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WO2015049864A1 - セパレータおよび燃料電池 - Google Patents

セパレータおよび燃料電池 Download PDF

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WO2015049864A1
WO2015049864A1 PCT/JP2014/005013 JP2014005013W WO2015049864A1 WO 2015049864 A1 WO2015049864 A1 WO 2015049864A1 JP 2014005013 W JP2014005013 W JP 2014005013W WO 2015049864 A1 WO2015049864 A1 WO 2015049864A1
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WO
WIPO (PCT)
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cooling water
groove
separator
reaction gas
gas flow
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/005013
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English (en)
French (fr)
Inventor
周重 紺野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to KR1020167008173A priority patent/KR20160047562A/ko
Priority to CN201480054327.5A priority patent/CN105594037B/zh
Priority to DE112014004579.9T priority patent/DE112014004579B4/de
Priority to KR1020187021315A priority patent/KR20180086527A/ko
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    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a separator used for a fuel cell and a fuel cell.
  • a grooved reaction gas flow path is formed on one surface and a grooved cooling water flow path is formed on the other surface by forming an uneven shape by pressing. Things are known.
  • a grooved meandering channel is formed as a fuel gas (hydrogen) channel on one surface
  • a grooved linear channel is formed as a cooling water channel on the other surface.
  • a separator is disclosed. In this separator, the direction of the fuel gas flow path of the fuel gas flow path is changed, and the fuel gas flow path groove in a region where the direction of the fuel gas flow path and the direction of the cooling water flow path are orthogonal to each other is shallower than the other groove portions. A shallow groove is formed.
  • the linear cooling water flow paths communicate with each other through this groove, and an orthogonal cooling water flow path is formed.
  • the A portion where the direction of the fuel gas flow path or the cooling water flow path changes is called a “turn portion”.
  • another groove portion deeper than the shallow groove portion is also referred to as a “deep groove portion”.
  • the deep groove portion and the shallow groove portion have different material elongation ratios, and processing of a mold for forming the shallow groove portion and the deep groove portion adjacent to each other at an orthogonal corner portion of the turn portion. Therefore, there is a problem that it is difficult to ensure the accuracy of the plate thickness after press working, and tearing, deformation, and the like are likely to occur.
  • the present invention has been made to solve at least a part of the problems described above, and can be realized as the following forms.
  • One embodiment of the present invention is a separator used in a fuel cell.
  • This separator has an uneven shape formed by pressing, and one surface of the separator constitutes a gas flow surface having a reaction gas flow path including a plurality of reaction gas flow channel grooves formed by the uneven shape.
  • the other surface of the separator constitutes a cooling surface including a cooling water channel including a plurality of cooling water channel grooves formed by the uneven shape.
  • the cooling water channel is formed on the cooling surface side of the adjacent cooling water channel groove across the reaction gas channel groove of the reactive gas channel and the reactive gas channel groove between the adjacent cooling water channels.
  • a cross flow path portion including a communication flow path groove that is shallower than the cooling water flow path groove, and a cooling water turn section in which the direction of the cooling water flow path groove changes.
  • a reaction gas turn part is formed on the gas flow surface at a position on the back side of the cooling water turn part, and the reaction gas turn part is constituted by a groove part having a certain depth. According to the separator of this embodiment, since the reaction gas turn part is constituted by a groove part having a constant depth, the elongation rate of the material in the turn part of the reaction gas channel groove becomes constant at the time of press working, and tearing, deformation, etc. Can be suppressed.
  • the groove portion having the constant depth of the reaction gas turn portion is a shallow groove portion having the same depth as the gas flow surface side depth at the position where the communication flow channel groove is formed. Or it is good also as a deep groove part of the same depth as the depth by the side of the above-mentioned gas distribution side in the position where the above-mentioned communicating channel slot is not formed. In this way, the reaction gas turn part can be easily formed, and the elongation rate of the material in the turn part of the reaction gas flow channel groove becomes constant during the press working, and it is possible to suppress breakage and deformation. is there.
  • reaction gas turn part and the cooling water turn part may have a smooth curved outline without corners. If it does in this way, processing of the reaction gas turn part of a reaction gas channel groove and the cooling water turn part of a cooling water channel groove will become easy, and it will be possible to control tearing, deformation, etc.
  • the present invention can be realized in various forms other than the separator of the above form.
  • it can be realized in the form of a unit cell of a fuel cell including the separator of the above form, a fuel cell including the unit cell, a fuel cell system including the fuel cell, and the like.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the fuel cell 10.
  • the fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of unit cells 100 are stacked in a horizontal Z direction (hereinafter also referred to as “stacking direction”) and sandwiched between a pair of end plates 170F and 170E.
  • a front end side terminal plate 160F is provided between the front end side end plate 170F and the unit cell 100 via a front end side insulating plate 165F.
  • a terminal plate 160E on the rear end side is provided between the end plate 170E on the rear end side and the unit cell 100 via an insulating plate 165E on the rear end side.
  • the unit cell 100, the terminal plates 160F and 160E, the insulating plates 165F and 165E, and the end plates 170F and 170E each have a plate-like structure having a substantially rectangular outer shape, and the long sides are in the X direction (horizontal direction). The short sides are arranged along the Y direction (gravity direction, vertical direction).
  • the end plate 170F, the insulating plate 165F, and the terminal plate 160F on the front end side include a fuel gas supply hole 172in and a fuel gas discharge hole 172out, a plurality of oxidant gas supply holes 174in and an oxidant gas discharge hole 174out, and a plurality of coolings.
  • a water supply hole 176in and a cooling water discharge hole 176out are provided. These supply holes and discharge holes are connected to respective holes (not shown) provided at the corresponding positions of each unit cell 100 to constitute a corresponding supply or discharge manifold for gas or cooling water. To do.
  • the end plate 170E, the insulating plate 165E, and the terminal plate 160E on the rear end side are not provided with these supply holes and discharge holes. This is because the reaction gas (fuel gas, oxidant gas) and cooling water are supplied from the front end plate 170F to each unit cell 100 via the supply manifold, while the exhaust gas from each unit cell 100 is discharged.
  • the fuel cell is of a type that discharges discharged water from the front end side end plate 170 to the outside through a discharge manifold.
  • the present invention is not limited to this, for example, a type in which reaction gas and cooling water are supplied from the end plate 170F on the front end side, and exhaust gas and discharge water are discharged to the outside from the end plate 170E on the rear end side. It can be configured as various types of fuel cells.
  • the plurality of oxidant gas supply holes 174in are arranged along the X direction (long side direction) at the outer edge portion of the lower end of the front end side end plate 170F, and the plurality of oxidant gas discharge holes 174out are formed at the outer edge portion of the upper end. Arranged along the X direction.
  • the fuel gas supply hole 172in is disposed at the upper end portion in the Y direction (short side direction) of the outer edge portion at the right end of the end plate 170F on the front end side, and the fuel gas discharge hole 172out is the lower end portion in the Y direction at the outer edge portion at the left end. Is arranged.
  • the plurality of cooling water supply holes 176in are disposed along the Y direction below the fuel gas supply holes 172in, and the plurality of cooling water discharge holes 176out are disposed along the Y direction above the fuel gas discharge holes 172out. ing.
  • the front end side terminal plate 160F and the rear end side terminal plate 160E are power collecting plates for the generated power of each unit cell 100, and are used to output the power collected from terminals (not shown) to the outside.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of the unit cell 100 in an exploded manner.
  • the unit cell 100 includes a membrane electrode gas diffusion layer assembly (MEGA) 110, an anode separator 120 and a cathode separator 130 sandwiching the MEGA 110 from both sides, a cathode separator 130 and the MEGA 110.
  • MEGA membrane electrode gas diffusion layer assembly
  • Anode separator 120 and a cathode separator 130 sandwiching the MEGA 110 from both sides
  • a cathode separator 130 and the MEGA 110 a cathode separator 130 and the MEGA 110.
  • a gas flow path member 150 interposed therebetween and a seal member 140 covering the outer periphery of the MEGA 110 are provided.
  • the MEGA 110 is a power generator including a membrane electrode assembly (MEA) having a pair of catalyst electrode layers formed on both surfaces of an electrolyte membrane, and a pair of gas diffusion layers formed on both surfaces of the membrane electrode assembly. is there. Note that MEGA may be referred to as MEA.
  • MEA membrane electrode assembly
  • the anode-side separator 120 and the cathode-side separator 130 are composed of members having gas barrier properties and electronic conductivity, for example, carbon members such as dense carbon that is made gas impermeable by compressing carbon particles, It is formed of a metal member such as stainless steel or titanium.
  • the anode-side separator 120 has a groove-like fuel gas passage formed on the MEGA 110 side surface, and a groove-like cooling water passage formed on the opposite surface.
  • the anode-side separator 120 includes a fuel gas supply hole 122in and a fuel gas discharge hole 122out, a plurality of oxidant gas supply holes 124in and an oxidant gas discharge hole 124out as supply holes and discharge holes constituting the manifold described above.
  • a plurality of cooling water supply holes 126in and cooling water discharge holes 126out are formed.
  • the cathode separator 130 has a fuel gas supply hole 132in and a fuel gas discharge hole 132out, a plurality of oxidant gas supply holes 134in and an oxidant gas discharge hole (not shown), and a plurality of cooling water supply holes. 136in and cooling water discharge hole 136out are formed.
  • the seal member 140 corresponds to the supply hole and the discharge hole of the anode-side separator 120, and the fuel gas supply hole 142in and the fuel gas discharge hole 142out, and the plurality of oxidant gas supply holes 144in and the oxidant.
  • a gas discharge hole (not shown), a plurality of cooling water supply holes 146in and a cooling water discharge hole 146out are formed.
  • the gas flow path member 150 causes the oxidant gas supplied from the oxidant gas supply hole 134in of the cathode separator 130 to flow along the surface direction (XY plane direction) of the MEGA 110, and discharges it from the oxidant gas discharge hole 134out.
  • the gas flow path for this is comprised.
  • a porous material having gas diffusibility and conductivity such as a metal porous body (for example, expanded metal) is used.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of the anode separator 120.
  • FIG. 3 shows a state viewed from the side facing the other unit cell 100 adjacent to the anode-side separator 120 and through which the coolant flows (hereinafter also referred to as “cooling surface”).
  • cooling surface the surface facing the MEGA 110 opposite to the cooling surface
  • gas flow surface the surface facing the MEGA 110 opposite to the cooling surface.
  • an oxidant gas discharge hole 124out, a plurality of cooling water supply holes 126in and a cooling water discharge hole 126out are formed.
  • a convex portion 202Z and a concave portion 204Z are formed in the inner flow path forming region 121 (FIG. 1) in which these supply holes and discharge holes are formed, as shown in FIG. 2, a convex portion 202Z and a concave portion 204Z ("groove 204Z") on the cooling surface side.
  • a cross-sectional uneven shape cross-sectional corrugated shape. This cross-sectional uneven shape is formed, for example, by pressing a single flat plate.
  • the back side of the convex portion 202Z on the cooling surface forms the fuel gas flow channel groove 202 on the gas flow surface, and the back side of the groove 204Z on the cooling surface forms the rib 204 that partitions the fuel gas flow channel groove 202 on the gas flow surface.
  • the cooling surface groove 204Z functions as a cooling water channel groove (hereinafter also referred to as “cooling water channel groove 204Z”).
  • a fuel gas channel 200 constituted by a plurality of fuel gas channel grooves 202 is formed in a serpentine shape from the fuel gas supply hole 122in to the fuel gas discharge hole 122out.
  • a symbol with “Z” next to a number refers to a member or part on the cooling surface, and a symbol without the same “Z” next to the same number is the back side. Point to the part.
  • the convex portion 202Z functions as a rib that partitions the cooling water passage groove 204Z. Therefore, in the region A at the left end of FIG. 3, if the convex portion 202Z is formed in a rib-like shape that is continuous at a constant height, the convex portion 202Z becomes a wall and serves as a cooling water supply hole. There may be a problem that the flow of the cooling water from 126 in to the cooling water discharge hole 126 out is obstructed. Therefore, this problem is prevented by adopting the structure described below for the convex portion 202Z in this region.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic perspective view showing a part of the fuel gas channel groove 202 along the Y direction in the fuel gas channel 200 in the region A shown in FIG.
  • the upper side is the cooling surface side
  • the lower side is the gas flow surface side.
  • a shallow groove 208 is formed in the fuel gas passage groove 202 formed along the Y direction on the gas flow surface.
  • the shallow groove portion 208 is a portion having a shallower depth than other portions (hereinafter also referred to as “deep groove portion 206”).
  • the depth of the fuel gas passage groove 202 means the distance from the position of the portion in contact with the MEGA 110 on the gas flow surface of the anode separator 120 to the bottom of the fuel gas passage groove 202.
  • the depth of the fuel gas flow channel 202 is deep at the position of the deep groove 206 and shallow at the position of the shallow groove 208.
  • the fuel gas flow channel groove 202 includes a shallow groove portion 208 and a deep groove portion 206 along the Y direction.
  • the fuel gas flow channel groove 202 has a fuel gas flow channel through which the fuel gas flows along the groove 202. Constitute.
  • the cooling surface of the anode-side separator 120 is between the surface of the cathode-side separator of the adjacent unit cell 100 and the back side of the deep groove portion 206. They are in contact with each other and are not in contact with the back side of the shallow groove portion 208. For this reason, on the back side of the shallow groove portion 208 of the anode-side separator 120, a communication channel that connects the two cooling water channel grooves 204 ⁇ / b> Z adjacent to the surface of the cathode-side separator 130 with the back side of the shallow groove portion 208 interposed therebetween. A groove 205Z is formed.
  • the cooling water not only flows in the Y direction (gravity direction) along the cooling water flow path groove 204Z but also flows in the X direction, that is, the direction crossing the Y direction via the communication flow path groove 205Z. It becomes possible to. Thereby, it is possible to prevent the flow of the cooling water along the X direction from being blocked by the convex portion 202Z along the Y direction.
  • the shallow groove portion 208 is similarly formed in the fuel gas passage groove 202 along the X direction of the region A shown in FIG. Thereby, the flow of the cooling water along the Y direction can be prevented from being blocked by the convex portion 202Z along the X direction.
  • the cooling water flow path has the cross flow path portion constituted by the cooling water flow path grooves 204Z along the X direction and the Y direction and the communication flow path grooves 205Z intersecting these.
  • the cooling water channel groove 204Z is a channel groove adjacent to each other with the convex portion 202Z on the back side of the reaction gas channel groove interposed therebetween.
  • the communication channel 205Z is a channel groove formed in the convex portion 202Z on the back side of the reaction gas channel groove.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing an enlarged view of a turn portion (for example, the region B shown in FIG. 3) in which the directions of the fuel gas passage groove 202 and the cooling water passage groove 204 are changed as viewed from the cooling surface side. It is.
  • the flow path direction of the cooling water flow path groove 204Z changes in a region 204ZT (hereinafter referred to as “cooling water turn portion 204ZT”) indicated by a broken line frame in FIG. That is, the direction of the cooling water channel groove 204Z changes along the shape of the cooling water turn part 204T.
  • the direction of the fuel gas flow channel groove 202 changes in a region 208T (hereinafter referred to as “fuel gas turn part 208T”) corresponding to the back side of the coolant turn part 204ZT. That is, the direction of the fuel gas passage groove 202 changes along the shape of the fuel gas turn portion 208T.
  • the fuel gas turn part 208T is formed as a shallow groove part having a smooth curved outline without corners and a constant depth. The effects described below can be obtained by the structure of the fuel gas turn portion 208T.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing, in an enlarged manner, a state viewed from the cooling surface side with respect to a turn portion in which directions of the fuel gas flow channel groove and the cooling water flow channel change as a comparative example.
  • the deep groove portion 206 and the shallow groove portion 208 are adjacent to each other at the corners of the fuel gas turn portion of the fuel gas flow channel groove 202 indicated by a broken line.
  • the elongation ratio of the material differs greatly between the deep groove portion and the shallow groove portion after press molding, so the plate thickness after press molding is different between the deep groove portion 206 and the shallow groove portion 208.
  • the possibility of large variations is great.
  • the variation in the plate thickness between the deep groove portion 206 and the shallow groove portion 208 adjacent to each other at the corner portion increases, and the minimum plate thickness required to maintain the shape cannot be satisfied, and the separator is broken or deformed. Is likely to occur. Therefore, in the case of the comparative example, it is difficult to process the deep groove portion 206 and the shallow groove portion 208 with high accuracy in the fuel gas turn portion (particularly the corner portion) of the fuel gas passage groove 202.
  • the groove of the fuel gas turn section 208T (FIG. 5) of the fuel gas flow path groove 202 has a smooth curved outline without corners and a constant depth. It is a shallow groove.
  • the elongation rate of the material at the turn portion can be kept constant, it is possible to suppress the breakage and deformation described in the comparative example.
  • the fuel gas turn portion 208T is a shallow groove portion having a certain depth, the cooling water distribution efficiency is improved as compared with the structure of the comparative example, but the anode side separator 120 contacts the adjacent cathode side separator 130. The contact area decreases at the fuel gas turn portion 208T.
  • the region of the reactive gas turn portion 208T which is a shallow groove portion, should satisfy the requirements for the maximum output of the fuel cell and the contact resistance. It is preferable to set to.
  • the turn part in the region B in FIG. 3 has been described as an example, but the same configuration can be applied to the turn part in which the direction of the fuel gas flow channel groove and the cooling water flow channel groove in other regions changes. is there.
  • the groove of the fuel gas turn groove 208T (FIG. 5) of the fuel gas passage groove 202 is a shallow groove having a smooth curved outline without corners and a constant depth.
  • a deep groove portion having a smooth curved outline without corners and a constant depth may be used.
  • the contact area where the anode side separator 120 contacts the adjacent cathode side separator 130 is improved in the fuel gas turn part 208T. It is lower than the structure. Whether the fuel gas turn part 208T is a shallow groove part or a deep groove part may be selected according to the margin of the entire system for cooling the fuel cell.
  • the groove of the fuel gas turn groove 208T of the fuel gas passage groove 202 has a smooth curved outline without corners and a constant depth, but has a corner. It is good also as a groove part which has an outline and constant depth. However, a smooth curved outline without corners is easier to press, and can be formed with higher accuracy while suppressing breakage and deformation.
  • the fuel gas flow path of the anode side separator 120 has been described.
  • the flow path structure similar to the fuel gas flow path can be applied to the oxidant gas flow path of the cathode side separator. is there.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the invention.
  • the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate.
  • elements other than the elements described in the independent claims among the constituent elements in the above-described embodiments and modifications are additional elements and can be omitted as appropriate.
  • SYMBOLS 10 Fuel cell 100 ... Unit cell 120 ... Anode side separator 121 ... Flow path formation area 122in ... Fuel gas supply hole 122out ... Fuel gas discharge hole 124in ... Oxidant gas supply hole 124out ... Oxidant gas discharge hole 126in ... Cooling water supply Hole 126out ... Cooling water discharge hole 130 ... Cathode side separator 132in ... Fuel gas supply hole 132out ... Fuel gas discharge hole 134in ... Oxidant gas supply hole 134out ... Oxidant gas discharge hole 136in ... Cooling water supply hole 136out ... Cooling water discharge hole DESCRIPTION OF SYMBOLS 140 ...

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Abstract

　セパレータは、プレス加工によって形成された凹凸形状を有し、セパレータの一方の面は凹凸形状により形成された複数の反応ガス流路溝を含む反応ガス流路を有するガス流通面を構成し、セパレータの他方の面は凹凸形状により形成された複数の冷却水流路溝を含む冷却水流路を含む冷却面を構成している。冷却水流路は、反応ガス流路の反応ガス流路溝を挟んで隣り合う冷却水流路溝と、前記隣り合う冷却水流路の間の前記反応ガス流路溝の前記冷却面側に形成されて冷却水流路溝よりも深さの浅い連通流路溝と、を含む交差流路部と、冷却水流路溝の方向が変化する冷却水ターン部と、を備える。冷却水ターン部の裏側の位置においてガス流通面に反応ガスターン部が形成され、反応ガスターン部は一定の深さの溝部で構成されている。

Description

セパレータおよび燃料電池 関連出願の相互参照
　本願は、２０１３年１０月２日に出願された出願番号２０１３－２０７０８６の日本特許出願に基づく優先権を主張し、その開示の全てが参照によって本願に組み込まれる。
　本発明は、燃料電池に用いられるセパレータ、及び、燃料電池に関する。
　燃料電池に用いられるセパレータとして、従来から、プレス加工によって凹凸形状を形成することにより、一方の面に溝状の反応ガス流路を形成し、他方の面に溝状の冷却水流路を形成するものが知られている。例えば、特許文献１には、一方の面に燃料ガス（水素）流路として溝状の蛇行状流路が形成されており、他方の面に冷却水流路として溝状の直線状流路が形成されているセパレータが開示されている。このセパレータでは、燃料ガス流路のうち、流路の方向が変化して燃料ガス流路の方向と冷却水流路の方向が直交する領域の燃料ガス流路溝に、他の溝部に比べて浅い浅溝部が形成されている。これらの浅溝部の裏側の冷却水流路側は冷却水が通過可能な溝となるので、この溝を介して、平行な直線状の冷却水流路の間が連通し、直交する冷却水流路が形成される。なお、燃料ガス流路や冷却水流路の方向が変化する部位を「ターン部」と呼ぶ。また、浅溝部に比べて深い他の溝部を「深溝部」とも呼ぶ。
ＷＯ２０１２／１６０６０７Ａ
　上記セパレータにおいて、プレス加工時において深溝部と浅溝部とでは材料の伸び率が異なること、および、ターン部の直交する角部に浅溝部と深溝部を隣接して形成するための金型の加工が難しいこと、から、プレス加工後の板厚の精度を確保することが難しく、破れや変形等が発生し易い、という課題があった。
　本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態は、燃料電池に用いられるセパレータである。このセパレータは、プレス加工によって形成された凹凸形状を有し、前記セパレータの一方の面は前記凹凸形状により形成された複数の反応ガス流路溝を含む反応ガス流路を有するガス流通面を構成し、前記セパレータの他方の面は前記凹凸形状により形成された複数の冷却水流路溝を含む冷却水流路を含む冷却面を構成する。前記冷却水流路は、前記反応ガス流路の反応ガス流路溝を挟んで隣り合う冷却水流路溝と、前記隣り合う冷却水流路の間の前記反応ガス流路溝の前記冷却面側に形成されて前記冷却水流路溝よりも深さの浅い連通流路溝と、を含む交差流路部と、前記冷却水流路溝の方向が変化する冷却水ターン部と、を備える。前記冷却水ターン部の裏側の位置において前記ガス流通面に反応ガスターン部が形成され、前記反応ガスターン部は一定の深さの溝部で構成されている。この形態のセパレータによれば、反応ガスターン部が一定の深さの溝部で構成されているので、プレス加工時において反応ガス流路溝のターン部における材料の伸び率が一定となり、破れや変形等を抑制することが可能である。
（２）上記形態のセパレータにおいて、前記反応ガスターン部の前記一定の深さの溝部は、前記連通流路溝が形成されている位置における前記ガス流通面側の深さと同じ深さの浅溝部、または、前記連通流路溝が形成されていない位置における前記ガス流通面側の深さと同じ深さの深溝部としてもよい。このようにすれば、容易に反応ガスターン部を形成することができ、プレス加工時において反応ガス流路溝のターン部における材料の伸び率が一定となり、破れや変形等を抑制することが可能である。
（３）上記形態のセパレータにおいて、前記反応ガスターン部および前記冷却水ターン部は、角のない滑らかな曲線の輪郭としてもよい。このようにすれば、反応ガス流路溝の反応ガスターン部および冷却水流路溝の冷却水ターン部の加工が容易となり、破れや変形等を抑制することが可能である。
　本発明は、上記形態のセパレータ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、上記形態のセパレータを備える燃料電池のユニットセル、そのユニットセルを備える燃料電池、その燃料電池を備える燃料電池システム等の形態で実現することができる。
第１実施形態における燃料電池の構成を示す概略斜視図である。 ユニットセルの構成を分解して示す概略斜視図である。 アノード側セパレータの構成を示す概略平面図である。 燃料ガス流路溝の一部を拡大して示す概略斜視図である。 燃料ガス流路溝および冷却水流路溝の方向が変化するターン部について冷却面側から見た状態を拡大して示す概略斜視図である。 比較例としての燃料ガス流路溝および冷却水流路溝の方向が変化するターン部について冷却面側から見た状態を拡大して示す概略斜視図である。
Ａ．実施形態：
　図１は、燃料電池１０の構成を示す概略斜視図である。燃料電池１０は、複数のユニットセル１００を水平方向であるＺ方向（以下、「積層方向」とも呼ぶ）に積層し、一対のエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅで挟持したスタック構造を有している。前端側のエンドプレート１７０Ｆとユニットセル１００との間には、前端側の絶縁板１６５Ｆを介して前端側のターミナルプレート１６０Ｆが設けられている。後端側のエンドプレート１７０Ｅとユニットセル１００との間にも、同様に、後端側の絶縁板１６５Ｅを介して後端側のターミナルプレート１６０Ｅが設けられている。ユニットセル１００とターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅと絶縁板１６５Ｆ，１６５Ｅとエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅは、それぞれ、略矩形状の外形を有する板状構造を有しており、長辺がＸ方向（水平方向）で短辺がＹ方向（重力方向，鉛直方向）に沿うように配置されている。
　前端側におけるエンドプレート１７０Ｆと絶縁板１６５Ｆとターミナルプレート１６０Ｆには、燃料ガス供給孔１７２ｉｎ及び燃料ガス排出孔１７２ｏｕｔと、複数の酸化剤ガス供給孔１７４ｉｎ及び酸化剤ガス排出孔１７４ｏｕｔと、複数の冷却水供給孔１７６ｉｎ及び冷却水排出孔１７６ｏｕｔと、が設けられている。これらの供給孔及び排出孔は、各ユニットセル１００の対応する位置に設けられているそれぞれの孔（不図示）と連結して、それぞれに対応するガス或いは冷却水の供給マニホールド及び排出マニホールドを構成する。その一方、後端側におけるエンドプレート１７０Ｅと絶縁板１６５Ｅとターミナルプレート１６０Ｅには、これらの供給孔や排出孔は設けられていない。これは、反応ガス（燃料ガス，酸化剤ガス）および冷却水を前端側のエンドプレート１７０Ｆからそれぞれのユニットセル１００に対して供給マニホールドを介して供給しつつ、それぞれのユニットセル１００からの排出ガスおよび排出水を前端側のエンドプレート１７０から外部に対して排出マニホールドを介して排出するタイプの燃料電池であることによる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、前端側のエンドプレート１７０Ｆから反応ガスおよび冷却水を供給し、後端側のエンドプレート１７０Ｅから排出ガスおよび排出水が外部へ排出されるタイプ等の種々のタイプの燃料電池として構成することができる。
　複数の酸化剤ガス供給孔１７４ｉｎは前端側のエンドプレート１７０Ｆの下端の外縁部にＸ方向（長辺方向）に沿って配置されており、複数の酸化剤ガス排出孔１７４ｏｕｔは上端の外縁部にＸ方向に沿って配置されている。燃料ガス供給孔１７２ｉｎは前端側のエンドプレート１７０Ｆの右端の外縁部のＹ方向（短辺方向）の上端部に配置されており、燃料ガス排出孔１７２ｏｕｔは左端の外縁部のＹ方向の下端部に配置されている。複数の冷却水供給孔１７６ｉｎは燃料ガス供給孔１７２ｉｎの下側にＹ方向に沿って配置されており、複数の冷却水排出孔１７６ｏｕｔは燃料ガス排出孔１７２ｏｕｔの上側にＹ方向に沿って配置されている。
　前端側のターミナルプレート１６０Ｆおよび後端側のターミナルプレート１６０Ｅは、各ユニットセル１００の発電電力の集電板であり、不図示の端子から集電した電力を外部へ出力するためのものである。
　図２は、ユニットセル１００の構成を分解して示す概略斜視図である。ユニットセル１００は、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）１１０と、ＭＥＧＡ１１０を両側から挟むアノード側セパレータ１２０およびカソード側セパレータ１３０と、カソード側セパレータ１３０とＭＥＧＡ１１０との間に介挿されたガス流路部材１５０と、ＭＥＧＡ１１０の外周を覆うシール部材１４０と、を備えている。
　ＭＥＧＡ１１０は、電解質膜の両面に一対の触媒電極層が形成された膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を含み、膜電極接合体の両面に一対のガス拡散層が形成された発電体である。なお、ＭＥＧＡをＭＥＡと呼ぶ場合もある。
　アノード側セパレータ１２０及びカソード側セパレータ１３０は、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、ステンレス鋼やチタンなどの金属部材によって形成されている。
　アノード側セパレータ１２０には、後述するように、ＭＥＧＡ１１０側の面に溝状の燃料ガス流路が形成されており、反対側の面に溝状の冷却水流路が形成されている。
　アノード側セパレータ１２０には、上述したマニホールドを構成する供給孔及び排出孔として、燃料ガス供給孔１２２ｉｎ及び燃料ガス排出孔１２２ｏｕｔと、複数の酸化剤ガス供給孔１２４ｉｎ及び酸化剤ガス排出孔１２４ｏｕｔと、複数の冷却水供給孔１２６ｉｎ及び冷却水排出孔１２６ｏｕｔと、が形成されている。同様に、カソード側セパレータ１３０には、燃料ガス供給孔１３２ｉｎ及び燃料ガス排出孔１３２ｏｕｔと、複数の酸化剤ガス供給孔１３４ｉｎ及び酸化剤ガス排出孔（図示せず）と、複数の冷却水供給孔１３６ｉｎ及び冷却水排出孔１３６ｏｕｔと、が形成されている。また、シール部材１４０にも、同様に、アノード側セパレータ１２０の供給孔及び排出孔に対応して、燃料ガス供給孔１４２ｉｎ及び燃料ガス排出孔１４２ｏｕｔと、複数の酸化剤ガス供給孔１４４ｉｎ及び酸化剤ガス排出孔（図示せず）と、複数の冷却水供給孔１４６ｉｎ及び冷却水排出孔１４６ｏｕｔと、が形成されている。
　ガス流路部材１５０は、カソード側セパレータ１３０の酸化剤ガス供給孔１３４ｉｎから供給される酸化剤ガスを、ＭＥＧＡ１１０の面方向（ＸＹ平面方向）に沿って流し、酸化剤ガス排出孔１３４ｏｕｔから排出するためのガス流路を構成する。ガス流路部材１５０としては、例えば、金属多孔体（例えば、エキスパンドメタル）などのガス拡散性および導電性を有する多孔質の材料が用いられる。
　図３は、アノード側セパレータ１２０の構成を示す概略平面図である。なお、図３は、アノード側セパレータ１２０に隣接する他のユニットセル１００に対向する面であって冷却材が流れる面（以下、「冷却面」とも呼ぶ）の側から見た状態を示している。なお、冷却面とは反対のＭＥＧＡ１１０に対向する面を「ガス流通面」とも呼ぶ。アノード側セパレータ１２０の外周縁部には、上述したように、反応ガスおよび冷却水の供給孔及び排出孔として、燃料ガス供給孔１２２ｉｎ及び燃料ガス排出孔１２２ｏｕｔと、複数の酸化剤ガス供給孔１２４ｉｎ及び酸化剤ガス排出孔１２４ｏｕｔと、複数の冷却水供給孔１２６ｉｎ及び冷却水排出孔１２６ｏｕｔと、が形成されている。そして、これらの供給孔及び排出孔が形成された内側の流路形成領域１２１（図１）には、図２に示すように、冷却面側において凸部２０２Ｚと凹部２０４Ｚ（「溝２０４Ｚ」と呼ぶ）とが交互に繰り返し並んだ断面凸凹形状（断面波形形状）が形成されている。この断面凹凸形状は、例えば、一枚の平板をプレス加工することによって形成されたものである。冷却面における凸部２０２Ｚの裏側が、ガス流通面において燃料ガス流路溝２０２を構成し、冷却面における溝２０４Ｚの裏側は、ガス流通面において燃料ガス流路溝２０２を仕切るリブ２０４を構成する。また、冷却面の溝２０４Ｚは、冷却水流路溝（以下、「冷却水流路溝２０４Ｚ」とも呼ぶ）として機能する。そして、ガス流通面においては、複数の燃料ガス流路溝２０２で構成される燃料ガス流路２００が、燃料ガス供給孔１２２ｉｎから燃料ガス排出孔１２２ｏｕｔへ向けてサーペンタイン状に形成されている。以下の説明において、数字の次に「Ｚ」が付されている符号は冷却面における部材又は部分を指しており、これと同じ数字でその次に「Ｚ」が付されていない符号はその裏側の部分を指している。
　図３に示す冷却面側において、凸部２０２Ｚは冷却水流路溝２０４Ｚを仕切るリブとして機能する。このため、図３の左端部にある領域Ａにおいて、仮に、凸部２０２Ｚを一定の高さで連続するリブ状の形状に形成した場合には、凸部２０２Ｚが壁となって冷却水供給孔１２６ｉｎから冷却水排出孔１２６ｏｕｔへ向かう冷却水の流れを阻害するという問題を生じ得る。そこで、この領域の凸部２０２Ｚを以下で説明する構造とすることにより、この問題を防止している。
　図４は、図３に示した領域Ａ内の燃料ガス流路２００のうちＹ方向に沿った燃料ガス流路溝２０２の一部を拡大して示す概略斜視図である。図４において、上方は冷却面側であり、下方はガス流通面側である。ガス流通面において、Ｙ方向に沿って形成された燃料ガス流路溝２０２には、浅溝部２０８が形成されている。浅溝部２０８は、他の部分（以下、「深溝部２０６」とも呼ぶ）よりも深さが浅い部分である。ここで、燃料ガス流路溝２０２の深さとは、アノード側セパレータ１２０のガス流通面のＭＥＧＡ１１０に接触する部分の位置から、燃料ガス流路溝２０２の底部までの距離を意味する。従って、燃料ガス流路溝２０２の深さは、深溝部２０６の位置において深く、浅溝部２０８の位置において浅くなる。この燃料ガス流路溝２０２は、Ｙ方向に沿って浅溝部２０８および深溝部２０６が存在するが、いずれも、ＭＥＧＡ１１０とは接触しないため、溝２０２に沿って燃料ガスが流れる燃料ガス流路を構成する。
　また、複数のユニットセル１００が積層された燃料電池１０（図１，２参照）において、アノード側セパレータ１２０の冷却面は、隣接するユニットセル１００のカソード側セパレータの表面と深溝部２０６の裏側で接触し、浅溝部２０８の裏側では接触しない。このため、アノード側セパレータ１２０の浅溝部２０８の裏側には、カソード側セパレータ１３０の表面との間に、浅溝部２０８の裏側を挟んで隣接する２つの冷却水流路溝２０４Ｚを連通する連通流路溝２０５Ｚが形成される。この構造によって、冷却水は、冷却水流路溝２０４Ｚに沿ってＹ方向（重力方向）に流れるだけでなく、連通流路溝２０５Ｚを介してＸ方向、すなわちＹ方向に交差する方向にも流れるようにすることが可能となる。これにより、Ｘ方向に沿った冷却水の流れが、Ｙ方向に沿った凸部２０２Ｚによって遮断されるのを防止することができる。
　また、図示は省略するが、図３に示した領域ＡのＸ方向に沿った燃料ガス流路溝２０２にも同様に浅溝部２０８が形成されることが好ましい。これにより、Ｙ方向に沿った冷却水の流れが、Ｘ方向に沿った凸部２０２Ｚによって遮断されるのを防止することができる。
　また、図示は省略するが、Ｘ方向およびＹ方向に沿った燃料ガス流路溝２０２だけでなく、Ｘ方向およびＹ方向に対して斜め方向に沿った燃料ガス流路溝２０２に対しても同様に浅溝部２０８が形成されることが好ましい。これにより、Ｘ方向あるいはＹ方向に沿った冷却水の流れが、凸部２０２Ｚによって遮断されるのを防止することができる。
　以上のように、冷却水流路は、Ｘ方向およびＹ方向に沿った冷却水流路溝２０４Ｚおよびこれらに交差する連通流路溝２０５Ｚで構成される交差流路部を有する。冷却水流路溝２０４Ｚは、反応ガス流路溝の裏側の凸部２０２Ｚを挟んで隣り合う流路溝である。また、連通流路２０５Ｚは、反応ガス流路溝の裏側の凸部２０２Ｚに形成された流路溝である。この結果、冷却水供給孔１２６ｉｎから供給される冷却水を、Ｘ方向およびＹ方向のいずれの方向に沿った凸部２０２Ｚによっても遮断されずに、冷却水排出孔１２６ｏｕｔへ向けて流すことが可能である。
　図５は、燃料ガス流路溝２０２および冷却水流路溝２０４の方向が変化するターン部（例えば、図３に示した領域Ｂ）について冷却面側から見た状態を拡大して示す概略斜視図である。冷却面では、図５の破線枠で示した領域２０４ＺＴ（以下、「冷却水ターン部２０４ＺＴ」と呼ぶ）内において、冷却水流路溝２０４Ｚの流路方向が変化する。すなわち、冷却水流路溝２０４Ｚの方向は、冷却水ターン部２０４Ｔの形状に沿って変化している。一方、ガス流通面では、冷却水ターン部２０４ＺＴの裏側に相当する領域２０８Ｔ（以下、「燃料ガスターン部２０８Ｔ」と呼ぶ）において、燃料ガス流路溝２０２の方向が変化する。すなわち、燃料ガス流路溝２０２の方向は、燃料ガスターン部２０８Ｔの形状に沿って変化している。本実施形態において、燃料ガスターン部２０８Ｔは、角のない滑らかな曲線の輪郭を有し深さが一定の浅溝部として形成されている。この燃料ガスターン部２０８Ｔの構造により、以下で説明する効果を得ることが可能である。
　図６は、比較例としての燃料ガス流路溝および冷却水流路溝の方向が変化するターン部について冷却面側から見た状態を拡大して示す概略斜視図である。比較例では、破線で示した燃料ガス流路溝２０２の燃料ガスターン部の角部において深溝部２０６と浅溝部２０８とが隣接する形状となっている。課題において説明したように、流路の方向が変化するターン部では、その形状に合わせてプレス加工用の金型の傾斜面を適切に形成する必要があり、特に角部（直交部分）の形状を高精度な形状とすることが難しい。また、薄板をプレス加工してセパレータを成型する場合、プレス成型後の深溝部と浅溝部とで材料の伸び率が大きく異なるため、プレス成型後の板厚が深溝部２０６と浅溝部２０８とで大きくばらつく可能性が大きい。これらの理由から、特に、角部において隣接する深溝部２０６と浅溝部２０８とで板厚のバラツキが大きくなり、形状の保持に要する最低板厚を満たすことができず、セパレータに破れや変形等が発生し易くなる。従って、比較例の場合、燃料ガス流路溝２０２の燃料ガスターン部（特に角部）において、深溝部２０６と浅溝部２０８とを高精度に加工することは困難である。
　これに対して、上記実施形態では、上述したように、燃料ガス流路溝２０２の燃料ガスターン部２０８Ｔ（図５）の溝は、角のない滑らかな曲線の輪郭を有し深さが一定の浅溝部とされている。これにより、プレス成型時において、ターン部での材料の伸び率を一定に保持することができるので、比較例で説明した破れや変形等を抑制することが可能である。なお、燃料ガスターン部２０８Ｔを一定深さの浅溝部とした場合、冷却水の分配効率については比較例の構造の場合よりも向上するが、アノード側セパレータ１２０が隣接するカソード側セパレータ１３０に接触する接触面積が燃料ガスターン部２０８Ｔにおいては低下する。接触面積の低下は接触抵抗の上昇となり、燃料電池の最大出力の低下となる。そこで、接触抵抗の上昇を極力抑制し燃料電池の最大出力の低下を極力抑制するために、浅溝部とされる反応ガスターン部２０８Ｔの領域を、燃料電池の最大出力や接触抵抗の要求を満たすように設定することが好ましい。
　以上の説明は、図３の領域Ｂのターン部を例として説明したが、他の領域の燃料ガス流路溝および冷却水流路溝の方向が変化するターン部においても同様の構成を適用可能である。
Ｂ．変形例：
　なお、上述した実施形態では、燃料ガス流路溝２０２の燃料ガスターン部２０８Ｔ（図５）の溝が、角のない滑らかな曲線の輪郭を有し深さが一定の浅溝部とされていたが、この代わりに、角のない滑らかな曲線の輪郭を有し深さが一定の深溝部としてもよい。この場合にも、プレス成型時において、ターン部での材料の伸び率を一定に保持することができるので、比較例で説明した破れや変形等を抑制することが可能である。なお、燃料ガスターン部２０８Ｔを深溝部で形成した場合、アノード側セパレータ１２０が隣接するカソード側セパレータ１３０に接触する接触面積が燃料ガスターン部２０８Ｔにおいて向上するが、冷却水の分配効率については比較例の構造の場合よりも低下する。燃料ガスターン部２０８Ｔを浅溝部とするか深溝部とするかは、燃料電池を冷却するシステム全体の余裕度に応じて選択すればよい。
　また、上記実施形態および上記変形例では、燃料ガス流路溝２０２の燃料ガスターン部２０８Ｔの溝を、角のない滑らかな曲線の輪郭を有し深さが一定の溝部としていたが、角を有する輪郭を有し深さが一定の溝部としてもよい。但し、角の無い滑らかな曲線の輪郭とする方が、プレス加工が容易であり、破れや変形等を抑制して、より高精度に形成することが可能である。
　また、上述した実施形態では、アノード側セパレータ１２０の燃料ガス流路について説明したが、カソード側セパレータの酸化剤ガス流路にも燃料ガス流路と同様の流路構造を適用することが可能である。
　本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
　　１０…燃料電池
　　１００…ユニットセル
　　１２０…アノード側セパレータ
　　１２１…流路形成領域
　　１２２ｉｎ…燃料ガス供給孔
　　１２２ｏｕｔ…燃料ガス排出孔
　　１２４ｉｎ…酸化剤ガス供給孔
　　１２４ｏｕｔ…酸化剤ガス排出孔
　　１２６ｉｎ…冷却水供給孔
　　１２６ｏｕｔ…冷却水排出孔
　　１３０…カソード側セパレータ
　　１３２ｉｎ…燃料ガス供給孔
　　１３２ｏｕｔ…燃料ガス排出孔
　　１３４ｉｎ…酸化剤ガス供給孔
　　１３４ｏｕｔ…酸化剤ガス排出孔
　　１３６ｉｎ…冷却水供給孔
　　１３６ｏｕｔ…冷却水排出孔
　　１４０…シール部材
　　１４２ｉｎ…燃料ガス供給孔
　　１４２ｏｕｔ…燃料ガス排出孔
　　１４４ｉｎ…酸化剤ガス供給孔
　　１４４ｏｕｔ…酸化剤ガス排出孔
　　１４６ｉｎ…冷却水供給孔
　　１４６ｏｕｔ…冷却水排出孔
　　１５０…ガス流路部材
　　１６０Ｅ…ターミナルプレート
　　１６０Ｆ…ターミナルプレート
　　１６５Ｅ…絶縁板
　　１６５Ｆ…絶縁板
　　１７０Ｅ…エンドプレート
　　１７０Ｆ…エンドプレート
　　１７２ｉｎ…燃料ガス供給孔
　　１７２ｏｕｔ…燃料ガス排出孔
　　１７４ｉｎ…酸化剤ガス供給孔
　　１７４ｏｕｔ…酸化剤ガス排出孔
　　１７６ｉｎ…冷却水供給孔
　　１７６ｏｕｔ…冷却水排出孔
　　２００…燃料ガス流路
　　２０２…燃料ガス流路溝
　　２０２Ｚ…凸部
　　２０４Ｚ…冷却水流路溝
　　２０４ＺＴ…冷却水ターン部
　　２０５Ｚ…連通流路溝
　　２０６…深溝部
　　２０８…浅溝部
　　２０８Ｔ…燃料ガスターン部

Claims (6)

  1. 　燃料電池に用いられるセパレータであって、
    　プレス加工によって形成された凹凸形状を有し、前記セパレータの一方の面は前記凹凸形状により形成された複数の反応ガス流路溝を含む反応ガス流路を有するガス流通面を構成し、前記セパレータの他方の面は前記凹凸形状により形成された複数の冷却水流路溝を含む冷却水流路を含む冷却面を構成し、
    　前記冷却水流路は、
    　前記反応ガス流路の反応ガス流路溝を挟んで隣り合う冷却水流路溝と、前記隣り合う冷却水流路の間の前記反応ガス流路溝の前記冷却面側に形成されて前記冷却水流路溝よりも深さの浅い連通流路溝と、を含む交差流路部と、
    　前記冷却水流路溝の方向が変化する冷却水ターン部と、を備え、
    　前記冷却水ターン部の裏側の位置において前記ガス流通面に反応ガスターン部が形成され、前記反応ガスターン部は一定の深さの溝部で構成されている、セパレータ。
  2. 　請求項１に記載のセパレータであって、
    　前記反応ガスターン部の前記一定の深さの溝部は、前記連通流路溝が形成されている位置における前記ガス流通面側の深さと同じ深さの浅溝部、または、前記連通流路溝が形成されていない位置における前記ガス流通面側の深さと同じ深さの深溝部である、セパレータ。
  3. 　請求項１または２に記載のセパレータであって、
    　前記反応ガスターン部および前記冷却水ターン部は、角のない滑らかな曲線の輪郭を有する、セパレータ。
  4. 　膜電極接合体とセパレータとが向かい合って配置され、両者の間に前記膜電極接合体の表面に沿って反応ガスを供給するためのガス流路が形成された燃料電池であって、
    　前記セパレータは、
    　プレス加工によって形成された凹凸形状を有し、前記セパレータの一方の面は前記凹凸形状により形成された複数の反応ガス流路溝を含む反応ガス流路を有するガス流通面を構成し、前記セパレータの他方の面は前記凹凸形状により形成された複数の冷却水流路溝を含む冷却水流路を含む冷却面を構成し、
    　前記冷却水流路は、
    　前記反応ガス流路の反応ガス流路溝を挟んで隣り合う冷却水流路溝と、前記隣り合う冷却水流路の間の前記反応ガス流路溝の前記冷却面側に形成されて前記冷却水流路溝よりも深さの浅い連通流路溝と、を含む交差流路部と、
    　前記冷却水流路溝の方向が変化する冷却水ターン部と、を備え、
    　前記冷却水ターン部の裏側の位置において前記ガス流通面に反応ガスターン部が形成され、前記反応ガスターン部は一定の深さの溝部で構成されている、燃料電池。
  5. 　請求項４に記載の燃料電池であって、
    　前記反応ガスターン部の前記一定の深さの溝部は、前記連通流路溝が形成されている位置における前記ガス流通面側の深さと同じ深さの浅溝部、または、前記連通流路溝が形成されていない位置における前記ガス流通面側の深さと同じ深さの深溝部である、燃料電池。
  6. 　請求項４または５に記載の燃料電池であって、
    　前記反応ガスターン部および前記冷却水ターン部は、角のない滑らかな曲線の輪郭を有する、燃料電池。
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