特開 2022-105920 燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022105920

(43)【公開日】2022-07-15

(54)【発明の名称】燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタック

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0258 20160101AFI20220708BHJP

   H01M 8/0276 20160101ALI20220708BHJP

   H01M 8/0267 20160101ALI20220708BHJP

   H01M 8/028 20160101ALI20220708BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0258

H01M8/0276

H01M8/0267

H01M8/028

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021000557

(22)【出願日】2021-01-05

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390035909

【氏名又は名称】興国インテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】森川 洋

(72)【発明者】

【氏名】安藤 敬祐

(72)【発明者】

【氏名】野田 明宏

(72)【発明者】

【氏名】平山 宏司

(72)【発明者】

【氏名】森 啓将

(72)【発明者】

【氏名】本間 弘俊

【テーマコード（参考）】

5H126

【Ｆターム（参考）】

5H126AA08

5H126AA11

5H126AA13

5H126DD05

5H126EE03

5H126EE04

5H126EE05

5H126EE06

5H126EE07

5H126EE11

5H126EE22

5H126EE45

5H126GG18

(57)【要約】

【課題】流体流路と流体連通孔との間のシール性を良好に確保しつつ、トンネル部内の連通路に流体を良好に流通させる。
【解決手段】燃料電池スタック１６のセパレータ１０の流体流路Ｆは、酸化剤ガス、燃料ガス、冷却媒体の何れかである流体をセパレータ面方向に流通させる。流体を積層方向に流通させる流体連通孔Ｈと、流体流路Ｆとの間はゴムシール部材Ｒによりシールされる。トンネル部Ｔは、ゴムシール部材Ｒと交差部７８で交差し、流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとを連通させる。ゴムシール部材Ｒは、トンネル部Ｔとは別部材からなり、第１部分７２が平面部７６から積層方向に突出し、第２部分７４がトンネル部Ｔの突出端面Ｔａから積層方向に突出する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質膜・電極構造体に積層されて積層方向に圧縮荷重が付加される燃料電池用のセパレータであって、
酸化剤ガス、燃料ガス、冷却媒体の何れかである流体をセパレータ面方向に流通させる流体流路と、
前記セパレータ面方向で前記流体流路の外側に配置された外側領域を前記積層方向に貫通し、前記流体を前記積層方向に流通させる流体連通孔と、
前記流体流路と前記流体連通孔との間をシールするゴムシール部材と、
前記外側領域に設けられた平面部から前記積層方向に突出する中空状であり、前記ゴムシール部材と交差部で交差して延在し、前記流体流路と前記流体連通孔とを連通する連通路を内側に形成するトンネル部と、
を備え、
前記ゴムシール部材は、前記トンネル部とは別部材からなり、且つ互いに連続的に延在する第１部分及び第２部分を有し、
前記第１部分は、前記平面部から前記積層方向に突出し、
前記第２部分は、前記交差部に配置された前記トンネル部の突出端面から前記積層方向に突出する、燃料電池用のセパレータ。

【請求項2】

請求項１記載の燃料電池用のセパレータにおいて、
前記平面部に対する前記第１部分の突出高さと、前記平面部に対する前記第２部分の突出高さとは、前記ゴムシール部材の延在方向に一定である、燃料電池用のセパレータ。

【請求項3】

請求項１又は２記載の燃料電池用のセパレータにおいて、
前記ゴムシール部材は、前記セパレータ面方向に並列する複数本を一組として設けられる、燃料電池用のセパレータ。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の燃料電池用のセパレータにおいて、
前記交差部では、前記トンネル部の幅方向両側の側面が前記ゴムシール部材に当接している、燃料電池用のセパレータ。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載の燃料電池用のセパレータと、前記電解質膜・電極構造体とのそれぞれを前記積層方向に複数積層した燃料電池スタック。

【請求項6】

請求項５記載の燃料電池スタックにおいて、
前記積層方向に複数積層された前記セパレータのそれぞれに設けられた前記ゴムシール部材は、前記積層方向に並んで配置され、
前記積層方向に隣接する前記ゴムシール部材は、該ゴムシール部材の延在方向に直交する幅が互いに異なる、燃料電池スタック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体流路と流体連通孔とをトンネルを介して連通させる燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタックに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、燃料電池は、発電セル（単位燃料電池）を複数積層したセル積層体と、該セル積層体の積層方向の両端側に配設したエンドプレート等とを備える燃料電池スタックの形態で用いられる。発電セルは、電解質膜・電極構造体を一組のセパレータで挟んで構成される。また、発電セルには、エンドプレート等を介して積層方向に圧縮荷重（締付荷重）が付加される。

【0003】

この種の燃料電池用のセパレータには、電解質膜・電極構造体に供給する反応ガス（酸化剤ガス又は燃料ガス）を流通させるための流体流路、又は発電セルの冷却等に用いられる冷却媒体を流通させるための流体流路が形成されている。セパレータの面方向で流体流路の外側に配置された外側領域には、発電セルの積層方向に、上記の酸化剤ガス、燃料ガス、冷却媒体を個別に流通させるための流体連通孔がそれぞれ貫通形成されている。

【0004】

例えば、特許文献１に開示されるように、流体流路と各流体連通孔との間をシールして、流体の漏洩や混入を防止するためのビードシール部が設けられたセパレータが知られている。このセパレータでは、例えば、酸化剤ガスの流体流路が形成されている場合、該流体流路と、酸化剤ガスの流体連通孔との間をシールするビードシール部に交差部で交差するトンネル部が設けられている。トンネル部によって、酸化剤ガスの流体流路と酸化剤ガスの流体連通孔とを連通させることで、互いの間に酸化剤ガスのみを流通させることが可能になっている。燃料ガスの流体流路と燃料ガスの流体連通孔の間、冷却媒体の流体流路と冷却媒体の流体連通孔との間のそれぞれにも、ビードシール部及びトンネル部の交差部が同様に設けられている。

【0005】

上記のビードシール部及びトンネル部は、何れも金属製のセパレータに対して、プレス成形等によって凸形状を設けることで構成されている。発電セルにおいて、ビードシール部の突出端面は、隣接する電解質膜・電極構造体等の当接対象部に当接する。このため、ビードシール部は、上記の圧縮荷重が加えられることで、当接対象部に押圧されて弾性変形する。これにより、ビードシール部による良好なシール性が確保される。トンネル部は、その凸形状の内側に形成される空間が流体を流通させる連通路となり、該連通路を介して、互いに対応する流体流路及び流体連通孔を連通させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－４６７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上記のセパレータでは、ビードシール部による流体流路と流体連通孔との間のシール性を良好に確保するためには、ビードシール部が圧縮荷重により十分に弾性変形可能であることが好ましい。一方、互いに対応する流体流路と流体連通孔との間に流体を良好に流通させるためには、トンネル部は、圧縮荷重が加えられても弾性変形することが抑制され、内側の連通路の断面積を十分な大きさに維持できることが好ましい。

【0008】

しかしながら、上記のビードシール部及びトンネル部はともに、セパレータの一部を変形させることで形成される。このため、ビードシール部とトンネル部との交差部は、ビードシール部及びトンネル部が連続的に形成された一体凸形状となる。このようなビードシール部では、交差部やその近傍において、トンネル部と交差していない他部分に比べて、剛性が高くなり、弾性変形し難くなる懸念がある。ひいては、流体流路と流体連通孔との間のシール性が低下する懸念がある。一方、トンネル部では、交差部及びその近傍において、ビードシール部と交差していない他部分に比べて、内側の連通路の断面積が小さくなる方向に弾性変形し易くなる懸念がある。ひいては、トンネル部内に流体を良好に流通させることが困難になる懸念がある。

【0009】

本発明は、流体流路と流体連通孔との間のシール性を良好に確保できるとともに、トンネル部内の連通路に流体を良好に流通させることが可能な燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタックを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様は、電解質膜・電極構造体に積層されて積層方向に圧縮荷重が付加される燃料電池用のセパレータであって、酸化剤ガス、燃料ガス、冷却媒体の何れかである流体をセパレータ面方向に流通させる流体流路と、前記セパレータ面方向で前記流体流路の外側に配置された外側領域を前記積層方向に貫通し、前記流体を前記積層方向に流通させる流体連通孔と、前記流体流路と前記流体連通孔との間をシールするゴムシール部材と、前記外側領域に設けられた平面部から前記積層方向に突出する中空状であり、前記ゴムシール部材と交差部で交差して延在し、前記流体流路と前記流体連通孔とを連通する連通路を内側に形成するトンネル部と、を備え、前記ゴムシール部材は、前記トンネル部とは別部材からなり、且つ互いに連続的に延在する第１部分及び第２部分を有し、前記第１部分は、前記平面部から前記積層方向に突出し、前記第２部分は、前記交差部に配置された前記トンネル部の突出端面から前記積層方向に突出する。

【0011】

本発明の別の一態様は、前記燃料電池用のセパレータと、前記電解質膜・電極構造体とのそれぞれを前記積層方向に複数配設した燃料電池スタックである。

【発明の効果】

【0012】

この燃料電池用のセパレータでは、流体流路及び流体連通孔の間をシールするゴムシール部材と、流体流路及び流体連通孔を連通する連通路を形成するトンネル部とが別部材からなる。このため、圧縮荷重が付加された交差部では、例えば、ゴムシール部材及びトンネル部が同一部材から連続的に形成されている場合に比べて、ゴムシール部材及びトンネル部が一体に弾性変形することを抑制できる。

【0013】

つまり、ゴムシール部材においては、圧縮荷重により十分に弾性変形させて、流体流路と流体連通孔との間のシール性を良好に確保することができる。一方、トンネル部においては、圧縮荷重が加えられても、内側に十分な断面積の連通路が形成される形状を維持して、流体流路と流体連通孔との間に流体を良好に流通させることができる。

【0014】

以上から、本発明の燃料電池用のセパレータ及び該セパレータを備える燃料電池スタックによれば、流体流路と流体連通孔との間のシール性を良好に確保できるとともに、トンネル部内の連通路に流体を良好に流通させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】燃料電池スタックの斜視説明図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線矢視の部分断面図である。

【図3】発電セルの分解斜視説明図である。

【図4】第１バイポーラプレートのＭＥＡ側面の概略正面図である。

【図5】第２バイポーラプレートのＭＥＡ側面の燃料ガス入口連通孔周辺の拡大図である。

【図6】図５のＶＩ－ＶＩ線断面を含むセパレータの斜視説明図である。

【図7】図７Ａは、図５のＶＩＩＡ－ＶＩＩＡ線矢視の部分断面図であり、図７Ｂは、図５のＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線矢視の部分断面図である。

【図8】図５のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視の部分断面図である。

【図9】図９Ａ及び図９Ｂのそれぞれは、変形例に係るゴムシール部材を説明するための図１のＩＩ－ＩＩ線矢視におけるセル積層体の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明に係る燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタックについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0017】

図１～図３に示すように、本実施形態に係る燃料電池用のセパレータ１０は、発電セル１２（単位燃料電池）を構成する。図１及び図２に示すように、発電セル１２は、水平方向（矢印Ａ方向）又は重力方向（矢印Ｃ方向）に複数積層されたセル積層体１４の形態で燃料電池スタック１６に備えられる。燃料電池スタック１６は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に好適に適用することができるが、特にこれには限定されず、定置型等であってもよい。

【0018】

図１及び図２に示すように、セル積層体１４の積層方向一端（矢印Ａ１側端）には、ターミナルプレート１８ａ（図２）、インシュレータ２０ａ及びエンドプレート２２ａが外方に向かって、順次、配設される。セル積層体１４の積層方向他端（矢印Ａ２側端）には、ターミナルプレート１８ｂ（図２）、インシュレータ２０ｂ及びエンドプレート２２ｂが外方に向かって、順次、配設される。

【0019】

ターミナルプレート１８ａ、１８ｂは、電気導電性を有する材料から形成される。ターミナルプレート１８ａ、１８ｂの材料の一例としては、銅、アルミニウム又はステンレススチール等の金属が挙げられる。図１に示すように、ターミナルプレート１８ａ、１８ｂのそれぞれの略中央には、積層方向外方に延在する端子部２４が設けられる。端子部２４は、インシュレータ２０ａ、２０ｂ及びエンドプレート２２ａ、２２ｂのそれぞれに設けられた不図示の貫通孔に挿通されてエンドプレート２２ａ、２２ｂの積層方向の外側に突出する。

【0020】

インシュレータ２０ａ、２０ｂは、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等の絶縁性材料から形成される。なお、インシュレータ２０ａ、２０ｂのそれぞれは、積層方向に重ね合わされた複数枚（例えば、２枚）から構成されてもよい。本実施形態では、図２に示すように、インシュレータ２０ａ、２０ｂの各々のセル積層体１４に臨む面に、セル積層体１４から離間する側に陥没する凹部が形成され、該凹部内にターミナルプレート１８ａ、１８ｂがそれぞれ配設されている。

【0021】

図１に示すように、エンドプレート２２ａ、２２ｂは、矢印Ｃ方向を短辺とし、矢印Ｂ方向を長辺とする長方形状となっている。なお、エンドプレート２２ａ、２２ｂは、矢印Ｂ方向を短辺とし、矢印Ｃ方向を長辺とする長方形状であってもよい。エンドプレート２２ａ、２２ｂの各辺同士の間には、積層方向（矢印Ａ方向）に延在する連結バー２６が配置される。各連結バー２６の両端は、エンドプレート２２ａ、２２ｂの内面にボルトを介して固定される。

【0022】

これにより、エンドプレート２２ａ、２２ｂの間に挟まれた複数の発電セル１２には、その積層方向に所定の大きさの圧縮荷重（以下、単に「圧縮荷重」ともいう）が付加される。なお、燃料電池スタック１６では、エンドプレート２２ａ、２２ｂを端板とする不図示の筐体を備え、該筐体内にセル積層体１４を収容するように構成してもよい。

【0023】

図２及び図３に示すように、本実施形態では、各発電セル１２は、樹脂枠付きＭＥＡ２８と、該樹脂枠付きＭＥＡ２８を挟持する一組のセパレータ１０とを有する。樹脂枠付きＭＥＡ２８は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３０と、電解質膜・電極構造体３０の外周を周回する樹脂枠部材３２とを備える。図２に示すように、電解質膜・電極構造体３０は、電解質膜３４と、電解質膜３４の一方の面（矢印Ａ２側の面）に設けられたアノード電極３６と、電解質膜３４の他方の面（矢印Ａ１側の面）に設けられたカソード電極３８とを有する。

【0024】

電解質膜３４は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜等の固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）であり、アノード電極３６及びカソード電極３８に挟持される。なお、電解質膜３４は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することもできる。

【0025】

カソード電極３８は、電解質膜３４の矢印Ａ１側の面に接合されるカソード電極触媒層３８ａと、該カソード電極触媒層３８ａに積層されるカソードガス拡散層３８ｂとを有する。アノード電極３６は、電解質膜３４の矢印Ａ２側の面に接合されるアノード電極触媒層３６ａと、該アノード電極触媒層３６ａに積層されるアノードガス拡散層３６ｂとを有する。本実施形態では、カソードガス拡散層３８ｂ及びアノードガス拡散層３６ｂが電解質膜３４よりも大きい平面寸法（外形寸法）を有することとするが、特にこれには限定されない。

【0026】

カソード電極触媒層３８ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにカソードガス拡散層３８ｂの表面に一様に塗布されて形成される。アノード電極触媒層３６ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにアノードガス拡散層３６ｂの表面に一様に塗布されて形成される。

【0027】

カソードガス拡散層３８ｂ及びアノードガス拡散層３６ｂは、カーボンペーパ又はカーボンクロス等の導電性多孔質シートから形成される。カソード電極触媒層３８ａとカソードガス拡散層３８ｂとの間、及びアノード電極触媒層３６ａとアノードガス拡散層３６ｂとの間の少なくとも一方には、不図示の導電性多孔質層を設けてもよい。

【0028】

樹脂枠部材３２は、額縁状であり、例えば、その内周端縁部が、電解質膜・電極構造体３０の外周縁部に接合されている。このように電解質膜・電極構造体３０の外周に樹脂枠部材３２を設けることで、比較的高額な電解質膜３４について、１枚の発電セル１２を構成するために必要とされる分の面積を小さくできる。

【0029】

樹脂枠部材３２と電解質膜・電極構造体３０との接合構造は特に限定されるものではないが、例えば、カソードガス拡散層３８ｂの外周端縁部とアノードガス拡散層３６ｂの外周端縁部との間に樹脂枠部材３２の内周端縁部が挟持されることとしてもよい。この場合、樹脂枠部材３２の内周端面は、電解質膜３４の外周端面に近接してもよいし、当接してもよいし、重なってもよい。

【0030】

上記の接合構造に代えて、電解質膜３４の外周縁部をカソードガス拡散層３８ｂ及びアノードガス拡散層３６ｂよりも外方に突出させ、該電解質膜３４の外周縁部の両側に枠形状のフィルムを設けることで樹脂枠部材３２を構成してもよい。すなわち、樹脂枠部材３２は、積層された複数枚の枠状のフィルムが接着剤等により接合されることで構成されてもよい。なお、電解質膜３４を外方に突出させる場合、発電セル１２は、樹脂枠部材３２を備えていなくてもよい。

【0031】

図１に示すように、発電セル１２、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂの長辺方向の一端側（矢印Ｂ１側）の縁部には、１つの酸化剤ガス入口連通孔４０ａ、２つの冷却媒体入口連通孔４２ａ及び２つの燃料ガス出口連通孔４４ｂが設けられる。発電セル１２、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂの長辺方向の他端側（矢印Ｂ２側）の縁部には、１つの燃料ガス入口連通孔４４ａ、２つの冷却媒体出口連通孔４２ｂ及び２つの酸化剤ガス出口連通孔４０ｂが設けられる。

【0032】

燃料ガス出口連通孔４４ｂからは、例えば、水素含有ガス等の燃料ガスが排出される。酸化剤ガス入口連通孔４０ａには、例えば、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。冷却媒体入口連通孔４２ａには、例えば、純水、エチレングリコール、オイル等の少なくとも何れかが冷却媒体として供給される。燃料ガス入口連通孔４４ａには、燃料ガスが供給される。冷却媒体出口連通孔４２ｂからは、冷却媒体が排出される。酸化剤ガス出口連通孔４０ｂからは、酸化剤ガスが排出される。

【0033】

これらの酸化剤ガス入口連通孔４０ａ、冷却媒体入口連通孔４２ａ、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、燃料ガス入口連通孔４４ａ、冷却媒体出口連通孔４２ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ（以下、これらを総称して「流体連通孔Ｈ」ともいう）は、それぞれ、燃料電池スタック１６のターミナルプレート１８ａ、１８ｂ（図２）、エンドプレート２２ｂを除く構成を、積層方向に貫通している。

【0034】

なお、燃料ガス入口連通孔４４ａ及び燃料ガス出口連通孔４４ｂを総称して「燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂ」ともいい、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔４０ｂを総称して「酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂ」ともいう。また、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び冷却媒体出口連通孔４２ｂを総称して「冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂ」ともいう。

【0035】

これらの流体連通孔Ｈは、上下方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に配列して設けられる。具体的には、図３に示すように、発電セル１２の長辺方向の一端側（矢印Ｂ１側）の縁部では、上下方向に互いに離間して配置された２つの燃料ガス出口連通孔４４ｂの間に、２つの冷却媒体入口連通孔４２ａが上下方向に互いに離間して配置され、これらの冷却媒体入口連通孔４２ａの間に酸化剤ガス入口連通孔４０ａが配置されている。

【0036】

発電セル１２の長辺方向の他端側（矢印Ｂ２側）の縁部では、上下方向に互いに離間して配置された２つの酸化剤ガス出口連通孔４０ｂの間に、２つの冷却媒体出口連通孔４２ｂが上下方向に離間して配置され、これらの冷却媒体出口連通孔４２ｂの間に燃料ガス入口連通孔４４ａが配置されている。

【0037】

なお、流体連通孔Ｈは、上記の配置や個数に限定されず、要求される仕様に応じた配置や個数となるように、適宜設定可能である。例えば、本実施形態では、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ、冷却媒体入口連通孔４２ａ、冷却媒体出口連通孔４２ｂのそれぞれを２個ずつ設けたが、それぞれを１個ずつ設けてもよい。

【0038】

また、本実施形態では、例えば、図４や図５等に示すように、各流体連通孔Ｈの積層方向（矢印Ａ方向）視の形状は、六角形状であるが、特にこれに限定されるものではない。例えば、各流体連通孔Ｈの積層方向視の形状は、六角形状以外の多角形状であってもよいし、その角丸形状や、円形状等であってもよい。この際、各流体連通孔Ｈでは、積層方向視においてセパレータ１０の外縁に臨む辺を、該セパレータ１０の外縁に沿った直線状とすることが好ましい。この場合、例えば、各流体連通孔Ｈの上記の辺が、セパレータ１０の外縁に対して折れ曲がったり、湾曲したりする場合に比して、各流体連通孔Ｈの上記の辺の全体を、セパレータ１０の外縁に近接させて配置することができる。これによって、各流体連通孔Ｈとセパレータ１０の外縁との間に余分なスペースが形成されることを回避できる。ひいては、各流体連通孔Ｈの面積を維持しつつ、セパレータ１０の小型化を図ること等が可能になる。

【0039】

図３に示すように、セパレータ１０は、積層した第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０の外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合することで形成されている。第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０の各々は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板等の金属材料、あるいはその金属材料の表面に防食用の表面処理を施した薄板からなり、該薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。なお、セパレータ１０は、上記の第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０を接合して構成されるものに限定されず、１枚の金属プレート（バイポーラプレート）から構成されてもよい。

【0040】

第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０のそれぞれは、セパレータ１０としてセル積層体１４に組み込まれた際、樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かうＭＥＡ側面４８ａ、５０ａと、その裏面である冷媒側面４８ｂ、５０ｂとを有する。

【0041】

図４に示すように、第１バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられ、これらの突条部同士の間の溝内に酸化剤ガス流路５２が設けられている。なお、突状部は、波状であってもよい。酸化剤ガス流路５２は、後述する酸化剤ガストンネル部５４を介して１つの酸化剤ガス入口連通孔４０ａ及び２つの酸化剤ガス出口連通孔４０ｂのそれぞれに流体的に連通する。これにより、酸化剤ガス流路５２は、セパレータ面方向（矢印Ｂ方向、矢印Ｃ方向）に酸化剤ガスを流通させる。

【0042】

図３に示すように、第２バイポーラプレート５０のＭＥＡ側面５０ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられ、これらの突条部同士の間の溝内に燃料ガス流路５６が設けられている。なお、突状部は、波状であってもよい。燃料ガス流路５６は、後述する燃料ガストンネル部５８を介して１つの燃料ガス入口連通孔４４ａ及び２つの燃料ガス出口連通孔４４ｂのそれぞれに流体的に連通する。これにより、燃料ガス流路５６は、セパレータ面方向に燃料ガスを流通させる。

【0043】

セパレータ１０において、第１バイポーラプレート４８の冷媒側面４８ｂ及び第２バイポーラプレート５０の冷媒側面５０ｂは、互いに対向する。これらの冷媒側面４８ｂ、５０ｂ同士の間には、第１バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａの裏面形状と、第２バイポーラプレート５０のＭＥＡ側面５０ａの裏面形状とが重なり合うことで冷却媒体流路６０が形成されている。冷却媒体流路６０は、後述する冷却媒体トンネル部６２を介して２つの冷却媒体入口連通孔４２ａ及び２つの冷却媒体出口連通孔４２ｂのそれぞれに流体的に連通する。これにより、冷却媒体流路６０は、セパレータ面方向に冷却媒体を流通させる。

【0044】

以下では、酸化剤ガス流路５２、燃料ガス流路５６、冷却媒体流路６０を総称して流体流路Ｆともいう。また、酸化剤ガストンネル部５４、燃料ガストンネル部５８、冷却媒体トンネル部６２を総称してトンネル部Ｔともいう。

【0045】

図４に示すように、セパレータ面方向で、第１バイポーラプレート４８の酸化剤ガス流路５２及び冷却媒体流路６０の外側には、外側領域６４が設けられている。また、図３に示すように、セパレータ面方向で、第２バイポーラプレート５０の燃料ガス流路５６及び冷却媒体流路６０の外側には、外側領域６４が設けられている。これらの外側領域６４は、第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０がセパレータ１０として発電セル１２を構成した際に、積層方向視で、樹脂枠付きＭＥＡ２８のアノード電極３６及びカソード電極３８よりも外側の部分に対向する。

【0046】

流体連通孔Ｈは、外側領域６４に設けられている。各セパレータ１０では、第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０の積層方向に対向する流体連通孔Ｈの周囲（トンネル部Ｔを除く）同士が、溶接、ろう付け等によってそれぞれ接合されている。

【0047】

図２及び図３に示すように、第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０のそれぞれには、ＭＥＡ側面４８ａ、５０ａから、樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かって積層方向に突出する連通孔ゴムシール部材６６（図３）、反応ガスゴムシール部材６８、外周シール７０（図３）が設けられている。なお、連通孔ゴムシール部材６６及び反応ガスゴムシール部材６８を総称してゴムシール部材Ｒともいう。

【0048】

また、第１バイポーラプレート４８に設けられたゴムシール部材Ｒを第１ゴムシール部材Ｒ１ともいい、第２バイポーラプレート５０に設けられたゴムシール部材Ｒを第２ゴムシール部材Ｒ２ともいう。第１ゴムシール部材Ｒ１及び第２ゴムシール部材Ｒ２を互いに区別しない場合等には、これらを総称してゴムシール部材Ｒともいう。本実施形態では、第１ゴムシール部材Ｒ１と第２ゴムシール部材Ｒ２とは、互いの形状や大きさが同じ又は略同じに設定されている。すなわち、本実施形態では、第１ゴムシール部材Ｒ１の延在方向に直交する幅と、第２ゴムシール部材Ｒ２の延在方向に直交する幅とは、同じ又は略同じに設定されている。

【0049】

図２に示すように、第１バイポーラプレート４８に設けられた第１ゴムシール部材Ｒ１及び外周シール７０（図３）は、該第１バイポーラプレート４８とともにセパレータ１０を構成する第２バイポーラプレート５０とは反対側に向かって突出する。第２バイポーラプレート５０に設けられた第２ゴムシール部材Ｒ２及び外周シール７０（図３）は、該第２バイポーラプレート５０とともにセパレータ１０を構成する第１バイポーラプレート４８とは反対側に向かって突出する。

【0050】

第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０を接合したセパレータ１０では、第１ゴムシール部材Ｒ１及び第２ゴムシール部材Ｒ２の積層方向視の位置が互いに重なるように設定されている。第１バイポーラプレート４８の外周シール７０及び第２バイポーラプレート５０の外周シール７０も同様に積層方向視の位置が重なるように設定されている。

【0051】

このため、本実施形態では、第１バイポーラプレート４８の第１ゴムシール部材Ｒ１の突出方向の先端側は、隣接する他のセパレータ１０を構成する第２バイポーラプレート５０の第２ゴムシール部材Ｒ２の突出方向の先端側と、樹脂枠部材３２を挟んで当接する。第１バイポーラプレート４８の外周シール７０（図３）の突出方向の先端側も、隣接する他のセパレータ１０を構成する第２バイポーラプレート５０の外周シール７０の突出方向の先端側と、樹脂枠部材３２を挟んで当接する。

【0052】

図３及び図４に示すように、ゴムシール部材Ｒは、流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとの間をシールするものであり、ゴム弾性を有する材料から形成される。ゴム弾性を有する材料の一例としては、種々の樹脂系エラストマ（例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム）や、加硫ゴム等が挙げられる。連通孔ゴムシール部材６６は、流体連通孔Ｈの周囲をそれぞれ個別に周回する。反応ガスゴムシール部材６８は、流体流路Ｆ、酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂ、燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂを一体に囲む。

【0053】

図２、図５～図７Ａ、図７Ｂに示すように、本実施形態では、連通孔ゴムシール部材６６及び反応ガスゴムシール部材６８のそれぞれは、セパレータ面方向に並列する２本を一組（ダブルリップ）として設けられる。なお、図３及び図４では、図示の都合上、ゴムシール部材Ｒを１本で示している。

【0054】

本実施形態では、セパレータ面方向に並列して一組となる２本のゴムシール部材Ｒは、互いに同形状である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、燃料電池スタック１６を組み立てる前の状態（圧縮荷重が付加されていない状態）では、各ゴムシール部材Ｒの突出方向の先端面Ｒａは、先端側に向かって突出する円弧状である。また、ゴムシール部材Ｒの延在方向に直交する幅は、突出方向の基端側から先端側に向かって小さくなっている。なお、図７Ａ及び図７Ｂを除く図面に示されるゴムシール部材Ｒは、圧縮荷重を受けて弾性変形した状態のものである。

【0055】

ゴムシール部材Ｒの形状は、上記に限定されるものではなく、例えば、各ゴムシール部材Ｒの突出方向の先端面Ｒａは、圧縮荷重が付加されていない状態で平坦であってもよい。また、セパレータ面方向に並列して一組となる２本のゴムシール部材Ｒは、互いに異なる形状であってもよい。

【0056】

図４～図７Ａ、図７Ｂに示すように、連通孔ゴムシール部材６６及び反応ガスゴムシール部材６８のそれぞれは、第１部分７２及び第２部分７４を有している。第１部分７２及び第２部分７４の詳細については後述する。

【0057】

図３に示すように、外周シール７０は、セパレータ１０の外周縁部を周回する。また、外周シール７０は、ゴムシール部材Ｒと同じゴム弾性を有する材料から形成されてもよいし、プレス成形等により形成されたビードシールであってもよい。外周シール７０がゴム弾性を有する材料から形成される場合、外周シール７０もゴムシール部材Ｒと同様に、セパレータ面方向に並列する２本を一組として設けられてもよいし、３本以上を一組として設けられてもよいし、１本から構成されてもよい。また、外周シール７０は設けられていなくてもよい。

【0058】

図４～図７Ａ、図７Ｂに示すように、セパレータ１０の外側領域６４には平面部７６が設けられている。この平面部７６にトンネル部Ｔが設けられている。トンネル部Ｔは、ゴムシール部材Ｒと交差部７８で交差して延在する。具体的には、トンネル部Ｔは、図４の第１バイポーラプレート４８の平面部７６及び図５の第２バイポーラプレート５０の平面部７６のそれぞれに設けられている。

【0059】

第１バイポーラプレート４８の平面部７６に設けられたトンネル部Ｔは、該第１バイポーラプレート４８がプレス成形により一体に膨出成形されること等によって形成される。第２バイポーラプレート５０の平面部７６に設けられたトンネル部Ｔは、該第２バイポーラプレート５０がプレス成形により一体に膨出成形されること等によって形成される。つまり、ゴム弾性を有する材料からなるゴムシール部材Ｒと、セパレータ１０の一部から形成されるトンネル部Ｔとは、互いに別部材からなる。また、図６、図７Ｂ、図８に示すように、トンネル部Ｔは、平面部７６のＭＥＡ側面４８ａ、５０ａから、ゴムシール部材Ｒの突出方向と同方向に突出する中空状である。

【0060】

セパレータ１０では、第１バイポーラプレート４８に設けられたトンネル部Ｔと、第２バイポーラプレート５０に設けられたトンネル部Ｔとの積層方向の位置が重なる。すなわち、第１バイポーラプレート４８に設けられたトンネル部Ｔの内側の中空部と、第２バイポーラプレート５０に設けられたトンネル部Ｔの内側の中空部とは互いに連通している。

【0061】

図４に示すように、酸化剤ガストンネル部５４は、セパレータ厚さ方向（積層方向、矢印Ａ方向）視で、酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂと流体流路Ｆとの間に延在し、酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂを囲む連通孔ゴムシール部材６６と交差部７８で交差する。また、酸化剤ガストンネル部５４の延在方向で、酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂ側の端部には、該酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂに向かって開口する連通孔側開口８０が設けられている。

【0062】

一方、第１バイポーラプレート４８に設けられた酸化剤ガストンネル部５４の延在方向で、酸化剤ガス流路５２側の端部には、該酸化剤ガス流路５２に向かって開口する流路側開口８２が設けられている。また、第２バイポーラプレート５０に設けられた酸化剤ガストンネル部５４の延在方向で、燃料ガス流路５６側の端部は閉塞されている。さらに、第１バイポーラプレート４８の冷媒側面４８ｂ及び第２バイポーラプレート５０の冷媒側面５０ｂでは、酸化剤ガストンネル部５４の周辺の平面部７６が溶接、ろう付け等によって接合されている。

【0063】

これらにより、酸化剤ガストンネル部５４の内側には、酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂと酸化剤ガス流路５２とを連通させる連通路が形成される。この連通路は、酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂに対して、酸化剤ガス流路５２を除く流体流路Ｆ（燃料ガス流路５６及び冷却媒体流路６０）は連通させない。

【0064】

本実施形態では、１つの酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂに対して３本の酸化剤ガストンネル部５４がそれぞれ配置されていることとする。しかしながら、１つの酸化剤ガス連通孔４０ａ、４０ｂに対して配置される酸化剤ガストンネル部５４の本数は、特に限定されるものではなく、１本であってもよいし、３本以外の複数本であってもよい。

【0065】

図３及び図５に示すように、燃料ガストンネル部５８は、セパレータ厚さ方向視で、燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂと流体流路Ｆとの間に延在し、燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂを囲む連通孔ゴムシール部材６６と交差部７８（図５）で交差する。また、燃料ガストンネル部５８の延在方向で、燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂ側の端部には、該燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂに向かって開口する連通孔側開口８０（図５）が設けられている。

【0066】

一方、第２バイポーラプレート５０に設けられた燃料ガストンネル部５８の延在方向で、燃料ガス流路５６側の端部には、該燃料ガス流路５６に向かって開口する流路側開口８２（図５）が設けられている。また、第１バイポーラプレート４８に設けられた燃料ガストンネル部５８の延在方向で、酸化剤ガス流路５２側の端部は閉塞されている。さらに、第１バイポーラプレート４８の冷媒側面４８ｂ及び第２バイポーラプレート５０の冷媒側面５０ｂでは、燃料ガストンネル部５８の周辺の平面部７６が溶接、ろう付け等によって接合されている。

【0067】

これらにより、燃料ガストンネル部５８の内側には、燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂと燃料ガス流路５６とを連通させる連通路が形成される。この連通路は、燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂに対して、燃料ガス流路５６を除く流体流路Ｆ（酸化剤ガス流路５２及び冷却媒体流路６０）は連通させない。

【0068】

本実施形態では、１つの燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂに対して３本の燃料ガストンネル部５８がそれぞれ配置されていることとする。しかしながら、１つの燃料ガス連通孔４４ａ、４４ｂに対して配置される燃料ガストンネル部５８の本数は、特に限定されるものではなく、１本であってもよいし、３本以外の複数本であってもよい。

【0069】

図３に示すように、冷却媒体トンネル部６２は、セパレータ厚さ方向視で、冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂと流体流路Ｆとの間に延在し、冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂを囲む連通孔ゴムシール部材６６と、反応ガスゴムシール部材６８とのそれぞれと交差部７８で交差する。また、冷却媒体トンネル部６２の延在方向で、冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂ側の端部には、該冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂに向かって開口する連通孔側開口８０（図４）が設けられている。

【0070】

一方、図４に示すように、第１バイポーラプレート４８に設けられた冷却媒体トンネル部６２の延在方向で、酸化剤ガス流路５２側の端部は閉塞されている。また、図３の第２バイポーラプレート５０に設けられた冷却媒体トンネル部６２の延在方向で、燃料ガス流路５６側の端部は閉塞されている。さらに、第１バイポーラプレート４８の冷媒側面４８ｂ及び第２バイポーラプレート５０の冷媒側面５０ｂにおける冷却媒体トンネル部６２の冷却媒体流路６０側の端部は、第１バイポーラプレート４８及び第２バイポーラプレート５０の冷媒側面４８ｂ、５０ｂ同士の間に形成される隙間（不図示）を介して冷却媒体流路６０に連通している。

【0071】

これらにより、冷却媒体トンネル部６２の内側には、冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂと冷却媒体流路６０とを連通させる連通路が形成される。この連通路は、冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂに対して、冷却媒体流路６０を除く流体流路Ｆ（酸化剤ガス流路５２及び燃料ガス流路５６）は連通させない。

【0072】

本実施形態では、１つの冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂに対して３本の冷却媒体トンネル部６２がそれぞれ配置されていることとする。しかしながら、１つの冷却媒体連通孔４２ａ、４２ｂに対して配置される冷却媒体トンネル部６２の本数は、特に限定されるものではなく、１本であってもよいし、３本以外の複数本であってもよい。

【0073】

図６～図８に示すように、ゴムシール部材Ｒの第１部分７２は、平面部７６から上記の突出方向に突出して設けられている。ゴムシール部材Ｒの第２部分７４は、交差部７８に配置されたトンネル部Ｔの突出端面Ｔａから上記の突出方向に突出して設けられている。図６及び図８に示すように、第１部分７２及び第２部分７４は、ゴムシール部材Ｒの延在方向に沿って連続的に延在している。

【0074】

また、図７Ａ、図７Ｂ、図８に示すように、平面部７６に対する第１部分７２の突出高さＨ１と、平面部７６に対する第２部分７４の突出高さＨ２とは、ゴムシール部材Ｒの延在方向に一定となっている。つまり、平面部７６に対する第１部分７２の突出高さＨ１は、平面部７６に対するトンネル部Ｔの突出高さＨ３と、トンネル部Ｔの突出端面Ｔａに対する第２部分７４の突出高さＨ４との和と同じ又は略同じになっている。

【0075】

図８に示すように、交差部７８では、トンネル部Ｔの幅方向両側の側面Ｔｂがゴムシール部材Ｒに当接している。本実施形態では、トンネル部Ｔの幅方向両側の側面Ｔｂは、突出方向の先端側に向かうほど、互いに近接する方向に傾斜している。このため、トンネル部Ｔは、セパレータ厚さ方向に沿った断面形状が台形状となっている。なお、トンネル部Ｔの幅方向両側の側面Ｔｂは、セパレータ厚さ方向に沿っていてもよい。すなわち、トンネル部Ｔは、セパレータ厚さ方向に沿った断面形状が正方形状又は長方形状であってもよい。さらに、トンネル部Ｔの幅方向両側の側面Ｔｂは、湾曲していてもよい。

【0076】

基本的には、上記のように構成される燃料電池スタック１６（図１）の動作について、簡単に説明する。図１に示すように、燃料電池スタック１６で発電を行う場合、燃料ガス入口連通孔４４ａに燃料ガスが供給され、酸化剤ガス入口連通孔４０ａに酸化剤ガスが供給され、冷却媒体入口連通孔４２ａに冷却媒体が供給される。

【0077】

酸化剤ガスは、図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔４０ａから酸化剤ガストンネル部５４内の連通路を介して酸化剤ガス流路５２に導入される。この酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５２に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、樹脂枠付きＭＥＡ２８のカソード電極３８に供給される。一方、燃料ガスは、図５に示すように、燃料ガス入口連通孔４４ａから燃料ガストンネル部５８内の連通路を介して燃料ガス流路５６に導入される。この燃料ガスは、燃料ガス流路５６に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、樹脂枠付きＭＥＡ２８のアノード電極３６に供給される。

【0078】

従って、各樹脂枠付きＭＥＡ２８では、カソード電極３８に供給される酸化剤ガスと、アノード電極３６に供給される燃料ガスとが、カソード電極触媒層３８ａ及びアノード電極触媒層３６ａ内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。

【0079】

電気化学反応で消費されなかった酸化剤ガス（酸化剤排ガス）は、酸化剤ガス流路５２から酸化剤ガストンネル部５４内の連通路を介して酸化剤ガス出口連通孔４０ｂへと流入し、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。同様に、電気化学反応で消費されなかった燃料ガス（燃料排ガス）は、燃料ガス流路５６から燃料ガストンネル部５８内の連通路を介して燃料ガス出口連通孔４４ｂへと流入し、燃料ガス出口連通孔４４ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。

【0080】

冷却媒体は、図３に示すように、冷却媒体入口連通孔４２ａから冷却媒体トンネル部６２内の連通路を介して冷却媒体流路６０に導入され、該冷却媒体流路６０に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、樹脂枠付きＭＥＡ２８と熱交換する。熱交換後の冷却媒体は、冷却媒体トンネル部６２内の連通路を介して冷却媒体出口連通孔４２ｂへと流入し、冷却媒体出口連通孔４２ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。

【0081】

本実施形態に係る燃料電池用のセパレータ１０では、上記の通り、流体流路Ｆ及び流体連通孔Ｈの間をシールするゴムシール部材Ｒと、流体流路Ｆ及び流体連通孔Ｈを連通する連通路を形成するトンネル部Ｔとが別部材からなる。このため、圧縮荷重が付加された交差部７８では、例えば、ゴムシール部材Ｒ及びトンネル部Ｔが同一部材から連続的に形成されている場合に比べて、ゴムシール部材Ｒとトンネル部Ｔとが一体に弾性変形することを抑制できる。

【0082】

つまり、ゴムシール部材Ｒにおいては、圧縮荷重により十分に弾性変形させて、流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとの間のシール性を良好に確保することができる。一方、トンネル部Ｔにおいては、圧縮荷重が加えられても、内側に十分な断面積の連通路が形成される形状を維持して、流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとの間に流体を良好に流通させることができる。

【0083】

以上から、本実施形態に係るセパレータ１０及び該セパレータ１０を備える燃料電池スタック１６によれば、流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとの間のシール性を良好に確保できるとともに、トンネル部Ｔ内の連通路に流体を良好に流通させることが可能である。

【0084】

上記の実施形態に係る燃料電池用のセパレータ１０では、平面部７６に対する第１部分７２の突出高さＨ１と、平面部７６に対する第２部分７４の突出高さＨ２とは、ゴムシール部材Ｒの延在方向に一定であることとした。

【0085】

この場合、圧縮荷重によりゴムシール部材Ｒの先端面Ｒａに付加される線圧を、該ゴムシール部材Ｒの延在方向に均一化することができる。これによって、ゴムシール部材Ｒの全体に過不足なく線圧を付加し易くなり、ゴムシール部材Ｒによるシール性を一層良好に確保することが可能になる。ここでの線圧は、上記の圧縮荷重によりゴムシール部材Ｒの先端面Ｒａに付加される面圧の、ゴムシール部材Ｒの延在方向における単位長さ当たりの平均値である。

【0086】

なお、平面部７６に対する第１部分７２の突出高さＨ１と、平面部７６に対する第２部分７４の突出高さＨ２とは互いに異なっていてもよい。例えば、平面部７６に対する第１部分７２の突出高さＨ１よりも、平面部７６に対する第２部分７４の突出高さＨ２が高くなっていてもよい。

【0087】

上記の実施形態に係る燃料電池用のセパレータ１０では、ゴムシール部材Ｒは、セパレータ面方向に並列する複数本（２本）を一組として設けられることとした。

【0088】

この場合、例えば、燃料電池スタック１６において、発電セル１２同士の相対位置がセパレータ面方向にずれたとしても、複数本のゴムシール部材Ｒの何れかが、隣接するセパレータ１０の複数本のゴムシール部材Ｒの何れかと積層方向に並んで配置された状態を維持し易い。これによって、ゴムシール部材Ｒによる流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとのシール性を一層良好に確保することが可能になる。また、複数本を一組とすることで、ゴムシール部材Ｒの１本当たりに付加される線圧が大きくなりすぎることを抑制できる。これによって、例えば、ゴムシール部材Ｒの耐久性を高めること等ができ、ひいては、流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとのシール性の確保を容易にすることが可能になる。

【0089】

なお、上記の実施形態では、セパレータ面方向に並列する２本を一組（ダブルリップ）として設けられるゴムシール部材Ｒの例について説明したが、ゴムシール部材Ｒは、セパレータ面方向に並列する３本以上を一組として設けられてもよいし、図９Ａに示すように、１本（シングルリップ）から構成されてもよい。

【0090】

上記の実施形態に係る燃料電池用のセパレータ１０の交差部７８では、トンネル部Ｔの幅方向両側で平面部７６から立ち上がる側面Ｔｂがゴムシール部材Ｒに当接していることとした。

【0091】

上記の圧縮荷重は、積層方向、すなわち、トンネル部Ｔの突出方向に加えられる。このため、上記の圧縮荷重が加えられたトンネル部Ｔには、突出端面Ｔａが積層方向に沿って連通路の内側に向かうとともに、側面Ｔｂが連通路の幅方向外側に向かう方向に応力が生じ易い。しかしながら、トンネル部Ｔの側面Ｔｂには、ゴムシール部材Ｒが当接しているため、上記の応力が生じても、トンネル部Ｔが変形することが抑制される。ひいては、トンネル部Ｔ内の連通路の断面積を維持して、該連通路に流体を良好に流通させることが可能になる。

【0092】

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

【0093】

例えば、上記の実施形態に係る燃料電池スタック１６では、第１ゴムシール部材Ｒ１と第２ゴムシール部材Ｒ２とが、互いの形状や大きさが同じ又は略同じに設定されていることとしたが、特にこれには限定されない。例えば、図９Ｂに示すように、第１ゴムシール部材Ｒ１の幅は、第２ゴムシール部材Ｒ２の幅よりも大きく設定されていてもよい。

【0094】

なお、図９Ｂには、１本（シングルリップ）からそれぞれ構成された第１ゴムシール部材Ｒ１及び第２ゴムシール部材Ｒ２の幅が互いに異なる例が示されている。しかしながら、２本（ダブルリップ）又は３本以上からそれぞれ構成された第１ゴムシール部材Ｒ１及び第２ゴムシール部材Ｒ２の幅が互いに異なっていてもよい。また、不図示ではあるが、第１ゴムシール部材Ｒ１の幅は、第２ゴムシール部材Ｒ２の幅よりも小さく設定されていてもよい。

【0095】

さらに、例えば、１枚のセパレータ１０において、第１ゴムシール部材Ｒ１の幅と第２ゴムシール部材Ｒ２の幅とを同じにした場合においても、積層方向に隣接するセパレータ１０同士でゴムシール部材Ｒの幅が異なるようにしてもよい。

【0096】

すなわち、燃料電池スタック１６では、積層方向に複数積層されたセパレータ１０のそれぞれに設けられたゴムシール部材Ｒは、積層方向に並んで配置され、積層方向に隣接するゴムシール部材Ｒは、該ゴムシール部材Ｒの延在方向に直交する幅が互いに異なっていてもよい。

【0097】

この場合、例えば、燃料電池スタック１６において、発電セル１２同士の相対位置がセパレータ面方向にずれたとしても、隣接するセパレータ１０のゴムシール部材Ｒが樹脂枠部材３２を挟んで互いに当接した状態を維持し易くすることができる。これによって、各々のゴムシール部材Ｒの先端面Ｒａに適切な線圧が付加された状態を容易に維持することが可能になる。その結果、ゴムシール部材Ｒによる流体流路Ｆと流体連通孔Ｈとのシール性を一層良好に確保することが可能になる。

【符号の説明】

【0098】

１０…セパレータ １６…燃料電池スタック
３０…電解質膜・電極構造体 ６４…外側領域
７２…第１部分 ７４…第２部分
７６…平面部 ７８…交差部
Ｆ…流体流路 Ｈ…流体連通孔
Ｈ１、Ｈ２…突出高さ Ｒ…ゴムシール部材
Ｔ…トンネル部 Ｔａ…突出端面
Ｔｂ…側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】