前述の構成としたので、従
来例のセパレータ６１の場合に、ガス通流用の溝６１１
Ａと，冷却用流体通流用の溝６１１Ｂとの間に存在して
いた中間層が、セパレータ２１では存在しない。このた
めに、溝２１１は、従来例のセパレータ６１の場合に、
中間層，隔壁６１２Ａが占めていた面積の一部を利用し
て形成することが可能となる。これによって、セパレー
タ２１の厚さ方向寸法（図１中にＴ₁ として示した。）
は、従来例によるセパレータ６１の厚さ方向寸法Ｔ₀ よ
りも薄くすることが可能となるのである。これによっ
て、スタック１の単電池２の積層方向であるその長さ寸
法の短縮が可能となる。

【００４７】またこの構成とすることにより、セパレー
タ２１では、反応ガスと冷却用流体９９との間の熱伝達
に影響を与える熱伝導抵抗の主要因となる、溝２１１の
側壁と，溝６１１Ａの側壁との間の厚さ寸法ΔＴ₁₁と、
溝２１１の底面と溝６１１Ａの頂面との間の厚さ寸法Δ
Ｔ₁₂とが、いずれも、従来例のセパレータ６１の場合の
厚さ寸法よりも短縮される。このために、燃料電池セル
７に対する冷却用流体９９の冷却能を向上させることが
可能となる。

【００４８】実施例２；図２は、請求項１，２に対応す
るこの発明の一実施例による固体高分子電解質型燃料電
池の要部の構成を模式的に示した図で，（ａ）はその側
面図であり、（ｂ）は図２（ａ）中に示した単位燃料電
池が有する一方のセパレータの側面断面図である。図２
において、図１に示した請求項１に対応するこの発明の
一実施例による固体高分子電解質型燃料電池、および、
図２８〜図３２に示した従来例による固体高分子電解質
型燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、その説明を
省略する。なお、図２中には、図２８〜図３２で付した
符号については、代表的な符号のみを記した。

【００４９】図２において、１Ａは、図１に示したこの
発明によるスタック１に対して、単電池２に替えて単電
池２Ａを用いるようにしたスタックである。単電池２Ａ
は、図１に示したこの発明によるスタック１が備える単
電池２に対して、セパレータ２１，２２に替えてセパレ
ータ２１Ａ，２２Ａを用いるようにしている。また、セ
パレータ２１Ａは、図２（ｂ）に示したように、図１に
示したこの発明による単電池１が有するセパレータ２１
に対して、冷却用流体通流用の溝２１１を、セパレータ
２１Ａに存在している全ての隔壁６１２Ａに形成するよ
うにしている。なお、セパレータ２２Ａは、その詳細な
図示は省略したが、セパレータ２１Ａの場合と同様に、
図１に示したこの発明による単電池１が有するセパレー
タ２２に対して、隔壁６２２Ａが存在している全ての部
位に、冷却用流体通流用の溝２１２を形成するようにし
ている。溝２１１，２１２を、隔壁６１２Ａ，６２２Ａ
が存在している全ての部位に形成することが、この実施
例２による発明の特徴的な構成である。よって、両セパ
レータ２１Ａ，２２Ａの実施例２に対する特徴点は同一
であるので、実施例２に関する以降の説明においては、
溝２１１Ａに代表させて説明を行うこととする。

【００５０】図２に示す実施例２によるスタック１Ａで
は、備えるセパレータ２１Ａを前述の構成としたので、
図１に示した実施例１によるセパレータ２１の持つ作用
・効果を当然のことながら備えている。その上に、溝２
１１が、隔壁６１２Ａが存在している全ての部位に形成
されているので、全ての溝２１１に関して比較すると、
セパレータ２１の場合よりも、従来例のセパレータ６１
が持つ中間層，隔壁６１２Ａが占めていた面積の一部を
利用する度合いが増大される。これにより、全ての溝２
１１の占める面積を一定にした条件においては、セパレ
ータ２１Ａの厚さ方向の寸法（図１中にＴ_1Aとして示し
た。）は、実施例１によるセパレータ２１の厚さ方向寸
法Ｔ₁ よりも薄くすることが可能となるのである。これ
によって、スタック１Ａの長さの一層の短縮が可能とな
る。

【００５１】またこの構成とすることにより、セパレー
タ２１Ａでは、溝２１１が、燃料電池セル７が持つ燃料
電極膜７Ａに対向する領域のほぼ全面にわたり形成され
ることになるので、冷却用流体９９により、燃料電池セ
ル７の均一な冷却が一層容易になる。 実施例３；実施例３は、請求項１，３〜１１に対応する
この発明の一実施例による固体高分子電解質型燃料電池
である。まず、この固体高分子電解質型燃料電池が備え
る単位燃料電池について図３〜図１０を用いて説明す
る。ここで、図３は、請求項１，３〜１１に対応するこ
の発明の一実施例による固体高分子電解質型燃料電池が
備える単位燃料電池の要部を模式的に示した後記する図
８におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、図３に示した
単位燃料電池の部分断面図で、（ａ）は後記する図８に
おけるＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）中に示
したセパレータの断面図である。図５は、図３に示した
単位燃料電池の後記する図８におけるＣ−Ｃ断面図であ
り、図６は、図３に示した単位燃料電池の後記する図８
におけるＤ−Ｄ断面図である。図７は、図３に示した単
位燃料電池が有する燃料電池セルの斜視図であり、図８
は、図３に示した単位燃料電池が有するセパレータの斜
視図であり、図９は、図３に示した単位燃料電池が有す
る燃料ガス用のシール体の斜視図であり、図１０は、図
３に示した単位燃料電池が有する酸化剤ガス用のシール
体の斜視図である。図３〜図１０において、図２８〜図
３０に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池
が備える単位燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、
その説明を省略する。

【００５２】図３〜図１０において、３は、図３１に示
した従来例によるスタック９が備える単電池６に対し
て、燃料電池セル７，セパレータ６１，６２に替えて、
燃料電池セル５，セパレータ４，４を用いると共に、燃
料ガス用のシール体３１と、酸化剤ガス用のシール体３
２とを備える単電池である。燃料電池セル５は、従来例
による燃料電池セル７が備えるシート状の固体高分子電
解質膜７Ｃに替えて、シート状の固体高分子電解質膜
（以降、ＰＥ膜と略称することがある。）５１を用いる
ようにしている。燃料電池セル５においては、電極膜７
Ａ，７Ｂは矩形状をなしており、その寸法は図７中に電
極膜７Ｂについて示したようにＷ×Ｈ_E である。ＰＥ膜
５１は、その周辺部と電極膜７Ａ，７Ｂの周辺部との間
に存在する露出面に、燃料ガス通流用の貫通穴５１１，
酸化剤ガス通流用の貫通穴５１２，冷却用流体通流用の
貫通穴５１３とからなる貫通穴群が２群形成されてい
る。これ等の貫通穴群は、図７中に詳示したように、周
辺部の，寸法Ｗを持つ電極膜７Ａ，７Ｂの１対の辺に平
行させて、しかも、互いに対象位置に形成されている。
一方の貫通穴群は、反応ガスを電極膜７Ａ，７Ｂに供給
する等のために用いられ、他方の貫通穴群は、電極膜７
Ａ，７Ｂを通過した反応ガスを燃料電池セル５から排出
する等のために用いられる。なお、それぞれの貫通穴群
においては、貫通穴５１１，５１２，５１３は、図７中
に詳示したように、ＰＥ膜５１の寸法Ｗ方向の中心線に
対して面対象位置に形成されている。

【００５３】セパレータ４は、不動態膜が大気によって
容易に生成される性質を備える金属（例えば、ステンレ
ス鋼，チタン合金等である。）の薄板材を用いて、例え
ばプレス加工によって、図３〜図６，図８に示したよう
に形成したものである。すなわち、セパレータ４は、中
央部領域４１と、一方のマニホールド領域４２と、他方
のマニホールド領域４３と、周辺部領域４４とを備えて
いる。

【００５４】中央部領域４１は、燃料電池セル５が持つ
電極膜７Ａ，７Ｂと対向する部位に位置し、電極膜７
Ａ，７Ｂの持つ外形と同一の、Ｗ×Ｈ_E の領域の寸法
（図８を参照）を持っている。中央部領域４１には、寸
法Ｗの方向に連続する波形に形成された波形溝４１１が
形成されている。波形溝４１１によって、その一方の側
面側にガス通流用の溝４１１ａが、その他方の側面側に
冷却用流体通流用の溝４１１ｂとが、互いに表裏となる
関係で形成されている（図４を参照）。この波形溝４１
１の高さ寸法が、そのまま、セパレータ４の厚さ方向寸
法（図４中にＴ_1Bとして示した。）になっている。溝４
１１ａが形成されている部位のガス通流側の最高突出高
さ寸法（図４中にＴ_11B として示した。）となる端面４
１ａと、溝４１１ｂが形成されている部位の冷却用流体
通流側の最高突出高さ寸法（図４中にＴ_12B として示し
た。）となる端面４１ｂとには、それぞれ、この部位に
存在する不動態膜を除去した後、金，銀等の貴金属の層
４９〔図４（ｂ）中に一点鎖線で示した。〕が、例え
ば、電気メッキ層として形成されている。

【００５５】一方のマニホールド領域４２は、この事例
の場合には、燃料ガス，酸化剤ガスが流入される側の中
央部領域４１の端部に隣接されて、平板状に形成されて
おり、矩形状をなしたＷ×Ｈ_M の領域の寸法（図８を参
照）を持っている。マニホールド領域４２の反応ガスが
通流される側の側面には、高さ寸法Ｔ_13B （図５を参
照）を持つ保持体４２１が、寸法Ｗの方向のほぼ全幅に
わたり図８中に示すごとく配列されて、例えばプレス加
工によって、一体に形成されている。互いに隣接する保
持体４２１の相互間に形成される空間が、この部位にお
ける反応ガスの通流路である。保持体４２１の列は、２
列形成されているが、第１列目の保持体４２１の列に形
成されている反応ガスの通流路の中心位置が、第２列目
の保持体４２１の列に形成されている保持体４２１の中
心位置とが合致する関係で、それぞれの保持体４２１の
列が形成されている。そうして、第１列目の保持体４２
１の内の、後記する切欠溝付きの貫通穴３１１，３２２
と対向する部位にある保持体４２１については、保持体
４２１の中心位置がこれら貫通穴３１１，３２２の持つ
切欠溝の中心位置とがほぼ合致する関係で形成されてい
る。また、高さ寸法Ｔ _13B は、ガス通流側の最高突出高
さ寸法Ｔ_11B と電極膜７Ａ，７Ｂの厚さ寸法とのほぼ和
となる値に設定されている。

【００５６】さらに、マニホールド領域４２の冷却用流
体通流される側の側面には、高さ寸法Ｔ_12B （図５を参
照）を持つ保持体４２２が、それぞれの保持体４２１の
列に形成されている保持体４２１の、互いに隣接する保
持体４２１の中間となる位置に、寸法Ｗの方向のほぼ全
幅にわたり配列されて、例えばプレス加工によって、一
体に形成されている。互いに隣接する保持体４２２の相
互間に形成される空間が、この部位における冷却用流体
の通流路である。保持体４２２の列は、２列形成されて
いるが、セパレータ４に対する反応ガス等の入口側に近
い第１列目においては、保持体４２２の列に形成されて
いる冷却用流体の通流路の中心位置が、第２列目の保持
体４２２の列に形成されている保持体４２２の中心位置
とが合致する関係で、それぞれの保持体４２２の列が形
成されている。そうして、第１列目の保持体４２２の内
の、後記する切欠溝付きの貫通穴１１３と対向する部位
にある保持体４２２については、保持体４２２の中心位
置が貫通穴１１３が備える切欠溝の中心位置とがほぼ合
致する関係で形成されている。

【００５７】他方のマニホールド領域４３は、この事例
の場合には、燃料ガス，酸化剤ガスが排出される側の中
央部領域４１の端部に隣接されて、平板状に形成されて
おり、マニホールド領域４２と同一の矩形状をなしたＷ
×Ｈ_M の領域の寸法を持っている。マニホールド領域４
３にも、マニホールド領域４２と同一の、保持体４２
１，４２２が形成されているが、その詳細な説明は重複
を避ける意味で省略する。なお、マニホールド領域４３
における反応ガス等の入口側に近い第１列目の保持体４
２１，４２２の列においては、マニホールド領域４２に
おける反応ガス等の入口側に近い第１列目の保持体４２
１，４２２の列と、同一の位置関係で保持体４２１，４
２２が形成されていることを付言しておく。

【００５８】周辺部領域４４は、中央部領域４１，一方
のマニホールド領域４２および他方のマニホールド領域
４３の周囲に、それぞれのマニホールド領域４２，４３
と連続した同一平面をなす平板状に形成されており、そ
の外形は、燃料電池セル５の外形とほぼ同一に設定され
ている。周辺部領域４４の、マニホールド領域４２，４
３のそれぞれと隣接されるそれぞれの部位には、図８中
に詳示したように、燃料ガス通流用の貫通穴４４１，酸
化剤ガス通流用の貫通穴４４２，冷却用流体通流用の貫
通穴４４３とからなる貫通穴群が２群形成されている。
これ等の貫通穴群に含まれる貫通穴は、ＰＥ膜５１に形
成されている、貫通穴５１１，５１２，５１３のそれぞ
れと対向させて形成されている。そうして、それぞれの
貫通穴４４１，４４２のマニホールド領域４２，４３側
に隣接する部位の、反応ガスが通流される側の側面に
は、それぞれ高さ寸法Ｔ_13B を持つ保持体４４４（図６
を参照）と、保持体４４５とが、例えばプレス加工によ
って一体に形成されている。また、貫通穴４４３のマニ
ホールド領域４２，４３側に隣接する部位の、冷却用流
体が通流される側の側面には、高さ寸法Ｔ_12B を持つ保
持体４４６が、例えばプレス加工によって一体に形成さ
れている。なお、保持体４４４の中心位置は貫通穴４４
１の中心位置と、保持体４４５の中心位置は貫通穴４４
２の中心位置と、また、保持体４４６の中心位置は貫通
穴４４３中心位置と、それぞれほぼ合致させて形成され
ている。燃料ガス用のシール体３１は、反応ガス・冷却
用流体が、所定の通流路外に漏れ出るのを防止すると共
に、反応ガス・冷却用流体の通流路および燃料ガスを燃
料ガスの通流路から燃料電極膜７Ａに供給する流路を提
供することが主な役目である。シール体３１は、弾性材
を用いて薄板状に製作され、その外形をセパレータ４の
外形とほぼ同一に設定され、その主要部の厚さは、寸法
Ｔ_13B に設定されている。シール体３１は、図９に示す
ように、セパレータ４の中央部領域４１，マニホールド
領域４２，４３とよりなる領域に対向する部位に、貫通
穴領域３１９が形成されている。この貫通穴領域３１９
は、矩形状をなしたＷ×Ｈ_O の領域の寸法（図８，図９
を参照）を持っている。シール体３１の、貫通穴領域３
１９の周辺をなしている周辺部領域３１８には、セパレ
ータ４に形成されている貫通穴４４１，４４２，４４３
と対向させて、それぞれ、燃料ガス通流用の切欠溝付き
の貫通穴３１１，酸化剤ガス通流用の貫通穴３１２，冷
却用流体通流用の貫通穴３１３とからなる貫通穴群が、
図９中に示すように２群形成されている。それぞれの貫
通穴３１１には、貫通穴領域３１９の一方のマニホール
ド領域４２に対向する部位と、また、貫通穴領域３１９
の他方のマニホールド領域４３に対向する部位との間を
連通する切欠溝が、図９中に示すように備えられてい
る。

【００５９】酸化剤ガス用のシール体３２は、反応ガス
・冷却用流体が、所定の通流路外に漏れ出るのを防止す
ると共に、反応ガス・冷却用流体の通流路および酸化剤
ガスを酸化剤ガスの通流路から酸化剤電極膜７Ｂに供給
する流路を提供することが主な役目である。シール体３
２は、弾性材を用いて薄板状に製作され、その外形をセ
パレータ４の外形とほぼ同一に設定され、その主要部の
厚さは、寸法Ｔ_13B に設定されている。シール体３２
は、図１０に示すように、シール体３１と同様に、矩形
状をなした領域寸法Ｗ×Ｈ_O （図８，図１０を参照）を
持つ貫通穴領域３２９が形成されている。シール体３２
の、貫通穴領域３２９の周辺をなしている周辺部領域３
２８には、セパレータ４に形成されている貫通穴４４
１，４４２，４４３と対向させて、それぞれ、燃料ガス
通流用の貫通穴３２１，酸化剤ガス通流用の切欠溝付き
の貫通穴３２２，冷却用流体通流用の貫通穴３２３とか
らなる貫通穴群が、図１０中に示すように２群形成され
ている。それぞれの貫通穴３２２には、貫通穴領域３２
９の一方のマニホールド領域４２に対向する部位と、ま
た、貫通穴領域３２９の他方のマニホールド領域４３に
対向する部位との間を連通する切欠溝が、図１０中に示
すように備えられている。

【００６０】単電池３は、燃料電池セル５と、燃料電池
セル５の燃料電極膜７Ａ側のＰＥ膜５１の露出面にシー
ル体３１を、燃料電池セル５の酸化剤電極膜７Ｂ側のＰ
Ｅ膜５１の露出面にシール体３２を、シール体３１の外
側から一方のセパレータ４をその端面４１ａを電極膜７
Ａの側面に接触させて、さらに、シール体３２の外側か
ら他方のセパレータ４をその端面４１ａを電極膜７Ｂの
側面に接触させて、それぞれ重ね合わされて組み立てら
れる。その際、それぞれが持つ燃料ガス通流用の貫通穴
５１１，３１１，３２１，４４１は互いに連通され、燃
料ガスの通流路を形成する。そうして、燃料ガスは、貫
通穴３１１に備えられた切欠溝を通流して、燃料電極膜
７Ａに供給され、かつ排出される。また、それぞれが持
つ酸化剤ガス通流用の貫通穴５１２，３１２，３２２，
４４２は互いに連通され、酸化剤ガスの通流路を形成す
る。そうして、酸化剤ガスは、貫通穴３２２に備えられ
た切欠溝を通流して、酸化剤電極膜７Ｂに供給され、か
つ排出される。さらに、それぞれが持つ冷却用流体通流
用の貫通穴５１３，３１３，３２３，４４３は互いに連
通され、冷却用流体の通流路を形成する。単電池３の持
つ前記の構成により、一対のセパレータ４が持つそれぞ
れのマニホールド領域４２，４３に対向するＰＥ膜５１
の露出面は、それぞれのセパレータ４が持つ保持体４２
１の突出端面４２１ａによって保持される。また、それ
ぞれの貫通穴３１１，３２２が持つ切欠溝に対向するＰ
Ｅ膜５１の露出面は、それぞれのセパレータ４が持つ保
持体４４４，４４５の突出端面（保持体４４４の場合は
４４４ａである。）によって保持される。

【００６１】実施例３の場合においても、前記の単電池
３の複数個を、燃料電池セル５の発生電圧が互いに直列
接続されるように積層した単位燃料電池の積層体として
組み立てられて、固体高分子電解質型燃料電池（スタッ
ク）として供されることになる。図１１は、請求項１，
３〜１１に対応するこの発明の一実施例による固体高分
子電解質型燃料電池の要部を模式的に示した図面で、
（ａ）はその側面図であり、（ｂ）は図１１（ａ）のＳ
部における詳細な横方向の部分断面図である。図１２
は、図１１中に示した冷却用流体用のシール体の斜視図
である。図１３は、図１１に示した固体高分子電解質型
燃料電池の互いに隣接する単位燃料電池間の構成を説明
する側面断面図であり、図１４は、図１１に示した固体
高分子電解質型燃料電池の互いに隣接する単位燃料電池
間の構成を説明する部分断面図である。図１５は、図１
１におけるＲ部の詳細図である。図１１〜図１５におい
て、図３〜図１０に示したこの実施例３による単位燃料
電池３、および、図２８〜図３２に示した従来例による
固体高分子電解質型燃料電池と同一部分には同じ符号を
付し、その説明を省略する。なお、図１１〜図１５に
は、図３〜図１０で付した符号については、代表的な符
号のみを記した。

【００６２】図１１〜図１５において、１Ｂは、図３１
に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池９に
対して、単電池６、集電板９１，電気絶縁板９２、加圧
板９３，９４に替えて、単電池３，集電板１２，電気絶
縁板１３、加圧板１４，１５を用いると共に、冷却用流
体用のシール体１１を備える固体高分子電解質型燃料電
池（スタック）である。集電板１２，電気絶縁板１３、
加圧板１４，１５は、集電板９１，電気絶縁板９２、加
圧板９３，９４に対して、燃料ガス通流用の貫通穴、酸
化剤ガス通流用の貫通穴、および、冷却用流体通流用の
貫通穴のそれぞれが、単電池３が備えている、供給側ま
たは排出側の、燃料ガス通流用の貫通穴，酸化剤ガス通
流用の貫通穴，および，冷却用流体通流用の貫通穴のそ
れぞれと、対向する部位に形成されていることのみが相
異している。

【００６３】冷却用流体用のシール体１１は、反応ガス
・冷却用流体が、所定の通流路外に漏れ出るのを防止す
ると共に、反応ガス・冷却用流体の通流路および冷却用
流体を冷却用流体の通流路から，冷却用流体通流用の溝
４１１ｂに供給する流路を提供することが主な役目であ
る。シール体１１は、弾性材を用いて薄板状に製作さ
れ、その外形をセパレータ４の外形とほぼ同一に設定さ
れ、その主要部の厚さは、寸法Ｔ_12B に設定されてい
る。シール体１１は、図１２に示すように、セパレータ
４の中央部領域４１，マニホールド領域４２，４３とよ
りなる領域に対向する部位に貫通穴領域１１９が形成さ
れている。この貫通穴領域１１９は、矩形状をなしたＷ
×Ｈ_O の領域の寸法（図１２を参照）を持っている。シ
ール体１１の、貫通穴領域１１９の周辺をなしている周
辺部領域１１８には、セパレータ４に形成されている貫
通穴４４１，４４２，４４３と対向させて、それぞれ、
燃料ガス通流用の貫通穴１１１，酸化剤ガス通流用の貫
通穴１１２，冷却用流体通流用の切欠溝付きの貫通穴１
１３とからなる貫通穴群が、図１２中に示すように２群
形成されている。それぞれの貫通穴１１３には、貫通穴
領域１１９の一方のマニホールド領域４２に対向する部
位、また、貫通穴領域１１９の他方のマニホールド領域
４３に対向する部位との間を連通する切欠溝が、図１２
中に示すように備えられている。

【００６４】スタック１Ｂにおいて、単電池３には、単
電池３が備えるそれぞれのセパレータ４に形成された周
辺部領域４４の冷却用流体が通流される側に、シール体
１１を介挿し、互いに隣接する単電池３が備えるセパレ
ータ４とその端面４１ｂを互いに接触させ合って、それ
ぞれ重ね合わされて単電池３の積層体が構成される（図
１３，図１４を参照）。

【００６５】スタック１Ｂは、単電池３の積層体の両端
部に、単電池３で発生した直流電力をスタック１Ｂから
取り出すための集電板１２，１２と、単電池３、集電板
１２を構造体から電気的に絶縁するための電気絶縁板１
３と、両電気絶縁板１３の両外側面に配設される加圧板
１４，１５とを順次積層し、加圧板１４，１５にその両
外側面側から複数の締付けボルト９５により適度の加圧
力を与えるようにして構成されている。また、単電池の
積層体の両端部に位置する単電池３が備えるセパレータ
４の端面４１ｂは、集電板１２の側面と接触されるよう
に構成されている（図１５を参照）。その際、それぞれ
の単電池３が持つ燃料ガス，酸化剤ガス，冷却用流体の
通流路は、シール体１１に形成されている貫通穴１１
１，１１２，１１３によって互いに連通され、スタック
１Ｂとしての燃料ガス，酸化剤ガス，冷却用流体の通流
路を完成させる。そうして、冷却用流体９９は、図１
１，図１５に示す（図１５中では、二点鎖線で示す。）
ごとく、まず、加圧板１４に装着された冷却用流体の入
口側の配管接続体９８（図１５中での図示は省略し
た。）からスタック１Ｂに流入する。スタック１Ｂに流
入した冷却用流体９９は、セパレータ４の一方のマニホ
ールド領域４２に隣接して設けられた貫通穴４４３と、
この貫通穴４４３に連通している前記の諸貫通穴を介し
てスタック１Ｂ内を通流する。そうして、それぞれのシ
ール体１１が持つ貫通穴１１３に備えられた切欠溝にお
いて分路され、それぞれの単電池３が持つセパレータ４
に形成されている波形溝４１１の他方の側面側の、冷却
用流体通流用の溝４１１ｂ中を通流して、それぞれの単
電池３，従って，燃料電池セル５を冷却する。それぞれ
の単電池３を冷却することで温度が上昇した冷却用流体
９９は、セパレータ４の他方のマニホールド領域４３に
隣接して設けられた貫通穴４４３と、この貫通穴４４３
に連通している前記の諸貫通穴を介して順次合流され、
加圧板１５に装着された冷却用流体の出口側の配管接続
体９８からスタック１Ｂの外部に排出される。入口側お
よび出口側の配管接続体９８の設置個数は、それぞれ、
セパレータ４の一方のマニホールド領域４２に隣接して
設けられた貫通穴４４３の個数と、セパレータ４の他方
のマニホールド領域４３に隣接して設けられた貫通穴４
４３の個数と同一である。従って、冷却用流体９９は、
貫通穴４４３の個数による並列数を持つ並列流路によっ
て、スタック１Ｂ内を通流することになる。燃料ガス，
酸化剤ガスのスタック１Ｂ内における通流の様子は、冷
却用流体９９の場合と基本的には同一である。

【００６６】図３〜図１５に示す実施例３による固体高
分子電解質型燃料電池（スタック）１Ｂは前述の構成と
したことにより、まず、スタック１Ｂは、それぞれの反
応ガスおよび冷却用流体９９に関して、互いに並列する
複数の通流路が備えられている。このことにより、それ
ぞれの単電池３に対して、この複数の通流路から反応ガ
スおよび冷却用流体９９を供給することが可能であり、
このことは、大面積の単電池３においては、供給圧力値
を低減することが容易になるという利点が得られる。

【００６７】また、セパレータ４は、そのガス通流用の
溝４１１ａと冷却用流体通流用の溝４１１ｂとを、薄板
製の波形溝４１１の表裏をなす両側面に形成したので、
冷却用流体通流用の溝４１１ａの側壁と、ガス通流用の
溝４１１ｂの側壁との間の厚さ寸法は、薄板の厚さ寸法
とほぼ同等であり、従って、全ての溝４１１ａと溝４１
１ｂにおいて、両溝の側壁間の厚さ寸法は同一である。
これにより、実施例３によるセパレータ４は、前記の実
施例１，２によるセパレータ２１，２１Ａが持つ作用・
効果を当然のことながら備えている。その上に、全ての
溝４１１ａと溝４１１ｂにおいて、両溝の側壁間の厚さ
寸法は同一（実施例２に関する説明を引用すれば、ΔＴ
₁₁＝ΔＴ₁₂ということである。）であるので、従来例の
セパレータ６１が持つ中間層，隔壁６１２Ａが占めてい
た面積のほとんどを利用できることになる。これによ
り、全てのガス通流用の溝が占める面積を一定にした条
件においては、セパレータ４の厚さ方向の寸法（図４中
にＴ_1Bとして示した。）は、実施例２によるセパレータ
２１Ａの厚さ方向寸法Ｔ_1Aよりも薄くすることが可能と
なる。これによって、スタック１Ｂの長さを、スタック
１Ａの場合よりも一層短縮することが可能となる。

【００６８】また、全ての溝４１１ａと溝４１１ｂにお
いて、両溝の側壁間の厚さ寸法は同一であることによっ
て、溝４１１ａと溝４１１ｂとの間の単位面積当たりの
熱伝導抵抗値は、低減され、かつ、面積方向にほぼ均一
になる。これにより、燃料電池セル５に対する冷却用流
体９９の冷却能を向上させることができ、かつ、実施例
１，２の場合よりも、燃料電池セルを面積方向に一層均
等に冷却することが可能となる。

【００６９】また、セパレータ４は、ステンレス鋼，チ
タン合金等の不動態膜が大気によって容易に生成される
性質を備える金属の薄板材を用いて形成することによっ
て、セパレータ４の層４９を除く表面には、必ず不動態
膜が存在することになる。このことによって、作用の項
で説明したところにより、生成水がイオン化されること
で従来発生していた燃料電池セルの電気化学反応度が低
下する等の問題を解消することが可能となる。そうし
て、セパレータ４が金属製化できることによって、従来
例の機械的に脆弱な炭素材を用いたセパレータが持つ問
題を解消することができ、大面積のセパレータであって
も、その厚さ寸法を大きくすることなく製作することが
可能となる。

【００７０】また、セパレータ４は、波形溝４１１の端
面４１ａ，４１ｂに、この部位に存在する不動態膜を除
去した後、金，銀等の貴金属の層４９形成されているこ
とによって、作用の項で説明したとおり、この部分のの
電気接触抵抗値および熱接触抵抗値を、小さい値に保持
することが可能となる。このことによって、不動態膜が
大気によって容易に生成される性質を備える金属の薄板
材を用いて製作しながらも、長期信頼性の高いスタック
を得ることが可能となる。

【００７１】また、セパレータ４は、マニホールド領域
４２，４３に保持体４２１を備えるようにしているの
で、燃料電池セル５が持つＰＥ膜５１の露出面は、その
両側から保持体４２１によって保持される。これによっ
て、作用の項で説明したとおり、両反応ガス間に差圧が
生じた異常な運転状態の場合の、ＰＥ膜５１の破損の発
生度を低減することが可能となる。

【００７２】また、セパレータ４は、マニホールド領域
４２，４３に保持体４２２を備えるようにしているの
で、互いに隣接して配置されるセパレータ４は、波形溝
４１１の端面４１ｂと共に、保持体４２２の突出端面の
部位でも、互いに接合されるので、互いに接合される接
合点の面積が拡大されることになる。これにより、スタ
ック１Ｂの組み立て時に締付けボルト９５により単電池
３に与えられる加圧力を、より広い接合点の面積で分担
することが可能となり、単電池３に生じる応力を低減す
ることが可能となる。

【００７３】また、セパレータ４が備える保持体４２
１，４２２は、その第１列目の保持体の列に形成されて
いる反応ガスの通流路の中心位置が、切欠溝付きの貫通
穴３１１，３２２，１１３と対向する部位にある保持体
４２１，４２２については、保持体４２１，４２２の中
心位置がこれ等に対応する前記の貫通穴がそれぞれに持
つ切欠溝の中心位置とがほぼ合致する関係で形成されて
いる。

【００７４】保持体４２２と切欠溝付きの貫通穴３１１
との場合を例にとると、貫通穴３１１が持つ切欠溝から
マニホールド領域４２に流入した燃料ガスは、まず、保
持体４２１に衝突する。これにより、流入した燃料ガス
が持つ動圧が減殺される。動圧が減殺されることによ
り、波形溝４１１が持つ多数のガス通流用の溝４１１ａ
中をそれぞれ通流する燃料ガスの流量は、流入した燃料
ガスが持つ静圧値によって定まることになるのでほぼ均
等となる。これによって、燃料電池セル５が備える燃料
電極膜７Ａには燃料ガスが均等に供給され、その全面に
おいてほぼ均等な発電反応を行うことが可能となる。以
上のことは、酸化剤ガスにおける切欠溝付きの貫通穴３
１１と保持体４２１、および、冷却用流体９９における
切欠溝付きの貫通穴１１３と保持体４２２についても同
様である。

【００７５】なお、セパレータ４においては、保持体４
２１，４２２は、反応ガス，冷却用流体の通流方向に、
通流路の位置を変えて２列設けられている。これは、前
記した動圧を減殺する作用をさらに高めようとするもの
である。なおまた、セパレータ４においては、マニホー
ルド領域４２とマニホールド領域４３にそれぞれ保持体
４２１，４２２を備え、しかも、マニホールド領域４２
の第２列目の保持体４２１，４２２と、マニホールド領
域４３の第１列目の保持体４２１，４２２とは、通流路
の位置を変えて設けられている。これも、前記した動圧
を減殺する作用を一層高めようとするものである。

【００７６】さらにまた、セパレータ４は、保持体４２
１，４２２と共に、切欠溝付きの貫通穴３１１，３２
２，１１３のそれぞれが持つ切欠溝部と対向する部位
に、保持体４４４，４４５，４４６を備えている。保持
体４４４，４４５，４４６は、保持体４２１，４２２が
持つ作用と同一作用を、それぞれの切欠溝部において発
揮するものである。これ等の保持体４２１，４２２、お
よび、保持体４４４，４４５，４４６は、セパレータ４
と別個に製作しても差し支えないものであるが、セパレ
ータ４に一体に形成することによって、スタック１Ｂ全
体としての部品点数を低減することが可能となるとの利
点が得られるものである。しかしながら、セパレータ４
と一体に形成することによって不都合が生じる場合等に
は、別個に製作しても差し支えないことは勿論のことで
ある。

【００７７】なお、実施例３において、酸化剤ガスを通
流させる流路である，例えば，ＰＥ膜５１に形成されて
いる貫通穴５１２は、燃料ガスを通流させる流路であ
る，例えば，貫通穴５１１と比較して、１個の貫通穴が
持つ流路面積も広いし、また、形成されている個数も多
い。これは、スタック１Ｂにおいては、酸化剤ガスとし
て空気を用いていることが起因している。すなわち、固
体高分子電解質型燃料電池において直流電力の発電に必
要な成分は、前記したように酸素なのであるが、空気に
含まれる酸素は公知のごとく約２０〔％〕だからであ
る。必要な量の酸素を酸化剤電極膜７Ｂに供給するため
には、酸素必要量の約５倍の空気量が必要であるので、
このために、貫通穴５１１等と比較して、貫通穴５１２
等の流路面積を広く、かつ、個数を多くしているのであ
る。

【００７８】実施例４；図１６は、請求項１，３〜１１
に対応するこの発明の異なる実施例による固体高分子電
解質型燃料電池が備える単位燃料電池の要部を模式的に
示した側面断面図である。図１６において、図３〜図１
０に示したこの発明の一実施例による固体高分子電解質
型燃料電池が備える単位燃料電池、および、図２８〜図
３２に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池
と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
なお、図１６中には、図３〜図１０、図２８〜図３２で
付した符号については、代表的な符号のみを記した。

【００７９】図１６において、３Ａは、図３〜図１０に
示したこの発明による単電池３に対して、セパレータ４
に替えてセパレータ４Ａを用いると共に、スペーサ１
７，固定ピン１８，絶縁シート１９を用いるようにした
単位燃料電池（単電池）である。セパレータ４Ａは、セ
パレータ４に，セパレータ４の外周を囲む皿状をした保
持部４９が一体化されて形成されている。保持部４９
は、全体としてはほぼ矩形状の外形を持つ皿状をなして
おり、皿としてみた場合の上面側はセパレータ４Ａの反
応ガスが通流される側面側にあり、この上面側の端面の
高さ寸法Ｔ_11C は、保持体４２１の持つ高さ寸法Ｔ_13B
とＰＥ膜５１の厚さ寸法の半分との和よりもやや低い寸
法に設定されている。保持部４９のセパレータ４の外周
端に接する部位は、セパレータ４Ａの冷却用流体が通流
される側面側に出っ張った凹部４９１をなしている。こ
の凹部４９１は、セパレータ４の外周を囲んで環状をな
している。セパレータ４Ａの凹部４９１を囲む部分は平
板状をなしており、この平板状部分には、複数の貫通穴
４９２が形成されている。

【００８０】スペーサ１７は、電気絶縁材製であり、単
電池３Ａが備える１対のセパレータ４Ａの、凹部４９１
が形成される部分に介挿される。固定ピン１８は、電気
絶縁材製であり、セパレータ４Ａが持つ貫通穴４９２に
装着される。絶縁シート１９は、シート状の電気絶縁材
製であり、セパレータ４Ａの外形とほぼ同一の外形を備
え、凹部４９１と対向する部位を含む凹部４９１よりも
内側の部分は、広い面積の貫通穴をなしている。絶縁シ
ート１９のセパレータ４Ａが持つそれぞれの貫通穴４９
２と対向する部位には貫通穴が形成されている。

【００８１】単電池３Ａは、単電池３の場合と大筋では
ほぼ同様に組み立てられて構成されるが、次記する点が
単電池３の場合と相異している。すなわち、単電池３Ａ
においては、１対のセパレータ４Ａの凹部４９１の間に
スペーサ１７が、また、１対のセパレータ４Ａの平板状
部分の間には絶縁シート１９が、それぞれ介挿される。
そうして、セパレータ４Ａが持つ貫通穴４９２に複数の
固定ピン１８が装着される。

【００８２】図１６に示す実施例４による単電池３Ａは
前述の構成としたので、単電池３Ａは、スタックとして
組み立てられる前に単体の部品として扱うことが可能で
ある。そうして、単電池３Ａは、スペーサ１７を備える
ことで、スタックとして組み立てられる際に、締付けボ
ルト（例えば、実施例３における締付けボルト９５であ
る。）による過度の加圧力等から保護される。この単電
池３Ａを用いてスタックを組み立てる際には、冷却用流
体用のシール体（例えば、実施例３におけるシール体１
１である。）は、凹部４９１によってセパレータ４Ａの
冷却用流体が通流される側面側に形成された出張部に嵌
め込まれて装着される。これにより、スタックを組立時
の冷却用流体用のシール体の装着作業を容易にしてい
る。しかし、単電池３Ａにおいても、この発明の特徴的
な構成は、前記の実施例３において述べたところと同一
である。

【００８３】なお、スペーサ１７，固定ピン１８を電気
絶縁材製としたこと、また、絶縁シート１９をセパレー
タ４Ａ間に介挿するようにしたことは、１対のセパレー
タ４Ａ間には、燃料電池セル５で発電された直流電圧が
印加されることになるので、燃料電池セル５以外のセパ
レータ４Ａ間を、電気的に絶縁するためである。しか
し、１個の燃料電池セル５で発生される電圧は、前述し
たとおり、１〔Ｖ〕程度以下と低い値であるので、セパ
レータ４Ａ間の電気絶縁はさして高いレベルを必要とし
ない。従って、スペーサ１７は必ずしも電気絶縁製であ
る必要は無く、例えば、金属材製とし、その表面の全面
とか，セパレータ４Ａと接する端面とかに、電気絶縁膜
を形成したものであってもよい。また、固定ピン１８も
必ずしも電気絶縁製である必要は無く、金属材製とし、
これに何らかの電気絶縁処理を施すようにしたものであ
ってもよい。さらに、絶縁シート１９を介挿する必要は
必ずしも無く、例えば、セパレータ４Ａの平板状部分
に、何らかの電気絶縁処理を施すようにしたものであっ
てもよい。ただし、絶縁シート１９を介挿しない場合に
は、保持部４９の上面側の端面の高さ寸法Ｔ_11C は、保
持体４２１の持つ高さ寸法Ｔ_13B とＰＥ膜５１の厚さ寸
法の半分との和の値に設定されることになる。

【００８４】実施例５；図１７は、請求項１，３〜１１
に対応するこの発明の異なる実施例による固体高分子電
解質型燃料電池の端部の要部を単位燃料電池と共に模式
的に示した側面断面図である。図１７において、図３〜
図１５に示したこの発明の一実施例による固体高分子電
解質型燃料電池、および、図２８〜図３２に示した従来
例による固体高分子電解質型燃料電池と同一部分には同
じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図１７に
は、図３〜図１５、図２８〜図３２で付した符号につい
ては、代表的な符号のみを記した。

【００８５】図１７において、１Ｄは、図１１〜図１５
に示したこの発明によるスタック１Ｂに対して、電気絶
縁板１３に替えて電気絶縁板１３０を用いると共に、シ
ール体１６を用いるようにした固体高分子電解質型燃料
電池（スタック）である。電気絶縁板１３０は、電気絶
縁板１３に対して、電気絶縁板１３が備える冷却用流体
通流用の貫通穴に替えて、冷却用流体通流用の通流路１
３１を備えることが相異している。冷却用流体通流用の
通流路１３１は、集電板１２側に開口する有底穴１３１
ａと、電気絶縁板１３０の側面に開口し，有底穴１３１
ａと連通する連通口１３１ｂとで構成され、集電板１２
に形成された冷却用流体通流用の貫通穴と対向する部位
に形成されている。

【００８６】シール体１６は、反応ガス・冷却用流体
が、所定の通流路外に漏れ出るのを防止すると共に、反
応ガス・冷却用流体の通流路を提供することが主な役目
である。シール体１６は、弾性材を用いて薄板状に製作
され、その外形はセパレータ４の外形とほぼ同一に設定
されている。シール体１６は、セパレータ４に形成され
ている貫通穴４４１，４４２，４４３の貫通穴群の少な
くとも一方の貫通穴群と対向する部位に、燃料ガス通流
用の貫通穴、酸化剤ガス通流用の貫通穴、および、冷却
用流体通流用の貫通穴１６１が形成されている。

【００８７】図１７に示す実施例５によるスタック１Ｄ
は前述の構成としたので、前記した実施例３によるスタ
ック１Ｂの場合に対して、冷却用流体９９が加圧板１
４，１５には通流しないことが相異している。これによ
り加圧板１４，１５、特に、まだ温度上昇していない冷
却用流体９９が通流される加圧板１４が、冷却用流体９
９によって冷却されることで、スタック１Ｂの単電池３
の積層方向の温度分布が、スタック１Ｂの端部に在る単
電池３で低下するという問題に対処できるようにしてい
る。しかし、スタック１Ｄにおいても、この発明の特徴
的な構成は、前記の実施例３において述べたところと同
一である。

【００８８】実施例６；実施例６は、請求項１，３〜１
１に対応するこの発明のさらに異なる実施例による固体
高分子電解質型燃料電池である。まず、この固体高分子
電解質型燃料電池が備える単位燃料電池について図１８
〜図２３を用いて説明する。ここで、図１８は、請求項
１，３〜１１に対応するこの発明のさらに異なる実施例
による固体高分子電解質型燃料電池が備える単位燃料電
池の要部を模式的に示した、前記した図８におけるＡ−
Ａ断面と同等場所の断面図である。図１９は、図１８に
示した単位燃料電池が有する燃料電池セルの斜視図であ
り、図２０は、図１８に示した単位燃料電池が有するセ
パレータの斜視図であり、図２１は、図１８に示した単
位燃料電池が有する燃料ガス用のシール体の斜視図であ
り、図２２は、図１８に示した単位燃料電池が有する酸
化剤ガス用のシール体の斜視図である。図２３は、図１
８に示した単位燃料電池の前記した図８におけるＣ−Ｃ
断面と同等場所の断面図である。

【００８９】図１８〜図２３において、図３〜図１０に
示したこの発明の一実施例による固体高分子電解質型燃
料電池が備える単位燃料電池、および、図２８〜図３０
に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池が備
える単位燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、その
説明を省略する。図１８〜図２３において、３Ｅは、図
３〜図１０に示した実施例３によるスタックが備える単
電池３に対して、燃料電池セル５、セパレータ４、燃料
ガス用のシール体３１、酸化剤ガス用のシール体３２に
替えて、燃料電池セル５Ｅ，セパレータ４Ｅ、燃料ガス
用のシール体３１Ｅ、酸化剤ガス用のシール体３２Ｅと
を備える単電池である。

【００９０】燃料電池セル５Ｅは、実施例３による燃料
電池セル５が備えるシート状の固体高分子電解質膜（Ｐ
Ｅ膜）５１に替えて、シート状のＰＥ膜５１Ｅを用いる
ようにしている。ＰＥ膜５１Ｅは、ＰＥ膜５１に対し
て、冷却用流体通流用の貫通穴５１３の形成される位置
が異なっている。すなわち、ＰＥ膜５１Ｅに形成される
貫通穴５１３は、セパレータ４Ｅが備えるそれぞれのマ
ニホールド領域４２，４３の側辺（燃料ガスおよび酸化
剤ガスが通流する方向に対して平行している辺であ
る。）と対向する位置に在る。なお、貫通穴５１３は、
図１９中に示したように、ＰＥ膜５１Ｅの寸法Ｗ方向の
中心線に対して面対象位置に形成されている。

【００９１】セパレータ４Ｅは、実施例３によるセパレ
ータ４に対して、冷却用流体通流用の貫通穴４４３，保
持体４４６の形成される位置が異なっていると共に、保
持体４２２を備えていない点が相異している（図２３を
参照）。すなわち、貫通穴４４３は、ＰＥ膜５１Ｅに形
成される貫通穴５１３と対向する位置に形成されてお
り、保持体４４６は、セパレータ４Ｅによる貫通穴４４
３とマニホールド領域４２，４３の側辺との間の、冷却
用流体が通流される側の側面に形成される。また、実施
例３によるセパレータ４が備えていた保持体４２２を、
セパレータ４Ｅの場合には備えていないので、セパレー
タ４Ｅのマニホールド領域４２，４３には、ガスが通流
される側の側面にのみ保持体４２１が形成されているこ
とになる。

【００９２】シール体３１Ｅ，３２Ｅは、実施例３によ
るシール体３１、３２に対して、冷却用流体通流用の貫
通穴３１３，３２３の形成される位置が異なっており、
シール体３１Ｅ，３２Ｅの場合には、貫通穴３１３，３
２３は、共に、ＰＥ膜５１Ｅに形成される貫通穴５１３
と対向する位置に形成されている。また、それぞれの貫
通穴３１３，３２３に備えられている切欠溝は、それぞ
れの貫通穴領域３１９，３２９の、マニホールド領域４
２，４３の側辺と対向する部位との間に形成されてい
る。

【００９３】単電池３Ｅは、燃料電池セル５Ｅ、セパレ
ータ４Ｅ、燃料ガス用のシール体３１Ｅ、および、酸化
剤ガス用のシール体３２Ｅが前記の構成を備えているの
で、その組み立て方法、ガス・冷却用流体の通流路の形
成方法、保持体４２１，４４４〜４４６の働きは、単電
池３の場合と同様である。図２４は、請求項１，３〜１
１に対応するこの発明のさらに異なる実施例による固体
高分子電解質型燃料電池の要部を模式的に示したその側
面図であり、図２５は、図２４中に示した冷却用流体用
のシール体の斜視図である。図２６は、図２４に示した
固体高分子電解質型燃料電池の互いに隣接する単位燃料
電池間の構成を説明する側面断面図であり、図２７は、
図２４に示した固体高分子電解質型燃料電池の図２０に
おけるＥ−Ｅ断面図である。図２４〜図２７において、
図３〜図１０に示した実施例３による単位燃料電池３、
および、図２８〜図３２に示した従来例による固体高分
子電解質型燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、そ
の説明を省略する。なお、図２４〜図２７には、図３〜
図１０、図１８〜図２３で付した符号については、代表
的な符号のみを記した。

【００９４】図２４〜図２７において、１Ｅは、図１１
〜図１５に示した実施例３によるスタック１Ｂに対し
て、単電池３，シール体１１，集電板１２，電気絶縁板
１３、加圧板１４，１５に替えて、単電池３Ｅ，シール
体１１Ｅ，集電板１２Ｅ，電気絶縁板１３Ｅ、加圧板１
４Ｅ，１５Ｅを用いるようにした固体高分子電解質型燃
料電池（スタック）である。集電板１２Ｅ，電気絶縁板
１３Ｅ、加圧板１４Ｅ，１５Ｅは、集電板１２，電気絶
縁板１３、加圧板１４，１５に対して、冷却用流体通流
用の貫通穴のそれぞれが、単電池３Ｅが備えている、供
給側または排出側の冷却用流体通流用の貫通穴のそれぞ
れと、対向する部位に形成されていることのみが相異し
ている。

【００９５】シール体１１Ｅは、実施例３によるシール
体１１に対して、冷却用流体通流用の貫通穴１１３の形
成される位置が異なっており、シール体１１Ｅの場合に
は、貫通穴１１３は、ＰＥ膜５１Ｅに形成される貫通穴
５１３と対向する位置に形成されている。また、それぞ
れの貫通穴１１３に備えられている切欠溝は、貫通穴領
域１１９の、マニホールド領域４２，４３の側辺と対向
する部位との間に形成されている。

【００９６】スタック１Ｅは、単電池３Ｅ、シール体１
１Ｅ，集電板１２Ｅ，電気絶縁板１３Ｅ、加圧板１４
Ｅ，１５Ｅが前記の構成を備えているので、その組み立
て方法、スタック１Ｅ内のガス・冷却用流体の通流路の
形成方法は、スタック１Ｂの場合と同様である（図２６
を参照）。スタック１Ｅのスタック１Ｂに対する特徴的
な相異点は、すでに記述したことではあるが、冷却用流
体９９の通流路を構成する貫通穴１１３，３１３，３２
３，４４３，５１３等が、セパレータ４Ｅが備えるそれ
ぞれのマニホールド領域４２，４３の側辺と対向する位
置に形成されていることである。このために、冷却用流
体９９のそれぞれの単電池３Ｅへの供給部分に着目して
説明すると、冷却用流体９９は、貫通穴１１３に備えら
れた切欠溝から、冷却用流体通流用の溝４１１ｂが持つ
冷却用流体９９の通流方向とは直交する関係となる方向
である、単電池３Ｅが備えるマニホールド領域４２の側
辺に対してほぼ直角の方向から単電池３Ｅに流入するこ
とになる。このために、流入した冷却用流体９９が持つ
動圧は、溝４１１ｂ中を通流する冷却用流体９９には作
用しないことになるのである。従って、スタック１Ｅに
おいては、動圧の減殺を主目的とする場合には、マニホ
ールド領域４２，４３に、実施例３によるセパレータ４
が備えていた保持体４２２を、セパレータ４Ｅに備える
必要が無いのである。

【００９７】実施例６における今までの説明では、セパ
レータ４Ｅは、保持体４２２を備えていないとしてきた
が、これに限定されるものではなく、例えば、保持体４
２２を、実施例３によるセパレータ４と同様に、マニホ
ールド領域の冷却用流体９９が通流する側に設けてもよ
いものである。この場合の保持体４２２の主要な役目
は、互いに隣接する単電池が持つセパレータ間の接合点
の増加、および、接合点の間隔を短縮を図り、単電池に
生じる応力を低減することである。

【００９８】実施例３〜６における今までの説明では、
セパレータ４，４Ａ，４Ｅが備える保持体４２１，４２
２、保持体４４４〜４４６は、前記のセパレータと一体
に形成されているとしてきたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、前記の保持体は、セパレータとは別
個に形成され、単電池，スタックの組立て時に、所要の
部位に装着される構造であってもよいものである。

【００９９】また、実施例３〜６における今までの説明
では、燃料電極膜７Ａ側に配置されるセパレータと、酸
化剤電極膜７Ｂ側に配置されるセパレータとは、同一の
セパレータであり、従って、波形溝４１１に形成されて
いるガス通流用の溝４１１ａの最高突出高さ寸法
Ｔ_11B 、すなわち、波形溝４１１の部位のガス通流路の
面積は同一であるということである。しかしながら、酸
化剤ガスとして空気を用いることで，酸化剤ガス流路面
積を燃料ガス流路面積よりも広くすることが好ましい場
合（実施例３の項で述べた説明を参照）のように、燃料
ガス流路面積と酸化剤ガス流路面積とを異ならせる必要
が有る場合には、燃料電極膜７Ａ側に配置されるセパレ
ータと，酸化剤電極膜７Ｂ側に配置されるセパレータと
は、異なる寸法Ｔ_11B をそれぞれが備える異なるセパレ
ータを用いるようにしてもよいものである。

【０１００】実施例１，２における今までの説明では、
単電池２，２Ａが備えるセパレータ２１，２２，２１
Ａ，２２Ａは炭素材製であるとしてきたが、これに限定
されるものではなく、例えば、実施例３〜６の場合と同
様に、ステンレス鋼等の不動態膜が大気によって容易に
生成される性質を備える金属を用いてたものであっても
よいものである。その場合、セパレータの電気接触部，
熱接触部に金などの貴金属層を形成することが、作用の
項等で説明したところにより好ましいことである。

【０１０１】実施例１〜６における今までの説明では、
セパレータを金属製とする場合の金属材料は、燃料電極
側および酸化剤電極側の両方のセパレータに対して、不
動態膜が大気によって容易に生成される性質を備える金
属を用いるとしてきたが、燃料電池セルで生成される水
蒸気は、（式２）に示したごとく酸化剤電極で生成され
るものであるので、酸化剤電極側のセパレータのみを、
不動態膜が大気によって容易に生成される性質を備える
金属を用いるようにしてもよいものである。

【０１０２】さらにまた、実施例４で述べた保持部４９
等を備える単電池の構成は、実施例５，６におけるスタ
ックに用いる単電池に対しても、適用が可能であること
は勿論のことである。

【０１０３】

【発明の効果】この発明においては、前記の課題を解決
するための手段の項で述べた構成とすることにより、次
記する効果を奏する。 セパレータが備える冷却用流体通流用の溝を、ガス通
流用の溝の間に形成されている凸状の隔壁が形成されて
いる部位の一部、または、全部に入り込ませた構成とす
ることにより、冷却用流体通流用の溝を、中間層，凸状
の隔壁が占めていた面積の一部を利用して形成すること
が可能となり、セパレータの厚さ方向の寸法が薄くなる
ことで、固体高分子電解質型燃料電池（スタック）を小
型化することが可能となる。また、 前記項において、冷却用流体通流用の溝の側壁とガ
ス通流用の溝の側壁との間の厚さ寸法を、全ての冷却用
流体通流用の溝およびガス通流用の溝においてほぼ同一
寸法とした構成とすることにより、まず、冷却用流体通
流用の溝と燃料電池セル間の熱伝達抵抗値が、前記項
の場合よりも低減して、冷却用流体の燃料電池セルに対
する冷却能が向上されるので、スタックを一層小型化す
ることが可能となる。また、燃料電池セルの冷却の面方
向に対する均一化度が向上されるので、スタックの性能
を向上することが可能となる。また、 前記，項において、セパレータを、ステンレス鋼
等の，表面に形成される不動態膜が大気によって容易に
生成される性質を備える金属材料を用いた構成とするこ
とにより、金属材製のセパレータに用いられている金属
が、燃料電池セルで生成された液状の生成水中に溶け込
む度合いを低減することが可能となる。これにより、生
成水がイオン化されることで従来発生していた燃料電池
セルの電気化学反応度が低下する等の問題を解消するこ
とが可能となる。また、このことによって、セパレータ
を金属製化する際の制約条件が解消されることになり、
電極膜の面積が広い大容量のスタックであっても小型化
することが可能となる。また、 前記項において、セパレータの，電極膜・隣接する
セパレータ・集電板のいずれかと接触し合う部位は、こ
の部位に存在する不動態膜を除去した後に、金等の貴金
属層が形成されてなる構成とすることにより、不動態膜
が大気によって容易に生成される性質を備える金属材料
で製作されたセパレータであっても、前記の諸部位の電
気接触抵抗値・熱接触抵抗値を、貴金属が持つ特有の性
質等によって小さい値に保持することが可能となる。こ
のことによって、不動態膜が大気によって容易に生成さ
れる性質を備える金属の薄板材を用いてセパレータを製
作しながらも、高性能で長期信頼性の高いスタックを得
ることが可能となる。また、 前記〜項において、セパレータが持つマニホール
ド領域のガスが通流される側の側面に、高さ寸法Ｔ_13B
を持ち，ガスを通流させる複数の流路を有する保持体
を、マニホールド領域のガスが通流する方向に対して直
角となる方向のほぼ全幅にわたり備える構成とすること
により、ＰＥ膜の露出面の内のセパレータが有するそれ
ぞれのマニホールド領域に対向する部位は、保持体を介
してセパレータに保持されることになり、固体高分子電
解質膜の露出面を支持する支持間隔が短縮される。これ
により、両反応ガス間に差圧が生じた異常な運転状態の
場合であっても、固体高分子電解質膜に破損の発生する
懸念が解消され、信頼性の高いスタックを得ることが可
能となる。また、 前記〜項において、セパレータが持つマニホール
ド領域の冷却用流体が通流される側の側面に、高さ寸法
Ｔ_12B を持ち，冷却用流体を通流させる複数の流路を有
する保持体を、マニホールド領域の冷却用流体方向に対
して直角となる方向のほぼ全幅にわたり備える構成とす
ることにより、互いに隣接して配置されるセパレータの
間の接合点の面積が拡大され、これにより、スタックの
組み立て時に単位燃料電池（単電池）に与えられる加圧
力により生じる応力が低減され、信頼性の高いスタック
を得ることが可能となる。また、 前記，項において、保持体が形成される部位に備
えられる流路を、シール体に形成された切欠溝付き貫通
穴の切欠溝に関して、この切欠溝が形成されている部位
とは合致しない位置に形成する構成とすることにより、
単電池に供給されるガス，冷却用流体は必ず保持体の流
路ではない部位に衝突してその動圧が減殺される。これ
により、ガス通流用の溝・冷却用流体通流用の溝の中を
並列に分流するガス，冷却用流体の流速が均一化され、
燃料電池セルの冷却の面方向に対する均一化度が向上さ
れるので、スタックの性能を向上することが可能とな
る。さらにまた、 前記項における保持体をセパレータと一体に形成す
る構成とすること、および、前記〜項において、切
欠溝に備えられる保持体をセパレータと一体に形成する
構成とすることにより、スタックを構成する部品点数を
低減することが可能となり、スタックの製造原価を低減
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に対応するこの発明の一実施例による
固体高分子電解質型燃料電池の要部の構成を模式的に示
した図で，（ａ）はその側面図、（ｂ）は図１（ａ）中
に示した単位燃料電池が有する一方のセパレータの側面
断面図

【図２】請求項１，２に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池の要部の構成を模式的
に示した図で，（ａ）はその側面図、（ｂ）は図２
（ａ）中に示した単位燃料電池が有する一方のセパレー
タの側面断面図

【図３】請求項１，３〜１１に対応するこの発明の一実
施例による固体高分子電解質型燃料電池が備える単位燃
料電池の要部を模式的に示した後記する図８におけるＡ
−Ａ断面図である

【図４】図３に示した単位燃料電池の部分断面図で、
（ａ）は後記する図８におけるＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は
図４（ａ）中に示したセパレータの断面図

【図５】図３に示した単位燃料電池の後記する図８にお
けるＣ−Ｃ断面図

【図６】図３に示した単位燃料電池の後記する図８にお
けるＤ−Ｄ断面図

【図７】図３に示した単位燃料電池が有する燃料電池セ
ルの斜視図

【図８】図３に示した単位燃料電池が有するセパレータ
の斜視図

【図９】図３に示した単位燃料電池が有する燃料ガス用
のシール体の斜視図

【図１０】図３に示した単位燃料電池が有する酸化剤ガ
ス用のシール体の斜視図

【図１１】請求項１，３〜１１に対応するこの発明の一
実施例による固体高分子電解質型燃料電池の要部を模式
的に示した図面で、（ａ）はその側面図、（ｂ）は図１
１（ａ）のＳ部における詳細な横方向の部分断面図

【図１２】図１１中に示した冷却用流体用のシール体の
斜視図

【図１３】図１１に示した固体高分子電解質型燃料電池
の互いに隣接する単位燃料電池間の構成を説明する側面
断面図

【図１４】図１１に示した固体高分子電解質型燃料電池
の互いに隣接する単位燃料電池間の構成を説明する部分
断面図

【図１５】図１１におけるＲ部の詳細図

【図１６】請求項１，３〜１１に対応するこの発明の異
なる実施例による固体高分子電解質型燃料電池が備える
単位燃料電池の要部を模式的に示した側面断面図

【図１７】請求項１，３〜１１に対応するこの発明の異
なる実施例による固体高分子電解質型燃料電池の端部の
要部を単位燃料電池と共に模式的に示した側面断面図

【図１８】請求項１，３〜１１に対応するこの発明のさ
らに異なる実施例による固体高分子電解質型燃料電池が
備える単位燃料電池の要部を模式的に示した、前記した
図８におけるＡ−Ａ断面と同等場所の断面図

【図１９】図１８に示した単位燃料電池が有する燃料電
池セルの斜視図

【図２０】図１８に示した単位燃料電池が有するセパレ
ータの斜視図

【図２１】図１８に示した単位燃料電池が有する燃料ガ
ス用のシール体の斜視図

【図２２】図１８に示した単位燃料電池が有する酸化剤
ガス用のシール体の斜視図

【図２３】図１８に示した単位燃料電池の前記した図８
におけるＣ−Ｃ断面と同等場所の断面図

【図２４】請求項１，３〜１１に対応するこの発明のさ
らに異なる実施例による固体高分子電解質型燃料電池の
要部を模式的に示したその側面図

【図２５】図２４中に示した冷却用流体用のシール体の
斜視図

【図２６】図２４に示した固体高分子電解質型燃料電池
の互いに隣接する単位燃料電池間の構成を説明する側面
断面図

【図２７】図２４に示した固体高分子電解質型燃料電池
の図２０におけるＥ−Ｅ断面図

【図２８】従来例の固体高分子電解質型燃料電池が備え
る単位燃料電池を展開した状態で模式的に示した要部の
側面断面図

【図２９】図２８に示した単位燃料電池を展開した状態
で模式的に示した斜視図

【図３０】単位燃料電池が有するセパレータを図２８に
おけるＰ矢方向から見た図

【図３１】従来例の固体高分子電解質型燃料電池を模式
的に示した要部の構成図で，（ａ）はその側面図、
（ｂ）はその上面図

【図３２】図３１中に示した固体高分子電解質型燃料電
池に与える冷却用流体の通流路を説明する説明図

【符号の説明】

１Ｂ 固体高分子電解質型燃料電池 １１ シール体 １２ 集電板 １３ 電気絶縁板 １４ 加圧板 １５ 加圧板 ３ 単位燃料電池 ３１ シール体 ３２ シール体 ４ セパレータ ４１ 中央部領域 ４１１ 波形溝 ５ 燃料電池セル ５１ 固体高分子電解質膜

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて
   直流電力を発生するものであって，シート状の固体高分
   子電解質膜と，この固体高分子電解質膜の両主面のそれ
   ぞれに接合されるシート状の燃料電極膜およびシート状
   の酸化剤電極膜とを持つ燃料電池セル、燃料電池セルの
   両側面のそれぞれに対向させて配置されて，燃料電池セ
   ルに燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給するための互いに
   平行する複数の凹状のガス通流用の溝が形成されている
   燃料ガス用のセパレータおよび酸化剤ガス用のセパレー
   タ、を有する単位燃料電池を複数個備え、単位燃料電池
   が有する燃料ガス用のセパレータおよび酸化剤ガス用の
   セパレータのそれぞれは、燃料電池セルに対向する側に
   それぞれのガスを通流させるガス通流用の溝が形成され
   ていると共に，燃料電池セルに対向する側に対する反対
   側に燃料電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を
   通流させる冷却部が形成されているものであり、これ等
   の単位燃料電池は、単位燃料電池が，そのセパレータの
   冷却部側を，互いに隣接する単位燃料電池が有するセパ
   レータの冷却部側に対向させて，隣接する単位燃料電池
   と互いに積層された単位燃料電池の積層体をなしてお
   り、この単位燃料電池の積層体の少なくとも両端末に位
   置するセパレータの外側面に当接された導電材製の集電
   板と、これ等の集電板の，少なくとも単位燃料電池の積
   層体の両端末部に位置する集電板の外側面に当接された
   電気絶縁材製の電気絶縁板と、これ等の電気絶縁板の，
   少なくとも単位燃料電池の積層体の両端末部に位置する
   電気絶縁板の外側面に当接され，単位燃料電池の積層
   体，集電板，電気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する
   加圧力を与える加圧板とを備える固体高分子電解質型燃
   料電池において、 少なくとも一方のセパレータは、冷却用流体を通流させ
   る冷却部を、ガス通流用の溝に対して平行する凹状の冷
   却用流体通流用の溝として形成すると共に、この冷却用
   流体通流用の溝を、互いに平行する複数の凹状のガス通
   流用の溝の，互いに隣接するガス通流用の溝の間に形成
   されている凸状の隔壁が形成されている部位に入り込ま
   せて設置されてなることを特徴とする固体高分子電解質
   型燃料電池。
2. 【請求項２】請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料
   電池において、 少なくとも一方のセパレータは、冷却用流体通流用の溝
   を、隣接するガス通流用の溝の間に形成されている凸状
   の隔壁の全ての部位に入り込ませて設置されてなること
   を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
3. 【請求項３】請求項２に記載の固体高分子電解質型燃料
   電池において、 少なくとも一方のセパレータは、冷却用流体通流用の溝
   の側壁とガス通流用の溝の側壁との間の厚さ寸法を、全
   ての冷却用流体通流用の溝およびガス通流用の溝におい
   てほぼ同一寸法としたことを特徴とする固体高分子電解
   質型燃料電池。
4. 【請求項４】請求項１から３までのいずれかに記載の固
   体高分子電解質型燃料電池において、 少なくとも酸化剤ガス用のセパレータは、表面に形成さ
   れる不動態膜が大気によって容易に生成される性質を備
   える金属材料を用いて製作されてなることを特徴とする
   固体高分子電解質型燃料電池。
5. 【請求項５】請求項４に記載の固体高分子電解質型燃料
   電池において、 セパレータに用いられる不動態膜が大気によって容易に
   生成される性質を備える金属材料は、ステンレス鋼また
   はチタン合金であることを特徴とする固体高分子電解質
   型燃料電池。
6. 【請求項６】請求項４または請求項５に記載の固体高分
   子電解質型燃料電池において、 不動態膜が大気によって容易に生成される性質を備える
   金属材料を用いて製作されてなるセパレータは、少なく
   とも、燃料電池セルが持つ前記セパレータと対向する電
   極膜，隣接する単位燃料電池が有する前記セパレータと
   対向し合うセパレータおよび集電板のいずれかと接触し
   合う部位に対して、この部位に存在する不動態膜を除去
   した後、貴金属層が形成されてなることを特徴とする固
   体高分子電解質型燃料電池。
7. 【請求項７】請求項３と４、請求項３から５、および、
   請求項３から６までのいずれかに記載の固体高分子電解
   質型燃料電池であって、 金属材薄板製でほぼ矩形状の外形をなし、燃料電池セル
   が持つ燃料電極膜および酸化剤電極膜と対向する部位で
   あり，ガス通流用の溝と冷却用流体通流用の溝とが互い
   に表裏となる関係で波形に形成されたほぼ矩形状の中央
   部領域と、中央部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流
   体が流入または流出する一方の端部側に隣接され，平板
   状でほぼ矩形状をなした一方のマニホールド領域と、中
   央部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流体が流入また
   は流出する他方の端部側に隣接され，平板状でほぼ矩形
   状をなした他方のマニホールド領域と、中央部領域・一
   方のマニホールド領域および他方のマニホールド領域の
   周囲に形成され，一方および他方のマニホールド領域に
   隣接されるそれぞれの部位に燃料ガス・酸化剤ガスおよ
   び冷却用流体を通流させる貫通穴が形成され，しかも，
   一方および他方のマニホールド領域と連続した平面をな
   す平板状の周辺部領域と、を持つ燃料ガス用のセパレー
   タおよび酸化剤ガス用のセパレータと、 燃料ガス用のセパレータとほぼ同一の外形で薄板状をな
   した弾性材製であって、燃料ガス用のセパレータの燃料
   電池セル側に配置され、セパレータの中央部領域・一方
   のマニホールド領域および他方のマニホールド領域に対
   向する部位に形成された貫通穴領域と、貫通穴領域の周
   辺部分であって，セパレータに形成されている燃料ガス
   ・酸化剤ガスおよび冷却用流体を通流させる貫通穴に対
   向させて形成された貫通穴と，一方のマニホールド領域
   側の燃料ガス用の貫通穴と貫通穴領域の一方のマニホー
   ルド領域に対向する部位との間を連通して形成された切
   欠溝と，他方のマニホールド領域側の燃料ガス用の貫通
   穴と貫通穴領域の他方のマニホールド領域に対向する部
   位との間を連通して形成された切欠溝とを持つ周辺部領
   域、とを有する燃料ガス用のシール体と、 酸化剤ガス用のセパレータとほぼ同一の外形で薄板状を
   なした弾性材製であって、酸化剤ガス用のセパレータの
   燃料電池セル側に配置され、セパレータの中央部領域・
   一方のマニホールド領域および他方のマニホールド領域
   に対向する部位に形成された貫通穴領域と、貫通穴領域
   の周辺部分であって，セパレータに形成されている燃料
   ガス・酸化剤ガスおよび冷却用流体を通流させる貫通穴
   に対向させて形成された貫通穴と，一方のマニホールド
   領域側の酸化剤ガス用の貫通穴と貫通穴領域の一方のマ
   ニホールド領域に対向する部位との間を連通して形成さ
   れた切欠溝と，他方のマニホールド領域側の酸化剤ガス
   用の貫通穴と貫通穴領域の他方のマニホールド領域に対
   向する部位との間を連通して形成された切欠溝とを持つ
   周辺部領域、とを有する酸化剤ガス用のシール体と、 を備えたほぼ矩形状の外形をなした単位燃料電池の複数
   個と、 互いに隣接し合う単位燃料電池の間に介挿され、セパレ
   ータとほぼ同一の外形で薄板状をなした弾性材製であっ
   て、セパレータの中央部領域・一方のマニホールド領域
   および他方のマニホールド領域に対向する部位に形成さ
   れた貫通穴領域と、貫通穴領域の周辺部分であって，セ
   パレータに形成されている燃料ガス・酸化剤ガスおよび
   冷却用流体を通流させる貫通穴に対向させて形成された
   貫通穴と，一方のマニホールド領域側の冷却用流体用の
   貫通穴と貫通穴領域の一方のマニホールド領域に対向す
   る部位との間を連通して形成された切欠溝と，他方のマ
   ニホールド領域側の冷却用流体用の貫通穴と貫通穴領域
   の他方のマニホールド領域に対向する部位との間を連通
   して形成された切欠溝とを持つ周辺部領域、とを有する
   冷却用流体用のシール体と、 を備える固体高分子電解質型燃料電池において、 セパレータの一方および他方のマニホールド領域のガス
   が通流される側の側面に、セパレータの波形に形成され
   た冷却用流体通流用の溝およびガス通流用の溝の波形を
   なしている部分のガスが通流される側の最高突出高さ寸
   法と，燃料電池セルが持つ燃料電極膜または酸化剤電極
   膜の厚さ寸法との和と同等の厚さ寸法を有し、ガスを通
   流させる複数の流路を有する保持体を、マニホールド領
   域のガスが通流する方向に対して直角となる方向のほぼ
   全幅にわたり備えることを特徴とする固体高分子電解質
   型燃料電池。
8. 【請求項８】請求項３と４、請求項３から５、および、
   請求項３から６までのいずれかに記載の固体高分子電解
   質型燃料電池であって、 金属材薄板製でほぼ矩形状の外形をなし、燃料電池セル
   が持つ燃料電極膜および酸化剤電極膜と対向する部位で
   あり，ガス通流用の溝と冷却用流体通流用の溝とが互い
   に表裏となる関係で波形に形成されたほぼ矩形状の中央
   部領域と、中央部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流
   体が流入または流出する一方の端部側に隣接され，平板
   状でほぼ矩形状をなした一方のマニホールド領域と、中
   央部領域のそれぞれのガスおよび冷却用流体が流入また
   は流出する他方の端部側に隣接され，平板状でほぼ矩形
   状をなした他方のマニホールド領域と、中央部領域・一
   方のマニホールド領域および他方のマニホールド領域の
   周囲に形成され，一方および他方のマニホールド領域に
   隣接されるそれぞれの部位に燃料ガス・酸化剤ガスおよ
   び冷却用流体を通流させる貫通穴が形成され，しかも，
   一方および他方のマニホールド領域と連続した平面をな
   す平板状の周辺部領域と、を持つ燃料ガス用のセパレー
   タおよび酸化剤ガス用のセパレータと、 燃料ガス用のセパレータとほぼ同一の外形で薄板状をな
   した弾性材製であって、燃料ガス用のセパレータの燃料
   電池セル側に配置され、セパレータの中央部領域・一方
   のマニホールド領域および他方のマニホールド領域に対
   向する部位に形成された貫通穴領域と、貫通穴領域の周
   辺部分であって，セパレータに形成されている燃料ガス
   ・酸化剤ガスおよび冷却用流体を通流させる貫通穴に対
   向させて形成された貫通穴と，一方のマニホールド領域
   側の燃料ガス用の貫通穴と貫通穴領域の一方のマニホー
   ルド領域に対向する部位との間を連通して形成された切
   欠溝と，他方のマニホールド領域側の燃料ガス用の貫通
   穴と貫通穴領域の他方のマニホールド領域に対向する部
   位との間を連通して形成された切欠溝とを持つ周辺部領
   域、とを有する燃料ガス用のシール体と、 酸化剤ガス用のセパレータとほぼ同一の外形で薄板状を
   なした弾性材製であって、酸化剤ガス用のセパレータの
   燃料電池セル側に配置され、セパレータの中央部領域・
   一方のマニホールド領域および他方のマニホールド領域
   に対向する部位に形成された貫通穴領域と、貫通穴領域
   の周辺部分であって，セパレータに形成されている燃料
   ガス・酸化剤ガスおよび冷却用流体を通流させる貫通穴
   に対向させて形成された貫通穴と，一方のマニホールド
   領域側の酸化剤ガス用の貫通穴と貫通穴領域の一方のマ
   ニホールド領域に対向する部位との間を連通して形成さ
   れた切欠溝と，他方のマニホールド領域側の酸化剤ガス
   用の貫通穴と貫通穴領域の他方のマニホールド領域に対
   向する部位との間を連通して形成された切欠溝とを持つ
   周辺部領域、とを有する酸化剤ガス用のシール体と、 を備えたほぼ矩形状の外形をなした単位燃料電池の複数
   個と、 互いに隣接し合う単位燃料電池の間に介挿され、セパレ
   ータとほぼ同一の外形で薄板状をなした弾性材製であっ
   て、セパレータの中央部領域・一方のマニホールド領域
   および他方のマニホールド領域に対向する部位に形成さ
   れた貫通穴領域と、貫通穴領域の周辺部分であって，セ
   パレータに形成されている燃料ガス・酸化剤ガスおよび
   冷却用流体を通流させる貫通穴に対向させて形成された
   貫通穴と，一方のマニホールド領域側の冷却用流体用の
   貫通穴と貫通穴領域の一方のマニホールド領域に対向す
   る部位との間を連通して形成された切欠溝と，他方のマ
   ニホールド領域側の冷却用流体用の貫通穴と貫通穴領域
   の他方のマニホールド領域に対向する部位との間を連通
   して形成された切欠溝とを持つ周辺部領域、とを有する
   冷却用流体用のシール体と、 を備える固体高分子電解質型燃料電池において、 セパレータの一方および他方のマニホールド領域の冷却
   用流体が通流される側の側面に、セパレータの波形に形
   成された冷却用流体通流用の溝およびガス通流用の溝
   の，波形をなしている部分の冷却用流体が通流される側
   の最高突出高さ寸法と同等の厚さ寸法を有し、冷却用流
   体を通流させる複数の流路を有する保持体を、マニホー
   ルド領域の冷却用流体が通流する方向に対して直角とな
   る方向のほぼ全幅にわたり備えることを特徴とする固体
   高分子電解質型燃料電池。
9. 【請求項９】請求項７または８に記載の固体高分子電解
   質型燃料電池において、 保持体は、セパレータのマニホールド領域に、セパレー
   タと一体に形成されてなることを特徴とする固体高分子
   電解質型燃料電池。
10. 【請求項１０】請求項７から９までのいずれかに記載の
    固体高分子電解質型燃料電池において、 保持体は、その流路を、それぞれのシール体が持つ，貫
    通穴と貫通穴領域のマニホールド領域に対向する部位と
    の間を連通してなる切欠溝に関して、この切欠溝が形成
    されている部位とは合致しない位置に形成されてなるこ
    とを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
11. 【請求項１１】請求項７から１０までのいずれかに記載
    の固体高分子電解質型燃料電池であって、 それぞれのシール体が持つ，貫通穴と貫通穴領域のマニ
    ホールド領域に対向する部位との間を連通してなる切欠
    溝が形成された部位に装着され、セパレータの貫通穴が
    形成されている周辺部領域のガスが通流される側の側面
    と，燃料電池セルが持つ固体高分子電解質膜の主面との
    間、および、セパレータの貫通穴が形成されている周辺
    部領域の冷却用流体が通流される側の，互いに隣接する
    セパレータの側面の相互間、を保持する保持体を備える
    固体高分子電解質型燃料電池において、 切欠溝に備えられる保持体は、セパレータの周辺部領域
    に、セパレータと一体に形成されてなることを特徴とす
    る固体高分子電解質型燃料電池。