CN109585874A - 燃料电池用隔离部件和燃料电池堆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池用隔离部件和燃料电池堆。在构成接合隔离部件(33)(燃料电池用隔离部件)的第一金属隔板(30)和第二金属隔板(32)之间形成有制冷剂流路(66)。突出形成于第一金属隔板(30)和第二金属隔板(32)的第一压制肋部(72A)和第二压制肋部(72B)具有用于防止反应气体泄漏的内侧压制肋部(51a、61a)。贯通形成于隔离部件厚度方向的排气用连通孔(94)和制冷剂排出用连通孔(98)经由第一连接流路(100)、第二连接流路(108)而与制冷剂流路(66)连通，其中，第一连接流路、第二连接流路由构成第一压制肋部和第二压制肋部的突出形状的背侧部的凹部形成。根据本发明，能够以简单的结构来实现制冷剂流路结构。

Description

燃料电池用隔离部件和燃料电池堆
技术领域
本发明涉及一种燃料电池用隔离部件和燃料电池堆。
背景技术
一般而言，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。燃料电池具有膜电极组件(MEA)，该膜电极组件(MEA)是在固体高分子电解质膜的一个面上配设有阳极电极，在所述固体高分子电解质膜的另一个面上配设有阴极电极的膜电极组件。膜电极组件通过被隔离部件(双极板)夹持而构成电芯(单体燃料电池)。电芯通过层叠规定数量而例如作为车载用燃料电池堆来使用。
在电芯中，例如，如下述日本发明专利公开公报特开2004-193110号所示，有时使用金属隔离部件作为隔离部件。在日本发明专利公开公报特开2004-193110号中，两块金属隔板彼此接合而构成一个接合隔离部件。在该情况下，在两块金属隔板之间，沿隔离部件面方向形成有使冷却介质流通的制冷剂流路。另外，为了在向制冷剂流路导入冷却介质时，从制冷剂流路可靠地排出空气，而在接合隔离部件的上部，在层叠方向上贯通设置有与制冷剂流路连通的排气用连通孔。
在日本发明专利公开公报特开2007-134206号中公开了如下一种结构，即，在两块金属隔板之间形成有制冷剂流路，在金属隔板的上部设置有排气用连通孔，并且，为了在维修时等从制冷剂流路中去除制冷剂，而在金属隔板的下部设置有制冷剂排出用连通孔。在该情况下，排气用连通孔和制冷剂排出用连通孔与制冷剂流路连通。
在美国发明专利特许第7718293号说明书中，公开了如下一种结构，即，为了降低制造成本，而在金属隔离部件上，通过压力成型形成凸形状的压制肋密封件来作为密封部。
发明内容
本发明是与上述的现有技术相关联而创造出的，其目的在于，提供一种能够以简单的结构来实现制冷剂流路结构的燃料电池用隔离部件和燃料电池堆。
为了达成上述目的，本发明的燃料电池用隔离部件，通过将两块具有在反应气体所流通的一个表面侧突出而形成的压制肋部的金属隔板接合而构成，在所述金属隔板的所述一个表面形成有用于使燃料气体或氧化剂气体、即反应气体流过的反应气体流路，在两块所述金属隔板之间形成有制冷剂流路，在隔离部件厚度方向上贯通形成有与所述反应气体流路连通的反应气体连通孔，所述压制肋部包括用于防止反应气体泄漏的密封用压制肋，排气用连通孔和制冷剂排出用连通孔中的至少一方在隔离部件厚度方向上贯通形成，所述排气用连通孔和所述制冷剂排出用连通孔中的至少一方经由连接流路而与所述制冷剂流路连通，其中，所述连接流路由凹部形成，该凹部是构成所述压制肋部的突出形状的背侧部的凹部。
所述压制肋部具有上侧连接用压制肋，所述上侧连接用压制肋在内部具有使所述排气用连通孔与所述密封用压制肋的内部空间连通的所述连接流路，所述上侧连接用压制肋连接于包围所述反应气体流路的所述密封用压制肋的最上部。
所述压制肋部具有下侧连接用压制肋，所述下侧连接用压制肋在内部具有使所述制冷剂排出用连通孔与所述密封用压制肋的内部空间连通的所述连接流路，所述下侧连接用压制肋连接于包围所述反应气体流路的所述密封用压制肋的最下部。
设置有包围所述排气用连通孔或所述制冷剂排出用连通孔的连通孔压制肋密封件。
所述连通孔压制肋密封件的平面形状为圆形。
所述连通孔压制肋密封件具有相对于隔离部件厚度方向倾斜的内周侧壁，在所述内周侧壁设置有贯通孔，该贯通孔使所述连通孔压制肋密封件的内部空间与所述排气用连通孔或所述制冷剂排出用连通孔连通。
所述制冷剂流路的外周和所述反应气体连通孔的外周通过焊接或钎焊而接合。
另外，本发明的燃料电池堆具有上述的燃料电池用隔离部件和膜电极组件，其多个所述燃料电池用隔离部件和多个所述膜电极组件交替层叠。
根据本发明所涉及的燃料电池用隔离部件和燃料电池堆，排气用连通孔和制冷剂排出用连通孔中的至少一方经由连接流路而与制冷剂流路连通，其中，连接流路由凹部形成，该凹部是构成压制肋部的突出形状的背侧部的凹部。因此，能够有效地灵活利用金属隔板上设置的压制肋部的背侧的凹部，实现简单的制冷剂流路结构。
根据参照附图所要说明的以下实施方式的说明，可以容易地理解上述目的、特征和优点。
附图说明
图1是燃料电池堆的立体说明图。
图2是构成燃料电池堆的电芯的分解立体说明图。
图3是电芯的概略剖视图。
图4是从第一金属隔板侧观察接合隔离部件的正面说明图。
图5是从第二金属隔板侧观察接合隔离部件的正面说明图。
图6是接合隔离部件的排气用连通孔及其周边的结构说明图。
图7是沿着图6中的VII-VII线的剖视图。
图8是沿着图7中的VIII-VIII线的剖视图。
图9是接合隔离部件的制冷剂排出用连通孔及其周边的结构说明图。
具体实施方式
以下，列举优选的实施方式，边参照附图边对本发明所涉及的燃料电池用隔离部件和燃料电池堆进行说明。
如图1所示，燃料电池堆10具有层叠体14，该层叠体14是构成单体燃料电池的电芯12沿水平方向(箭头A方向)层叠多个而成的层叠体。燃料电池堆10例如搭载于未图示的燃料电池电动汽车等燃料电池车辆。
在层叠体14的层叠方向(箭头A方向)上的一端，朝向外方依次配设有接线板16a、绝缘体18a以及端板20a。在层叠体14的层叠方向上的另一端，朝向外方依次配设有接线板16b、绝缘体18b和端板20b。在端板20a、20b的各边之间配置有连接杆24。在由具有导电性的材料构成的接线板16a、16b的大致中央设置有向层叠方向外方延伸的端子部68a、68b。
端板20a、20b具有横长(也可以是纵长)的长方形状，并且在各边之间配置有连接杆24。各连接杆24的两端经由螺栓26固定于端板20a、20b的内表面，该各连接杆24对多个层叠的电芯12施加层叠方向(箭头A方向)上的紧固载荷。另外，在燃料电池堆10中，也可以构成为具有将端板20a、20b作为端板的箱体，在箱体内收装层叠体14。
如图2所示，电芯12具有：带树脂膜MEA28；第一金属隔板30，其配置于带树脂膜MEA28的一个表面侧；和第二金属隔板32，其配置于带树脂膜MEA28的另一个表面侧。多个电芯12例如在箭头A方向(水平方向)上或箭头C方向(重力方向)上层叠，并且被施加层叠方向上的紧固载荷(压缩载荷)，从而构成燃料电池堆10。燃料电池堆10例如作为车载用燃料电池堆搭载于燃料电池电动汽车(未图示)。
第一金属隔板30和第二金属隔板32例如通过将钢板、不锈钢板、铝板、镀膜处理钢板或者对这些金属板的金属表面实施防腐蚀用表面处理的金属薄板的截面压力成型为波形而构成。彼此相邻的电芯12中的一方的电芯12的第一金属隔板30和另一方的电芯12的第二金属隔板32一体地接合而构成接合隔离部件33(燃料电池用隔离部件)。
在电芯12的长边方向、即水平方向上的一端缘部(箭头B1方向侧的一端缘部)设置有氧化剂气体入口连通孔34a、制冷剂入口连通孔36a和燃料气体出口连通孔38b，该氧化剂气体入口连通孔34a、制冷剂入口连通孔36a和燃料气体出口连通孔38b在层叠方向(箭头A方向)上彼此连通。氧化剂气体入口连通孔34a、制冷剂入口连通孔36a和燃料气体出口连通孔38b在铅垂方向(箭头C方向)上排列设置。氧化剂气体入口连通孔34a供给氧化剂气体，例如含氧气体。制冷剂入口连通孔36a供给制冷剂，例如水。燃料气体出口连通孔38b排出燃料气体，例如含氢气体。
在电芯12的长边方向上的另一端缘部(箭头B2方向的另一端缘部)设置有燃料气体入口连通孔38a、制冷剂出口连通孔36b和氧化剂气体出口连通孔34b，该燃料气体入口连通孔38a、制冷剂出口连通孔36b和氧化剂气体出口连通孔34b在层叠方向上彼此连通。燃料气体入口连通孔38a、制冷剂出口连通孔36b和氧化剂气体出口连通孔34b在铅垂方向上排列设置。燃料气体入口连通孔38a供给燃料气体。制冷剂出口连通孔36b排出制冷剂。氧化剂气体出口连通孔34b排出氧化剂气体。氧化剂气体入口连通孔34a和氧化剂气体出口连通孔34b以及燃料气体入口连通孔38a和燃料气体出口连通孔38b的配置不限于本实施方式，根据所要求的规格，适当设定即可。
如图3所示，带树脂膜MEA28具有膜电极组件28a和设置于膜电极组件28a的外周部的框形状的树脂膜46。膜电极组件28a具有电解质膜40、阳极电极42和阴极电极44，其中，阳极电极42和阴极电极44夹持电解质膜40。
电解质膜40例如为固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如为含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜40被阳极电极42和阴极电极44夹持。电解质膜40除了使用氟类电解质以外，还可以使用HC(烃)类电解质。
阴极电极44具有与电解质膜40的一个面接合的第一电极催化剂层44a和层叠于第一电极催化剂层44a的第一气体扩散层44b。阳极电极42具有与电解质膜40的另一个面接合的第二电极催化剂层42a和层叠于第二电极催化剂层42a的第二气体扩散层42b。
树脂膜46的内周端面与电解质膜40的外周端面接近、重叠或抵接。如图2所示，在树脂膜46的箭头B1方向侧的端缘部设置有氧化剂气体入口连通孔34a、制冷剂入口连通孔36a和燃料气体出口连通孔38b。在树脂膜46的箭头B2方向上的端缘部设置有燃料气体入口连通孔38a、制冷剂出口连通孔36b和氧化剂气体出口连通孔34b。
树脂膜46例如由PPS(聚苯硫醚)、PPA(聚二苯基甲酰胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(聚醚砜)、LCP(聚乙烯基苯乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、有机硅树脂、氟树脂、或者m-PPE(改性聚苯醚树脂)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或者改性聚烯烃构成。另外，也可以不使用树脂膜46而使电解质膜40向外方突出。另外，也可以在向外方突出的电解质膜40的两侧设置框形状的膜。
如图4所示，在第一金属隔板30的面向带树脂膜MEA28的面30a(以下，称为“表面30a”)例如设置有沿箭头B方向延伸的氧化剂气体流路48。
氧化剂气体流路48以能够使流体流过的方式与氧化剂气体入口连通孔34a及氧化剂气体出口连通孔34b连通。氧化剂气体流路48在沿箭头B方向延伸的多个凸部48a之间具有直线状流路槽48b。也可以代替多个直线状流路槽48b而设置多个波状流路槽。
在第一金属隔板30的表面30a上，在氧化剂气体入口连通孔34a与氧化剂气体流路48之间设置有入口缓冲部50A，该入口缓冲部50A具有多个由沿箭头C方向排列的多个压制凸起(emboss)部50A构成的压制凸起列。另外，在第一金属隔板30的表面30a上，在氧化剂气体出口连通孔34b与氧化剂气体流路48之间设置有出口缓冲部50B，该出口缓冲部50B具有多个由多个压制凸起部50b构成的压制凸起列。
另外，在第一金属隔板30的位于与氧化剂气体流路48相反的一侧的面30b上，在入口缓冲部50A的上述压制凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个压制凸起部67a构成的压制凸起列，并且在出口缓冲部50B的上述压制凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个压制凸起部67b构成的压制凸起列。压制凸起部67a、67b构成制冷剂面侧的缓冲部。
在第一金属隔板30的表面30a上通过压力成型而向带树脂膜MEA28(图2)鼓出成型有包含第一密封线51(密封用压制肋)的第一压制肋部72A。如图3所示，树脂材料56通过印刷或涂布等固定在第一密封线51的凸部顶端面。树脂材料56例如使用聚酯纤维。树脂材料56也可以设置在树脂膜46侧。树脂材料56不是必不可少的，也可以不使用。
如图4所示，第一密封线51具有：压制肋密封件51a(以下称为“内侧压制肋部51a”)，其包围氧化剂气体流路48、入口缓冲部50A和出口缓冲部50B；压制肋密封件52(以下称为“外侧压制肋部52”)，其设置于比内侧压制肋部51a靠外侧的位置，并且沿着第一金属隔板30的外周延伸；和多个压制肋密封件53(以下称为“连通孔压制肋部53”)，其单独地包围多个连通孔(氧化剂气体入口连通孔34a等)。外侧压制肋部52从第一金属隔板30的表面30a向MEA28突出，并且环绕该表面30a的外周缘部。
多个连通孔压制肋部53从第一金属隔板30的表面30a向带树脂膜MEA28突出，并且分别单独地环绕氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、制冷剂入口连通孔36a和制冷剂出口连通孔36b的周围。
以下，将多个连通孔压制肋部53中的包围氧化剂气体入口连通孔34a的部分标记为“连通孔压制肋部53a”，将包围氧化剂气体出口连通孔34b的部分标记为“连通孔压制肋部53b”。在第一金属隔板30上设置有桥部80、82，该桥部80、82将连通孔压制肋部53a、53b的内侧(连通孔34a、34b侧)和外侧(氧化剂气体流路48侧)连通。
在包围氧化剂气体入口连通孔34a的连通孔压制肋部53a的氧化剂气体流路48侧的边部设置有桥部80。在包围氧化剂气体出口连通孔34b的连通孔压制肋部53b的位于氧化剂气体流路48侧的边部设置有桥部82。
连通孔压制肋部53a和连通孔压制肋部53b具有相同的结构。另外，氧化剂气体入口连通孔34a侧的桥部80与氧化剂气体出口连通孔34b侧的桥部82具有相同的结构。因此，以下，代表性地对连通孔压制肋部53a和桥部80的结构进行详细说明，对于连通孔压制肋部53b和桥部82的结构，省略详细的说明。
桥部80具有：多个内侧桥部80A，其在连通孔压制肋部53a的内周侧彼此隔开间隔设置；和多个外侧桥部80B，其在连通孔压制肋部53a的外周侧彼此隔开间隔设置。内侧桥部80A具有内侧通道86A，该内侧通道86A从连通孔压制肋部53a向氧化剂气体入口连通孔34a突出(延伸出)，并且在氧化剂气体入口连通孔34a处开口。外侧桥部80B具有外侧通道86B，该外侧通道86B从连通孔压制肋部53a向氧化剂气体流路48突出，并且在顶端部形成有孔部83。内侧通道86A和外侧通道86B通过压力成型而向带树脂膜MEA28突出成型。内侧通道86A和外侧通道86B的内部空间(背侧的凹形状)与连通孔压制肋部53a的内部空间(背侧的凹形状)连通，而使得氧化剂气体能够流通。
在本实施方式中，多个内侧桥部80A和多个外侧桥部80B沿着连通孔压制肋部53a彼此交错(犬牙交错状)地配置。另外，多个内侧桥部80A和多个外侧桥部80B也可以隔着连通孔压制肋部53a而彼此相向配置。
如图2所示，在第二金属隔板32的朝向带树脂膜MEA28的面32a(以下称为“表面32a”)上例如形成有沿箭头B方向延伸的燃料气体流路58。
如图5所示，燃料气体流路58以能够使流体流过的方式与燃料气体入口连通孔38a及燃料气体出口连通孔38b连通。燃料气体流路58在沿箭头B方向延伸的多个凸部58a之间具有直线状流路槽58b。也可以代替多个直线状流路槽58b而设置有多个波状流路槽。
在第二金属隔板32的表面32a上，在燃料气体入口连通孔38a与燃料气体流路58之间设置有入口缓冲部60A，该入口缓冲部60A具有多个由沿箭头C方向排列的多个压制凸起部60a构成的压制凸起列。另外，在第二金属隔板32的表面32a上，在燃料气体出口连通孔38b与燃料气体流路58之间设置有出口缓冲部60B，该出口缓冲部60B具有多个由多个压制凸起部60b构成的压制凸起列。
另外，在第二金属隔板32的与燃料气体流路58相反的一侧的面32b上，在入口缓冲部60A的上述压制凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个压制凸起部69a构成的压制凸起列，并且在出口缓冲部60B的上述压制凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个压制凸起部69b构成的压制凸起列。压制凸起部69a、69b构成制冷剂面侧的缓冲部。
在第二金属隔板32的表面32a上，通过压力成型而向带树脂膜MEA28鼓出成型有包含第二密封线61(密封用压制肋)的第二压制肋部72B。
如图3所示，树脂材料56通过印刷或涂布等固定在第二密封线61的凸部顶端面。树脂材料56例如使用聚酯纤维。树脂材料56也可以设置在树脂膜46侧。树脂材料56不是必不可少的，也可以不使用。
如图5所示，第二密封线61具有：压制肋密封件61a(以下称为“内侧压制肋部61a”)，其包围燃料气体流路58、入口缓冲部60A和出口缓冲部60B；压制肋密封件62(以下称为“外侧压制肋部62”)，其设置于比内侧压制肋部61a靠外侧的位置，并且沿着第二金属隔板32的外周延伸；和多个压制肋密封件63(以下称为“连通孔压制肋部63”)，其单独地包围多个连通孔(连通孔38a等)。外侧压制肋部62从第二金属隔板32的表面32a突出，并且环绕该表面32a的外周缘部。
多个连通孔压制肋部63从第二金属隔板32的表面32a突出，并且分别单独地环绕氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、制冷剂入口连通孔36a和制冷剂出口连通孔36b的周围。
在第二金属隔板32上设置有桥部90、92，该桥部90、92将分别包围燃料气体入口连通孔38a和燃料气体出口连通孔38b的连通孔压制肋部63a、63b的内侧(连通孔38a、38b侧)和外侧(燃料气体流路58侧)连通。
在包围燃料气体入口连通孔38a的连通孔压制肋部63a的位于燃料气体流路58侧的边部设置有桥部90。在包围燃料气体出口连通孔38b的连通孔压制肋部63b的位于燃料气体流路58侧的边部设置有桥部92。
设置于第二金属隔板32的这些桥部90、92与设置于第一金属隔板30的上述桥部80、82(图4)具有相同的结构。连通孔压制肋部63a、63b与上述的连通孔压制肋部53a、53b(图4)具有相同的结构和配置。
如图2所示，在彼此接合的第一金属隔板30的面30b与第二金属隔板32的面32b之间形成有制冷剂流路66，该制冷剂流路66以能够使流体流过的方式与制冷剂入口连通孔36a和制冷剂出口连通孔36b连通。制冷剂流路66通过在一个表面侧形成有氧化剂气体流路48的第一金属隔板30的另一个表面、即背面的形状和在一个表面侧形成有燃料气体流路58的第二金属隔板32的另一个表面、即背面的形状相互重叠而形成。
如图4和图5所示，构成接合隔离部件33的第一金属隔板30和第二金属隔板32通过激光焊接线路33a～33e彼此接合。激光焊接线路33a包围氧化剂气体入口连通孔34a和桥部80而形成。激光焊接线路33b包围燃料气体出口连通孔38b和桥部92而形成。
激光焊接线路33c包围燃料气体入口连通孔38a和桥部90而形成。激光焊接线路33d包围氧化剂气体出口连通孔34b和桥部82而形成。激光焊接线路33e包围氧化剂气体流路48、燃料气体流路58、制冷剂流路66、氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、制冷剂入口连通孔36a、制冷剂出口连通孔36b、后述的排气用连通孔94和制冷剂排出用连通孔98，并且环绕接合隔离部件33的外周部而形成。第一金属隔板30和第二金属隔板32也可以通过钎焊来代替激光焊接等焊接而接合。
如图2所示，在第一金属隔板30、第二金属隔板32和带树脂膜MEA28(树脂膜46)上，在隔离部件厚度方向(层叠方向)上贯通形成有排气用连通孔94和制冷剂排出用连通孔98。排气用连通孔94是用于排出制冷剂中的空气的孔，其设置在电芯12的水平方向上的一端侧(箭头B1方向侧)的上方角部。制冷剂排出用连通孔98设置在电芯12的水平方向上的一端侧(箭头B1方向侧)的下方角部。另外，排气用连通孔94和制冷剂排出用连通孔98也可以一方设置于电芯12的水平方向上的一端侧，另一方设置于电芯12的水平方向上的另一端侧。
如图4和图5所示，排气用连通孔94设置于比内侧压制肋部51a、61a的最上部靠上方的位置。排气用连通孔94设置在比配置于沿上下方向排列的多个连通孔34a、36a、38b中的最上方的连通孔34a靠上方的位置。在本实施方式中，排气用连通孔94为圆形。排气用连通孔94也可以形成为椭圆形或多边形。
如图4所示，在第一金属隔板30的表面30a上，通过压力成型而向树脂膜46(图2)鼓出成型有包围排气用连通孔94的连通孔压制肋密封件96a。如图5所示，在第二金属隔板32的表面32a上，通过压力成型而向树脂膜46(图2)鼓出成型有包围排气用连通孔94的连通孔压制肋密封件96b。连通孔压制肋密封件96a、96b的平面形状为圆形。
如图6所示，排气用连通孔94经由第一连接流路100与制冷剂流路66连通。第一连接流路100是由构成第一压制肋部72A和第二压制肋部72B的突出形状的背侧部(背面部)的凹部形成的空间，其使排气用连通孔94与内侧压制肋部51a、61a的内部空间(背侧的凹部)连通。具体而言，第一压制肋部72A和第二压制肋部72B具有上侧连接用压制肋102a、102b，该上侧连接用压制肋102a、102b在内部具有第一连接流路100。上侧连接用压制肋102a、102b的一端连接于内侧压制肋部51a、61a的最上部，上侧连接用压制肋102a、102b的另一端连接于连通孔压制肋密封件96a、96b的外周侧壁96s1。
如图7所示，在第一金属隔板30和第二金属隔板32上分别设置有通道104a、104b，该通道104a、104b从连通孔压制肋密封件96a、96b的内周侧壁96s2向排气用连通孔94突出(延伸出)。制冷剂流路66和排气用连通孔94经由内侧压制肋部51a、61a的内部空间、上侧连接用压制肋102a、102b的内部空间(第一连接流路100)、连通孔压制肋密封件96a、96b的内部空间和通道104a、104b的内部空间而连通。另外，上侧连接用压制肋102a、102b也可以仅设置有任意一方。通道104a、104b也可以仅设置有任意一方。
为了防止反应气体流路的流路宽度方向上的端部中的反应气体的旁通(bypass，箭头B方向的旁通)，可以设置有防旁通凸状部，该防旁通凸状部通过压力成型而向树脂膜46突出成型，并且从内侧压制肋部51a、61a分别向氧化剂气体流路48和燃料气体流路58突出。防旁通凸状部也可以在反应气体流路的流路长度方向(箭头B方向)上隔开间隔而设置有多个。在该情况下，作为防旁通凸状部的背侧形状的凹部构成使制冷剂流路66与排气用连通孔94连通的流路的一部分。
在本实施方式中，连通孔压制肋密封件96a、96b的内周侧壁96s2和外周侧壁96s1相对于隔离部件厚度方向倾斜(后述的下侧连接用压制肋110a、110b也同样)。因此，连通孔压制肋密封件96a、96b的沿着隔离部件厚度方向的截面形状形成为梯形。另外，连通孔压制肋密封件96a、96b的内周侧壁96s2和外周侧壁96s1也可以与隔离部件厚度方向平行。即，连通孔压制肋密封件96a、96b的沿着隔离部件厚度方向的截面形状也可以形成为矩形形状。
在连通孔压制肋密封件96a、96b的内周侧壁96s2和外周侧壁96s1上分别设置有贯通孔106。通道104a、104b的与连通孔压制肋密封件96a、96b连接的一侧的相反一侧的端部在排气用连通孔94处开口。另外，只要在内周侧壁96s2设置有贯通孔106，则也可以不设置通道104a、104b。
上侧连接用压制肋102a、102b的内部空间、即第一连接流路100经由设置于连通孔压制肋密封件96a、96b的外周侧壁96s1的贯通孔106而与连通孔压制肋密封件96a、96b的内部空间连通。
上侧连接用压制肋102a、102b和通道104a、104b的突出高度分别比连通孔压制肋密封件96a、96b的突出高度低(后述的下侧连接用压制肋110a、110b和通道112a、112b也同样)。优选上侧连接用压制肋102a、102b设置在隔着连通孔压制肋密封件96a、96b而与通道104a、104b相向的位置，但是，只要与通道104a、104b连通，也可以不与通道104a、104b相向。
如图7和图8所示，通过设置于第一金属隔板30的上侧连接用压制肋102a的背侧形状和设置于第二金属隔离部件的上侧连接用压制肋102b的背侧形状，而形成第一连接流路100。与连通孔压制肋密封件96a、96b相同，上侧连接用压制肋102a、102b的沿着隔离部件厚度方向的截面形状形成为梯形。另外，上侧连接用压制肋102a、102b的沿隔离部件厚度方向的截面形状也可以形成为矩形形状。
如图4和图5所示，制冷剂排出用连通孔98设置于比内侧压制肋部51a、61a的最下部靠下方的位置。制冷剂排出用连通孔98设置在比沿上下方向排列的多个连通孔34a、36a、38b中的配置于最下方的连通孔38b靠下方的位置。制冷剂排出用连通孔98为圆形。制冷剂排出用连通孔98也可以形成为椭圆形(不限于在几何学上严格的椭圆形，还包含与之相近的形状)、长圆形或多边形。
如图4所示，在第一金属隔板30的表面30a上，通过压力成型而向树脂膜46(图2)鼓出成型有包围制冷剂排出用连通孔98的连通孔压制肋密封件99a。如图5所示，在第二金属隔板32的表面32a上，通过压力成型而向树脂膜46(图2)鼓出成型有包围制冷剂排出用连通孔98的连通孔压制肋密封件99b。连通孔压制肋密封件99a、99b的平面形状为圆形。连通孔压制肋密封件99a、99b与上述的连通孔压制肋密封件96a、96b具有相同的结构。
如图9所示，制冷剂排出用连通孔98经由第二连接流路108而与制冷剂流路66连通。第二连接流路108是由构成第一压制肋部72A和第二压制肋部72B的突出形状的背侧部的凹部形成的空间，其使制冷剂排出用连通孔98与内侧压制肋部51a、61a的内部空间(背侧的凹部)连通。具体而言，第一压制肋部72A和第二压制肋部72B具有下侧连接用压制肋110a、110b，该下侧连接用压制肋110a、110b在内部具有第二连接流路108。下侧连接用压制肋110a、110b也可以仅设置任意一方。
通过设置于第一金属隔板30的下侧连接用压制肋110a的背侧形状和设置于第二金属隔离部件的下侧连接用压制肋110b的背侧形状，而形成第二连接流路108。与连通孔压制肋密封件99a、99b相同，下侧连接用压制肋110a、110b的沿着隔离部件厚度方向的截面形状形成为梯形。另外，下侧连接用压制肋110a、110b的沿着隔离部件厚度方向的截面形状也可以形成为矩形形状。
下侧连接用压制肋110a、110b的一端连接于内侧压制肋部51a、61a的最下部，下侧连接用压制肋110a、110b的另一端连接于连通孔压制肋密封件99a、99b的外周侧壁99s1。内侧压制肋部51a、61a的最下部设置在沿上下方向排列的多个连通孔34a、36a、38b中的位于最下方的连通孔38b的正下方位置。
在第一金属隔板30和第二金属隔板32上分别设置有从连通孔压制肋密封件99a、99b的内周侧壁99s2向制冷剂排出用连通孔98突出的通道112a、112b。制冷剂流路66和制冷剂排出用连通孔98经由内侧压制肋部51a、61a的内部空间、下侧连接用压制肋110a、110b的内部空间(第二连接流路108)、连通孔压制肋密封件99a、99b的内部空间和通道112a、112b的内部空间而连通。另外，只要在连通孔压制肋密封件99a、99b的内周侧壁99s2设置有贯通孔，也可以不设置通道112a、112b。
这样构成的燃料电池堆10如以下这样动作。
首先，如图1所示，含氧气体等氧化剂气体、例如空气被供给到端板20a的氧化剂气体入口连通孔34a。含氢气体等燃料气体供给到端板20a的燃料气体入口连通孔38a。纯水、乙二醇、油等制冷剂被供给到端板20a的制冷剂入口连通孔36a。
如图2所示，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔34a经由桥部80(图4)被导入到第一金属隔板30的氧化剂气体流路48。然后，如图1所示，氧化剂气体沿着氧化剂气体流路48向箭头B方向移动，被供给到膜电极组件28a的阴极电极44。
另一方面，燃料气体从燃料气体入口连通孔38a经由桥部90被导入到第二金属隔板32的燃料气体流路58。燃料气体沿着燃料气体流路58向箭头B方向移动，被供给到膜电极组件28a的阳极电极42。
因此，在各膜电极组件28a中，被供给到阴极电极44的氧化剂气体和被供给到阳极电极42的燃料气体在第一电极催化剂层44a和第二电极催化剂层42a内通过电化学反应消耗，来进行发电。
接着，被供给到阴极电极44而消耗的氧化剂气体从氧化剂气体流路48经由桥部82(图4)流向氧化剂气体出口连通孔34b，沿着氧化剂气体出口连通孔34b向箭头A方向排出。同样地，被供给到阳极电极42而消耗的燃料气体从燃料气体流路58经由桥部92流向燃料气体出口连通孔38b，沿着燃料气体出口连通孔38b向箭头A方向排出。
另外，被供给到制冷剂入口连通孔36a的制冷剂被导入到形成于第一金属隔板30与第二金属隔板32之间的制冷剂流路66之后，向箭头B方向流动。该制冷剂在对膜电极组件28a进行冷却之后，从制冷剂出口连通孔36b排出。
在该情况下，本实施方式所涉及的燃料电池堆10起到以下效果。
在燃料电池堆10的接合隔离部件33中，排气用连通孔94经由由构成第一压制肋部72A和第二压制肋部72B的突出形状的背侧部的凹部形成的第一连接流路100而与制冷剂流路66连通。另外，制冷剂排出用连通孔98经由由构成第一压制肋部72A和第二压制肋部72B的突出形状的背侧部的凹部形成的第二连接流路108而与制冷剂流路66连通。因此，能够有效地灵活利用设置于第一金属隔板30和第二金属隔板32的压制肋部的背侧部的凹部，实现简单的制冷剂流路结构。
第一压制肋部72A和第二压制肋部72B具有上侧连接用压制肋102a、102b，该上侧连接用压制肋102a、102b在内部具有使排气用连通孔94与内侧压制肋部51a、61a的内部空间连通的第一连接流路100。而且，上侧连接用压制肋102a、102b连接于分别包围氧化剂气体流路48和燃料气体流路58的内侧压制肋部51a、61a的最上部。通过该结构，在向制冷剂流路66导入制冷剂时，能够从制冷剂流路66可靠地排出空气。
第一压制肋部72A和第二压制肋部72B具有下侧连接用压制肋110a、110b，该下侧连接用压制肋110a、110b在内部具有使制冷剂排出用连通孔98与内侧压制肋部51a、61a的内部空间连通的第二连接流路108。并且，下侧连接用压制肋110a、110b连接于分别包围氧化剂气体流路48和燃料气体流路58的内侧压制肋部51a、61a的最下部。通过该结构，能够在维修时等从制冷剂流路66可靠地去除制冷剂。
在第一金属隔板30和第二金属隔板32上设置有包围排气用连通孔94的连通孔压制肋密封件99a、99b，因此，能够适当地防止反应气体向排气用连通孔94泄漏。另外，在第一金属隔板30和第二金属隔板32上设置有包围制冷剂排出用连通孔98的连通孔压制肋密封件99a、99b，因此，能够适当地防止反应气体向制冷剂排出用连通孔98泄漏。
制冷剂流路66的外周和反应气体连通孔(连通孔34a等)的外周通过焊接或钎焊而接合。通过该结构，能够适当地防止制冷剂向接合隔离部件33的外部和反应气体连通孔泄漏。
本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变更。

Claims (14)

1.一种燃料电池用隔离部件，通过将两块具有在反应气体所流通的一个表面侧突出而形成的压制肋部的金属隔板接合而构成，在所述金属隔板的所述一个表面形成有用于使燃料气体或氧化剂气体、即反应气体流过的反应气体流路，在两块所述金属隔板之间形成有制冷剂流路，在隔离部件厚度方向上贯通形成有与所述反应气体流路连通的反应气体连通孔，所述压制肋部包括用于防止反应气体泄漏的密封用压制肋，其特征在于，
在隔离部件厚度方向上贯通形成有排气用连通孔和制冷剂排出用连通孔中的至少一方，
所述排气用连通孔和所述制冷剂排出用连通孔中的至少一方经由连接流路而与所述制冷剂流路连通，其中，所述连接流路由凹部形成，该凹部是构成所述压制肋部的突出形状的背侧部的凹部。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述压制肋部具有上侧连接用压制肋，所述上侧连接用压制肋在内部具有使所述排气用连通孔与所述密封用压制肋的内部空间连通的所述连接流路，
所述上侧连接用压制肋连接于包围所述反应气体流路的所述密封用压制肋的最上部。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述压制肋部具有下侧连接用压制肋，所述下侧连接用压制肋在内部具有使所述制冷剂排出用连通孔与所述密封用压制肋的内部空间连通的所述连接流路，
所述下侧连接用压制肋连接于包围所述反应气体流路的所述密封用压制肋的最下部。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
设置有包围所述排气用连通孔或所述制冷剂排出用连通孔的连通孔压制肋密封件。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述连通孔压制肋密封件的平面形状为圆形。
6.根据权利要求5所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述连通孔压制肋密封件具有相对于隔离部件厚度方向倾斜的内周侧壁，
在所述内周侧壁设置有贯通孔，该贯通孔使所述连通孔压制肋密封件的内部空间与所述排气用连通孔或所述制冷剂排出用连通孔连通。
7.根据权利要求1或2所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述制冷剂流路的外周和所述反应气体连通孔的外周通过焊接或钎焊而接合。
8.根据权利要求2所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
设置有在整个周向上包围所述排气用连通孔的连通孔压制肋密封件，
所述排气用连通孔、所述连通孔压制肋密封件和所述上侧连接用压制肋配置在比包围所述反应气体流路的所述密封用压制肋靠上方的位置。
9.根据权利要求2或8所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述上侧连接用压制肋设置于所述燃料电池用隔离部件的长度方向上的一端侧上部。
10.根据权利要求2所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述上侧连接用压制肋弯曲成L字状。
11.根据权利要求3所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
设置有在整个周向上包围所述制冷剂排出用连通孔的连通孔压制肋密封件，
所述制冷剂排出用连通孔、所述连通孔压制肋密封件和所述下侧连接用压制肋配置于比包围所述反应气体流路的所述密封用压制肋靠下方的位置。
12.根据权利要求3所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述下侧连接用压制肋设置于所述燃料电池用隔离部件的长度方向上的一端侧下部。
13.根据权利要求3所述的燃料电池用隔离部件，其特征在于，
所述下侧连接用压制肋弯曲成L字状。
14.一种燃料电池堆，具有燃料电池用隔离部件和膜电极组件，且多个所述燃料电池用隔离部件和多个所述膜电极组件交替层叠，其中，所述燃料电池用隔离部件通过将两块具有在反应气体所流通的一个表面侧突出而形成的压制肋部的金属隔板接合而构成，在所述金属隔板的所述一个表面形成有用于使燃料气体或氧化剂气体、即反应气体流过的反应气体流路，在两块所述金属隔板之间形成有制冷剂流路，在隔离部件厚度方向上贯通形成有与所述反应气体流路连通的反应气体连通孔，所述压制肋部包括用于防止反应气体泄漏的密封用压制肋，其特征在于，
在所述燃料电池用隔离部件上，在隔离部件厚度方向上贯通形成有排气用连通孔和制冷剂排出用连通孔中的至少一方，
所述排气用连通孔和所述制冷剂排出用连通孔中的至少一方经由连接流路而与所述制冷剂流路连通，其中，所述连接流路由凹部形成，该凹部是构成所述压制肋部的突出形状的背侧部的凹部。
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