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JP2002260710A - 固体高分子型セルアセンブリ、燃料電池スタックおよび燃料電池の反応ガス供給方法 - Google Patents

固体高分子型セルアセンブリ、燃料電池スタックおよび燃料電池の反応ガス供給方法

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JP2002260710A
JP2002260710A JP2001061516A JP2001061516A JP2002260710A JP 2002260710 A JP2002260710 A JP 2002260710A JP 2001061516 A JP2001061516 A JP 2001061516A JP 2001061516 A JP2001061516 A JP 2001061516A JP 2002260710 A JP2002260710 A JP 2002260710A
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cell
flow path
cell assembly
reaction gas
unit
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誠治 杉浦
Yoshinori Wariishi
義典 割石
Shigetoshi Sugita
成利 杉田
Naoyuki Enjoji
直之 円城寺
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成で、各単位セルの発電性能を有効に
向上させることを可能にする。 【解決手段】セルアセンブリ１０は、第１および第２単
位セル１４、１６を重ね合わせて構成されるとともに、
前記第１および第２単位セル１４、１６は、第１および
第２接合体１８、２０を備える。セルアセンブリ１０内
では、第１および第２単位セル１４、１６に沿って酸化
剤ガス流路４６、５８および燃料ガス流路５６、５２が
直列的に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子電解質
膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟んで構成さ
れる接合体を有する単位セルを備え、複数個の前記単位
セルを重ね合わせてセルアセンブリを一体的に構成する
固体高分子型セルアセンブリ、燃料電池スタックおよび
燃料電池の反応ガス供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦ
Ｃ）は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からな
る電解質膜を採用しており、この電解質膜の両側に、そ
れぞれカーボンを主体とするアノード側電極およびカソ
ード側電極を対設して構成される接合体（電解質・電極
接合体）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持
することにより構成される単位セル（単位発電セル）を
備えており、通常、この単位セルを所定数だけ積層して
燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】この種の燃料電池において、アノード側電
極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有する
ガス（以下、水素含有ガスともいう）は、触媒電極上で
水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側
へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出
され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カ
ソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含
有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともい
う）が供給されているために、このカソード側電極にお
いて、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成
される。
【０００４】ところで、燃料電池スタックでは、例え
ば、車載用として使用する際には、比較的大きな出力が
要求されている。このため、単位セルの反応面（発電
面）の寸法を大きく設定する構造や、多数個の前記単位
セルを積層する構造等が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単位セ
ル自体の寸法を大きく設定すると、燃料電池スタック全
体が大型化してしまい、車載用に適さないという問題が
指摘されている。従って、通常、比較的コンパクトな単
位セルを多数個積層した燃料電池スタックが使用されて
いるが、積層個数が増加するのに伴って積層方向に温度
分布が発生し易くなるとともに、電気化学反応により発
生した生成水の排水性等が低下して所望の発電性能を得
ることができないという不具合がある。
【０００６】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、簡単な構成で、各単位セルの発電性能を有効に向上
させることができるとともに、小型化に適する固体高分
子型セルアセンブリおよび燃料電池スタックを提供する
ことを目的とする。
【０００７】また、本発明は、各単位セルを有効に発電
させるとともに、排水性等の向上を図ることが可能な燃
料電池の反応ガス供給方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
固体高分子型セルアセンブリでは、固体高分子電解質膜
をアノード側電極とカソード側電極とで挟んで構成され
る接合体を有する単位セルを備え、複数個の前記単位セ
ルを重ね合わせてセルアセンブリを一体的に構成すると
ともに、前記セルアセンブリ内では、複数個の前記単位
セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なくとも一方の反
応ガスを流す反応ガス流路が、少なくとも一部分を各単
位セルにわたって直列的に連通している。ここで、少な
くとも一部分とは、複数の反応ガス流路の中の少なくと
も一部分である場合と、反応ガス流路自体の少なくとも
一部分である場合とをいう。
【０００９】このため、セルアセンブリには、下流側の
単位セルの反応に必要な流量を付加した反応ガスが、上
流側の単位セルに供給されており、前記セルアセンブリ
内に供給される反応ガスの流量が増加される。これによ
り、各単位セルの湿度を均一化することができ、複数個
の単位セルの電流密度分布を均一にして濃度過電圧を低
減することが可能になる。しかも、セルアセンブリ内に
供給される反応ガスの流速を増加させるだけで、各単位
セルの生成水を有効に排出することができ、前記セルア
センブリ全体の排水性が向上される。
【００１０】その上、複数個の単位セルを繋ぐ長尺な反
応ガス流路が設けられるため、圧力損失が増加して各単
位セルでの反応ガスの分配性と生成水の排水性とが有効
に向上する。さらに、セルアセンブリが複数個の単位セ
ルから一体的に構成されており、このセルアセンブリ
は、組み立て時の１つの単位となっている。このため、
セルアセンブリとして取り扱うことにより、単位セル毎
に取り扱われる構成に比べて、燃料電池スタックを組み
立てる際の作業性が有効に簡素化する。
【００１１】また、セルアセンブリ内では、少なくとも
２個の単位セルが互いに異なる構造に設定されている
（請求項２）。従って、各単位セル毎に反応に最適な構
造を採用することが可能になる。その際、少なくとも２
個の単位セルに設けられる少なくとも一方の反応ガス流
路は、それぞれの流路断面積が異なっている（請求項
３）。これにより、電気化学反応により反応ガス量が減
少しても、各単位セルの反応面での反応が均一化され
る。
【００１２】具体的には、それぞれの流路断面積は、そ
れぞれ流路深さ、流路幅または流路本数の少なくとも１
つが異なることにより設定される（請求項４）。流路深
さが浅く設定されることにより、単位セルの薄肉化が図
られ、セルアセンブリ全体の小型化が可能になる。流路
幅が狭く設定されたり、流路本数が減少されたりすれ
ば、各単位セル同士の接触面積が増加し、接触抵抗を低
下させることができる。
【００１３】さらに、反応ガスの流れ方向下流側の単位
セルは、流れ方向上流側の単位セルよりも流路断面積が
減少されている（請求項５）。生成水が流れ方向下流側
で増加するため、この下流側で流路断面積が減少される
ことによって反応ガスの流速が上がり、生成水の排水性
が有効に向上する。
【００１４】また、反応ガス流路の流れ方向下流側の単
位セルは、流れ方向上流側の単位セルよりも反応ガス流
路長が長尺に設定されている（請求項６）。このため、
流れ方向下流側で反応ガスの圧力降下が惹起し、生成水
の排水性を向上させることが可能になる。
【００１５】ここで、少なくとも２個の単位セルは、そ
れぞれの反応ガス流路形状が異なっている（請求項
７）。例えば、流れ方向上流側を直線状に設定するとと
もに、流れ方向下流側を蛇行形状に設定することによ
り、簡単な構成で、反応ガス流路長を変更することがで
きる。
【００１６】さらにまた、少なくとも２個の単位セル
が、それぞれ異なる接合体を備えている（請求項８）。
例えば、反応ガス流路の流れ方向上流側の接合体は、流
れ方向下流側の接合体に比べて耐熱性が高く設定される
（請求項９）。下流側の接合体は、流れ方向上流側の接
合体よりも高温になるからである。具体的には、反応ガ
ス流路の流れ方向上流側の接合体は、フッ素系の膜を備
える一方、流れ方向下流側の接合体は、炭化水素系の膜
を備えている（請求項１０）。流れ方向上流側の接合体
に比べて温度が高くなる流れ方向下流側の接合体は、耐
熱性を有する炭化水素系の膜を使用することによって、
耐用性の向上が図られる。
【００１７】また、接合体間にセパレータが介装される
とともに、前記セパレータの面内には、各単位セルの反
応ガス流路同士に対して前記反応ガスを供給および排出
するための反応ガス供給連通孔および反応ガス排出連通
孔が設けられている（請求項１１）。これにより、生成
水の排出性が向上するとともに、外部に別体のマニホー
ルドを設ける際のような特別なシール構造が不要にな
る。
【００１８】さらに、接合体間に介装されるセパレータ
は、凹凸形状に設定された金属板である（請求項１
２）。従って、例えば、セパレータを波形状の金属薄板
で構成することができ、前記セパレータの薄型化が図ら
れる。
【００１９】ここで、セパレータは、一方の接合体に対
向する側に反応ガス流路である燃料ガス流路を設けると
ともに、他方の接合体に対向する側に前記反応ガス流路
である酸化剤ガス流路を設けている（請求項１３）。こ
のため、燃料ガス流路と酸化剤ガス流路とを２枚のセパ
レータに個別に設けるものに比べ、薄肉化が容易に図ら
れ、セルアセンブリ全体の小型化が可能になる。
【００２０】さらにまた、反応ガス流路は、反応ガスが
単位セルの反応面を通過した後、前記単位セルの重ね合
わせ方向に流れ、さらに該単位セルに隣接する単位セル
の反応面を流れるように設定されている（請求項１
４）。具体的には、反応ガス流路は、単位セルの重ね合
わせ方向に向かって蛇行するように設定されている（請
求項１５）。これにより、単位セル間を連通する流路長
が短尺化されるとともに、反応ガスの流れ方向に沿って
発電性能を高めるのに最適な温度勾配を形成し易い。
【００２１】また、燃料ガス流路の流れ方向と酸化剤ガ
ス流路の流れ方向は、単位セルの反応面に沿って互いに
反対方向に設定されており（請求項１６）、カソード側
電極側からの生成水によりアノード側電極側を有効に加
湿することが可能になる。
【００２２】さらに、燃料ガス流路は、複数個の単位セ
ルに直列的に設けられる一方、酸化剤ガス流路は、各単
位セル毎に並列的に設けられている（請求項１７）。従
って、粘度の小さな燃料ガス流路に十分な圧力損失を与
えることができ、アノード側電極側からの生成水を有効
に排水することが可能になる。
【００２３】さらにまた、燃料ガス流路および酸化剤ガ
ス流路は、単位セルの反応面に沿って直線状に設定され
ている（請求項１８）。このため、ガス流路に屈曲部が
なく、良好な排水性が確保されるとともに、例えば、金
属薄板で構成される流路部材（セパレータ）のプレス加
工が容易に遂行される。
【００２４】また、少なくとも燃料ガス流路または酸化
剤ガス流路は、単位セルの面内で同一側に反応ガス入口
および反応ガス出口を設けている（請求項１９）。これ
により、セルアセンブリ内には、所謂、内部マニホール
ドが構成され、このセルアセンブリ全体の小型化が図ら
れる。
【００２５】さらに、反応ガス流路に連通して単位セル
の重ね合わせ方向に設けられる中間連通孔を備え、前記
反応ガス流路は、一方の単位セルの反応ガス入口から前
記中間連通孔を通って他方の単位セルの反応ガス出口に
至る略Ｕ字型形状に設定されている（請求項２０）。従
って、単位セル間を連通する流路長が短尺化されるとと
もに、反応ガスの流れ方向に沿って発電性能を高めるの
に最適な温度勾配を形成し易い。
【００２６】さらにまた、セルアセンブリ内には、複数
個の単位セルを挟んで冷却媒体流路が設けられており
（請求項２１）、冷却構造が簡素化してセルアセンブリ
全体の小型軽量化が容易に図られる。特に、流れ方向上
流側の単位セルの酸化剤ガス流路に対し、流れ方向下流
側の単位セルの酸化剤ガス流路よりも近接して冷却媒体
流路が設けられている（請求項２２）。このため、多量
の生成水が発生し易い下流側の単位セルを高温にして、
酸化剤ガス入口からカソード側出口の相対湿度を低減す
ることができる。
【００２７】その際、単位セルの面内には、同一側に冷
却媒体流路に連通する冷却媒体入口および冷却媒体出口
が設けられている（請求項２３）。これにより、セルア
センブリ内に内部マニホールドが構成され、このセルア
センブリ全体の小型化が図られる。さらに、冷却媒体流
路は、冷却媒体を冷却媒体入口から隔壁部材の一方の側
に沿って流した後、中間折り返し部を介して前記隔壁部
材の他方の側に沿って反対方向に流す略Ｕ字型形状に設
定されている（請求項２４）。従って、単位セル間を連
通する流路長が短尺化されるとともに、反応ガスの流れ
方向に沿って発電性能を高めるのに最適な温度勾配を形
成し易い。
【００２８】この冷却媒体流路は、単位セルの面方向に
沿って直線状に設定されている（請求項２５）。このた
め、ガス流路に屈曲部がなく、良好な排水性が確保され
るとともに、例えば、金属薄板で構成される流路部材の
プレス加工が容易に遂行される。
【００２９】また、本発明の請求項２６に係る固体高分
子型セルアセンブリでは、固体高分子電解質膜をアノー
ド側電極とカソード側電極とで挟んで構成される接合体
を有する単位セルを備え、複数個の前記単位セルを重ね
合わせてセルアセンブリを一体的に構成するとともに、
複数個の前記単位セルを挟んで該単位セルの重ね合わせ
方向両側には、冷却媒体流路が直列的に連通して配置さ
れている。これにより、重ね合わされた各単位セルに対
して、最適な温度および湿度分布を付与することができ
る。
【００３０】さらにまた、本発明の請求項２７に係る燃
料電池スタックでは、固体高分子電解質膜をアノード側
電極とカソード側電極とで挟んで構成される接合体を有
する単位セルが、複数個重ね合わされるとともに、複数
個の前記単位セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なく
とも一方の反応ガスを流す反応ガス流路が、少なくとも
一部分を各単位セルにわたって直列的に連通するセルア
センブリを備え、複数組の前記セルアセンブリを重ね合
わせて構成している。
【００３１】このため、各セルアセンブリには、流れ方
向下流側の単位セルの反応に必要な流量を付加した反応
ガスが、流れ方向上流側の単位セルに供給されており、
前記セルアセンブリ内に供給される反応ガスの流量が増
加される。これにより、各セルアセンブリの湿度を均一
化することができ、燃料電池スタック全体の電流密度分
布を均一にして濃度過電圧を低減することが可能にな
る。
【００３２】ここで、各セルアセンブリ内では、少なく
とも２個の単位セルが互いに異なる構造に設定されてお
り（請求項２８）、各単位セル毎に反応に最適な構造を
採用することが可能になる。また、各セルアセンブリ間
にのみ冷却媒体流路が設けられており（請求項２９）、
前記冷却媒体流路が簡素化するとともに、燃料電池スタ
ック全体の小型化が容易に図られる。
【００３３】さらに、セルスタックの重ね合わせ方向に
延在する反応ガス供給連通孔および反応ガス排出連通孔
を設けるとともに、前記反応ガス供給連通孔と前記反応
ガス排出連通孔との流路間には、前記セルスタックの重
ね合わせ方向に延在する中間連通孔が設けられている
（請求項３０）。従って、単位セル間を連通する流路長
が短尺化されるとともに、反応ガスの流れ方向に沿って
発電性能を高めるのに最適な温度勾配を形成し易い。
【００３４】この中間連通孔は、一方の単位セル面内の
反応ガス入口と他方の単位セル面内の反応ガス出口との
流路間に設けられ（請求項３１）、各セルアセンブリ間
で単位セル間を一体的に連通して設けられ（請求項３
２）、あるいは、各セルアセンブリ内の単位セル間での
み連通して設けられている（請求項３３）。中間連通孔
が一体的に連通することにより、重ね合わせ方向の反応
ガス濃度を均一化することができる。
【００３５】さらにまた、本発明の請求項３４に係る燃
料電池スタックでは、固体高分子電解質膜をアノード側
電極とカソード側電極とで挟んで構成される接合体を有
する単位セルを備え、複数個の前記単位セルを重ね合わ
せてセルアセンブリを一体的に構成し、複数組の前記セ
ルアセンブリを重ね合わせて構成する燃料電池スタック
であって、複数個の前記単位セルを挟んで該単位セルの
重ね合わせ方向両側には、冷却媒体流路が直列的に連通
して配置されている。これにより、重ね合わされた各単
位セルに対して、最適な温度および湿度分布を付与する
ことが可能になる。
【００３６】また、本発明の請求項３５に係る燃料電池
の反応ガス供給方法では、固体高分子電解質膜をアノー
ド側電極とカソード側電極とで挟んで構成される接合体
を有する単位セルが、複数個重ね合わされてセルアセン
ブリを構成するとともに、前記セルアセンブリ内では、
複数個の前記単位セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスの少
なくとも一方の反応ガスを流す複数の反応ガス流路が、
少なくとも一部分を各単位セルにわたって直列的に連通
している固体高分子型セルアセンブリに対し、前記反応
ガスを供給するための燃料電池の反応ガス供給方法であ
って、反応ガス供給連通孔から単位セルの複数の反応ガ
ス流路に反応ガスを並列的に供給し、前記反応ガスが反
応ガス流路を流れて反応に供与された後、使用済みの該
反応ガスを反応ガス排出連通孔に排出している。これに
より、流量の増加、流速の増加および反応ガスの圧力損
失の増加が可能になり、各単位セルの反応性能を有効に
向上させることができる。
【００３７】ここで、反応ガスは、該反応ガスの流れ方
向上流側の単位セルに導入されて反応に供与された後、
中間連通孔から流れ方向下流側の単位セルに導入されて
反応に供与されている（請求項３６）。その際、反応ガ
スの流れ方向最上流側の単位セルには、セルアセンブリ
全体で必要とされる全量分の前記反応ガスが導入されて
いる（請求項３７）。
【００３８】その際、流れ方向上流側の単位セルに設け
られた酸化剤ガス流路に対し、流れ方向下流側の単位セ
ルに設けられた酸化剤ガス流路よりも近接して冷却媒体
が供給されている（請求項３８）。このため、多量の生
成水が発生し易い流れ方向下流側の単位セルを高温にし
て、酸化剤ガス入口からカソード側出口の相対湿度を低
減することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る固体高分子型セルアセンブリ１０の要部分解斜視
図であり、図２は、複数組の前記セルアセンブリ１０が
重ね合わされて（積層されて）構成される燃料電池スタ
ック１２の概略斜視図である。
【００４０】図１に示すように、セルアセンブリ１０
は、第１単位セル１４と第２単位セル１６とを重ね合わ
せて構成されており、前記第１および第２単位セル１
４、１６は、第１および第２接合体１８、２０を備え
る。
【００４１】第１および第２接合体１８、２０は、固体
高分子電解質膜２２ａ、２２ｂと、前記電解質膜２２
ａ、２２ｂを挟んで配設されるカソード側電極２４ａ、
２４ｂおよびアノード側電極２６ａ、２６ｂとを有す
る。カソード側電極２４ａ、２４ｂおよびアノード側電
極２６ａ、２６ｂは、カーボンを主体とする基材に貴金
属系の触媒電極層を接合して構成されており、その面に
は、例えば、多孔質層である多孔質カーボンペーパ等か
らなるガス拡散層が配設されている。
【００４２】図１および図３に示すように、第１接合体
１８のカソード側電極２４ａ側に第１セパレータ２８が
配設され、第２接合体２０のアノード側電極２６ｂ側に
第２セパレータ３０が配設されるとともに、前記第１お
よび第２接合体１８、２０間に中間セパレータ３２が配
設される。第１および第２セパレータ２８、３０の外側
の面側には、薄板状の壁板（隔壁部材）３４が設けられ
る。
【００４３】図１に示すように、第１および第２接合体
１８、２０、第１および第２セパレータ２８、３０、並
びに中間セパレータ３２の長辺側の一端縁部には、第１
および第２単位セル１４、１６の重ね合わせ方向（矢印
Ａ方向）に互いに連通して、酸素含有ガスまたは空気で
ある酸化剤ガス（反応ガス）を通過させるための酸化剤
ガス入口（反応ガス供給連通孔）３６ａと、酸化剤ガス
出口（反応ガス排出連通孔）３６ｂと、水素含有ガス等
の燃料ガス（反応ガス）を通過させるための燃料ガス中
間連通孔３８とが設けられる。
【００４４】第１および第２接合体１８、２０、第１お
よび第２セパレータ２８、３０、並びに中間セパレータ
３２の長辺側の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通
して、酸化剤ガスを通過させるための酸化剤ガス中間連
通孔４０と、燃料ガスを通過させるための燃料ガス入口
（反応ガス供給連通孔）４２ａと、燃料ガス出口（反応
ガス排出連通孔）４２ｂと、冷却媒体を通過させるため
の冷却媒体入口４４ａと、冷却媒体出口４４ｂとが設け
られる。
【００４５】第１セパレータ２８は、金属薄板で構成さ
れるとともに、第１接合体１８の反応面（発電面）に対
応する部位が凹凸形状、例えば、波形状に設定される。
図３および図４に示すように、第１セパレータ２８は、
第１接合体１８のカソード側電極２４ａに対向する側に
複数本の酸化剤ガス流路（反応ガス流路）４６を設ける
とともに、前記酸化剤ガス流路４６は、長辺方向（矢印
Ｂ方向）に直線状に延在してそれぞれの両端が酸化剤ガ
ス入口３６ａと酸化剤ガス中間連通孔４０とに連通す
る。
【００４６】図１および図３に示すように、第１セパレ
ータ２８は、壁板３４の一方の面に対向する側に複数本
の冷却媒体流路４８を設ける。冷却媒体流路４８は、長
辺方向（矢印Ｂ方向）に直線状に延在しており、一端が
冷却媒体入口４４ａに連通するとともに、他端側が壁板
３４に形成された、あるいは、別部材に形成された中間
折り返し部である孔部５０を介して前記壁板３４の他方
の面側から冷却媒体出口４４ｂに連通する。
【００４７】第２セパレータ３０は、上記の第１セパレ
ータ２８と略同様に構成されており、第２接合体２０の
アノード側電極２６ｂに対向する側に複数本の燃料ガス
流路（反応ガス流路）５２を設けるとともに、前記燃料
ガス流路５２は、長辺方向（矢印Ｂ方向）に直線状に延
在してそれぞれの両端が燃料ガス中間連通孔３８と燃料
ガス出口４２ｂとに連通する。第２セパレータ３０は、
壁板３４に対向する側に複数本の冷却媒体流路５４を設
ける。冷却媒体流路５４は、長辺方向（矢印Ｂ方向）に
直線状に延在しており、終端が冷却媒体出口４４ｂに連
通する。
【００４８】中間セパレータ３２は、上記の第１および
第２セパレータ２８、３０と略同様に構成されており、
第１接合体１８のアノード側電極２６ａに対向する側に
複数本の燃料ガス流路（反応ガス流路）５６を設けると
ともに、前記燃料ガス流路５６は、長辺方向（矢印Ｂ方
向）に直線状に延在してそれぞれの両端が燃料ガス入口
４２ａと燃料ガス中間連通孔３８とに連通する。
【００４９】図３に示すように、中間セパレータ３２
は、第２接合体２０のカソード側電極２４ｂに対向する
側に複数本の酸化剤ガス流路（反応ガス流路）５８を設
けるとともに、前記酸化剤ガス流路５８は、長辺方向
（矢印Ｂ方向）に直線状に延在してそれぞれの両端が酸
化剤ガス中間連通孔４０と酸化剤ガス出口３６ｂとに連
通する。
【００５０】第１および第２単位セル１４、１６に直列
的に設けられる酸化剤ガス流路４６、５８と、燃料ガス
流路５６、５２とは、それぞれの流路断面積が異なって
いる。図３に示すように、出口側の酸化剤ガス流路５８
および燃料ガス流路５２は、入口側の酸化剤ガス流路４
６および燃料ガス流路５６よりも小さな流路断面積に設
定されている。
【００５１】このように構成されるセルアセンブリ１０
は、図示しない固定手段を介して一体的に保持された状
態で、図２に示すように、所定の組数だけ矢印Ａ方向に
重ね合わされる。セルアセンブリ１０の矢印Ａ方向両端
には、集電用電極６０ａ、６０ｂを介してエンドプレー
ト６２ａ、６２ｂが配置され、前記エンドプレート６２
ａ、６２ｂが図示しないタイロッド等によって締め付け
られることにより、燃料電池スタック１２が構成され
る。
【００５２】エンドプレート６２ａの長辺側の一端縁部
には、酸化剤ガス入口３６ａおよび酸化剤ガス出口３６
ｂに連通する酸化剤ガス供給口６４ａおよび酸化剤ガス
排出口６４ｂが形成される。エンドプレート６２ａの長
辺側の他端縁部には、燃料ガス入口４２ａ、燃料ガス出
口４２ｂ、冷却媒体入口４４ａおよび冷却媒体出口４４
ｂに連通する燃料ガス供給口６６ａ、燃料ガス排出口６
６ｂ、冷却媒体供給口６８ａおよび冷却媒体排出口６８
ｂが形成される。
【００５３】このように構成される燃料電池スタック１
２およびセルアセンブリ１０の動作について、以下に説
明する。
【００５４】燃料電池スタック１２内には、燃料ガス供
給口６６ａから水素含有ガス等の燃料ガスが供給される
とともに、酸化剤ガス供給口６４ａから空気または酸素
含有ガスである酸化剤ガスが供給され、さらに冷却媒体
供給口６８ａから純水やエチレングリコールやオイル等
の冷却媒体が供給される。このため、燃料電池スタック
１２では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数組のセルア
センブリ１０に対し、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却
媒体が、順次、供給される。
【００５５】図５に示すように、矢印Ａ方向に連通して
いる酸化剤ガス入口３６ａに供給された酸化剤ガスは、
第１セパレータ２８に設けられている複数本の酸化剤ガ
ス流路４６に導入され、第１接合体１８を構成するカソ
ード側電極２４ａに沿って移動する。一方、燃料ガス入
口４２ａに供給された燃料ガスは、中間セパレータ３２
に設けられている複数本の燃料ガス流路５６に導入さ
れ、第１接合体１８を構成するアノード側電極２６ａに
沿って移動する。従って、第１接合体１８では、カソー
ド側電極２４ａに供給される酸化剤ガスと、アノード側
電極２６ａに供給される燃料ガスとが、触媒層内で電気
化学反応により消費され、発電が行われる。
【００５６】第１接合体１８に一部が消費された酸化剤
ガスは、酸化剤ガス流路４６から酸化剤ガス中間連通孔
４０に導入され、この酸化剤ガス中間連通孔４０に沿っ
て矢印Ａ方向に移動した後、中間セパレータ３２に設け
られている酸化剤ガス流路５８に導入される。この酸化
剤ガスは、酸化剤ガス流路５８を介して第２接合体２０
を構成するカソード側電極２４ｂに沿って移動する。
【００５７】同様に、第１接合体１８を構成するアノー
ド側電極２６ａで一部が消費された燃料ガスは、燃料ガ
ス中間連通孔３８に導入された後、矢印Ａ方向に移動
し、第２セパレータ３０に設けられている燃料ガス流路
５２に導入され、第２接合体２０を構成するアノード側
電極２６ｂに沿って移動する。このため、第２接合体２
０では、酸化剤ガスおよび燃料ガスが触媒層内で電気化
学反応により消費され、発電が行われる。酸素が消費さ
れた酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口３６ｂに排出される
とともに、水素が消費された燃料ガスは、燃料ガス出口
４２ｂに排出される。
【００５８】一方、冷却媒体入口４４ａに供給された冷
却媒体は、第１セパレータ２８に設けられている冷却媒
体流路４８に沿って移動した後、壁板３４に形成された
孔部５０で折り返し、第２セパレータ３０に設けられて
いる冷却媒体流路５４に沿って移動し、冷却媒体出口４
４ｂに排出される。
【００５９】この場合、第１の実施形態では、第１およ
び第２単位セル１４、１６によりセルアセンブリ１０が
一体的に構成されるとともに、前記第１および第２単位
セル１４、１６にわたって酸化剤ガス流路４６、５８お
よび燃料ガス流路５６、５２が、酸化剤ガス中間連通孔
４０および燃料ガス中間連通孔３８を介して、少なくと
も一部分を直列的に連通している。これにより、入口側
の酸化剤ガス流路４６および燃料ガス流路５６には、第
１および第２単位セル１４、１６全体の反応に必要な量
の酸化剤ガスおよび燃料ガスが供給され、前記酸化剤ガ
ス流路４６および前記燃料ガス流路５６には、通常の単
位セルの２倍の流量が流されることになる。
【００６０】従って、特に、生成水が発生する酸化剤ガ
ス流路４６、５８での排水性が向上し、第１および第２
単位セル１４、１６における前記酸化剤ガス流路４６、
５８内の湿度の均一化を図ることができる。このため、
第１および第２単位セル１４、１６の電流密度分布を均
一にして、濃度過電圧を低減することが可能になるとい
う効果が得られる。
【００６１】さらに、第１および第２単位セル１４、１
６にわたって酸化剤ガス流路４６、５８および燃料ガス
流路５６、５２が直列的に連通するため、酸化剤ガス入
口３６ａおよび燃料ガス入口４２ａに供給される酸化剤
ガスおよび燃料ガスの流速は、従来の単位セルに比べて
増加する。従って、第１および第２単位セル１４、１６
内で発生する生成水を有効に排出することができ、セル
アセンブリ１０全体の排水性が大幅に向上する。
【００６２】さらにまた、酸化剤ガス流路４６、５８お
よび燃料ガス流路５６、５２が直列的に連通することに
より、第１および第２単位セル１４、１６を繋ぐ長尺な
反応ガス流路が構成されている。このため、第１および
第２単位セル１４、１６内で圧力損失が増加し、前記第
１および第２単位セル１４、１６内での酸化剤ガスおよ
び燃料ガスの排水性が有効に向上するとともに、燃料電
池スタック１２内の各セルアセンブリ１０への酸化剤ガ
スおよび燃料ガスの分配が均一化されるという利点があ
る。
【００６３】また、第１の実施形態では、酸化剤ガス流
路４６、５８と、燃料ガス流路５６、５２とは、それぞ
れの流路断面積が異なっている。具体的には、出口側の
酸化剤ガス流路５８および燃料ガス流路５２が、入口側
の酸化剤ガス流路４６および燃料ガス流路５６よりも小
さな流路断面積に設定されている（図３参照）。酸化剤
ガスおよび燃料ガスは、出口側に移動するに従って、酸
素ガスおよび水素ガスが反応により消費されて減少す
る。このため、出口側の酸化剤ガス流路５８および燃料
ガス流路５２の流路断面積を小さくすることにより、第
２接合体２０の反応面における反応が均一化される。
【００６４】ここで、酸化剤ガス流路４６、５８と燃料
ガス流路５６、５２とにおいて、それぞれの流路断面積
を変更する際には、流路深さ、流路幅、あるいは流路本
数を変更することにより設定することができる。
【００６５】具体的には、図６に示すように、板状の第
１セパレータ２８ａに設けられる酸化剤ガス流路４６ａ
の流路深さに対し、板状の中間セパレータ３２ａに設け
られる酸化剤ガス流路５８ａの流路深さが浅く設定され
るとともに、前記中間セパレータ３２ａの燃料ガス流路
５６ａの流路深さに対して、板状の第２セパレータ３０
ａに設けられている燃料ガス流路５２ａの流路深さが小
さく設定される。これにより、第１および第２単位セル
１４、１６の薄肉化が図られ、セルアセンブリ１０全体
の小型化が容易に可能になる。
【００６６】また、図７に示すように、板状の第１セパ
レータ２８ｂ、中間セパレータ３２ｂおよび第２セパレ
ータ３０ｂにおいて、入口側の酸化剤ガス流路４６ｂお
よび燃料ガス流路５６ｂの流路幅よりも、出口側の酸化
剤ガス流路５８ｂおよび燃料ガス流路５２ｂの流路幅が
小さく設定される。このため、第１および第２単位セル
１４、１６同士の接触面積が増大し、接触抵抗の低減を
図ることができる。
【００６７】さらに、図８に示すように、板状の第１セ
パレータ２８ｃ、中間セパレータ３２ｃおよび第２セパ
レータ３０ｃにおいて、入口側の酸化剤ガス流路４６ｃ
および燃料ガス流路５６ｃの流路本数よりも、出口側の
酸化剤ガス流路５８ｃおよび燃料ガス流路５２ｃの流路
本数が減少される。これにより、上記と同様に、第１お
よび第２単位セル１４、１６同士の接触面積を有効に増
加させることが可能になる。
【００６８】さらにまた、第１および第２単位セル１
４、１６内における排水性の向上を図るためには、出口
側である第２単位セル１６内のガス流路長を入口側の第
１単位セル１４のガス流路長よりも長く設定すればよ
い。出口側ほど生成水の量が増加し、この出口側のガス
流路長を長尺化させることによって圧力降下を惹起さ
せ、生成水の排出性を向上させることができるからであ
る。
【００６９】具体的には、図９に示すように、例えば、
中間セパレータ３２に直線状の燃料ガス流路５６が設け
られる一方、第２セパレータ３０ｄには、蛇行する燃料
ガス流路５２ｄが設けられている。従って、出口側の燃
料ガス流路５２ｄのガス流路長は、入り口側の燃料ガス
流路５６のガス流路長よりも有効に長尺化される。な
お、この蛇行形状の燃料ガス流路５２ｄに代替して、屈
曲乃至湾曲する燃料ガス流路を採用することもできる。
【００７０】また、第１の実施形態では、セルアセンブ
リ１０が複数個、例えば、２個の単位セル１４、１６か
ら一体的に構成されるため、このセルアセンブリ１０と
して取り扱うことにより、単位セル毎に取り扱われる従
来構成に比べて、燃料電池スタック１２を組み立てる際
の作業性が有効に簡素化する。
【００７１】しかも、セルアセンブリ１０の小型化を図
ることにより、燃料電池スタック１２全体の小型化が容
易に可能になる。すなわち、第１および第２セパレータ
２８、３０および中間セパレータ３２は、金属薄板を用
いて波形状（凹凸形状）に構成されている。このため、
第１および第２セパレータ２８、３０および中間セパレ
ータ３２を一挙に薄型化することができ、セルアセンブ
リ１０全体の薄肉化が遂行される。
【００７２】また、中間セパレータ３２は、第１接合体
１８に対向する側に燃料ガス流路５６を設けるととも
に、第２接合体２０に対向する側に酸化剤ガス流路５８
を設けている（図３参照）。従って、燃料ガス流路５６
と酸化剤ガス流路５８とを２枚のセパレータに個別に設
けるものに比べて薄肉化が容易に図られ、セルアセンブ
リ１０全体の小型化が可能になる。
【００７３】さらに、第１および第２セパレータ２８、
３０および中間セパレータ３２には、酸化剤ガス入口３
６ａ、酸化剤ガス出口３６ｂ、燃料ガス入口４２ａおよ
び燃料ガス出口４２ｂが重ね合わせ方向に互いに連通し
て設けられている。これにより、セルアセンブリ１０の
外部に別体のマニホールド（外部マニホールド）を設け
る必要がなく、この外部マニホールドに使用される積層
方向端部のシール構造が不要になって、前記セルアセン
ブリ１０の小型化および構成の簡素化が図られる。
【００７４】さらにまた、第１の実施形態では、図５に
示すように、反応ガス、例えば、酸化剤ガスが、酸化剤
ガス流路４６を介して第１接合体１８のカソード側電極
２４ａに沿って通過した後、酸化剤ガス中間連通孔４０
を介して矢印Ａ方向（重ね合わせ方向）に流れ、さらに
酸化剤ガス流路５８を介して第２接合体２０のカソード
側電極２４ｂに沿って流れている。
【００７５】すなわち、酸化剤ガスは、第１および第２
単位セル１４、１６の重ね合わせ方向に向かって蛇行す
るように流れており、前記第１および第２単位セル１
４、１６間を連通する流路長が短尺化されるとともに、
酸化剤ガス（または燃料ガス）の流れ方向に沿って温度
勾配を形成し易いという利点がある。その際、燃料ガス
と酸化剤ガスは、第１および第２接合体１８、２０の各
反応面に沿って互いに反対方向に流れている。従って、
カソード側電極２４ａ、２４ｂ側からの生成水によりア
ノード側電極２６ａ、２６ｂ側を良好に加湿することが
可能になる。
【００７６】また、第１の実施形態では、第１および第
２単位セル１４、１６間に冷却媒体流路が設けられてい
ない。このため、出口側の第２単位セル１６が入口側の
第１単位セル１４よりも高温となり、生成水の排水性が
向上する。
【００７７】図１２に示すように、第１単位セル１４側
に比べて第２単位セル１６側のガス流路内温度を高くす
ることにより、前記第１および第２単位セル１４、１６
のガス流路内相対湿度が、図１３に示すようになる。第
１単位セル１４では、２セル分の酸化剤ガスが供給され
るために湿度変化が低減される一方、第２単位セル１６
では、セル温度が高くなって相対湿度が低減するからで
ある。
【００７８】これにより、第１および第２単位セル１
４、１６における相対湿度を均一化することができ、電
解質膜２２ａ、２２ｂのイオン導電性を向上させ、濃度
過電圧の低減を図ることが可能となる。
【００７９】ところで、第１の実施形態では、酸化剤ガ
ス入口３６ａと酸化剤ガス出口３６ｂとの間に酸化剤ガ
ス中間連通孔４０が設けられるとともに、燃料ガス入口
４２ａと燃料ガス出口４２ｂとの間に燃料ガス中間連通
孔３８が設けられている。
【００８０】その際、酸化剤ガス中間連通孔４０および
燃料ガス中間連通孔３８は、第１および第２単位セル１
４、１６を矢印Ａ方向に貫通して連続的に設けられてい
るが、これに代替して、図１０に示すように、第１およ
び第２セパレータ２８、３０には、酸化剤ガス中間連通
孔４０および燃料ガス中間連通孔３８を設けない構造を
採用してもよい。このため、各セルアセンブリ１０内で
のみ酸化剤ガス中間連通孔４０および燃料ガス中間連通
孔３８が連通することになる。
【００８１】さらに、図１１に示すように、第１および
第２セパレータ２８、３０および中間セパレータ３２の
平面内に、酸化剤ガス中間連通孔４０ａと燃料ガス中間
連通孔３８ａとを設けてもよい。
【００８２】次に、セルアセンブリ１０およびこのセル
アセンブリ１０が重ね合わされて構成された燃料電池ス
タック１２を用いて、本発明に係る反応ガス供給方法を
以下に説明する。なお、基本的には、上記したセルアセ
ンブリ１０および燃料電池スタック１２の動作の説明と
同様であり、概略的に説明する。
【００８３】図５に示すように、まず、第１および第２
単位セル１４、１６の重ね合わせ方向（矢印Ａ方向）に
設けられた反応ガス供給連通路である酸化剤ガス入口３
６ａおよび燃料ガス入口４２ａから、それぞれ複数本の
酸化剤ガス流路４６および燃料ガス流路５６に酸化剤ガ
スおよび燃料ガスが並列的に供給される。これにより、
第１および第２接合体１８、２０で反応に供与されて使
用済みの酸化剤ガスおよび燃料ガスは、矢印Ａ方向に設
けられた反応ガス排出連通路である酸化剤ガス出口３６
ｂおよび燃料ガス出口４２ｂに排出される。
【００８４】その際、酸化剤ガスおよび燃料ガスは、セ
ルアセンブリ１０内で、まず、上流側の第１単位セル１
４に導入されて反応に供与された後、酸化剤ガス中間連
通孔４０および燃料ガス中間連通孔３８から下流側の第
２単位セル１６に導入されて反応に供与されている。こ
のため、酸化剤ガスおよび燃料ガスは、流量の増加や流
速の増加、並びに圧力損失の増加が可能になり、第１お
よび第２単位セル１４、１６の反応性能を有効に向上さ
せることができるという効果が得られる。
【００８５】ここで、流れ方向上流側の第１単位セル１
４には、セルアセンブリ１０全体で使用される全量分、
すなわち、２セル分の酸化剤ガスおよび燃料ガスが導入
されている。
【００８６】図１４は、本発明の第２の実施形態に係る
セルアセンブリ８０の要部分解斜視図である。なお、第
１の実施形態に係るセルアセンブリ１０と同一の構成要
素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略
する。以下に示す第３の実施形態以降も同様である。
【００８７】このセルアセンブリ８０は、第１および第
２接合体８２、８４を備える。第１接合体８２は、フッ
素系の電解質膜８６を有するとともに、第２接合体８４
は、炭化水素系の電解質膜８８を有している。
【００８８】このように構成される第２の実施形態で
は、反応ガスの流れ方向下流側の第２接合体８４が流れ
方向上流側の第１接合体８２に比べて高温となるため、
前記第２接合体８４に耐熱性を有する炭化水素系の電解
質膜８８が設けられている。これにより、第２接合体８
４の耐用性が向上し、長期間にわたって使用することが
でき、経済的なものとなる。
【００８９】図１５は、本発明の第３の実施形態に係る
固体高分子型セルアセンブリ１４０の要部分解斜視図で
ある。
【００９０】セルアセンブリ１４０は、第１および第２
単位セル１４２、１４４を重ね合わせて構成されてお
り、前記第１および第２単位セル１４２、１４４は、第
１および第２接合体１４６、１４８を備える。第１およ
び第２接合体１４６、１４８は、第１および第２セパレ
ータ１５０、１５２と第１および第２中間セパレータ１
５４、１５６とにより挟持されるとともに、前記第１お
よび第２中間セパレータ１５４、１５６間には板ばね状
の整流板１５８が介装される。
【００９１】セルアセンブリ１４０の長辺側の一端縁部
には、燃料ガス入口４２ａ、酸化剤ガス中間連通孔４０
および燃料ガス出口４２ｂが矢印Ａ方向に連通して設け
られるとともに、前記セルアセンブリ１４０の長辺側の
他端縁部には、酸化剤ガス入口３６ａ、冷却媒体入口４
４ａ、燃料ガス中間連通孔３８、冷却媒体出口４４ｂお
よび酸化剤ガス出口３６ｂが矢印Ａ方向に連通して設け
られている。
【００９２】第１および第２中間セパレータ１５４、１
５６の互いに整流板１５８に対向する面には、冷却媒体
流路５４が直線状に設けられており、前記第１中間セパ
レータ１５４では、冷却媒体入口４４ａに前記冷却媒体
流路５４の一端が連通するとともに、該冷却媒体流路５
４の他端が整流板１５８で折り返して第２中間セパレー
タ１５６に設けられている冷却媒体流路５４に連通して
いる。この冷却媒体流路５４は、第２中間セパレータ１
５６の冷却媒体出口４４ｂに連通している。
【００９３】このように構成されるセルアセンブリ１４
０内では、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却媒体は、図
１６に示す流れ方向に沿って直列的に第１および第２単
位セル１４２、１４４に送られる。その際、第１および
第２単位セル１４２、１４４間には、整流板１５８を介
して冷却媒体流路５４が形成されている。これにより、
特に、セルアセンブリ１４０の内部で過度に温度が上昇
することを確実に阻止することができる。
【００９４】図１７は、本発明の第４の実施形態に係る
固体高分子型セルアセンブリ１６０の要部分解斜視図で
ある。なお、図１５に示す第３の実施形態に係るセルア
センブリ１４０と同一の構成要素には同一の参照符号を
付して、その詳細な説明は省略する。
【００９５】セルアセンブリ１６０は、第１および第２
単位セル１６２、１６４を矢印Ａ方向に重ね合わせて構
成されており、酸化剤ガス中間連通孔４０を設けていな
い。このため、セルアセンブリ１６０内では、図１８に
示すように、燃料ガスが第１単位セル１６２から第２単
位セル１６４に直列的に連通する燃料ガス流路５６、５
２に沿って流れる一方、酸化剤ガスが酸化剤ガス流路４
６、５８を介して前記第１および第２単位セル１６２、
１６４に個別に、すなわち、並列的に流されている。
【００９６】このように、粘度の小さい燃料ガスが直列
的に連通する燃料ガス流路５６、５２に沿って流される
ため、流量長が長尺化されて十分な圧力損失を与えるこ
とができ、アノード側電極２６ａ、２６ｂからの生成水
を有効に排出することが可能になるという利点がある。
【００９７】図１９は、本発明の第５の実施形態に係る
固体高分子型セルアセンブリ１８０の要部分解斜視図で
あり、図２０は、このセルアセンブリ１８０内の酸化剤
ガス、燃料ガスおよび冷却媒体の流れ図である。なお、
図１５に示す第３の実施形態に係るセルアセンブリ１４
０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その
詳細な説明は省略する。
【００９８】セルアセンブリ１８０は、第１および第２
単位セル１８２、１８４を矢印Ａ方向に重ね合わせて構
成される。このセルアセンブリ１８０の長辺側の一端縁
部には、燃料ガス入口４２ａ、酸化剤ガス中間連通孔４
０、燃料ガス出口４２ｂおよび冷却媒体中間連通孔１８
６が設けられる。
【００９９】このように構成されるセルアセンブリ１８
０では、図２０に示すように、冷却媒体が冷却媒体入口
４４ａに沿って矢印Ａ方向に流れた後、第１および第２
中間セパレータ１５４、１５６間に導入されて冷却媒体
流路５４に沿って面方向（矢印Ｂ方向）に移動する。こ
の冷却媒体は、第２中間セパレータ１５６の長辺側の一
端縁部に設けられている冷却媒体中間連通孔１８６に導
入され、矢印Ａ方向に向かって移動した後、第２セパレ
ータ１５２の酸化剤ガス流路５８とは反対側の面で折り
返して冷却媒体出口４４ｂに排出される。
【０１００】ところで、第１の実施形態に係るセルアセ
ンブリ１０の流量構成は、図２１に示すように、記号化
することができる。すなわち、セルアセンブリ１０を構
成する第１単位セル１４をセルＣＡで表すとともに、第
２単位セル１６をセルＣＢで表しており、酸化剤ガスの
流れを流路Ｒ１、燃料ガスの流れを流路Ｒ２および冷却
媒体の流れを流路Ｒ３で表している。
【０１０１】同様に、第３の実施形態に係るセルアセン
ブリ１４０の流路構成は、図２２に示すように記号化さ
れ、第４の実施形態に係るセルアセンブリ１６０の流路
構造は、図２３に示すように記号化され、第５の実施形
態に係るセルアセンブリ１８０は、図２４に示すように
記号化される。従って、図２１乃至図２４に示す流路構
成を選択的に組み合わせることにより、種々の異なる流
路構成が得られる。
【０１０２】次いで、特徴的な流路構成を例示して、以
下に説明する。なお、流路Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、流
れ方向を逆向きにしたり、左右を反転させたりすること
により、種々変更可能であるため、この種のバリエーシ
ョンについては説明を省略する。また、以下に示す組み
合わせは、酸化剤ガスの流路Ｒ１と冷却媒体の流路Ｒ３
との組み合わせのみを示しており、燃料ガスの流路Ｒ２
は、種々の構成が採用可能であり、その説明は省略す
る。
【０１０３】まず、図２５に示すように、セルＣＡから
セルＣＢに流路Ｒ１が直列的に接続されるとともに、冷
却媒体用の流路Ｒ３が前記セルＣＡ、ＣＢ間から該セル
ＣＢの外側にＵ字状に構成されている。これにより、セ
ルＣＡおよびセルＣＢの面内で酸化剤ガス出口に向かっ
て温度が上昇し、前記セルＣＡ、ＣＢ内の湿度が均一化
されるとともに、重ね合わせ方向で出口側の該セルＣＢ
が高温となり、セルアセンブリ全体として湿度の均一化
が図られる。
【０１０４】しかも、酸化剤ガスをセルＣＡ側からセル
ＣＢ側に直列的に流すことにより、このセルＣＡでは、
単位セル当たりの流量が増加され、面内での湿度の均一
化が遂行される。その上、流速の増加による排水性の向
上を図ることができるとともに、圧力損失の増加により
各セルＣＡ、ＣＢへの酸化剤ガスおよび燃料ガスの分配
が均一化される。さらに、冷却媒体が直列的に流されて
Ｕ字状に折り返されるため、冷却媒体の単位セル当たり
の流量が増加される。このため、セルＣＡ、ＣＢの面内
での温度変化を小さくするとともに、湿度の均一化が図
られる。
【０１０５】次に、図２６に示すように、酸化剤ガスの
流路Ｒ１がセルＣＡからセルＣＢにＵ字状に連結されて
設けられるとともに、冷却媒体の流路Ｒ３が前記セルＣ
Ａ、ＣＢ間にＵ字状に構成されている。このように構成
されることにより、図２５に示す流路構成と同様の効果
が得られる。
【０１０６】さらにまた、図２７に示すように、酸化剤
ガスの流路Ｒ１をセルＣＡ側からセルＣＢ側に直列的に
送る一方、冷却媒体の流路Ｒ３を前記セルＣＡ側から前
記セルＣＢ側に直列的にかつ折り返して流す構成によっ
ても、図２５に示す構成と同様の効果が得られる。
【０１０７】また、図２８に示すように、酸化剤ガスの
流路Ｒ１をセルＣＢ側からセルＣＡ側に直列的にかつ折
り返して設けるとともに、冷却媒体の流路Ｒ３を前記セ
ルＣＡ、ＣＢ間および該セルＣＢの外側で互いに逆方向
に折り返して構成しても、図２５に示す流路構成と同様
の効果が得られる。
【０１０８】一方、３セル構成では、上記の２セル構成
と同様に、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却媒体の流れ
方向を種々変更することができる。
【０１０９】例えば、図２９に示すように、酸化剤ガス
の流路Ｒ１がセルＣＡ、ＣＢおよびＣＣを直列的に繋ぐ
とともに、燃料ガスの流路Ｒ２は、同様に前記セルＣ
Ａ、ＣＢおよびＣＣを直列的に繋ぎ、かつ前記流路Ｒ１
とは反対の流れ方向に設定されている。冷却媒体の流路
Ｒ３は、セルＣＡ、ＣＢ間に設けられている。
【０１１０】このような流路構成において、酸化剤ガス
および燃料ガスは、単位セル当たりの流量が増加され、
これによって流速および圧力損失が向上するとともに、
水蒸気分圧が各セルＣＡ、ＣＢおよびＣＣ内で均一化さ
れる。しかも、各セルＣＡ、ＣＢおよびＣＣ内では、酸
化剤ガスと燃料ガスとが面内で対向流として構成される
ため、酸化剤ガスの流路Ｒ１の出口側の生成水が、電解
質膜を介して燃料ガスの流路Ｒ２に逆拡散して燃料ガス
が有効に加湿され、自己加湿性の向上を図ることが可能
になる。
【０１１１】図３０に示す流路構造では、酸化剤ガスの
流路Ｒ１がセルＣＣ、ＣＢおよびＣＡに向かって直列的
に設けられるとともに、燃料ガスの流路Ｒ２が、前記セ
ルＣＡ、ＣＢおよびＣＣに向かって直列的に設けられ
る。さらに、冷却媒体の流路Ｒ３は、セルＣＣ側からセ
ルＣＢおよびセルＣＡ側に向かって直列的に蛇行するよ
うにして設けられている。
【０１１２】図３１は、４セル構成、すなわち、セルＣ
Ａ、ＣＢ、ＣＣおよびＣＤを備えており、酸化剤ガスの
流路Ｒ１は、前記セルＣＡ、ＣＢ、ＣＣおよびＣＤの順
に直列的に設けられるとともに、燃料ガスの流路Ｒ２
は、前記セルＣＡ、ＣＢ、ＣＣおよびＣＤの順に、かつ
前記流路Ｒ１とは反対の流れ方向を有して設けられてい
る。冷却媒体の流路Ｒ３は、セルＣＡ、ＣＢ、ＣＣおよ
びＣＤ間に流路Ｒ１とは反対方向に直列的に設けられて
いる。
【０１１３】このため、単位セル当たりの流量が増加
し、流速の向上、圧力損失の向上、および各セルＣＡ、
ＣＢ、ＣＣおよびＣＤ内での水蒸気分圧の均一化が図ら
れるという効果が得られる。
【０１１４】図３２では、燃料ガス側をマージ構成に設
定する３セル構成の流れ図を示している。酸化剤ガスの
流路Ｒ１は、セルＣＣ、ＣＢおよびＣＡの順に直列的に
設けられるとともに、冷却媒体の流路Ｒ３は、前記流路
Ｒ１と同一方向に蛇行するようにして設けられている。
セルＣＡには、燃料ガスの流路Ｒ２Ａが流路Ｒ１と反対
方向に設けられ、セルＣＢには前記流路Ｒ２Ａと平行し
て流路Ｒ２Ｂが設けられ、前記流路Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂが合
流した流路Ｒ２が、セルＣＣを前記流路Ｒ１と同一方向
に流れるように設けられている。
【０１１５】このように、燃料ガスの流路Ｒ２Ａ、Ｒ２
Ｂを互いに平行して設け、この流路Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂが合
流して流路Ｒ２を構成している。このため、水素利用率
を有効に向上させることが可能になるという効果が得ら
れる。なお、酸化剤ガス側をマージ構成に設定しても、
同様の効果が得られる。
【０１１６】図３３は、燃料ガス側をマージ構成に設定
する４セル構成の流れ図を示している。酸化剤ガスの流
路Ｒ１は、セルＣＤ、ＣＣ、ＣＢおよびＣＡの順に直列
的に設けられるとともに、冷却媒体の流路Ｒ３は、前記
流路Ｒ１と同一方向に向かって直列的に設けられてい
る。セルＣＡには燃料ガスの流路Ｒ２Ａが設けられ、セ
ルＣＢには燃料ガスの流路Ｒ２Ｂが設けられ、さらにセ
ルＣＣには燃料ガスの流路Ｒ２Ｃが設けられ、前記流路
Ｒ２Ａ、Ｒ２ＢおよびＲ２Ｃが合流した流路Ｒ２がセル
ＣＤを流路Ｒ１と同一方向に流れるように設けられる。
【０１１７】従って、この４セル構成では、図３２に示
す３セル構成と同様の効果が得られることになる。特
に、燃料ガスは消費による流量の減少が大きく、この燃
料ガスのマージ構成を採用することにより、流速の向上
と利用率の向上が容易に遂行可能となる。
【０１１８】図３４は、本発明の第６の実施形態に係る
固体高分子型セルアセンブリ２００の要部分解斜視図で
あり、図３５は、このセルアセンブリ２００内での酸化
剤ガス、燃料ガスおよび冷却媒体の流れ図である。な
お、第１の実施形態に係るセルアセンブリ１０と同一の
構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明
は省略する。
【０１１９】セルアセンブリ２００は、第１および第２
単位セル２０２、２０４を矢印Ａ方向に重ね合わせて構
成されており、前記第１および第２単位セル２０２、２
０４は、第１および第２接合体２０６、２０８を備え
る。第１接合体２０６は、第１セパレータ２１０と第１
中間セパレータ２１２とに挟持される一方、第２接合体
２０８は、第２中間セパレータ２１４と第２セパレータ
２１６とに挟持されるとともに、前記第２セパレータ２
１６に第３セパレータ２１８が重ね合わされている。
【０１２０】セルアセンブリ２００の長辺側の一端縁部
には、酸化剤ガス入口３６ａ、冷却媒体中間連通孔２２
０および酸化剤ガス出口３６ｂが、矢印Ａ方向に一体的
に貫通して形成されるとともに、長辺側の他端縁部に
は、冷却媒体入口４４ａ、酸化剤ガス中間連通孔４０お
よび冷却媒体出口４４ｂが、矢印Ａ方向に貫通形成され
る。セルアセンブリ２００の短辺側の一端縁部には、燃
料ガス入口４２ａと燃料ガス出口４２ｂとが矢印Ａ方向
に貫通形成されるとともに、短辺側の他端縁部には、燃
料ガス中間連通孔３８が矢印Ａ方向に貫通形成される。
【０１２１】第２中間セパレータ２１４には、冷却媒体
入口４４ａと冷却媒体中間連通孔２２０とに連通する複
数本の冷却媒体流路２２２が直線状に形成され、第３セ
パレータ２１８には、前記冷却媒体中間連通孔２２０と
冷却媒体出口４４ｂとに連通する複数本の冷却媒体流路
２２４が直線状に形成される。
【０１２２】このように構成されるセルアセンブリ２０
０では、第１および第２接合体２０６、２０８におい
て、酸化剤ガスと燃料ガスとが互いに直交する方向にか
つ直列して供給されており、湿度の均一化や排水性の向
上等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２３】図３６は、本発明の第７の実施形態に係る
固体高分子型セルアセンブリ２４０の概略分解斜視図で
あり、図３７は、前記セルアセンブリ２４０の酸化剤ガ
ス、燃料ガスおよび冷却媒体の流れ図である。なお、図
３４に示すセルアセンブリ２００と同一の構成要素には
同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１２４】セルアセンブリ２４０は、第１および第２
単位セル２４２、２４４を矢印Ａ方向に重ね合わせて構
成されており、長辺側一端縁部には、酸化剤ガス入口３
６ａ、冷却媒体出口４４ｂ、冷却媒体入口４４ａおよび
燃料ガス中間連通孔３８が貫通して形成される。セルア
センブリ２４０の長辺側他端縁部には、燃料ガス入口４
２ａ、冷却媒体中間連通孔２２０および酸化剤ガス中間
連通孔４０が矢印Ａ方向に貫通して設けられる。セルア
センブリ２４０の短辺側一端縁部には、酸化剤ガス出口
３６ｂと燃料ガス出口４２ｂとが、矢印Ａ方向に貫通形
成されている。
【０１２５】第１中間セパレータ２１２および第２セパ
レータ２１６には、第１および第２接合体２０６、２０
８のカソード側電極２４ａ、２４ｂに対向する面側に蛇
行する酸化剤ガス流路２４６、２４８が形成される。酸
化剤ガス流路２４６は、酸化剤ガス入口３６ａと酸化剤
ガス中間連通孔４０とに連通する一方、酸化剤ガス流路
２４８は、前記酸化剤ガス中間連通孔４０と酸化剤ガス
出口３６ｂとに連通する。
【０１２６】第１セパレータ２１０と第２中間セパレー
タ２１４とには、それぞれアノード側電極２６ａ、２６
ｂに対向する面側に蛇行する燃料ガス流路２５０、２５
２が形成される（図３７参照）。燃料ガス流路２５０
は、燃料ガス入口４２ａと燃料ガス中間連通孔３８とに
連通する一方、燃料ガス流路２５２は、前記燃料ガス中
間連通孔３８と燃料ガス出口４２ｂとに連通する。
【０１２７】このように構成されるセルアセンブリ２４
０では、前記セルアセンブリ２４０に供給される酸化剤
ガスが、それぞれ蛇行するとともに直列的に連通してい
る酸化剤ガス流路２４６、２４８に沿って流れる一方、
燃料ガスは、同様に互いに直列的に連通して蛇行する燃
料ガス流路２５０、２５２に沿って流される。このた
め、酸化剤ガスおよび燃料ガスのガス流路長が相当に長
尺化され、湿度の均一化や排水性を向上させることがで
きる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２８】
【発明の効果】本発明に係る固体高分子型セルアセンブ
リおよび燃料電池スタックでは、複数個の単位セルを重
ね合わせてセルアセンブリが構成されるとともに、反応
ガス流路が各単位セルにわたって少なくとも一部分を直
列的に連通して設けられており、湿度の均一化や排水性
の向上が容易に遂行されるとともに、前記セルアセンブ
リ単位で取り扱うことができ、作業性が有効に向上す
る。
【０１２９】さらに、本発明に係る燃料電池の反応ガス
供給方法では、セルアセンブリを構成する複数個の単位
セルに反応ガスを直列的に供給することにより、流量の
増加、流速の増加および反応ガスの圧力損失の増加が可
能になって、各単位セルの反応性能を有効に向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体高分子型セ
ルアセンブリの要部分解斜視図である。
【図２】燃料電池スタックの概略斜視図である。
【図３】前記セルアセンブリの一部断面説明図である。
【図４】前記セルアセンブリを構成する第１セパレータ
の正面図である。
【図５】前記セルアセンブリ内の流れ図である。
【図６】流路断面積を、流路深さを異にして設定する際
の説明図である。
【図７】前記流路断面積を、流路幅を異ならせて設定す
る際の説明図である。
【図８】前記流路断面積を、流路本数を異ならせて設定
する際の説明図である。
【図９】流路長を変更した前記セルアセンブリの分解斜
視説明図である。
【図１０】前記セルアセンブリ内でのみ中間連通孔が連
通する構造の分解斜視説明図である。
【図１１】前記中間連通孔が面内に設けられた構造のセ
ルアセンブリの分解斜視説明図である。
【図１２】第１および第２単位セル内のカソード温度の
説明図である。
【図１３】前記第１および第２単位セル内のカソード相
対湿度の説明図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る固体高分子型
セルアセンブリの要部分解斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る固体高分子型
セルアセンブリの要部分解斜視図である。
【図１６】前記第３の実施形態に係るセルアセンブリの
流れ図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る固体高分子型
セルアセンブリの要部分解斜視図である。
【図１８】前記第４の実施形態に係るセルアセンブリの
流れ図である。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係る固体高分子型
セルアセンブリの要部分解斜視図である。
【図２０】前記第５の実施形態に係るセルアセンブリの
流れ図である。
【図２１】前記第１の実施形態に係るセルアセンブリの
流路構造を記号化した表記図である。
【図２２】前記第３の実施形態に係るセルアセンブリの
流路構造を記号化した表記図である。
【図２３】前記第４の実施形態に係るセルアセンブリの
流路構造を記号化した表記図である。
【図２４】前記第５の実施形態に係るセルアセンブリの
流路構造を記号化した表記図である。
【図２５】特徴的な流路構造の表記図である。
【図２６】別の流路構造の表記図である。
【図２７】さらに別の流路構造の表記図である。
【図２８】さらにまた別の流路構造の表記図である。
【図２９】３セル構成の特徴的な流路構造の表記図であ
る。
【図３０】３セル構成の別の流路構造の表記図である。
【図３１】４セル構成の特徴的な流路構造の表記図であ
る。
【図３２】３セルで燃料ガスをマージ構成にする際の流
路構造の表記図である。
【図３３】燃料ガスをマージ構成にする４セルの流路構
造の表記図である。
【図３４】本発明の第６の実施形態に係る固体高分子型
セルアセンブリの要部分解斜視図である。
【図３５】前記第６の実施形態に係るセルアセンブリの
流れ図である。
【図３６】本発明の第７の実施形態に係る固体高分子型
セルアセンブリの要部分解斜視図である。
【図３７】前記第７の実施形態に係るセルアセンブリの
流れ図である。
【符号の説明】
１０、８０、１４０、１６０、１８０、２００、２４０
…セルアセンブリ １２…燃料電池スタック １４、１６１４２、１４４、１６２、１６４、１８２、
１８４、２０２、２０４、２４２、２４４…単位セル １８、２０、８２、８４１４６、１４８、２０６、２０
８…接合体 ２２ａ、２２ｂ、８６、８８…電解質膜 ２４ａ、２４ｂ…カソード側電極 ２６ａ、２６ｂ…
アノード側電極 ２８、２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ〜３０ｄ、１５
０、１５２、２１０、２１６、２１８…セパレータ ３２、３２ａ〜３２ｃ、１５４、１５６、２１２、２１
４…中間セパレータ ３６ａ…酸化剤ガス入口 ３６ｂ…酸化剤ガ
ス出口 ３８、３８ａ…燃料ガス中間連通孔 ４０、４０ａ…酸
化剤ガス中間連通孔 ４２ａ…燃料ガス入口 ４２ｂ…燃料ガス
出口 ４４ａ…冷却媒体入口 ４４ｂ…冷却媒体
出口 ４６、４６ａ〜４６ｃ、５８、５８ａ〜５８ｃ、２４
６、２４８…酸化剤ガス流路 ４８、５４、２２２、２２４…冷却媒体流路 ５０…孔部 ５２、５２ａ〜５２ｄ、５６、５６ａ〜５６ｃ、２５
０、２５２…燃料ガス流路 ６４ａ…酸化剤ガス供給口 ６４ｂ…酸化剤ガス
排出口 １５８…整流板 １８６、２２０…冷
却媒体中間連通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｊ 8/10 8/10 (72)発明者 杉田 成利 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 円城寺 直之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC01 CC03 CC08 CX05 EE19 5H027 AA06 DD00

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固体高分子電解質膜をアノード側電極とカ
    ソード側電極とで挟んで構成される接合体を有する単位
    セルを備え、複数個の前記単位セルを重ね合わせてセル
    アセンブリを一体的に構成するとともに、 前記セルアセンブリ内では、複数個の前記単位セルに燃
    料ガスまたは酸化剤ガスの少なくとも一方の反応ガスを
    流す反応ガス流路が、少なくとも一部分を各単位セルに
    わたって直列的に連通することを特徴とする固体高分子
    型セルアセンブリ。
  2. 【請求項２】請求項１記載のセルアセンブリにおいて、
    前記セルアセンブリ内では、少なくとも２個の前記単位
    セルが互いに異なる構造に設定されることを特徴とする
    固体高分子型セルアセンブリ。
  3. 【請求項３】請求項２記載のセルアセンブリにおいて、
    少なくとも２個の前記単位セルに設けられる燃料ガスま
    たは酸化剤ガスの少なくとも一方の前記反応ガス流路
    は、それぞれの流路断面積が異なることを特徴とする固
    体高分子型セルアセンブリ。
  4. 【請求項４】請求項３記載のセルアセンブリにおいて、
    前記流路断面積は、それぞれ流路深さ、流路幅または流
    路本数の少なくとも１つが異なることにより設定される
    ことを特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  5. 【請求項５】請求項３または４記載のセルアセンブリに
    おいて、前記反応ガスの流れ方向下流側の単位セルは、
    流れ方向上流側の単位セルよりも前記流路断面積が減少
    して設定されることを特徴とする固体高分子型セルアセ
    ンブリ。
  6. 【請求項６】請求項２記載のセルアセンブリにおいて、
    前記反応ガス流路の流れ方向下流側の前記単位セルは、
    流れ方向上流側の前記単位セルよりも反応ガス流路長が
    長尺に設定されることを特徴とする固体高分子型セルア
    センブリ。
  7. 【請求項７】請求項２または６記載のセルアセンブリに
    おいて、少なくとも２個の前記単位セルは、それぞれの
    反応ガス流路形状が異なることを特徴とする固体高分子
    型セルアセンブリ。
  8. 【請求項８】請求項２記載のセルアセンブリにおいて、
    少なくとも２個の前記単位セルは、それぞれ異なる接合
    体を備えることを特徴とする固体高分子型セルアセンブ
    リ。
  9. 【請求項９】請求項８記載のセルアセンブリにおいて、
    前記反応ガス流路の流れ方向上流側の接合体は、流れ方
    向下流側の接合体に比べて耐熱性が高く設定されること
    を特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  10. 【請求項１０】請求項９記載のセルアセンブリにおい
    て、前記反応ガス流路の流れ方向上流側の前記接合体
    は、フッ素系の膜を備える一方、 流れ方向下流側の前記接合体は、炭化水素系の膜を備え
    ることを特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  11. 【請求項１１】請求項１記載のセルアセンブリにおい
    て、前記接合体間にセパレータが介装されるとともに、 前記セパレータの面内には、各単位セルの反応ガス流路
    に対して前記反応ガスを供給および排出するための反応
    ガス供給連通孔および反応ガス排出連通孔が設けられる
    ことを特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  12. 【請求項１２】請求項１記載のセルアセンブリにおい
    て、前記接合体間にセパレータが介装されるとともに、 前記セパレータは、前記反応ガス流路に対応して凹凸形
    状に設定された金属板であることを特徴とする固体高分
    子型セルアセンブリ。
  13. 【請求項１３】請求項１２記載のセルアセンブリにおい
    て、前記セパレータは、一方の前記接合体に対向する側
    に前記反応ガス流路である燃料ガス流路を設けるととも
    に、 他方の前記接合体に対向する側に前記反応ガス流路であ
    る酸化剤ガス流路を設けることを特徴とする固体高分子
    型セルアセンブリ。
  14. 【請求項１４】請求項１記載のセルアセンブリにおい
    て、前記反応ガス流路は、反応ガスが前記単位セルの反
    応面を通過した後、前記単位セルの重ね合わせ方向に流
    れ、さらに該単位セルに隣接する単位セルの反応面を流
    れるように設定されることを特徴とする固体高分子型セ
    ルアセンブリ。
  15. 【請求項１５】請求項１４記載のセルアセンブリにおい
    て、前記反応ガス流路は、前記単位セルの重ね合わせ方
    向に向かって蛇行するように設定されることを特徴とす
    る固体高分子型セルアセンブリ。
  16. 【請求項１６】請求項１または１４記載のセルアセンブ
    リにおいて、前記反応ガス流路である燃料ガス流路の流
    れ方向と前記反応ガス流路である酸化剤ガス流路の流れ
    方向は、前記単位セルの反応面に沿って互いに反対方向
    に設定されることを特徴とする固体高分子型セルアセン
    ブリ。
  17. 【請求項１７】請求項１または１４記載のセルアセンブ
    リにおいて、前記反応ガス流路である燃料ガス流路は、
    複数個の前記単位セルに直列的に設けられる一方、 前記反応ガス流路である酸化剤ガス流路は、各単位セル
    毎に並列的に設けられることを特徴とする固体高分子型
    セルアセンブリ。
  18. 【請求項１８】請求項１または１４記載のセルアセンブ
    リにおいて、前記反応ガス流路である燃料ガス流路およ
    び酸化剤ガス流路は、前記単位セルの反応面に沿って直
    線状に設定されることを特徴とする固体高分子型セルア
    センブリ。
  19. 【請求項１９】請求項１４または１８記載のセルアセン
    ブリにおいて、前記反応ガス流路である少なくとも燃料
    ガス流路または酸化剤ガス流路は、前記単位セルの面内
    で同一側に反応ガス入口および反応ガス出口を設けるこ
    とを特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  20. 【請求項２０】請求項１４または１５記載のセルアセン
    ブリにおいて、前記反応ガス流路に連通して前記単位セ
    ルの重ね合わせ方向に設けられる中間連通孔を備え、 前記反応ガス流路は、一方の単位セルの反応ガス入口か
    ら前記中間連通孔を通って他方の単位セルの反応ガス出
    口に至る略Ｕ字型形状に設定されることを特徴とする固
    体高分子型セルアセンブリ。
  21. 【請求項２１】請求項１記載のセルアセンブリにおい
    て、複数個の前記単位セルを挟んで該単位セルの重ね合
    わせ方向両側に配置される冷却媒体流路を備えることを
    特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  22. 【請求項２２】請求項２１記載のセルアセンブリにおい
    て、前記冷却媒体流路は、酸化剤ガス流れ方向上流側の
    単位セルに設けられた酸化剤ガス流路に対し、前記酸化
    剤ガス流れ方向下流側の単位セルに設けられた酸化剤ガ
    ス流路よりも近接して設定されることを特徴とする固体
    高分子型セルアセンブリ。
  23. 【請求項２３】請求項２１または２２記載のセルアセン
    ブリにおいて、前記単位セルの面内には、同一側に前記
    冷却媒体流路に連通する冷却媒体入口および冷却媒体出
    口が設けられることを特徴とする固体高分子型セルアセ
    ンブリ。
  24. 【請求項２４】請求項２１乃至２３のいずれか１項に記
    載のセルアセンブリにおいて、前記冷却媒体流路は、冷
    却媒体を冷却媒体入口から隔壁部材の一方の側に沿って
    流した後、中間折り返し部を介して前記隔壁部材の他方
    の側に沿って反対方向に流す略Ｕ字型形状に設定される
    ことを特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  25. 【請求項２５】請求項２４記載のセルアセンブリにおい
    て、前記冷却媒体流路は、前記単位セルの面方向に沿っ
    て直線状に設定されることを特徴とする固体高分子型セ
    ルアセンブリ。
  26. 【請求項２６】固体高分子電解質膜をアノード側電極と
    カソード側電極とで挟んで構成される接合体を有する単
    位セルを備え、複数個の前記単位セルを重ね合わせてセ
    ルアセンブリを一体的に構成するとともに、 複数個の前記単位セルを挟んで該単位セルの重ね合わせ
    方向両側には、冷却媒体流路が直列的に連通して配置さ
    れることを特徴とする固体高分子型セルアセンブリ。
  27. 【請求項２７】固体高分子電解質膜をアノード側電極と
    カソード側電極とで挟んで構成される接合体を有する単
    位セルが、複数個重ね合わされるとともに、複数個の前
    記単位セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なくとも一
    方の反応ガスを流す反応ガス流路が、少なくとも一部分
    を各単位セルにわたって直列的に連通するセルアセンブ
    リを備え、 複数組の前記セルアセンブリを重ね合わせて構成するこ
    とを特徴とする燃料電池スタック。
  28. 【請求項２８】請求項２７記載の燃料電池スタックにお
    いて、各セルアセンブリ内では、少なくとも２個の前記
    単位セルが互いに異なる構造に設定されることを特徴と
    する燃料電池スタック。
  29. 【請求項２９】請求項２７または２８記載の燃料電池ス
    タックにおいて、各セルアセンブリ間にのみ冷却媒体流
    路が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
  30. 【請求項３０】請求項２７または２８記載の燃料電池ス
    タックにおいて、前記セルスタックの重ね合わせ方向に
    延在する反応ガス供給連通孔および反応ガス排出連通孔
    を設けるとともに、 前記反応ガス供給連通孔と前記反応ガス排出連通孔との
    流路間には、前記セルスタックの重ね合わせ方向に延在
    する中間連通孔が設けられることを特徴とする燃料電池
    スタック。
  31. 【請求項３１】請求項３０記載の燃料電池スタックにお
    いて、前記中間連通孔は、一方の単位セル面内の反応ガ
    ス入口と他方の単位セル面内の反応ガス出口との流路間
    に設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
  32. 【請求項３２】請求項３０記載の燃料電池スタックにお
    いて、前記中間連通孔は、各セルアセンブリ間で前記単
    位セル間を一体的に連通して設けられることを特徴とす
    る燃料電池スタック。
  33. 【請求項３３】請求項３０記載の燃料電池スタックにお
    いて、前記中間連通孔は、各セルアセンブリ内の前記単
    位セル間でのみ連通して設けられることを特徴とする燃
    料電池スタック。
  34. 【請求項３４】固体高分子電解質膜をアノード側電極と
    カソード側電極とで挟んで構成される接合体を有する単
    位セルを備え、複数個の前記単位セルを重ね合わせてセ
    ルアセンブリを一体的に構成し、複数組の前記セルアセ
    ンブリを重ね合わせて構成する燃料電池スタックであっ
    て、 複数個の前記単位セルを挟んで該単位セルの重ね合わせ
    方向両側には、冷却媒体流路が直列的に連通して配置さ
    れることを特徴とする燃料電池スタック。
  35. 【請求項３５】固体高分子電解質膜をアノード側電極と
    カソード側電極とで挟んで構成される接合体を有する単
    位セルが、複数個重ね合わされてセルアセンブリを構成
    するとともに、前記セルアセンブリ内では、複数個の前
    記単位セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なくとも一
    方の反応ガスを流す複数の反応ガス流路が、少なくとも
    一部分を各単位セルにわたって直列的に連通している固
    体高分子型セルアセンブリに対し、前記反応ガスを供給
    するための燃料電池の反応ガス供給方法であって、 反応ガス供給連通孔から前記単位セルの複数の反応ガス
    流路に前記反応ガスを並列的に供給し、前記反応ガスが
    前記反応ガス流路を流れて反応に供与された後、使用済
    みの該反応ガスを反応ガス排出連通孔に排出することを
    特徴とする燃料電池の反応ガス供給方法。
  36. 【請求項３６】請求項３５記載の反応ガス供給方法にお
    いて、前記反応ガスは、該反応ガスの流れ方向上流側の
    単位セルに導入されて反応に供与された後、中間連通孔
    から流れ方向下流側の単位セルに導入されて反応に供与
    されることを特徴とする燃料電池の反応ガス供給方法。
  37. 【請求項３７】請求項３５または３６記載の反応ガス供
    給方法において、反応ガスの流れ方向最上流側の単位セ
    ルには、前記セルアセンブリ全体で必要とされる全量分
    の前記反応ガスが導入されることを特徴とする燃料電池
    の反応ガス供給方法。
  38. 【請求項３８】請求項３６記載の反応ガス供給方法にお
    いて、前記反応ガスは酸化剤ガスであり、酸化剤ガス流
    れ方向上流側の単位セルに設けられた酸化剤ガス流路に
    対し、前記酸化剤ガス流れ方向下流側の単位セルに設け
    られた酸化剤ガス流路よりも近接して冷却媒体を供給す
    ることを特徴とする燃料電池の反応ガス供給方法。
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