CN100541891C - 燃料电池及燃料电池用隔板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池，其包括：电解质部；和隔板，该隔板表里一体地形成有气体流路面和制冷剂流路面，其中所述气体流路面形成有反应气体流过的气体流路，所述制冷剂流路面形成有冷却介质流过的制冷剂流路。气体流路面具有：平行地形成的多个线状气体流路，和气体流路连接部，该气体流路连接部被构成为将多个线状气体流路分割为多个线状气体流路组、并且串联连接多个线状气体流路组的至少一部分。制冷剂流路面具有相对多个线状气体流路表里一体地形成的多个线状制冷剂流路，并具有被构成为与气体流路连接部表里一体地形成、并且并联连接多个线状制冷剂流路的制冷剂流路连接部。

Description

燃料电池及燃料电池用隔板
技术领域
本发明涉及燃料电池以及燃料电池用隔板。
背景技术
近年来，提出了通过冲压成形来制造燃料电池用隔板。例如，在专利文献1中公开了一种用于将燃料电池用隔板设定为用于通过冲压成形来制造的适当的凹凸形状的技术。
但是，在通过冲压成形来制造燃料电池用隔板时，仅着眼于例如形成有反应气体流路的一个面而确定燃料电池用隔板的形状，而没有着眼于与反面一起形成为正反面一个整体的形状。这是因为反应气体流路和制冷剂流路所要求的流路的特性不同。因此，在通过冲压成形来制造燃料电池用隔板时，需要对反应气体流路和制冷剂流路这样的每个面准备隔板，同时也产生了使导电性、传热性下降的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供一种对燃料电池用隔板的两个面表里一体地形成流路的技术。
本发明的第1燃料电池其特征在于，包括：
电解质部；和
隔板，该隔板表里一体地形成有气体流路面和制冷剂流路面，其中所述气体流路面形成有反应气体流过的气体流路，所述制冷剂流路面形成有冷却介质(制冷剂)流过的制冷剂流路；
所述气体流路面具有：平行地形成的多个线状气体流路，和气体流路连接部，该气体流路连接部被构成为将所述多个线状气体流路分割为多个线状气体流路组、并且串联连接所述多个线状气体流路组的至少一部分；
所述制冷剂流路面具有：相对所述多个线状气体流路表里一体地形成的多个线状制冷剂流路，和被构成为与所述气体流路连接部表里一体地形成、并且并联连接所述多个线状制冷剂流路的制冷剂流路连接部。
在本发明的隔板中，表里一体地形成有气体流路面和制冷剂流路面，其中所述气体流路面形成有反应气体流过的气体流路，所述制冷剂流路面形成有冷却介质流过的制冷剂流路。在该隔板中，在气体流路面上串联连接有多个线状气体流路组，另一方面，在制冷剂流路面上并联连接有多个线状制冷剂流路。
在这里，制冷剂流路连接部例如可以通过在多个线状制冷剂流路的上游侧设置制冷剂流路分配部，同时在多个线状制冷剂流路的下游侧设置制冷剂流路合流部来实现。制冷剂流路分配部是用于向各线状制冷剂流路分配制冷剂的流路。制冷剂流路合流部是用于使来自各线状制冷剂流路的制冷剂合流的流路。这样，制冷剂流路面也可以构成为具有：相对所述多个线状气体流路表里一体地形成的多个线状制冷剂流路，表里一体地形成在制冷剂入口侧的所述气体流路连接部上、并向所述多个线状制冷剂流路分配制冷剂的制冷剂流路分配部，和表里一体地形成在制冷剂出口侧的所述气体流路连接部上、并使来自所述多个线状制冷剂流路的制冷剂合流的制冷剂流路合流部。
这些结构，在表里一体地形成有气体流路面和制冷剂流路面的隔板中，能够实现较长地串联连接的气流流路和较短地并联连接的制冷剂流路。由此，在成型性较好的表里一体型的隔板中，能够实现流速较快的气流流路和压力损失较小的制冷剂流路。
另外，所谓“平行”，意思是反应气体与冷却介质向相同或相反方向流动，进而，不仅仅意味着反应气体与冷却介质直线状地平行流动，也包括例如双方蛇行那样的情况，具有广义的含义。
另外，表里一体型的隔板不仅限于后述的钣金的冲压成形，通过例如柔性碳(flexible carbon)等非金属材料的冲压成形也能够制造。进而，只要是表里一体型，壁厚便均等，所以不仅限于冲压成形，通过其他的加工方法也具有良好的加工性。
进而，本发明也可以用于在隔板中设置歧管的方式或在隔板的外部设置歧管的方式中的任意一种方式中。
在上述燃料电池中，也可以设为，所述气体流路连接部具有与所述多个线状气体流路不连续、并且与所述电解质部相接触的凹凸形状。
这样一来，能够使气体流路连接部的流路剖面面积接近多个线状气体流路的流路剖面面积，所以具有能够抑制由因流速的急剧变化而产生的压力上升引起的阳极气体中所含的水分的凝集的优点。进而，凹凸形状构成为其顶点与电解质部相接触，所以也起到提高气体流路连接部的隔板的强度、刚性、导电性等性能的效果。
在上述燃料电池中，也可以设为，所述气体流路连接部串联连接全部所述多个线状气体流路组。这样一来，对于气体流路能够实现独立的蛇行构造。
在上述燃料电池中，也可以设为：所述气体流路连接部具有分割所述多个线状气体流路的气体流路分割梁；
所述气体流路分割梁被形成为使得，至少在所述气体流路连接部，与所述电解质部相接触的宽度和与所述电解质部相接触的压力中的至少一方比构成所述多个线状气体流路的线状气体流路梁的与所述电解质部相接触的宽度或压力大。
这样一来，能够抑制经由电解质部所具有的气体扩散层而产生的气体的短路。为了提高上述压力，例如只要至少在气体流路连接部，使气体流路分割梁的在电解质部以及隔板的层叠方向的高度比线状气体流路梁的所述高度高即可。
在上述燃料电池中，也可以设为：所述气体流路连接部具有分割所述多个线状气体流路的气体流路分割梁；
所述气体流路分割梁被形成为使得，至少在所述气体流路连接部，与所述电解质部相接触的宽度比构成所述多个线状气体流路的线状气体流路梁的与所述电解质部相接触的宽度大；
所述制冷剂流路面具有与所述气体流路分割梁表里一体地形成的特定的线状制冷剂流路；
所述制冷剂流路连接部具有流量控制形状，该流量控制形状抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量、以使得该流量接近流入所述多个线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量。
这样一来，多个线状制冷剂流路与特定的线状制冷剂流路的冷却能力接近，所以能够抑制燃料电池内部所产生的温度不均。
在上述燃料电池中，也可以设为，所述流量控制形状具有形成在所述特定的线状制冷剂流路的外侧的堰状的构造，以抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量。
在上述燃料电池中，也可以设为：所述气体流路连接部具有分割所述多个线状气体流路的气体流路分割梁；
所述气体流路分割梁被形成得，至少在所述气体流路连接部，与所述电解质部相接触的宽度比构成所述多个线状气体流路的线状气体流路梁的与所述电解质部相接触的宽度大；
在上述燃料电池中，所述制冷剂流路面具有与所述气体流路分割梁表里一体地形成的特定的线状制冷剂流路；
所述特定的线状制冷剂流路被构成为抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量、以使得该流量接近流入所述多个线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量。
在上述燃料电池中，也可以设为，所述隔板具有装设在所述特定的线状制冷剂流路的内侧的流量抑制构件，以抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量；也可以设置在所述特定的线状制冷剂流路的内侧使流路阻力增大的凸部形状。
在上述燃料电池中，也可以设为，所述气体流路连接部具有被构成为使得流入所述多个线状气体流路的反应气体的流速均匀化的整流构造。
这样一来，能够抑制由阳极气体的滞留、部分的压力上升引起的凝集。进而，还具有连接区域中的流速的均匀化也能够有助于连接区域中的发电效率的提高的优点。
在上述燃料电池中，也可以设为，所述隔板由金属材料制成。
在上述燃料电池中，也可以设为，所述隔板由冲压成形的钣金件形成。
本发明的燃料电池用气体隔板，包括：
导电性基板部；
第1凹凸部，其形成在所述导电性基板部的一个面上，形成反应气体流过的反应气体流路的内壁面的一部分；
第2凹凸部，其以与所述第1凹凸部表里相反的形状形成在所述导电性基板部的另一个面上，形成制冷剂流路的内壁面的一部分；和
1个以上的分割线状凸部，所述分割线状凸部，在所述导电性基板部的所述一个面上，具有到达作为形成有所述第1凹凸部的区域的发电区域的外周上的第1部位的一端，和从与所述第1部位不同的所述外周上的第2部位隔离(离开)的另一端；所述分割线状凸部在所述发电区域内伸长从而形成所述反应气体流路的内壁面的一部分；所述分割线状凸部被配置在下述的位置：将由该线状凸部在所述发电区域内隔开的多个分割区域，经由包含所述发电区域的外周与所述另一端之间的第1隔离部的连接区域，串联连接为所述发电区域整体的位置；
所述第1凹凸部包括分割区域内直行凸部，该分割区域内直行凸部在所述分割区域形成为相对于所述分割线状凸部大致平行，并且其两端被配置在从所述发电区域的外周隔离的、垂直于所述分割区域内直行凸部的多个第1线上；
所述第2凹凸部包括制冷剂流直行凸部，该制冷剂流直行凸部形成为与形成在所述分割线状凸部和所述分割区域内直行凸部之间的凹部的表里相反的形状，该制冷剂流直行凸部在所述另一个面上形成为相对于所述分割线状凸部大致平行，该制冷剂流直行凸部的两端被配置在从所述发电区域的反面区域的外周隔离的、垂直于所述制冷剂流直行凸部的第2线上。
根据如上述那样构成的本发明的燃料电池用气体隔板，在作为形成为表里相反的形状的薄板状构件的隔板中，能够在一个面上形成整体上为蛇行形状并串联地连接有多个分割区域的流路(蛇行形流路)，而在另一个面上形成制冷剂与上述分割区域平行地流动的流路，其中所述蛇行形流路具有反应气体与分割线状凸部平行地流动的多个分割区域和反应气体的方向反转的连接区域。由此，在形成在成为表里相反的形状的隔板的表与里上的流路中，能够使流速较快的反应气体的流路与压力损失较小的制冷剂流路并存。另外，所谓相反的形状，指的是下述关系在两个面之间都成立的形状：形成在一个面上的凸部的形状与形成在另一个面上的凹部的形状相对应，形成在一个面上的凹部的形状与形成在另一个面上的凸部的形状相对应。
在这里，在设置多个分割线状凸部时，所谓经由连接区域将由分割线状凸部在发电区域内隔开的多个分割区域、整体上串联连接为发电区域整体的分割线状凸部的配置，指的是这样的配置：对于互相平行的多个分割线状凸部，交替地变换其到达发电区域的外周的端部一侧，使其在相对于分割线状凸部的长度方向垂直的方向上顺次并列地配置。
在本发明的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，所述分割线状凸部，作为在反面具有表里相反的形状的凹部的凸部，在所述导电性基板部上，与所述第1凹凸部和所述第2凹凸部形成为一体。
另外，在本发明的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，所述分割线状凸部，与所述导电性基板部分开地制作，被配置在所述一个面上。
在与导电性基板部分开地制作分割线状凸部时，也可以设为，所述分割线状凸部由导电性材料构成。
在设为这样的结构时，能够抑制燃料电池的内部电阻的增大，确保电池性能。
在本发明的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，
所述分割区域内直行凸部是在所述第1线的两端间连续形成的分割区域内线状凸部。
在设为这样的结构时，通过在隔板中更多地确保相邻构件之间的接触面积，能够降低燃料电池的内部电阻。另外，分割区域内直行凸部能够提高形成壁面的一部分的反应气体流路的排水性。
在这样的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，
多个所述分割区域内线状凸部的每个都具有头顶部，其中所述头顶部具有第1长度的宽度；
在所述分割区域内，多个所述分割区域内线状凸部形成为，相邻的所述分割区域内线状凸部的头顶部间的距离为作为第2长度的间隔；
在所述第1凹凸部整体上，在与没有设置所述分割线状凸部、而是以所述第2长度的间隔规则且连续地形成所述分割区域内线状凸部时同样的位置上，形成各个所述分割区域内线状凸部。
在设为这样的结构时，通过使燃料电池用气体隔板对位在适当位置并层叠而组装燃料电池，即使在设置在配置在两极的气体隔板各自之上的分割线状凸部的配置不同时，也能将各个气体隔板所具备的分割区域内线状凸部的头顶部配置在互相重叠的位置，使其互相支撑。另外，在使气体隔板的另一个面彼此接触从而在气体隔板之间形成制冷剂流路时，即使在各个隔板中，形成为与分割区域内线状流路间的凹部相反形状的制冷剂流直行凸部的位置也能够重合。由此，在燃料电池内部，能够确保集电性、强度以及刚性。
在这样的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，
所述分割线状凸部的所述头顶部，在中间夹着所述分割线状凸部而相邻的所述分割区域内线状凸部之间，具有在没有设置所述分割线状凸部、而是以所述第2长度的间隔规则且连续地形成所述分割区域内线状凸部时覆盖代替所述分割线状凸部而设置的分割区域内线状凸部的头顶部的宽度。
在设为这样的结构时，通过使燃料电池用气体隔板对位在适当位置并层叠而组装燃料电池，即使在设置在配置在两极的气体隔板各自之上的分割线状凸部的配置不同时，也能将一个气体隔板所具备的分割线状凸部的头顶部与另一个气体隔板所具备的分割区域内线状凸部的头顶部配置在互相重叠的位置，使其互相支撑。
在本发明的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，
所述制冷剂流直行凸部是在所述第2线的两端间连续形成的制冷剂流线状凸部。
在设为这样的结构时，在燃料电池中，在互相接触的隔板之间，能够更多地确保制冷剂流直行凸部的头顶部彼此的接触面积。由此，在燃料电池内部，能够确保集电性、强度以及刚性。
另外，在本发明的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，
所述第1凹凸部在所述连接区域、即包括形成在所述第1线上的所述分割区域内直行凸部的端部与所述发电区域的外周之间的第2隔离部的区域，具有多个第1突起部；
所述第2凹凸部在所述连接区域的反面区域、即包括形成在所述第2线上的所述制冷剂流直行凸部的端部与所述发电区域的反面区域的外周之间的第3隔离部的区域，具有多个设置在不与所述多个第1突起部相干涉的位置的第2突起部。
在设为这样的结构时，通过使用形成为表里相反的形状的气体隔板，在燃料电池中能够提高相对于形成在气体隔板的一个面上的反应气体流路的配流性(流量分配，flow distribution)(向流路整体分配流体时的分配均匀性)、以及相对于形成在气体隔板的另一个面上的制冷剂流路的配流性。
另外，在本发明的燃料电池用气体隔板中，也可以设为，
所述分割线状凸部与所述第1凹凸部所具有的其他的凸部相比，所述隔板的厚度方向的高度形成得较高。
此时，通过使用这样的气体隔板，在燃料电池中，能够抑制从气体隔板施加到相邻部件(具体地说是具备电解质层以及电极的层)上的压力在设置有分割线状凸部的区域变得特别高、在分割区域间产生气体泄漏的情况。
本发明的第2燃料电池，其特征在于，包括：
电解质部，其包括电解质层和形成在该电解质层的两个面上的电极；
本发明的燃料电池用气体隔板，其被配置成夹持所述电解质部，在其与所述电解质部之间形成作为燃料气体或氧化气体的反应气体的流路。
根据如上所述那样构成的本发明的第2燃料电池，能够得到由于具备本发明的燃料电池用气体隔板而产生的以上所述的效果。
本发明的第3燃料电池，其特征在于，该燃料电池通过层叠多个单格(单体)电池而成，该单格电池包括：
电解质部，其包括电解质层和形成在该电解质层的两个面上的电极；
如权利要求22所述的燃料电池用气体隔板，其被配置成夹持所述电解质部，在其与所述电解质部之间形成作为燃料气体或氧化气体的反应气体的流路；
形成在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第1突起部和形成在阴极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第1突起部，被设置于在中间夹着所述电解质部而互相重叠(重合)的位置上；
在相邻的单格电池中，形成在一方的单格电池所具备的阳极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第2突起部、和形成在另一方的单格电池所具备并与所述阳极侧的所述燃料电池用气体隔板相邻的阴极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第2突起部，被设置在互相接触的位置。
根据如上所述那样构成的本发明的第3燃料电池，由于第1突起部以及第2突起部被配置在相邻的阳极侧气体隔板和阴极侧气体隔板之间重叠的位置，所以能够提高燃料电池的集电性、强度以及刚性。另外，由于第2突起部彼此相触接，所以在第1以及第2突起部所设置的区域，能够将形成在气体隔板之间的制冷剂流路的流路剖面确保得更大，从而降低制冷剂流路的压力损失。
在本发明的第1或第2燃料电池中，也可以设为，
被配置在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板，与被配置在阴极侧的所述燃料电池用气体隔板相比，所述分割线状凸部形成得更多。
在设为这样的结构时，在燃料气体的流路中，流路剖面面积比氧化气体的流路小，所以在供给燃料电池的燃料气体的流量比氧化气体的流量少时，在燃料电池内能够提高燃料气体的流速，使电池性能提高。
另外，在本发明的第1或第2燃料电池中，也可以设为，
在被配置在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板和被配置在阴极侧的所述燃料电池用气体隔板中，所述分割线状凸部被配置为大致水平的方向；
所述燃料气体，从形成在被配置在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板的垂直方向上方的所述分割区域所形成的燃料气体的流路，向形成在垂直方向下方的所述分割区域所形成的燃料气体的流路流动；
所述氧化气体，从形成在被配置在所述阴极侧的所述燃料电池用气体隔板的垂直方向下方的所述分割区域所形成的氧化气体的流路，向形成在垂直方向上方的所述分割区域所形成的氧化气体的流路流动。
在设为这样的结构时，在供给燃料电池的燃料气体的流量比氧化气体的流量少时，在流量更少的燃料气体流路中，能够利用重力进行排水，所以能够使燃料电池整体的排水性提高，抑制由液体水的对流引起的电池性能的降低。
另外，在本发明的第1或第2燃料电池中，也可以设为，
在被串联连接为整体的所述多个分割区域，各个所述分割区域的宽度形成为：越朝向所述反应气体的流动方向下游侧，所述分割区域则越窄。
在设为这样的结构时，在由多个分割区域形成的反应气体的流路中，能够使得越是下游侧，气体的流速越快。因此，在电极活性物质(氢气或氧气)由于电池反应而消耗从而流量减少的下游侧，能够确保流速而抑制电池性能下降。另外，在气体流的水分量增加的下游侧，通过确保流速能够提高排水性。
或者，在本发明的第1或第2燃料电池中，也可以设为，其中，还包括：密封部，其在所述电解质部与所述燃料电池用气体隔板之间，至少配置在所述发电区域的外周的一部分上，确保所述反应气体的流路的气体密封性；和
气体泄漏抑制部，其在所述燃料电池用气体隔板的所述一个面上，堵住所述分割线状凸部的所述一端与被配置在所述发电区域的外周上的所述密封部之间的间隙。
在设为这样的结构时，能够抑制分割区域间的气体通过上述间隙而泄漏。由此，在由第1凹凸部形成的气体流路中，能够防止气体流量的部分减少，在气体流路整体上确保气体流量。
另外，本发明能够由燃料电池用隔板的制造方法及其他的各种方式实现。
附图说明
图1是表示包括作为本发明的一个实施例的燃料电池组210的燃料电池***200的结构的说明图；
图2是表示本发明的第1实施例的燃料电池组210的燃料电池单体215(unit fuel cell，单格燃料电池)的层叠状态的说明图；
图3是表示沿燃料电池单体215的剖面XX的阳极气体流路图形212P的说明图；
图4是本发明的第1实施例的燃料电池组210的层叠方向的剖面图；
图5是表示本发明的第2实施例的隔极261A的阳极气体流路图形213P的说明图；
图6是表示本发明的第3实施例的隔板262A的阳极气体流路图形214P的说明图；
图7是表示本发明的第4实施例的隔板263A的阳极气体流路图形215P的说明图；
图8是表示本发明的第5实施例的燃料电池单体的概略结构的分解立体图；
图9是表示第5实施例的燃料电池的结构的剖面示意图；
图10是表示隔板264A的结构的俯视图；
图11是表示隔板264B的结构的俯视图；
图12是表示树脂框270A的概略结构的俯视图；
图13是表示树脂框270B的概略结构的俯视图；
图14是表示分割线状凸部342的附近的剖面的样子的剖面示意图；
图15是表示连接区域382的包含突起部346以及凹部348的剖面的样子的剖面示意图；
图16示意性地表示将区域Y的附近放大的样子的说明图；
图17是表示设置了不同结构的气体泄漏抑制部的变形例的说明图；
图18是表示越是位于下游侧的分割区域380、将宽度形成得越窄的结构的说明图；
图19是表示分割区域内线状凸部的变形例的说明图。
具体实施方式
下面，基于实施例对本发明的实施方式进行说明。
A.本发明的第1实施例的燃料电池组的结构：
图1是表示包括作为本发明的一个实施例的燃料电池组210的燃料电池***200的结构的说明图。燃料电池***200包括：燃料电池组210，向燃料电池组210供给燃料气体(氢气)的高压氢气箱230，用于调整该供给的燃料气体供给阀290，净化从燃料电池组210排出的阳极排气的净化器234，用于向燃料电池组210供给氧化气体(空气)的空气供给泵284，和用于冷却燃料电池组210的热交换机260。另外，在本说明书中，反应气体指的是燃料气体与氧化气体中的至少一方。
燃料电池组210包括：阳极流路212，阴极流路214，制冷剂流路222，电力输出端子216、218。阳极流路212是在发电时从高压氢气箱230供给的燃料气体所流经的流路。阴极流路214是在发电时从外部供给的空气作为氧化气体所流经的流路。制冷剂流路222是由热交换机260空气冷却的制冷剂LLC(冷却介质，冷却水)所被导入的流路。
图2是表示本发明的第1实施例的燃料电池组210的燃料电池单体215的层叠状态的说明图。燃料电池单体215包括：具有未图示的电解质与电极的电解质部250，和夹持电解质部250的2个隔板260A、260B。在隔板260A的一个面上，形成有流路以向电解质部250供给阳极气体。在隔板260B的一个面上，形成有流路以向电解质部250供给氧化剂气体(在本实施例中是空气)。进而，在2个隔板260A、260B的另一个面上，作为互相接触的面上，以与上述反应气体流路形成为表里(正反面)一个整体的方式形成用于使制冷剂LLC流过的制冷剂流路。
图3是表示燃料电池单体215的剖面XX上的阳极气体流路图形212P的说明图。阳极气体流路图形212P具有从阳极气体入口部212in与阳极气体出口部212out相连的独立蛇行形流路构造。阳极气体流路图形212P在本实施例中，通过多个直线流路形成梁212L和2个气体流路分割梁212B1、212B2，形成直线流路区域、第1连接区域和第2连接区域。在这里，在本图中，剖面线部分表示隔板260A与电解质部250相接触的部分。另外，整个涂黑的部分在本实施例中表示由树脂框形成的密闭构件。另外，所谓树脂框，是在电解质部250与隔板260A之间，如图3所示那样配置在形成了阳极气体流路图形212P的区域的外周部的框状的构件。
在直线气体流路区域，通过直线流路形成梁212L形成多个直线状的流路。这多个直线气体流路由2个气体流路分割梁212B1、212B2，被分割为第1直线气体流路组、第2直线气体流路组和第3直线气体流路组。第1直线气体流路组与第2直线气体流路组通过第1连接区域串联连接。第2直线气体流路组与第3直线气体流路组通过第2连接区域串联连接。
独立蛇行形流路构造如下述那样构成。
(1)从第1连接区域的阳极气体入口部212in进入的阳极气体流入第1直线气体流路组。
(2)流入第1直线气体流路组的阳极气体在第1连接区域反转(反向)后流入第2直线气体流路组。
(3)流入第2直线气体流路组的阳极气体在第2连接区域反转后经由第3直线气体流路组从阳极气体出口部212out排出。
图4是本发明的第1实施例的燃料电池组210的层叠方向的剖面图。该图表示燃料电池组210的氧化剂气体、冷却介质LLC的流路与阳极气体流路之间的关系。
由本实施例的2个隔板260A、260B形成的3个流路，即阳极气体流路、氧化气体流路以及冷却介质流路互相具有有机的关系。2个隔板260A、260B是通过对金属薄板进行冲压加工而形成的钣金冲压部件，在2个隔板260A、260B的两面上形成了表里一体的、即如图4所示那样成为彼此为相反(reverse)形状的凹凸的流路。
图4(a)表示燃料电池组210的直线气体流路区域的剖面即剖面AA。在剖面AA，通过多个直线流路形成梁212L(在图3、图4中仅示出下端的1个)和2个气体流路分割梁212B1、212B2，形成包括第1直线气体流路组、第2直线气体流路组和第3直线气体流路组的多个直线气体流路。另一方面，在制冷剂流路图形222P中，与多个直线气体流路表里一体地形成多个直线制冷剂流路。
图4(b)表示燃料电池组210的第2连接区域的剖面即剖面BB。在剖面BB，阳极气体流路图形212P被气体流路分割梁212B1分割为：连接阳极气体入口部212in与第1直线气体流路组的区域，和串联连接第2直线气体流路组和第3直线气体流路组的区域。另一方面，制冷剂流路图形222P没有被气体流路分割梁212B1分割，所以多个直线制冷剂流路没有分割地并联连接。
图4(c)表示燃料电池组210的第1连接区域的剖面即剖面CC。在剖面CC，阳极气体流路图形212P被气体流路分割梁212B2分割为：连接阳极气体出口部212out与第3直线气体流路组的区域，和串联连接第1直线气体流路组和第2直线气体流路组的区域。另一方面，制冷剂流路图形222P没有被气体流路分割梁212B2分割，所以多个直线制冷剂流路没有分割地并联连接。
进而，在本实施例、后述的各实施例中，氧化剂流路图形214P形成为与阳极气体流路图形212P对称，所以氧化剂流路图形214P也与阳极气体流路图形212P同样地构成。通过将阳极气体流路图形212P与氧化剂流路图形214P构成为对称，如图4(a)所示，隔板260A所具备的直线流路形成梁212L以及气体流路分割梁212B1、212B2、和隔板260B所具备的对应的直线流路形成梁以及气体流路分割梁，相对于电解质部250，从电解质部250的各个面在互相对应的相同位置接触。另外，通过将阳极气体流路图形212P与氧化剂流路图形214P构成为对称，如图4(a)所示，在相邻的燃料电池单体215之间，与在隔板260A以及隔板260B中形成所述气体流路的图形为相反形状的、形成在另一个面上的制冷剂流路的图形，在互相对应的位置相触接。
另外，由本实施例中的多个直线流路形成梁212L和2个气体流路分割梁212B1、212B2形成的多个直线气体流路，相当于权利要求中的“多个线状气体流路”的一例。另一方面，“第1连接区域以及气体流路分割梁212B2”与“第2连接区域以及气体流路分割梁212B1”的组合，相当于权利要求中的“气体流路连接部”的一例。
这样，在本发明的第1实施例中，多个直线气体流路被分割为3个部分，同时被分割后的3个直线气体流路组串联地连接。另一方面，对于制冷剂流路，没有被分割为多个直线制冷剂流路，而是并联地连接。通过该结构，能够在气体流路面与制冷剂流路面形成为表里一体的隔板中，实现较长地串联连接的气体流路和较短地并联连接的制冷剂流路。由此，能够在成形性优异的表里一体类型的隔板中，实现流速快的气体流路和压力损失小的制冷剂流路。
B.本发明的第2实施例的燃料电池组的结构：
图5是表示本发明的第2实施例的隔板261A的阳极气体流路图形213P的说明图。阳极气体流路图形213P具有向阳极气体流路侧突出的多个突起部261C，这一点与第1实施例的阳极气体流路图形212P不同。
多个突起部261C是为了抑制由第1连接区域与第2连接区域的阳极气体的凝集所引起的堵塞而设置的。阳极气体的凝集是由于这些连接区域的流速的降低、使得阳极气体中所含的水分液化而产生的。即，流速的降低是由于在从直线气体流路组流入连接区域时、氢气气流的动能转换为压力能而产生的(伯努利定理)。该能量的转换是由于第1连接区域、第2连接区域的流路剖面面积比直线气体流路组大而产生的，所以能够通过削减第1连接区域、第2连接区域的流路剖面面积而抑制。多个突起部261C就是为了削减第1连接区域、第2连接区域的流路剖面面积、维持流速而设置的。
这样，在第2实施例中，设置了削减第1连接区域、第2连接区域的流路剖面面积的多个突起部261C，所以具有能够抑制由第1连接区域、第2连接区域中的阳极气体的凝集所引起的堵塞的优点。
进而，在第2实施例中，多个突起部261C被构成为在顶点与电解质部250相接触，所以提高了第1连接区域、第2连接区域中的隔板261A的强度、刚性，同时也起到提高导电性的效果。在这里，如图5(b)所示，阳极侧的隔板261A与阴极侧的隔板261B构成为对称，所以形成于各个隔板上的多个突起部261C，在顶点处从电解质部250的各个面互相对应的相同位置处与电解质部250相接触。而且，如图5(b)所示，阳极侧的隔板261A与阴极侧的隔板261B构成为对称，所以在相邻的燃料电池单体之间，与隔板261A以及隔板261B的第1连接区域以及第2连接区域的具有多个突起部261C的气体流路图形为相反形状的、制冷剂流路侧的多个突起部，在互相对应的位置相接触。
在阳极气体的入口部和出口部都设置了同样的突起。这些突起是出于下述目的而设置的：在阳极气体的入口部，实现流向各直线制冷剂流路的制冷剂的更均匀的分配；在阳极气体的出口部，实现阳极气体的凝集的抑制。
C.本发明的第3实施例的燃料电池组的结构：
图6是表示本发明的第3实施例的隔板262A的阳极气体流路图形214P的说明图。阳极气体流路图形214P在下述两点上与前面所述的各实施例不同：(1)将气体流路分割梁262B的粗细(thickness)设定为直线流路形成梁212L的1.5倍(图6(a))；(2)在以表里一体的方式形成在气体流路分割梁262B上的直线制冷剂流路的附近，具有向制冷剂流路侧突出的制冷剂抑制堰262D(图6(b)(c))。
之所以如图6(a)所示那样，将气体流路分割梁262B的粗细设定为直线流路形成梁212L的1.5倍，是为了抑制例如从第1直线气体流路组向第2直线气体流路组的气体的短路(泄漏)。该气体的短路是经由电解质部250所具有的气体扩散层而产生的，所以通过将气体流路分割梁262B与电解质部250相接触的宽度增大，能够有效地对其进行抑制。进而，通过将气体流路分割梁262B与电解质部250相接触的压力增大也能够抑制气体的短路。为了将与电解质部250相接触的压力增大，可以将气体流路分割梁262B的层叠方向的高度增高。
制冷剂抑制堰262D是为了抑制表里一体地形成在气体流路分割梁262B上的直线制冷剂流路中的过冷却而设置的。气体流路分割梁262B具有直线流路形成梁212L的1.5倍的粗细，所以表里一体地形成在气体流路分割梁262B上的直线制冷剂流路具有表里一体地形成在直线流路形成梁212L上的制冷剂流路的1.5倍的宽度(图6(b))。由此，产生了所述的过冷却。
制冷剂抑制堰262D配置在表里一体地形成在气体流路分割梁262B上的直线制冷剂流路的入口侧的附近，所以能够抑制流入该直线制冷剂流路的制冷剂LLC的流量。在本实施例中，进而如图6(b))所示，制冷剂抑制堰262D具有在与直线制冷剂流路垂直的方向上具有长轴的椭圆形状，所以能够有效地实现流量的抑制。
进而，为了抑制表里一体地形成在气体流路分割梁262B上的直线制冷剂流路中的制冷剂LLC的流量，也可以在直线制冷剂流路内装备流量抑制构件262E。或者，也可以通过在直线制冷剂流路上进行未图示的具有隔热性的涂层的涂布来抑制过冷却。抑制流量的方法具有基本不会使整体的冷却能力降低的优点。
D.本发明的第4实施例的燃料电池组的结构：
图7是表示本发明的第4实施例的隔板263A的阳极气体流路图形215P的说明图。第4实施例的阳极气体流路图形215P具备整流部263R，用于使被称为第1连接区域和第2连接区域的连接区域的阳极气体的气流均匀化，这一点与前面所述的各实施例不同。
整流部263R能够在连接区域使阳极气体的气流均匀化，所以能够抑制由阳极气体的滞留或部分的压力上升引起的凝集。进而，连接区域的流速的均匀化也具有能够有助于连接区域的发电效率的提高的优点。
在第1至第3实施例中，将多个直线气体流路分割成3个直线气体流路组，同时将其全部连接从而形成独立蛇行形流路构造，但也可以构成为，分割成4个直线气体流路组，同时形成2个蛇行形流路构造***。
E.第5实施例：
图8是表示本发明的第5实施例的燃料电池的结构单位即燃料电池单体的概略结构的分解立体图。另外，图9是表示层叠多个图8的燃料电池单体而成的第5实施例的燃料电池的结构的剖面示意图。本实施例的燃料电池在例如图1所示的燃料电池***200中能够代替燃料电池组210而使用。本实施例的燃料电池单体包括：与第1至第4实施例同样的电解质部250，在其外周部从两侧夹持电解质部250的一组树脂框270A、270B，和进而从两侧夹持由树脂框270A、270B支撑的电解质部250的一组隔板264A、264B。在隔板264A与电解质部250之间形成了燃料气体流过的单体电池内燃料气体流路。在图9中，在作为单体电池内燃料气体流路的空间内标以H2。另外，在隔板264B与电解质部250之间形成了氧化气体流过的单体电池内氧化气体流路。在图9中，在作为单体电池内氧化气体流路的空间内标以O2。进而，在相邻的燃料电池单体之间，在一个燃料电池单体所具有的隔板264A与另一个燃料电池单体所具有的隔板264B之间，形成有制冷剂流过的单体间制冷剂流路。在图9中，在作为单体间制冷剂流路的空间内标以制冷剂。
图10是表示隔板264A的结构的俯视图。图10(A)表示在与电解质部250之间形成单体电池内燃料气体流路的气体流路面，图10(B)表示在与相邻的单体电池所具有的隔板264B之间形成单体间制冷剂流路的制冷剂流路面。另外，在图10中，用箭头A表示与设置燃料电池时的水平方向相对应的方向，用箭头B表示与垂直方向相对应的方向。隔板264A是大致四边形的金属制薄板构件，通过冲压成形而在表面上形成预定的凹凸形状，同时在预定的位置上设置有孔部。由于通过冲压成形而在金属制薄板上形成凹凸形状，所以形成在隔板264A的气体流路面上的凹凸部和形成在制冷剂流路面上的凹凸部互相之间形成相反(反面)形状。另外，所谓相反形状指的是下述关系在两个面间成立的形状：形成在一个面上的凸部的形状与形成在另一个面上的凹部的形状相对应，形成在一个面上的凹部的形状与形成在另一个面上的凸部的形状相对应。
具体地说，沿着图10(A)所示的垂直方向的边300，形成了孔部310、311、312，沿着与边300相对的边305，形成了孔部313、314、315。这些孔部310～315如后所述，在隔板264B以及树脂框270A、270B也同样地形成。而且，在将隔板264A、264B以及树脂框270A、270B层叠起来从而组装燃料电池时，相对应的孔部彼此在层叠方向上重合，形成在层叠方向上贯通燃料电池内部的流体流路。即，孔部313形成从燃料电池外供给而被分配给单体电池内燃料气体流路的燃料气体所流过的燃料气体供给歧管(在图10～13中表示为H2in)；孔部315形成将供各单体中的电化学反应之后的燃料气体向外部导出的燃料气体排出歧管(在图10～13中表示为H2out)。另外，孔部312形成从燃料电池外供给而被分配给单体电池内氧化气体流路的氧化气体所流过的氧化气体供给歧管(在图10～13中表示为O2in)；孔部310形成将供各单体中的电化学反应之后的氧化气体向外部导出的氧化气体排出歧管(在图10～13中表示为O2out)。另外，孔部314形成从燃料电池外供给而被分配给单体间制冷剂流路的制冷剂所流过的制冷剂供给歧管(在图10～13中表示为Ref in)；孔部311形成将通过各单体间制冷剂流路之后的制冷剂向外部导出的制冷剂排出歧管(在图10～13中表示为Ref out)。
另外，在隔板264A的气体流路面上形成有，与电解质部250的表面一起形成单体电池内燃料气体流路的内壁面的、即形成燃料气体流路的内壁面的一部分的第1凹凸部。下面，将形成有第1凹凸部、燃料气体在表面上流过的大致四边形的区域称作发电区域340。在图10(A)中，将发电区域340用虚线包围起来进行表示。在本实施例中，第1凹凸部形成为大致四边形状，作为凸部包括：3个分割线状凸部342，多个分割区域内线状凸部344，和多个突起部346。
分割线状凸部342是在发电区域内向大致水平方向伸长的线状的凸部，其具有到达发电区域外周的边305(或者边300)的附近的边的一端，和从与边305(或者边300)相对的边300(或者边305)的附近的边隔离的另一端。另外，分割线状凸部342在上述一端附近具有抑制气体流路内的气体泄漏的结构，对该气体泄漏抑制部，在后面详细进行说明。
分割区域内线状凸部344是与分割线状凸部342大致平行、即形成在大致水平方向上、其两端从发电区域的外周离开的线状凸部，多个(在本实施例中是3个)分割区域内线状凸部344为一组配置在分割线状凸部之间或者分割线状凸部与发电区域的外周之间。下面将由分割线状凸部划分、分组配置有分割区域内线状凸部344的区域称作分割区域380。在本实施例中，通过3个分割线状凸部形成4个分割区域380。在图10(A)中，将分割区域380用单点划线包围起来进行表示。
另外，突起部346规则地配置在下述区域，该区域包括作为分割线状凸部342的所述另一端与发电区域外周之间的隔离部的第1隔离部，和作为分割区域内线状凸部344的端部与发电区域外周之间的隔离部的第2隔离部，其中所述分割区域内线状凸部344形成于在中间夹着所述分割线状凸部342而配置的2个分割区域上。下面将规则地配置有多个突起部346的一片区域称作连接区域382。在本实施例中，在3个分割线状凸部的各自的所述另一端附近形成了3个连接区域382，在图10中用双点划线包围起来表示该连接区域382。进而，在发电区域340，在孔部313的附近以及孔部315的附近，也具有包括分割区域内线状凸部的端部与发电区域外周之间的隔离部的区域，即规则地配置有突起部346的区域。下面将该区域称为流出流入区域384，在图10(A)中用双点划线包围起来进行表示。另外，在连接区域382以及流出流入区域384，在所述规则地配置的突起部346之间，形成有同样规则地配置的多个凹部348。在图10中，突起部346通过涂黑进行表示，凹部348通过虚线白圈表示。另外，图10(B)所示的形成在隔板264A的制冷剂流路面上的同样的突起部和凹部、以及后述的图11所示的形成在隔板264B上的突起部和凹部，也分别通过涂黑和虚线白圈表示。
另外，在本实施例中，将具有到达发电区域外周的边305附近的边的所述一端的分割线状凸部和具有到达边300附近的边的所述一端的分割线状凸部交替配置。这样，将发电区域外周的所述一端所到达的边，在相对向的边之间交替地变换，从而配置分割线状凸部，由此在本实施例中，4个分割区域经由连接区域而被串联连接为发电区域整体。
在隔板264A的制冷剂流路面上，在发电区域340的反面区域(下面将反面区域也一起称作发电区域340)，形成有与相对向的隔板264B的表面一起形成制冷剂流路的内壁面、即形成冷剂流路的内壁面的一部分的第2凹凸部。第2凹凸部作为凸部包括：多个制冷剂流线状凸部354，和多个突起部358(参照图10(B))。
制冷剂流线状凸部354是大致水平方向、即被设置成与气体流路面侧的分割线状凸部大致平行的线状凸部，其两端与发电区域340的外周隔离。该制冷剂流线状凸部354形成为与形成于气体流路面的分割区域内线状凸部344之间、或者分割区域内线状凸部344与分割线状凸部342之间的凹部相反的形状。突起部358在气体流路面的连接区域382以及流出流入区域384的反面，形成为与形成于气体流路面上的已经叙述过的凹部348相反的形状。另外，在制冷剂流路面上，以与形成于气体流路面上的突起部346相反的形状形成有凹部356。
图11是表示隔板264B的结构的俯视图。图11(A)表示在与电解质部250之间形成单体电池内氧化气体流路的气体流路面，图11(B)表示在与相邻的单体电池所具有的隔板264A之间形成单体间制冷剂流路的制冷剂流路面。隔板264B是具有与隔板264A大致相同的外周形状的金属制薄板构件，与隔板264A同样，通过冲压成形而在表面上形成预定的凹凸形状，同时在预定的位置上设置有孔部。
在隔板264B的气体流路面上形成有，与电解质部250的表面一起形成单体电池内氧化气体流路的内壁面的第1凹凸部。下面，将形成有第1凹凸部、燃料气体在表面上流过的大致四边形的区域称作发电区域340，在图11(A)中，用虚线包围起来进行表示。第1凹凸部作为凸部包括：1个分割线状凸部362，多个分割区域内线状凸部364，和多个突起部366。
分割线状凸部362与分割线状凸部342同样，是在发电区域内向大致水平方向伸长的线状的凸部，其具有到达发电区域的外周上的第1部位的一端、和从与第1部位相对向的发电区域的外周上的第2部位隔离的另一端。分割区域内线状凸部374是与分割线状凸部362大致平行、即形成在大致水平方向上、其两端从发电区域的外周隔离的线状凸部。这些分割区域内线状凸部374多个(在本实施例中是8个)一起配置在分割线状凸部362与发电区域的外周之间，形成分割区域380。在本实施例中，通过1个分割线状凸部362形成2个分割区域380。另外，突起部366规则地配置在连接区域382，即包括分割线状凸部的所述另一端与发电区域外周之间的第1隔离部、和分割区域内线状凸部与发电区域外周之间的第2隔离部的区域上。在本实施例中，在1个分割线状凸部的所述另一端附近形成了1个连接区域382。进而，在发电区域340，与隔板264A同样，在孔部310的附近以及孔部312的附近即流出流入区域384，也规则地配置有突起部366以及凹部368。在隔板264B，如上所述，通过形成一个分割线状凸部362，经由连接区域382将2个分割区域380串联连接。
在隔板264B的制冷剂流路面上，在发电区域340上，形成有与相对向的隔板264A的表面一起形成制冷剂流路的内壁面的第2凹凸部。第2凹凸部作为凸部包括：多个制冷剂流线状凸部374，和多个突起部378。
制冷剂流线状凸部374与制冷剂流线状凸部354同样，是大致水平方向、即被设置成与气体流路面侧的分割线状凸部大致平行，并且其两端从(与)发电区域340的外周隔离的线状凸部。该制冷剂流线状凸部374形成为，与形成于气体流路面的分割区域内线状凸部364之间、或者分割区域内线状凸部364与分割线状凸部362之间的凹部相反的形状。突起部378形成为与形成于气体流路面上的已经叙述过的凹部388相反(颠倒)的形状。另外，在制冷剂流路面上，以与形成于气体流路面上的突起部366相反的形状形成有凹部376。
图12是表示树脂框270A的概略结构的俯视图。在图12中，表示了树脂框270A的与隔板264A相接触一侧的面。树脂框270A在中央部形成有孔部330。孔部330形成为大致四边形形状，且比电解质部250稍小。另外，在树脂框270A形成有：使孔部313与孔部330连通的凹部320，和使孔部315与孔部330连通的凹部322。凹部320在与隔板264A之间，形成连接由孔部313构成的燃料气体供给歧管和单体电池内燃料气体流路的流路。另外，凹部322在与隔板264A之间，形成连接由孔部315构成的燃料气体排出歧管和单体电池内燃料气体流路的流路。
图13是表示树脂框270B的概略结构的俯视图。在图13中，表示了树脂框270B的与隔板264B相接触一侧的面。树脂框270B在中央部形成有孔部334。孔部334以与树脂框270A的孔部330同样的形状，形成在与孔部330相对应的位置上。另外，在树脂框270B形成有：使孔部310与孔部334连通的凹部324，和使孔部312与孔部334连通的凹部326。凹部324在与隔板264B之间，形成连接由孔部310构成的氧化气体排出歧管和单体电池内氧化气体流路的流路。另外，凹部326在与隔板264B之间，形成连接由孔部312构成的氧化气体供给歧管和单体电池内氧化气体流路的流路。
这些树脂框270A以及树脂框270B由绝缘性的树脂形成，并由树脂框270A、270B夹持电解质部250，由此在电解质部250的两面间确保绝缘性。另外，树脂框配置在具有预定的高度的凹凸的隔板与电解质部250之间，起到作为分隔物(隔垫)的作用，用于在隔板与电解质部250之间确保与所述凹凸相对应的距离。
在组装燃料电池时，在隔板264A与树脂框270A之间夹着由粘接剂等构成的密封材料(未图示)，并将它们重合。另外，同样地在隔板264B与树脂框270B之间夹着由粘接剂等构成的密封材料(未图示)，并将它们重合。然后，由树脂框270A、270B夹持电解质部250，经过由粘接剂等构成的密封材料将它们粘合在一起，由此完成燃料电池单体。在将电解质部250与树脂框270A、270B粘合在一起时，以电解质部250覆盖树脂框270A的孔部330以及树脂框270B的孔部334的方式，配置各构件。通过将这样形成的燃料电池单体层叠预定层，同时在其间配置由粘接剂等构成的密封材料390(参照图9)，能够制作燃料电池组。通过如上所述那样在各构件间设置密封材料，确保了单体电池内气体流路以及歧管的密封性。另外，配置在所述的各构件间的密封材料的至少一部分也可以由粘接剂以外的材料形成，例如能够将密封材料390设为成形为包围歧管用的孔部以及发电区域的形状的树脂制的密封垫。
在燃料电池中，在对孔部313构成的燃料气体供给歧管供给燃料气体时，燃料气体被分配给形成在各单体电池内的单体电池内燃料气体流路。单体电池内燃料气体流路的气体流如图10(A)的箭头所示，在分割区域380向水平方向流动，同时整体沿垂直方向下方流动。即，以通过分隔线状凸部342与电解质部250相接触、从而抑制燃料气体在隔板面上向与分隔线状凸部342的长度方向交叉的方向(在本实施例中相当于垂直方向)移动的方式，将发电区域内分割，由此在发电区域上形成蛇行形流路。另外，通过分割区域内线状凸部344与电解质部250相接触从而抑制燃料气体向分割区域内的垂直方向移动，由此在分割区域内气体被导向水平方向。一边在单体电池内燃料气体流路内流动一边供电化学反应的燃料气体，向孔部315构成的燃料气体排出歧管排出。
另外，在向孔部312构成的氧化气体供给歧管供给氧化气体时，氧化气体被分配给形成在各单体电池内的单体电池内氧化气体流路。单体电池内氧化气体流路的气体流如图11(A)的箭头所示，在分割区域380向水平方向流动，同时整体沿垂直方向上方流动。在这里也一样，以通过分隔线状凸部362与电解质部250相接触、从而抑制氧化气体在隔板面上向与分隔线状凸部362的长度方向正交的方向(在本实施例中相当于垂直方向)移动的方式，将发电区域内分割，由此在发电区域上形成蛇行形流路。另外，通过分割区域内线状凸部364与电解质部250相接触从而抑制氧化气体向分割区域内的垂直方向移动，由此在分割区域内气体被导向水平方向。一边在单体电池内氧化气体流路内流动一边供电化学反应的氧化气体，向孔部310构成的氧化气体排出歧管排出。
另外，在向孔部314构成的制冷剂供给歧管供给制冷剂时，制冷剂被分配给形成在隔板264A与隔板264B之间的单体间制冷剂流路。单体间制冷剂流路中的制冷剂的流动如图10(B)以及图11(B)中箭头所示，整体向水平方向流动。在这里，由于制冷剂流线状凸部354、374互相接触，所以抑制了制冷剂向与制冷剂流线状凸部354、374的长度方向正交的方向(在本实施例中相当于垂直方向)移动，由此制冷剂被导向水平方向。流过单体间制冷剂流路的制冷剂向孔部311构成的制冷剂排出歧管排出。
下面，进一步对形成在隔板上的各凸部的形状以及形成在各隔板上的凸部在燃料电池内的位置关系进行说明。形成在隔板264A上的分割区域内线状凸部344以及形成在隔板264B上的分割区域内线状凸部364，分别具有大致平坦的头顶部，其中所述头顶部具有一定的相等的宽度。另外，相邻的分割区域内线状凸部的头顶部间的距离(下面也称作凸部的间距)也为一定的相等的值。在图9中，将分割区域内线状凸部344以及分割区域内线状凸部364的头顶部的宽度表示为W1，将分割区域内线状凸部344以及分割区域内线状凸部364的间距表示为W2。
进而，在隔板264A、264B中，分割区域内线状凸部中配置在最接近隔板水平方向的一边的位置上的分割区域内线状凸部、与所述一边的距离也是互相相等的值。在这里，在隔板264A上，形成了3个分割线状凸部342，在隔板264B上，形成了1个分割线状凸部362。但是，在隔板的气体流路面整体上，与没有设置分割线状凸部、而是以所述一定的宽度以及间距在发电区域340整体上形成分割区域内线状凸部的情况相同，整体上带有一定的规则性地形成各分割区域内线状凸部。因此，燃料电池整体如图9所示，隔板264A具有的分割区域内线状凸部344的头顶部与隔板264B具有的分割区域内线状凸部364的头顶部，在中间夹着电解质部250地配置在互相重合的位置。另外，图9所示的剖面是与各线状凸部垂直的方向上的剖面，图9所示的剖面图的位置在图10(A)中表示为9-9剖面。在图9中特别表示了包括树脂隔板的燃料电池的外周部附近的剖面的样子。
此时，在隔板264A中形成为与分割区域380相反的形状的制冷剂流线状凸部354、和在隔板264B中形成为与分割区域380相反的形状的制冷剂流线状凸部374，也与分割区域内线状凸部344或分割区域内线状凸部364同样，以一定的间距而形成，同时具有大致平坦的头顶部，其中所述头顶部具有一定的相等的宽度。在图9中，将制冷剂流线状凸部354以及制冷剂流线状凸部374的头顶部的宽度表示为W3，将制冷剂流线状凸部354以及制冷剂流线状凸部374的间距表示为W4。在隔板264A、264B中，制冷剂流线状凸部中配置成最接近隔板水平方向的一边的制冷剂流线状凸部、与所述一边的距离也是互相相等的值。因此，燃料电池整体如图9所示，隔板264A具有的制冷剂流线状凸部354的头顶部与隔板264B具有的制冷剂流线状凸部374的头顶部配置在互相重合的位置。
另外，在本实施例中，形成在隔板264A的气体流路面上的3个分割线状凸部342、和形成在隔板264B的气体流路面上的1个分割线状凸部362都具有大致平坦的头顶部，其中所述头顶部具有一定的相等的宽度，该头顶部的宽度形成得比分割区域内线状凸部344、364的头顶部的宽度大。图14是表示与图9同样的9-9剖面、即隔板264A所具备的3个分割线状凸部342中的一个分割线状凸部342以及其附近的剖面的样子的剖面示意图。在图14中，将分割线状凸部342的头顶部的宽度表示为W5。对于该W5，下面的(1)式的关系成立。
W5＝W1×2+W2......(1)
因此，在各个单体中，所述分割线状凸部342的头顶部、与隔板264B所具有的连续地形成的2个分割区域内线状凸部364的头顶部，中间夹着电解质部250地配置在互相重合的位置。另外，3个分割线状凸部342内被配置在中央的分割线状凸部342、与形成在隔板264B上的分割线状凸部362，夹着电解质部250地配置在互相重合的位置。
图15是表示燃料电池的剖面、即隔板264A的连接区域382的包含突起部346以及凹部348的剖面的样子的剖面示意图。图15所示的剖面的位置在图10(A)中表示为15-15剖面。另外，不但连接区域382，流出流入区域384、隔板264B的连接区域382以及流出流入区域384也具有同样的凹凸形状。
如图10所示，在连接区域以及流出流入区域，以纵横预定的间隔，规则地配置有大致相同形状且剖面圆形的突起部346和凹部348或者突起部366和凹部368。更具体地说，纵横互相不同但等距离地交替地形成突起部和凹部。在这里，形成在各隔板上的这些突起部以及凹部，在使用隔板264A和隔板264B组装燃料电池时，各隔板的相对向的面彼此形成为，整体的配置图形一致。即，如图15所示，形成在隔板264A的气体流路面上的突起部346的头顶部、与形成在隔板264B的气体流路面上的突起部378的头顶部，夹着电解质部250地配置在互相重合的位置。形成在隔板264A的制冷剂流路面上的突起部358的头顶部、与形成在隔板264B的制冷剂流路面上的突起部378的头顶部，在相邻的单体电池之间互相接触。在这里，在各隔板的连接区域以及流出流入区域，作为所述突起部突出的面或者凹部凹陷的面，存在着基准面。在将包括隔板、电解质部的构件层叠来制作燃料电池组时，该基准面相对于与在制冷剂流路侧相邻的其他的隔板相接触的接触面，以预定的距离隔离，同时相对于与在气体流路侧相邻的电解质部250相接触的接触面，也以预定的距离隔离。在图15中，用虚线表示基准面的位置，同时用单点划线表示制冷剂流路侧的隔板间的接触面。
接下来，对设置在本实施例的燃料电池上的气体泄漏抑制部、即在各隔板的气体流路面上抑制形成有分割区域的气体流路间的气体的泄漏的结构进行说明。具体地说，本实施例的燃料电池所具备的气体泄漏抑制部，抑制在分割线状凸部的一端的附近、夹着与树脂板之间的间隙而相邻的分割区域间的气体泄漏。
图16是示意性地表示将在图10(A)中用虚线包围起来的区域Y的附近放大的样子的说明图。另外，图16表示在将树脂框270A粘合在隔板264A上后、设置气体泄漏抑制部341的状态。
如图16所示，在形成在隔板264A上的分割线状凸部342的到达发电区域340的外周的一端、与树脂框270A的孔部330的内周之间，形成有间隙。这是由于在组装燃料电池时，为了防止树脂框270A设置到分割线状凸部342的一端上，而通过考虑到制造误差将分割线状凸部342形成得稍短而产生的。在本实施例中，在该分割线状凸部342的一端，沿着孔部330的内周延伸的伸长部343形成为长靴状。在组装燃料电池时，进而设置填充分割线状凸部342的一端与树脂框270A之间的间隙的气体泄漏抑制部341。在本实施例中，在所述伸长部343与树脂框270A之间的间隙中，填充、涂布液状的粘接剂，由此形成气体泄漏抑制部341。另外，隔板264A所具备的其他的分割线状凸部342、隔板264B所具备的分割线状凸部362的到达发电区域外周的一端，也形成为同样的形状，同时在各自的附近也形成同样的气体泄漏抑制部。
根据如上所述那样构成的本实施例的燃料电池的隔板，在一个面上，以经由连接区域将多个分割区域串联连接的方式配置有分割线状凸部，其中所述多个分割区域是通过分割线状凸部而在发电区域内被隔开的；同时，在分割区域，形成有与分割线状凸部平行地形成、其两端部从发电区域外周隔离的分割区域内线状凸部。另外，在隔板的另一个面上，以与具备分割线状凸部和分割区域内线状凸部的第1凹凸部相反的形状，形成与分割线状凸部平行、其两端部从发电区域外周隔离的制冷剂流线状凸部。因此，在通过例如冲压成形而形成的正反互为颠倒形状的薄板构件即隔板上，在一个面上，能够形成反应气体直行的多个直行部，和具有使反应气体的方向反转的折回部、整体呈蛇行形状并且串联连接多个直行部的流路(蛇行形流路)；在另一个面上，能够与所述直行部平行地形成制冷剂流过的流路。由此，能够在隔板的正反面兼备流速较快的反应气体的流路和压力损失较小的制冷剂流路。
另外，当发电区域内设置的分割线状凸部为1个时，如图11(A)所示的隔板264B那样，由于设置1个分割线状凸部，其结果，变为经由包含在分割线状凸部的另一端与发电区域的外周之间的第1隔离部的1个连接区域，将由1个分割线状凸部在分割区域内隔开的2个分割区域串联连接。与此相对，在设置多个分割线状凸部时，为了将由分割线状凸部在发电区域内隔开的多个分割区域，经由连接区域串联连接成发电区域整体，只要将以水平方向为长度方向的互相平行的多个分割线状凸部，交替地变换到达发电区域的外周的端部一侧，在垂直方向上顺次并列地配置即可。
另外，根据本实施例的燃料电池，分割区域内线状凸部被规则地配置在各个分割区域内，并且作为第1凹凸部整体被配置在与没有设置分割线状凸部而规则地连续配置分割区域内线状凸部时相同的位置。因此，通过与上述分割区域内线状凸部的位置相对应地配置气体隔板，即使在分割线状凸部的配置(分割线状凸部的数目以及/或者位置)在阳极侧的隔板和阴极侧的隔板处不同时，也能够使分割区域内线状凸部彼此夹着电解质部地互相重合。另外，能够将以与第1凸部表里相反的形状形成在制冷剂流路面上的制冷剂流线状凸部彼此配置在相邻的单体间互相重合的位置，并使其接触。这样，通过使分割区域内线状凸部彼此以及制冷剂流线状凸部彼此互相重合，能够抑制燃料电池内部的接触电阻(contact resistance)(使集电性提高)，并确保相对于施加在燃料电池的层叠方向上的力的强度从而在燃料电池整体上确保刚性。另外，通过使制冷剂流线状凸部彼此互相重合地接触，能够确保由相邻的隔板间所形成的单体间制冷剂流路的流路剖面面积更大。由此，能够抑制单体间制冷剂流路的压力损失，降低用于向单体间制冷剂流路送入制冷剂的泵等辅机的消耗能量。
在这里，分割线状凸部，与形成在相对向的隔板的气体流路面上的对应的位置上的2个分割区域内线状凸部夹着电解质部地互相重合。因此，即使分割线状凸部所配置的位置在阳极侧与阴极侧不同，分割线状凸部也能与夹着电解质部地相对向的分割区域内线状凸部互相支撑，在燃料电池中，能够确保集电性、强度以及刚性。另外，在本实施例中，如上所述，将分割线状凸部的宽度形成得比分割区域内线状凸部的宽度大，所以能够抑制由分割线状凸部隔开的分割区域间的气体泄漏。由此，不会产生由气体泄漏引起的在单体电池气体流路的一部分中气体流量减少的情况，能够在发电区域整体上确保单体电池内气体流路的气体流量，能够防止发电性能的下降。
另外，形成得宽度更宽的分割线状凸部的宽度，并不局限于与相对向的2根分割区域内线状凸部相对应的宽度，只要是覆盖1个以上的分割区域内线状凸部的宽度，就能够得到由相对向的线状凸部彼此互相支撑产生的同样的效果。例如，在头顶部的宽度W5为正好覆盖相对的n个分割区域内线状凸部的头顶部的宽度时，对于W5，下面的(2)式成立。
W5＝W1×n+W2×(n-1)......(2)
这里，W1：分割区域内线状凸部的头顶部的宽度；
W2：分割区域内线状凸部的间距。
另外，此时，也可以代替影成为正好覆盖相对向的预定个分割区域内线状凸部的宽度，而将分割线状凸部的宽度形成为更宽的宽度。分割线状凸部的宽度越宽，越能够提高抑制分割区域间的气体泄漏的效果。
另外，为了抑制分割区域间的气体泄漏，也可以将分割线状凸部的层叠方向的高度(隔板的厚度方向的高度)形成得，比第1凹凸部所具备的与电解质部250相触接的其他的凸部(在本实施例中是分割区域内线状凸部以及突起部)更高。由此，能够提高在分割线状凸部与电解质部250相接触时的压力，能够提高气体泄漏抑制效果。
在本实施例中分割线状凸部、分割区域内线状凸部以及制冷剂流线状凸部都设为具备具有一定的宽度的平坦的头顶部，所以在该头顶部，能够确保与相邻构件的接触面积。但是，这些线状凸部的头顶部不必一定设置成平坦。通过规则地配置各线状凸部，从而将各隔板配置成，分割线状凸部以及分割区域内线状凸部夹着电解质部地互相重合，制冷剂流线状凸部在单体电池间直接接触，能够得到确保集电性、强度以及刚性的某种程度的效果。
进而，在本实施例的燃料电池中，形成在阳极侧隔板与阴极侧隔板的气体流路面的连接区域以及流出流入区域的突起部夹着电解质部互相重合。另外，形成在阳极侧隔板与阴极侧隔板的制冷剂流路面的所述连接区域以及流出流入区域的里面(后面)区域上的突起部在单体电池间直接接触。由此，也能提高燃料电池的集电性、强度以及刚性。另外，如上所述，通过在连接区域与流出流入区域以及其里面区域上设置突起部，能够在流入在分割区域上形成的气体流路、由制冷剂流线状凸部形成的制冷剂流路之前，对在这些区域中流动的反应气体、制冷剂流进行搅拌。因此，能够提高相对于单体电池内的流路整体的配流性(向流路整体分配流体时的分配均匀性)、以及相对于单体间制冷剂流路整体的制冷剂的配流性，提高电池性能。进而，由于突起部彼此在制冷剂流路面上接触，所以能够确保单体间制冷剂流路的流路剖面面积更大，从而抑制单体间制冷剂流路的压力损失，降低用于向单体间制冷剂流路送入制冷剂的泵等辅机的消耗能量。
在本实施例中，在阳极侧的隔板264A中，通过3个分割线状凸部将发电区域分割成4份，在阴极侧的隔板264B中，通过1个分割线状凸部将发电区域分割成2份。这样的分割线状凸部的数目(发电区域的分割数)能够设定为任意的值。
在这里，如本实施例所示，当沿着与分割线状凸部垂直的边(在本实施例中是垂直方向的边300、305)设置用于形成给排反应气体的歧管的孔部时，能够使燃料电池在上述垂直的边的方向上小型化。在这样的情况下，在设置在阳极侧和阴极侧的隔板上的第1凹凸部中，优选分割线状凸部的数目都为奇数或偶数。由此，在燃料气体的流路和氧化气体的流路中，气体供给歧管孔和气体排出歧管孔形成在同一边的附近还是相对的边的附近的情况是一致的，所以能够不会将气体歧管配置得不合理。
另外，在本实施例的燃料电池中，阳极侧的隔板264A与阴极侧的隔板264B相比，具有更多的分割线状凸部，分割区域形成得较多。在这里，在使用纯度较高的氢气作为燃料气体，使用空气作为氧化气体时，应该供给燃料电池的气体流量中燃料气体较少。另外，由于氢气比氧气分子量小，所以一般氧化气体的流量多。因此，通过如本实施例那样增加阳极侧的分割区域的数目从而使流路剖面面积更小，能够使单体电池内燃料气体流路的燃料气体的流速更快。通过这样使燃料气体的流速更快，能够提高气体利用率而提高燃料电池的性能，并且能够提高单体电池内燃料气体流路的排水性。
在本实施例中，在隔板面上，燃料气体从垂直方向的上方向下方流动，氧化气体从垂直方向的下方向上方流动，双方的气体成为相对向气流。特别是在固体高分子型燃料电池的情况下，通过这样地使气流成为相对向气流，能够将燃料电池内部的气体的加湿状态保持为没有来自外部的加湿的某种程度的水平。即，在单体电池内气体流路中，一般越到下游侧气体中的水分量越多，特别是伴随着发电而产生水的阴极侧，下游侧气体中的水分变得很多。在这里，在固体高分子型燃料电池中，对应于固体高分子电解质膜的两侧的水蒸气压差，水通过膜而移动。因此，通过设为相对向流动，水蒸气压差较大的氧化气体流路下游与燃料气体流路上游夹着电解质膜相邻，能够从氧化气体流的下游向燃料气体流的上游供给水分。在这样的情况下，通过使气体流速更快的氧化气体流从垂直方向的下方向上方流动，使气体流速更慢的燃料气体从垂直方向的上游向下游流动，即使在气体流速较慢的燃料气体流路侧，也能够利用重力而提高排水性。
在本实施例中，将形成为与第2凹凸部表里相反的形状的第1凹凸部设为具有分割线状凸部和分割区域内线状凸部，但是也可以将第1凹凸部设为不具有分割线状凸部，而将分割线状凸部设为与具备第1以及第2凹凸部的导电性基板部分开的部件。即，也可以制作形成有分割区域内线状凸部以及制冷剂流线状凸部的基板，在该基板上的一定的分割区域内线状凸部之间，固定分别地形成的分割线状凸部。此时也一样，能得到隔板的里面与表面兼备的同样的效果，其中所述隔板是将具有折回部从而整体上蛇行的蛇行形流路与直线状流路形成为表里相反的形状的表里隔板。另外，此时，分开地形成的分割线状凸部优选由导电性材料形成。由此，能够降低燃料电池的内部电阻，提高电池性能。
另外，在本实施例的燃料电池中，在分割线状凸部的到达发电区域的一端，设有填充该一端与树脂框内周(发电区域)之间的间隙的气体泄漏抑制部341，所以能够抑制分割区域间的气体经上述间隙泄露。由此，能够防止气体流量的部分减少，在单体电池气体流路整体上确保气体流量。特别是在本实施例中，在分割线状凸部的一端，设有沿着发电区域的外周延伸的伸长部343而形成为长靴状，上述间隙处的压力损失提高，所以能够补充由作为气体泄漏抑制部的粘接剂产生的气体泄漏抑制效果，进一步提高抑制经由上述间隙的气体泄漏的效果。
另外，在气体流路面的连接区域，规则地设置有突起部以及设为与制冷剂流路侧的突起部表里相反的形状的凹部，但在上述伸长部343的附近、应该填充粘接剂的区域，如果不设置这些突起部以及凹部，则能够更容易地进行粘接剂的填充。另外，由于伸长部343的构造为被设置在连接区域的周边部的很小的部分上，所以即使设置在连接区域内伸长的伸长部343，与反应气体流过而发电相关的面积也基本上不会实质性地减少。
在本实施例中，通过粘接剂形成了气体泄漏抑制部，但也能通过粘接剂以外的材料形成。图17是表示设置了不同结构的气体泄漏抑制部的变形例的说明图。在该变形例中，与树脂框分别地准备由例如橡胶、树脂等弹性体形成、形成为与树脂框大致相同的厚度的预定形状的气体泄漏抑制部341A。而且，在树脂框上，在安装时成为分割线状凸部的一端的附近的部分上，设有用于嵌入上述气体泄漏抑制部341A的切口部341B。图17(B)表示形成了切口部341B的树脂框270A，图17(A)表示将在切口部341B上嵌入了气体泄漏抑制部341A的树脂框270A重合在隔板264A的气体流路面上的样子。另外，气体泄漏抑制部341A可以由导电性材料形成，也可以由绝缘性材料形成。另外，气体泄漏抑制部341A，可以在将树脂框粘接在隔板上之后，组装分开地准备的气体泄漏抑制部，也可以在隔板与树脂框的粘接之前，预先在树脂框上接合气体泄漏抑制部。
这样，在将用于嵌入气体泄漏抑制部的切口部设置在树脂框上时，设置该切口部的部位为本来涂布用于确保气体密封性并将树脂框粘接在隔板上的粘接剂的位置。因此，在燃料电池的组装时，通过在隔板上在发电区域的外周部上涂布粘接剂，能够一次进行树脂框的粘接与气体泄漏抑制部的粘接的动作。另外，在使用与树脂框分开的气体泄漏抑制部时，与图16所示通过粘接剂构成气体泄漏抑制部的情况不同，不粘接被进一步层叠在被粘接于隔板的树脂框上的电解质部和气体泄漏抑制部。因此，即使在电解质部所具备的电解质层由固体高分子构成、工作时膨胀(expand)的情况下，在电解质层上也不会产生由气体泄漏抑制部引起的不希望的应力。
另外，在本实施例的气体隔板中，也能够应用在下述的燃料电池中：不使用树脂框，作为用于确保气体密封性的密封部，使用气体密封垫，或者仅使用粘接剂。这样，在不使用树脂框时，能够使用与实施例同样的气体泄漏抑制部。即，不仅限于树脂框，在电解质部与隔板之间，在设置至少配置在发电区域的外周的一部分上、确保反应气体的流路的气体密封性的密封部时，如果设置填充分割线状凸部的一端与上述密封部之间的间隙的气体泄漏抑制部，能够得到同样的效果。
如图10以及图11所示，在本实施例的燃料电池的隔板中，形成在面内的各分割区域380形成为互相大致相等的宽度。因此，在单体电池内气体流路中，从与气体供给歧管连接的连接部附近到与气体排出歧管连接的连接部附近，气体流路的剖面面积为大致一定。与此相对，也可以使分割区域380的宽度在隔板面内变化。作为一例，在图18中表示这样的结构：在与图10同样的阳极侧的隔板中，越是位于下游侧的分割区域380，将宽度形成得越窄。另外，在图18中，作为第1凹凸部仅记载了分割线状凸部342，而省略了分割区域内线状凸部以及突起部。这样，通过越是位于下游侧的分割区域380，将宽度形成得越窄，能够在单体电池气体流路中，使流路剖面面积从上游侧向下游侧逐渐变小，能够提高对在流路内流动的反应气体的流速加速的效果。在反应气体的流路中，越往下游侧，由于电极活性物质(氢气或氧气)因电池反应而消耗，所以流量越减少，但通过设为上述结构，在下游侧也能确保气体的流速，维持电池性能。另外，在反应气体中，通常越向下游侧气体中的水分量越增加，所以通过对下游的流速加速，能够提高下游侧的排水性，抑制由水的滞留引起的电池性能的下降。另外，在这样地越往下游侧、使分割区域的宽度越窄时，也可以设置成，越是配置在下游侧(在本实施例中是垂直方向下方侧)的分割线状凸部342，从发电区域外周离开的另一端与发电区域外周的距离越短。即，在图18中，也可以设置成D1＞D2＞D3。由此，在单体电池内气体流路整体上，能够提高越往下游侧使流速越快的效果。
在本实施例中，在分割区域内设置有分割区域内线状凸部，但作为允许气体向与分割区域内的分割线状凸部平行的方向流动的分割区域内直行凸部，也可以代替分割区域内线状凸部，设置由其他的形状形成的凸部。例如，也可以代替在分割区域长度方向的两端间连续地设置的分割区域内线状凸部，在与各分割区域内线状凸部同样的位置，设置在分割区域内线状凸部途中设置切口(间断部)的形状的、更短的凸部作为分割区域内直行凸部。将这样的结构的一例表示在图19(A)中。或者也可以在与各分割区域内线状凸部同样的位置，设置由与连续地形成的突起部346、366同样的突起部形成的分割区域内直行凸部。将这样的结构的一例表示在图19(B)中。这样，如果设置与分割线状凸部平行且两端形成在从发电区域外周离开的线上的凸部作为分割区域内直行凸部，则在制冷剂流路侧，也能够在与气体流路侧的凸部不互相干涉的位置上，以与气体流路面表里相反的形状，设置与分割线状凸部大致平行的制冷剂流线状凸部。只要以下述方式对各隔板进行对位从而将它们重叠即可：在隔板整体上规则地配置这些凸部，在气体流路侧的发电区域，第1凹凸部所具有的凸部彼此夹着电解质部地接触，在制冷剂流路侧，第2凹凸部所具有的凸部彼此直接接触。另外，在如本实施例那样在线上连续地形成分割区域内直行凸部时，将隔板与相邻的构件之间的接触面积确保得更大，从而能够得到降低燃料电池的内部电阻的效果。另外，在单体电池内气体流路中，容易将液体水导向气体流向的下游方向，能够提高流路内的排水性。相对于此，如图19(A)或(B)所示，在通过更短的多个凸部形成分割区域内直行凸部时，能够得到提高单体电池内气体流路的气体扩散性从而提高气体利用率的效果。
同样，在制冷剂流路面中也一样，可以代替制冷剂流线状凸部，在与制冷剂流线状凸部同样的位置上，设置允许制冷剂的与分割线状凸部大致平行的流动的其他形状的制冷剂流直行凸部。具体地说，例如可以代替制冷剂流线状凸部，设置与图19所示的分割区域内直行凸部同样形状的制冷剂流直行凸部。
另外，在本实施例中，如第1实施例所示，连接区域以及导入导出区域也可以设为不形成突起部。只要被形成于发电区域的分割区域内线状凸部的端部在其与发电区域的外周之间具有第2隔离部，则在气体流路面的导入导出区域，被导入发电区域内的气体能够适当地分配到由分割区域内线状凸部形成的流路内，或者能够使从由分割区域内线状凸部形成的流路排出的气体适当地集合，从而导引到发电区域外。另外，在气体流路面的连接区域，能够使在由分割区域内线状凸部形成的流路中流动的气体的流动方向反转。在制冷剂流路面中也一样，能够省略突起部。
另外，在本实施例中，设为在各隔板以及树脂框上形成了孔部的内部歧管型燃料电池，其中所述孔部形成用于给排反应气体、制冷剂流路的歧管，但在层叠(电池组)构造的在外部设置歧管的外部歧管型燃料电池中，也能使用具有同样的凹凸形状的气体隔板。
F.变形例：
上面，对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明并不局限于这样的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式来实施。例如，能够进行下面的变形。
F-1.在上述的实施例中，在隔板上形成了多个直线气体流路和多个直线制冷剂流路，但也可以是例如双方是蛇行状的流路。在本发明中，一般只要具有平行地形成的多个线状气体流路、和相对于该多个线状气体流路形成为表里一体的多个线状制冷剂流路即可。
F-2.在上述的实施例中，隔板作为钣金冲压部件制造，但也能够通过例如柔性碳等非金属材料的冲压成形来制造。进而，不必非要通过冲压成形制造，只要是表里一体型，便具有壁厚均等、加工性良好的优点。
F-3.在第1至第5实施例中，在各燃料电池单体之间设置了单体间制冷剂流路，但也可以每层叠多个单体后设置单体间制冷剂流路。此时，只要将本发明应用于配置在下述位置的隔板上即可，即，应该在与电解质部相对向的相对面的里面(背面)上形成单体间制冷剂流路的位置。

Claims (29)

1.一种燃料电池，其特征在于，包括：
电解质部；和
隔板，该隔板表里一体地形成有气体流路面和制冷剂流路面，其中所述气体流路面形成有反应气体流过的气体流路，所述制冷剂流路面形成有冷却介质流过的制冷剂流路；
其中，所述气体流路面具有：平行地形成的多个线状气体流路，和气体流路连接部，该气体流路连接部被构成为将所述多个线状气体流路分割为多个线状气体流路组、并且串联连接所述多个线状气体流路组的至少一部分；
所述制冷剂流路面具有：相对所述多个线状气体流路表里一体地形成的多个线状制冷剂流路，和被构成为与所述气体流路连接部表里一体地形成、并且并联连接所述多个线状制冷剂流路的制冷剂流路连接部。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其中：所述气体流路连接部具有与所述多个线状气体流路不连续、并且与所述电解质部相接触的凹凸形状。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池，其中：所述气体流路连接部串联连接全部所述多个线状气体流路组。
4.如权利要求1所述的燃料电池，其中：
所述气体流路连接部具有分割所述多个线状气体流路的气体流路分割梁；
所述气体流路分割梁被形成为使得，至少在所述气体流路连接部，与所述电解质部相接触的宽度和与所述电解质部相接触的压力中的至少一方比构成所述多个线状气体流路的线状气体流路梁的与所述电解质部相接触的宽度或压力大。
5.如权利要求4所述的燃料电池，其中：所述气体流路分割梁，至少在所述气体流路连接部，通过使沿所述电解质部和所述隔板的层叠方向的高度比所述线状气体流路梁高，由此使所述压力增大。
6.如权利要求1所述的燃料电池，其中：
所述气体流路连接部具有分割所述多个线状气体流路的气体流路分割梁；
所述气体流路分割梁被形成为使得，至少在所述气体流路连接部，与所述电解质部相接触的宽度比构成所述多个线状气体流路的线状气体流路梁的与所述电解质部相接触的宽度大；
所述制冷剂流路面具有与所述气体流路分割梁表里一体地形成的特定的线状制冷剂流路；
所述制冷剂流路连接部具有流量控制形状，该流量控制形状抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量、以使得该流量接近流入所述多个线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量。
7.如权利要求6所述的燃料电池，其中：所述流量控制形状具有形成在所述特定的线状制冷剂流路的外侧的堰状的构造，以抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量。
8.如权利要求1所述的燃料电池，其中：
所述气体流路连接部具有分割所述多个线状气体流路的气体流路分割梁；
所述气体流路分割梁被形成为使得：至少在所述气体流路连接部，与所述电解质部相接触的宽度比构成所述多个线状气体流路的线状气体流路梁的与所述电解质部相接触的宽度大；
所述制冷剂流路面具有与所述气体流路分割梁表里一体地形成的特定的线状制冷剂流路；
所述特定的线状制冷剂流路被构成为抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量、以使得该流量接近流入所述多个线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量。
9.如权利要求8所述的燃料电池，其中：所述隔板具有装设在所述特定的线状制冷剂流路的内侧的流量抑制构件，以抑制流入所述特定的线状制冷剂流路的所述制冷剂的流量。
10.如权利要求1所述的燃料电池，其中：所述气体流路连接部具有被构成为使得流入所述多个线状气体流路的反应气体的流速均匀化的整流构造。
11.如权利要求1所述的燃料电池，其中：所述隔板由金属材料制成。
12.如权利要求11所述的燃料电池，其中：所述隔板由冲压成形的钣金件形成。
13.一种燃料电池用隔板，它是供具有电解质部的燃料电池用的隔板，其中，包括：
气体流路面，其是要与所述电解质部相接触的面，在其与所述电解质部之间形成有用于反应气体流过的气体流路；和
制冷剂流路面，其与所述气体流路面表里一体地形成，并形成用于制冷剂流过的制冷剂流路；
其中，所述气体流路面具有：平行地形成的多个线状气体流路，和气体流路连接部，该气体流路连接部被构成为将所述多个线状气体流路分割为多个线状气体流路组、并且串联连接所述多个线状气体流路组的至少一部分；
所述制冷剂流路面具有：与所述多个线状气体流路表里一体地形成的多个线状制冷剂流路，和制冷剂流路连接部，该制冷剂流路连接部被构成为与所述气体流路连接部表里一体地形成、并且并联连接所述多个线状制冷剂流路。
14.一种燃料电池用气体隔板，其中，包括：
导电性基板部；
第1凹凸部，其形成在所述导电性基板部的一个面上，形成反应气体流过的反应气体流路的内壁面的一部分；
第2凹凸部，其以与所述第1凹凸部表里相反的形状形成在所述导电性基板部的另一个面上，形成制冷剂流路的内壁面的一部分；和
1个以上的分割线状凸部，所述分割线状凸部，在所述导电性基板部的所述一个面上，具有到达作为形成有所述第1凹凸部的区域的发电区域的外周上的第1部位的一端，和从与所述第1部位不同的所述外周上的第2部位隔离的另一端；所述分割线状凸部在所述发电区域内伸长从而形成所述反应气体流路的内壁面的一部分；所述分割线状凸部被配置在下述的位置：将由该线状凸部在所述发电区域内隔开的多个分割区域，经由包含所述发电区域的外周与所述另一端之间的第1隔离部的连接区域，串联连接为所述发电区域整体的位置；
其中，所述第1凹凸部包括分割区域内直行凸部，该分割区域内直行凸部在所述分割区域形成为相对于所述分割线状凸部大致平行，并且其两端被配置在从所述发电区域的外周隔离的、垂直于所述分割区域内直行凸部的多个第1线上；
所述第2凹凸部包括制冷剂流直行凸部，该制冷剂流直行凸部形成为与形成在所述分割线状凸部和所述分割区域内直行凸部之间的凹部的表里相反的形状，其在所述另一个面上形成为相对于所述分割线状凸部大致平行，其两端被配置在从所述发电区域的反面区域的外周隔离的、垂直于所述制冷剂流直行凸部的第2线上。
15.如权利要求14所述的燃料电池用气体隔板，其中：所述分割线状凸部，作为在反面具有表里相反的形状的凹部的凸部，在所述导电性基板部上，与所述第1凹凸部和所述第2凹凸部形成为一体。
16.如权利要求14所述的燃料电池用气体隔板，其中：所述分割线状凸部，与所述导电性基板部分开地制作，被配置在所述一个面上。
17.如权利要求15所述的燃料电池用气体隔板，其中：所述分割线状凸部由导电性材料构成。
18.如权利要求14～17中的任意一项所述的燃料电池用气体隔板，其中：所述分割区域内直行凸部是在所述第1线的两端间连续形成的分割区域内线状凸部。
19.如权利要求18所述的燃料电池用气体隔板，其中：
多个所述分割区域内线状凸部的每个都具有头顶部，其中所述头顶部具有第1长度的宽度；
在所述分割区域内，多个所述分割区域内线状凸部形成为，相邻的所述分割区域内线状凸部的头顶部间的距离为作为第2长度的间隔；
在所述第1凹凸部整体，在与没有设置所述分割线状凸部、而是以所述第2长度的间隔规则且连续地形成所述分割区域内线状凸部时同样的位置上，形成各个所述分割区域内线状凸部。
20.如权利要求19所述的燃料电池用气体隔板，其中：所述分割线状凸部的所述头顶部，在中间夹着所述分割线状凸部而相邻的所述分割区域内线状凸部之间，具有在没有设置所述分割线状凸部、而是以所述第2长度的间隔规则且连续地形成所述分割区域内线状凸部时覆盖代替所述分割线状凸部而设置的分割区域内线状凸部的头顶部的宽度。
21.如权利要求14所述的燃料电池用气体隔板，其中：所述制冷剂流直行凸部是在所述第2线的两端间连续形成的制冷剂流线状凸部。
22.如权利要求14所述的燃料电池用气体隔板，其中：
所述第1凹凸部在所述连接区域、即包括形成在所述第1线上的所述分割区域内直行凸部的端部与所述发电区域的外周之间的第2隔离部的区域，具有多个第1突起部；
所述第2凹凸部在所述连接区域的反面区域、即包括形成在所述第2线上的所述制冷剂流直行凸部的端部与所述发电区域的反面区域的外周之间的第3隔离部的区域，具有多个设置在不与所述多个第1突起部相干涉的位置的第2突起部。
23.如权利要求14所述的燃料电池用气体隔板，其中：所述分割线状凸部与所述第1凹凸部所具有的其他的凸部相比，所述隔板的厚度方向的高度形成得较高。
24.一种燃料电池，其中，包括：
电解质部，其包括电解质层和形成在该电解质层的两个面上的电极；
如权利要求14～23中的任意一项所述的燃料电池用气体隔板，其被配置成夹持所述电解质部，在其与所述电解质部之间形成反应气体的流路。
25.一种燃料电池，其中，该燃料电池通过层叠多个单格电池而成，该单格电池包括：
电解质部，其包括电解质层和形成在该电解质层的两个面上的电极；
如权利要求22所述的燃料电池用气体隔板，其被配置成夹持所述电解质部，在其与所述电解质部之间形成反应气体的流路；
其中，形成在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第1突起部和形成在阴极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第1突起部，被设置于在中间夹着所述电解质部而互相重叠的位置上；
在相邻的单格电池中，形成在一方的单格电池所具备的阳极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第2突起部、和形成在另一方的单格电池所具备并与所述阳极侧的所述燃料电池用气体隔板相邻的阴极侧的所述燃料电池用气体隔板上的所述第2突起部，被设置在互相接触的位置。
26.如权利要求24或25所述的燃料电池，其中：被配置在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板，与被配置在阴极侧的所述燃料电池用气体隔板相比，所述分割线状凸部形成得更多。
27.如权利要求24所述的燃料电池，其中：
在被配置在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板和被配置在阴极侧的所述燃料电池用气体隔板中，所述分割线状凸部被配置为大致水平的方向；
所述燃料气体，从形成在被配置在阳极侧的所述燃料电池用气体隔板的垂直方向上方的所述分割区域所形成的燃料气体的流路，向形成在垂直方向下方的所述分割区域所形成的燃料气体的流路流动；
所述氧化气体，从形成在被配置在所述阴极侧的所述燃料电池用气体隔板的垂直方向下方的所述分割区域所形成的氧化气体的流路，向形成在垂直方向上方的所述分割区域所形成的氧化气体的流路流动。
28.如权利要求24所述的燃料电池，其中：在被串联连接为整体的所述多个分割区域，各个所述分割区域的宽度形成为：越朝向所述反应气体的流动方向下游侧，所述分割区域则越窄。
29.如权利要求24所述的燃料电池，其中，还包括：
密封部，其在所述电解质部与所述燃料电池用气体隔板之间，至少配置在所述发电区域的外周的一部分上，确保所述反应气体的流路的气体密封性；和
气体泄漏抑制部，其在所述燃料电池用气体隔板的所述一个面上，堵住所述分割线状凸部的所述一端与被配置在所述发电区域的外周上的所述密封部之间的间隙。
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