JP2001291522A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JP2001291522A
JP2001291522A JP2000108196A JP2000108196A JP2001291522A JP 2001291522 A JP2001291522 A JP 2001291522A JP 2000108196 A JP2000108196 A JP 2000108196A JP 2000108196 A JP2000108196 A JP 2000108196A JP 2001291522 A JP2001291522 A JP 2001291522A
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flow path
fuel cell
separator
cooling water
press plate
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圭二 橋本
Kosuke Kawajiri
浩右 川尻
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which is light-weight, small-sized and inexpensive and in which there is no fear of leakage of fuel gas, oxidizer gas and cooling water. SOLUTION: This fuel cell is light-weight and inexpensive in respect of materials by forming separators 20 (A, B, C) which are main configuration members of the fuel cell, using press plates 21, 22 (A, B, C) made of metal and frames 23 to 25 made of resin. The productivity is enhanced by making welding of junctions between the mutual metal press plates 21, 22 unnecessary. The leakage of gas and cooling water from a fuel gas passage, an oxidized gas passage and a cooling water passage are surely prevented by making sure of airtight junction between the press plates 21, 22 and the frames 23 to 25.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスおよび酸
化剤ガスを反応ガスとする燃料電池に関する。
The present invention relates to a fuel cell using a fuel gas and an oxidizing gas as reaction gases.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料ガスおよび酸化剤ガスを反応ガスと
する燃料電池の一形式として、電解質膜の両面に電極を
接合してなる接合体を第1のセパレータと第2のセパレ
ータで挟持して構成された1または複数の電池機能部を
有する燃料電池がある。当該形式の燃料電池において
は、例えば、第1のセパレータは接合体の一方の面側に
燃料ガスが流通する燃料ガス流路を形成するとともに、
第2のセパレータは接合体の他方の面側に酸化剤ガスが
流通する酸化剤ガス流路を形成し、かつ、これら両セパ
レータは互いの接合側に冷却水が供給される冷却水流路
を形成していて、電池機能部では、燃料ガスと酸化剤ガ
スの酸化還元反応により電力を発生させ、発生した電力
を、例えば最外側に位置する集電板を介して、外部に導
出させるように構成されている。
2. Description of the Related Art As one type of a fuel cell using a fuel gas and an oxidizing gas as reaction gases, a joined body formed by joining electrodes on both surfaces of an electrolyte membrane is sandwiched between a first separator and a second separator. There is a fuel cell having one or a plurality of configured cell functional units. In a fuel cell of this type, for example, the first separator forms a fuel gas flow path through which fuel gas flows on one surface side of the assembly,
The second separator forms an oxidizing gas flow path through which the oxidizing gas flows on the other surface side of the joined body, and both separators form a cooling water flow path through which cooling water is supplied to the joining side of each other. In the battery function unit, power is generated by an oxidation-reduction reaction between the fuel gas and the oxidizing gas, and the generated power is led to the outside, for example, through a current collector plate located on the outermost side. Have been.

【0003】ところで、当該形式の従来の燃料電池を構
成する各セパレータはカーボンプレートを形成材料とす
るもので、燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、および冷却
水流路を構成する多数の溝を形成すべく、カーボンプレ
ートの両面に機械加工による溝加工が施されたものが採
用されている。また、カーボンプレートは、焼結カーボ
ンのプレートをフェノール樹脂を含浸させたものや、樹
脂モールドされたカーボンプレートが採用されている。
このようなセパレータは材料に起因して重く、かつ、材
料費および加工費の点から極めて高価なもので、かかる
セパレータの多数枚の使用が当該形式の燃料電池の重量
の増加およびコスト高の増大をまねく要因となってい
る。
[0003] By the way, each separator constituting a conventional fuel cell of this type uses a carbon plate as a forming material, and has a large number of grooves constituting a fuel gas flow path, an oxidizing gas flow path, and a cooling water flow path. In order to form the carbon plate, a carbon plate in which grooves are machined on both sides is employed. As the carbon plate, a sintered carbon plate impregnated with a phenol resin, or a resin-molded carbon plate is used.
Such separators are heavy in material and extremely expensive in terms of material and processing costs, and the use of a large number of such separators increases the weight and cost of fuel cells of this type. Is a factor that leads to

【0004】これに対処すべく、各セパレータを金属プ
レートにより構成してコストの低減を図り、当該形式の
燃料電池のコストを大幅に低減すべく意図した燃料電池
が特開平10−233220号公報にて提案されてい
る。当該燃料電池は、複数枚の金属プレートをレーザビ
ーム溶接して構成した2種類の各構造体を無冷却セパレ
エータ、冷却セパレータとしてそれぞれ採用しているも
のである。
To cope with this, a fuel cell intended to reduce the cost by forming each separator by a metal plate to reduce the cost is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-233220. It has been proposed. The fuel cell employs two types of structures each formed by laser beam welding a plurality of metal plates as a non-cooling separator and a cooling separator, respectively.

【0005】無冷却セパレータは、プレス加工により凹
凸形状に形成されている金属製のプレスプレートと、プ
レスプレートの両面側にて接合され金属製の2枚のマス
クプレートからなり、プレスプレートと各マスクプレー
トの接合面にてレーザビーム溶接により接合されて構成
されている。
The non-cooled separator comprises a metal press plate formed into an uneven shape by press working, and two metal mask plates joined on both sides of the press plate. The plates are joined by laser beam welding at the joining surfaces of the plates.

【0006】冷却セパレータは、金属製の平板と、プレ
ス加工により凹凸形状に形成されて平板の両面側に接合
した2枚の金属製のプレスプレートと、各プレスプレー
トの外面側にて接合された金属製の2枚のマスクプレー
トからなり、平板、各プレスプレート、各マスクプレー
トの接合面にてレーザビーム溶接により接合されて構成
されている。
The cooling separator is formed of a metal flat plate, two metal press plates formed into an uneven shape by press working and bonded to both sides of the flat plate, and bonded on the outer surface side of each press plate. It is composed of two metal mask plates, and is joined by laser beam welding at the joining surface of the flat plate, each press plate, and each mask plate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】これらの各セパレータ
は、金属製のプレートを形成材料とするもので、材料的
には軽量かつ安価であり、また、形成材料をプレス成形
およびレーザビーム溶接等を行って構成するもので、加
工的にも安価である。このため、これらのセパレータを
構成部材とする燃料電池は、カーボンプレートをセパレ
ータとする従来の燃料電池に比較して軽量かつ安価に提
供できる利点がある。
Each of these separators uses a metal plate as a forming material, and is lightweight and inexpensive in material. The forming material is formed by press forming, laser beam welding, or the like. It is constructed by performing, and is inexpensive in terms of processing. Therefore, a fuel cell using these separators as constituent members has an advantage that it can be provided lighter and cheaper than a conventional fuel cell using a carbon plate as a separator.

【0008】しかしながら、当該燃料電池を構成する各
セパレータは、各プレスプレートと各マスクプレート、
および、平板と各プレスプレートと各マスクプレートと
を多数の接合面でレーザビーム溶接にて接合して構成す
るもので、生産性が低いとともに、各接合部からの燃料
ガス、酸化剤ガス、冷却水の漏洩は避けられない。
However, each separator constituting the fuel cell includes a press plate, a mask plate,
In addition, the flat plate, each press plate, and each mask plate are joined by laser beam welding at a large number of joint surfaces, and the productivity is low, and the fuel gas, oxidant gas, cooling Water leakage is inevitable.

【0009】従って、本発明の目的は、軽量、小型、安
価で、かつ、燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水の漏洩のお
それがない燃料電池を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fuel cell which is lightweight, small, inexpensive, and free from leakage of fuel gas, oxidizing gas and cooling water.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料ガスおよ
び酸化剤ガスを反応ガスとする燃料電池に関するもの
で、本発明に係る燃料電池は、電解質膜の両面に電極を
接合してなる接合体を第1のセパレータと第2のセパレ
ータで挟持して構成された1または複数の電池機能部を
有する燃料電池であり、前記各セパレータが下記のごと
く構成されていることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel cell using a fuel gas and an oxidizing gas as reaction gases. The fuel cell according to the present invention is formed by bonding electrodes to both surfaces of an electrolyte membrane. A fuel cell having one or a plurality of cell functional parts configured by sandwiching a body between a first separator and a second separator, wherein each of the separators is configured as described below. is there.

【0011】すなわち、前記第1のセパレータは、複数
の凹凸状の溝部を有する金属製のプレスプレートと同プ
レスプレートを両側から挟持する合成樹脂製のフレーム
からなるもので、前記接合体の一方の面側に燃料ガスが
流通する燃料ガス流路を形成し、前記第2のセパレータ
は、複数の凹凸状の溝部を有する金属製のプレスプレー
トと同プレスプレートを両側から挟持する合成樹脂製の
フレームからなるもので、前記接合体の他方の面側に酸
化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路を形成し、かつ、こ
れら両セパレータは互いの接合側に冷却水が流通する冷
却水流路を形成していることを特徴とするものである。
That is, the first separator comprises a metal press plate having a plurality of concave and convex grooves and a synthetic resin frame sandwiching the press plate from both sides. A fuel gas flow path through which fuel gas flows is formed on the surface side, and the second separator is a metal press plate having a plurality of uneven grooves and a synthetic resin frame that sandwiches the press plate from both sides. And an oxidizing gas flow path through which an oxidizing gas flows on the other surface side of the joined body, and both separators form a cooling water flow path through which cooling water flows on the joining side of each other. It is characterized by doing.

【0012】本発明に係る前記第1のセパレータと第2
のセパレータとは、互いに合体した合体セパレータに構
成することができ、合体セパレータは下記のごとく構成
されることを特徴とするものである。
The first separator according to the present invention and the second separator
Can be configured as a united separator that is united with each other, and the united separator is configured as follows.

【0013】すなわち、当該合体セパレータは、複数の
凹凸状の溝部を有する金属製の2枚のプレスプレート
と、これら各プレートの両面側に位置してこれら両プレ
スプレートを互いに挟持する合成樹脂製の3枚のフレー
ムからなるもので、前記接合体と交互に配設されて、前
記両プレスプレート間に冷却水流路を形成し、かつ、一
方の接合体の一方の面側に燃料ガス流路を形成するとと
もに、他方の接合体の他方の面側に酸化剤ガス流路を形
成していることを特徴とするものである。
That is, the united separator is composed of two metal press plates having a plurality of concave and convex grooves, and a synthetic resin made of synthetic resin which is located on both sides of each plate and sandwiches both press plates. It is composed of three frames, is arranged alternately with the joined body, forms a cooling water flow path between the two press plates, and has a fuel gas passage on one surface side of one joined body. And an oxidizing gas flow path formed on the other surface side of the other joined body.

【0014】本発明に係るこれらの燃料電池において
は、前記プレスプレートの凹凸形状の各溝部が形成する
燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路のいずれか
または全ての流路を折り返し形状に形成すること、前記
流路の折り返し形状は、同流路を構成する凹凸状の各溝
部の一部の長さを変更することにより形成し、または、
同流路を構成する凹凸状の各溝部の一部を長さ方向に互
いにずらすことにより形成することができる。この場
合、前記燃料ガス流路および酸化剤ガス流路を折り返し
毎に断面積が減少する構成とすることができる。
In these fuel cells according to the present invention, any or all of the fuel gas flow path, the oxidizing gas flow path, and the cooling water flow path formed by the concave and convex grooves of the press plate are folded back. Forming the shape, the folded shape of the flow path, formed by changing the length of a part of each of the concave and convex grooves constituting the flow path, or,
It can be formed by displacing a part of each of the concave and convex grooves forming the flow path in the longitudinal direction. In this case, the fuel gas flow path and the oxidizing gas flow path may be configured such that the cross-sectional area decreases every time the fuel gas flow path and the oxidizing gas flow path are turned back.

【0015】また、本発明に係る燃料電池においては、
前記プレスプレートの凹凸形状の各溝部が形成する燃料
ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路のいずれかまた
は全ての流路の断面積を変化させて構成することがで
き、この場合には、前記プレスプレートの凹凸形状の各
溝部の凹凸高さを変更して断面積を変化させるようにす
ることができる。
Further, in the fuel cell according to the present invention,
The fuel gas flow path formed by the concave and convex grooves of the press plate, the oxidizing gas flow path, and the cross-sectional area of any or all of the cooling water flow paths can be changed. According to the present invention, the cross-sectional area can be changed by changing the uneven height of each groove of the uneven shape of the press plate.

【0016】[0016]

【発明の作用・効果】本発明に係る燃料電池は、その主
要構成部材である第1のセパレータおよび第2のセパレ
ータとして、複数の凹凸状の溝部を有する金属製のプレ
スプレートと同プレスプレートを両側から挟持する合成
樹脂製のフレームとからなるセパレータを採用している
もので、セパレータの形成材料は金属製のプレートと合
成樹脂製のフレームであって、材料的には軽量かつ安価
である。また、プレスプレートとフレームの接合は、接
着剤を介在させて積層または重合させるのみでよく、セ
パレータには金属プレスプレート同士の接合部の溶接手
段は不要であって、生産性が極めて高い。また、金属製
のプレスプレートと合成樹脂製のフレーム間の気密的な
接合が的確になされ、プレスプレートの凹凸状の各溝部
が形成する燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路
から外部へのガスの漏洩、冷却水の漏洩を確実に防止す
ることができる。
The fuel cell according to the present invention comprises a metal press plate having a plurality of concave and convex grooves as a first separator and a second separator which are main components thereof. A separator made of a synthetic resin frame sandwiched from both sides is employed. The separator is formed of a metal plate and a synthetic resin frame, and is lightweight and inexpensive in terms of material. Also, the press plate and the frame need only be laminated or polymerized with an adhesive interposed therebetween, and the separator does not require any means for welding the joint between the metal press plates, resulting in extremely high productivity. In addition, the airtight joining between the metal press plate and the synthetic resin frame is accurately performed, and the unevenness of the press plate is formed by the fuel gas flow path, the oxidizing gas flow path, and the cooling water flow path. Leakage of gas and cooling water to the outside can be reliably prevented.

【0017】従って、これらの各セパレータを構成部材
とする本発明に係る燃料電池は、軽量、小型、安価で、
かつ、燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水の漏洩のおそれが
ないものとなる。
Therefore, the fuel cell according to the present invention using these separators as constituent members is lightweight, compact, and inexpensive.
In addition, there is no possibility of leakage of the fuel gas, the oxidizing gas, and the cooling water.

【0018】本発明に係る燃料電池においては、第1の
セパレータおよぶ第2のセパレータを互いに合体した合
体セパレータとして採用することができる。当該合体セ
パレータは、金属製の2枚のプレスプレートと、これら
各プレートの両面側に位置してこれら両プレスプレート
を互いに挟持する合成樹脂製の3枚のフレームからなる
もので、接合体とは交互に配設されて、両プレスプレー
ト間に冷却水流路を形成し、かつ、一方の接合体の一方
の面側に燃料ガス流路を形成するとともに、他方の接合
体の他方の面側に酸化剤ガス流路を形成するものであ
る。
In the fuel cell according to the present invention, the first separator and the second separator can be employed as a united separator in which the first and second separators are united with each other. The united separator is composed of two metal press plates and three synthetic resin frames which are located on both sides of each plate and sandwich the press plates together. Arranged alternately, forming a cooling water flow path between the two press plates, and forming a fuel gas flow path on one surface side of one of the joined bodies, and on the other surface side of the other joined body. An oxidizing gas flow path is formed.

【0019】かかる構成は、第1のセパレータの一方の
フレームと第2のセパレータの他方のフレームを共通化
するもので、両セパレータを合体することにより、両セ
パレータが一体の小型に形成できるとともに、軽量かつ
安価になり、これに起因して、燃料電池を一層軽量、小
型、安価に構成することができる。
In this configuration, one frame of the first separator and the other frame of the second separator are shared, and by combining the two separators, both the separators can be integrally formed in a small size. The fuel cell becomes lighter and cheaper, and as a result, the fuel cell can be made lighter, smaller, and cheaper.

【0020】本発明に係るこれらの燃料電池において
は、プレスプレートの凹凸形状の各溝部が形成する燃料
ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路のいずれかまた
は全ての流路を折り返し形状に形成するようにすれば、
燃料ガスおよび酸化剤ガスの接合体との接触効率を高め
て電池性能を高めることができ、また、冷却水の被冷却
部位との接触効率、冷却効率を高めて電池性能を高める
ことができる。この場合、各流路を構成する凹凸状の各
溝部の一部の長さを変更することにより、または、流路
を構成する凹凸状の各溝部の一部を互いに長さ方向にず
らすことにより、流路を折り返し形状に容易に形成する
ことができる。
In these fuel cells according to the present invention, any or all of the fuel gas flow path, the oxidizing gas flow path, and the cooling water flow path formed by the concave and convex grooves of the press plate are folded. If you make it to
The battery performance can be enhanced by increasing the contact efficiency of the fuel gas and the oxidant gas with the joined body, and the battery performance can be enhanced by increasing the contact efficiency of the cooling water with the portion to be cooled and the cooling efficiency. In this case, by changing the length of a part of each of the concave and convex grooves forming each flow path, or by shifting a part of each of the concave and convex grooves forming the flow path in the longitudinal direction with respect to each other. The channel can be easily formed in a folded shape.

【0021】また、本発明に係る燃料電池においては、
燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路の断面積を
適宜変更することにより、電池機能部で燃料ガス、酸化
剤ガス、冷却水の流れの設定量を適宜調整することがで
きるとともに、流れの状態を均等な状態、所望の部位に
偏倚させる状態を作り出して、電池性能を一層向上させ
ることができる。
Further, in the fuel cell according to the present invention,
By appropriately changing the cross-sectional areas of the fuel gas passage, the oxidizing gas passage, and the cooling water passage, the set amount of the flow of the fuel gas, the oxidizing gas, and the cooling water can be appropriately adjusted in the battery function unit. By creating a state in which the flow state is uniform and a state in which the flow state is biased to a desired portion, the battery performance can be further improved.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明すると、図1には、本発明に係る燃料電池の一例が示
されている。当該燃料電池は、電池機能部Aを複数個並
列して配置してなるもので、複数並列的に配置した全て
の電池機能部Aを左右の両側に配置した導電性の集電板
11a,11bおよび絶縁性の支持板12a,12bに
て挟持した状態で、複数の取付ボルト13により締付け
て組立てられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a fuel cell according to the present invention. The fuel cell has a plurality of battery functional units A arranged in parallel, and conductive current collector plates 11a and 11b in which all the battery functional units A arranged in parallel are arranged on both left and right sides. And it is assembled by being clamped by a plurality of mounting bolts 13 while being held between the insulating support plates 12a and 12b.

【0023】図2は、当該燃料電池を構成する電池機能
部の一実施態様を示す分解斜視図であり、当該電池機能
部Aはセパレータ20Aと接合体30からなり、接合体
30を2個のセパレータ20Aで挟持した状態で1ユニ
ットとなっている。従って、当該燃料電池においては、
セパレータ20Aと接合体30が交互に配設されて燃料
電池を構成されている。セパレータ20Aは、本発明に
おける第1のセパレータと第2のセパレータを一体とし
た合体セパレータである。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of a cell function part constituting the fuel cell. The cell function part A is composed of a separator 20A and a joined body 30, and the joined body 30 is divided into two parts. One unit is sandwiched between the separators 20A. Therefore, in the fuel cell,
The separator 20A and the assembly 30 are alternately arranged to constitute a fuel cell. The separator 20A is a united separator in which the first separator and the second separator in the present invention are integrated.

【0024】接合体30は、固体電解質膜31の両面に
電極32を接合してなるもので、固体電解質膜31とし
てはフッ素樹脂からなるイオン透過膜が採用され、この
イオン透過膜の両面に白金または白金の合金を担持させ
たカーボン粉を塗布して、カーボンクロス等からなる電
極32を接合して形成されている。
The joined body 30 is formed by joining electrodes 32 to both sides of a solid electrolyte membrane 31. As the solid electrolyte membrane 31, an ion-permeable membrane made of a fluororesin is employed. Alternatively, it is formed by applying a carbon powder carrying a platinum alloy and joining electrodes 32 made of carbon cloth or the like.

【0025】セパレータ20Aは、図2および図3に示
すように、形状の異なる2枚の第1,第2プレスプレー
ト21A,22Aと、形状の異なる3枚の第1,第2,
第3フレーム23,24,25とにより構成されてい
る。各プレスプレート21A,22Aは、ステンレス、
鉄、銅、アルミニウム等の金属製のものであり、また、
各フレーム23,24,25は、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリプロピレン、ポリエ
チレン等の熱可塑性樹脂等の合成樹脂製のものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the separator 20A includes two first and second press plates 21A and 22A having different shapes and three first, second, and second press plates having different shapes.
The third frame 23, 24, 25 is configured. Each press plate 21A, 22A is made of stainless steel,
It is made of metal such as iron, copper, and aluminum.
Each of the frames 23, 24 and 25 is made of a thermosetting resin such as an epoxy resin or a phenol resin, or a synthetic resin such as a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene.

【0026】各プレスプレート21A,22Aは、長方
形状のプレートで、図示右上側部および左下側部に燃料
ガスの流入マニホールド14aおよび流出マニホールド
14bを構成する流通孔21a,21b、22a,22
bを、左上側部および右下側部に酸化剤ガスの流入マニ
ホールド15aおよび流出マニホールド15bを構成す
る流通孔21c,21d、22c,22dを、左右側部
の中間部に冷却水の流入マニホールド16aおよび流出
マニホールド16bを構成する流通孔21e,21f、
22e,22fを備えるとともに、中央部に左右方向に
延びる凹凸状の多数の溝部21g,21h、22g,2
2hを備えている。各プレスプレート21A,22Aの
各溝部21g,21h、22g,22hは、プレス加工
により、プレート面の表裏に上下に交互に凹凸状に形成
されている。第1プレスプレート21Aにおいては、多
数の溝部21g,21hのうち、2本の溝部21g1、
21h1が他の溝部21g,21hより図示左方へ所定
長さ長く形成され、かつ、2本の溝部21g2、21h2
が他の溝部21g,21hより図示右方へ所定長さ長く
形成されている。第2プレスプレート22Aにおいても
同様である。
Each of the press plates 21A, 22A is a rectangular plate and has flow holes 21a, 21b, 22a, 22 forming fuel gas inflow manifolds 14a and outflow manifolds 14b at upper right and lower left sides in the drawing.
b, the flow holes 21c, 21d, 22c, 22d constituting the oxidant gas inflow manifold 15a and the outflow manifold 15b in the upper left and lower right portions, and the coolant inflow manifold 16a in the middle portion between the left and right sides. And flow holes 21e, 21f constituting the outflow manifold 16b,
22e, 22f, and a large number of concave and convex grooves 21g, 21h, 22g, 2 extending in the left-right direction at the center.
2h. The grooves 21g, 21h, 22g, 22h of the press plates 21A, 22A are alternately formed in an uneven shape on the front and back of the plate surface by press working. In the first press plate 21A, of the many grooves 21g and 21h, two grooves 21g1,
21h1 is formed to be longer than the other grooves 21g and 21h by a predetermined length to the left in the figure, and the two grooves 21g2 and 21h2 are formed.
Are formed longer by a predetermined length to the right in the figure than the other grooves 21g and 21h. The same applies to the second press plate 22A.

【0027】各フレーム23,24,25は、各プレス
プレート21A,22Aと同一の大きさの長方形状のプ
レートで、右上側部および左下側部に燃料ガスの流入マ
ニホールド14aおよび流出マニホールド14bを構成
する流通孔23a,23b、24a,24b、25a,
25bを、左上側部および右下側部に酸化剤ガスの流入
マニホールド15aおよび流出マニホールド15bを構
成する流通孔23c,23d、24c,24d、25
c,25dを、左右側部の中間部に冷却水の流入マニホ
ールド16aおよび流出マニホールド16bを構成する
流通孔23e,23f、24e,24f、25e,25
fを備えるとともに、中央部に長方形状の開口部23
g,24g,25gを備えている。
Each of the frames 23, 24 and 25 is a rectangular plate having the same size as each of the press plates 21A and 22A, and has a fuel gas inflow manifold 14a and a fuel gas inflow manifold 14b at the upper right and lower left sides. Flow holes 23a, 23b, 24a, 24b, 25a,
25b is provided in the upper left and lower right portions with flow holes 23c, 23d, 24c, 24d, 25 constituting the inflow manifold 15a and the outflow manifold 15b of the oxidizing gas.
c, 25d are provided in the middle portions of the left and right side portions with flow holes 23e, 23f, 24e, 24f, 25e, 25 constituting cooling water inflow manifold 16a and outflow manifold 16b.
f and a rectangular opening 23 in the center.
g, 24 g, and 25 g.

【0028】各フレーム23,24,25の開口部23
g,24g,25gにおいては、図示上下の幅は各プレ
スプレート21,22の各溝部21g,21h、22
g,22hの形成部位の幅と略同一の幅に形成され、か
つ、図示左右の幅は、各溝部21g1、21h1の先端と
各溝部21g2、21h2の先端との間隔の幅と略同一幅
に形成されている。
Openings 23 of each frame 23, 24, 25
g, 24g, and 25g, the upper and lower widths in the figure correspond to the grooves 21g, 21h, and 22 of the press plates 21 and 22, respectively.
g, 22h are formed to have substantially the same width as the width of the formation portion, and the left and right widths in the drawing are substantially the same as the width of the gap between the tip of each groove 21g1, 21h1 and the tip of each groove 21g2, 21h2. Is formed.

【0029】各フレーム23,24,25のうち、第1
フレーム23においては、燃料ガスの流入マニホールド
14aを構成する流通孔23aから開口部23gへ水平
方向へ延びる所定幅の燃料ガスの流入路23hと、燃料
ガスの流出マニホールド14bを構成する流通孔23b
から開口部23gへ水平方向へ延びる所定幅の燃料ガス
の流出路23iが形成されている。第2フレーム24に
おいては、酸化剤ガスの流入マニホールド15aを構成
する流通孔24cから開口部24gへ水平方向へ延びる
所定幅の酸化剤ガスの流入路24hと、酸化剤ガスの流
出マニホールド15bを構成する流通孔24dから開口
部24gへ水平方向へ延びる所定幅の酸化剤ガスの流出
路24iが形成されている。第3フレーム25において
は、冷却水の流入マニホールド16aを構成する流通孔
25eから開口部25gへ下方傾斜して延びる所定幅の
冷却水の流入路25hと、冷却水の流出マニホールド1
6bを構成する流通孔25fから開口部25gへ上方傾
斜して延びる所定幅の冷却水の流出路25iが形成され
ている。
The first among the frames 23, 24, 25
In the frame 23, a fuel gas inflow path 23h having a predetermined width extending horizontally from the flow hole 23a forming the fuel gas inflow manifold 14a to the opening 23g, and a flow hole 23b forming the fuel gas outflow manifold 14b.
A fuel gas outflow passage 23i having a predetermined width extending in the horizontal direction from the opening 23g is formed. In the second frame 24, an inflow passage 24h of the oxidizing gas having a predetermined width extending in a horizontal direction from the flow hole 24c constituting the oxidizing gas inflow manifold 15a to the opening 24g, and an outflow manifold 15b of the oxidizing gas are formed. An oxidant gas outflow passage 24i of a predetermined width extending in the horizontal direction from the flowing flow hole 24d to the opening 24g is formed. In the third frame 25, a cooling water inflow passage 25h having a predetermined width extending downward from the flow hole 25e constituting the cooling water inflow manifold 16a to the opening 25g, and a cooling water outflow manifold 1
A cooling water outflow passage 25i having a predetermined width extending upward from the flow hole 25f forming the opening 6b to the opening 25g is formed.

【0030】セパレータ20Aにおいては、図3に示す
ように、第1フレーム23、第1プレフレスプレート2
1A、第3フレーム25、第2プレスプレート22A、
第2フレーム24が互いに重合され、これらの部材間に
接着剤を介在して接合して構成されている。電池機能部
Aは、図2に示すように、接合体30の各面側に各セパ
レータ20Aを重合し、これらの部材間に接着剤を介在
させて接合して構成されている。図4には、このように
構成された電池機能部Aの正面図が、図5〜図10に
は、電池機能部Aの各断面図がそれぞれ示されている。
In the separator 20A, as shown in FIG. 3, the first frame 23, the first pre-press plate 2
1A, third frame 25, second press plate 22A,
The second frame 24 is formed by being superimposed on each other and joined by interposing an adhesive between these members. As shown in FIG. 2, the battery function part A is configured by polymerizing each separator 20A on each surface side of the joined body 30 and joining them with an adhesive interposed between these members. FIG. 4 is a front view of the battery functional unit A thus configured, and FIGS. 5 to 10 are cross-sectional views of the battery functional unit A.

【0031】また、図11には、電池機能部Aにおける
第1フレーム23と第1プレスプレート21Aとが形成
する燃料ガス流路(同図a)が、第1プレスプレート2
1Aと第3フレーム25とが形成する冷却水流路(同図
b)が、第2プレスプレート22Aと第2フレーム24
とが形成する酸化剤ガス流路(同図c)がそれぞれ示さ
れている。
FIG. 11 shows that the fuel gas flow path (a in FIG. 11) formed by the first frame 23 and the first press plate 21A in the battery function section A is the first press plate 2
1A and the third frame 25 form a cooling water flow path (b in the drawing), and the second press plate 22A and the second frame 24
And an oxidizing gas flow path (FIG. 3c) formed by each of them.

【0032】電池機能部Aにおいては、各セパレータ2
0Aが接合体30を挟んで位置し、各プレスプレート2
1A,22Aは接合体30の表裏各面に接触していると
ともに、両プレスプレート21A,22A同士が接触し
ている。この状態においては、接合体30と第1プレス
プレート21A間に、各溝部21gにより、燃料ガスが
流通する多数の燃料ガス流路が形成され、接合体30と
第2プレスプレート22A間に、各溝部22hにより、
酸化剤ガスが流通する多数の酸化剤ガス流路が形成さ
れ、かつ、両プレスプレート21A,22A間に、第1
プレスプレート21Aの各溝部21hと第2プレスプレ
ート22Aの各溝部22gとにより、冷却水が流通する
多数の冷却水流路が形成されている。
In the battery function section A, each separator 2
0A is located across the joint 30 and each press plate 2
1A and 22A are in contact with the front and back surfaces of the joined body 30, and both press plates 21A and 22A are in contact with each other. In this state, a number of fuel gas channels through which fuel gas flows are formed by the grooves 21g between the joined body 30 and the first press plate 21A, and each fuel gas passage is formed between the joined body 30 and the second press plate 22A. By the groove 22h,
A large number of oxidizing gas channels through which the oxidizing gas flows are formed, and the first oxidizing gas passage is provided between the two press plates 21A and 22A.
A number of cooling water channels through which cooling water flows are formed by the grooves 21h of the press plate 21A and the grooves 22g of the second press plate 22A.

【0033】第1プレスプレート21Aと接合体30間
に形成されている燃料ガス流路は、図11(a)に示す
ように、第1フレーム23が形成する燃料ガスの流入路
23hと流出路23iに連通しているが、その途中の2
箇所を長尺の溝部21h1,21h2にて遮断されてい
て、燃料ガスの流入路23hと流出路23i間で2回折
り返しの流路に形成されている。
As shown in FIG. 11A, the fuel gas flow passage formed between the first press plate 21A and the joined body 30 has a fuel gas inflow passage 23h and an outflow passage formed by the first frame 23. 23i, but 2
The portion is blocked by long grooves 21h1 and 21h2, and is formed into a flow path that is folded twice between the fuel gas inflow path 23h and the fuel gas inflow path 23i.

【0034】第2プレスプレート22Aと接合体30間
に形成されている酸化剤ガス流路は、図11(c)に示
すように、第2フレーム24が形成する酸化剤ガスの流
入路24hと流出路24iに連通しているが、その途中
の2箇所を長尺の溝部22g1,22g2にて遮断されて
いて、酸化剤ガスの流入路24hと流出路24i間で2
回折り返しの流路に形成されている。
As shown in FIG. 11C, the oxidizing gas flow path formed between the second press plate 22A and the joined body 30 is provided with an oxidizing gas inflow path 24h formed by the second frame 24. Although it is in communication with the outflow passage 24i, two portions in the middle thereof are blocked by the long grooves 22g1 and 22g2, and the two passages between the inflow passage 24h and the outflow passage 24i for the oxidizing gas.
It is formed in a turn-back channel.

【0035】第1,第2プレスプレート21A,22A
間に形成されている冷却水流路は、図11(b)に示す
ように、第3フレーム25が形成する冷却水の流入路2
5hと流出路25iに連通しているが、その途中の2箇
所を長尺の溝部21g1,21g2にて遮断されていて、
冷却水の流入路25hと流出路25i間で2回折り返し
の流路に形成されている。
First and second press plates 21A, 22A
As shown in FIG. 11B, the cooling water passage formed between the cooling water inflow passages 2 formed by the third frame 25.
5h and the outflow channel 25i, but two portions in the middle thereof are blocked by long grooves 21g1 and 21g2.
The cooling water is formed in a flow path that is folded twice between the inflow path 25h and the outflow path 25i.

【0036】電池機能部Aは、その複数個を左右に並列
的に重合して、図1に示すように、左右の両側に配置し
た導電性の集電板11a,11bおよび絶縁性の支持板
12a,12bにて挟持した状態で、複数の取付ボルト
13により締付けて組立てられて燃料電池を構成してい
る。当該燃料電池の運転時には、燃料ガスの流入マニホ
ールド14aへは水素が供給されるとともに、酸化剤ガ
スの流入マニホールド15aへは空気が供給され、か
つ、冷却水のマニホールド16aへは冷却水が供給され
る。
As shown in FIG. 1, a plurality of battery functional units A are superposed in parallel on the left and right sides, and conductive current collector plates 11a and 11b and an insulating support plate are disposed on both left and right sides. The fuel cell is assembled by being clamped by a plurality of mounting bolts 13 while being sandwiched by 12a and 12b. During operation of the fuel cell, hydrogen is supplied to the fuel gas inflow manifold 14a, air is supplied to the oxidant gas inflow manifold 15a, and cooling water is supplied to the cooling water manifold 16a. You.

【0037】各電池機能部Aにおいては、燃料ガスの流
入マニホールド14aに供給された水素は、第1プレス
プレート21Aの各溝部21gにて接合体30側に形成
される燃料ガス流路を流動して燃料ガスの流出マニホー
ルド14bへ流入し、燃料ガスの流出マニホールド14
bを通って流出する。酸化剤ガスの流入マニホールド1
5aに供給された空気は、第2プレスプレート22Aの
各溝部22hにて接合体30側に形成される酸化剤ガス
流路を流動して酸化剤ガスの流出マニホールド15bへ
流入し、酸化剤ガスの流出マニホールド15bを通って
流出する。冷却水の流入マニホールド16aへ供給され
た冷却水は、両プレスプレート21A,22A間にそれ
らの各溝部21h,22gにて形成される冷却水流路を
流動して冷却水の流出マニホールド16bへ流入し、冷
却水の流出マニホールド16bを通って流出する。この
間、各電池機能部内においては、接合体30を挟んだ水
素と空気の酸化還元反応により電力が発生し、発生した
電力を各プレスプレート21A,22Aおよび最外側に
位置する集電板11a,11bを介して導出される。
In each of the battery functional parts A, the hydrogen supplied to the fuel gas inflow manifold 14a flows through the fuel gas flow passage formed on the joined body 30 side in each groove 21g of the first press plate 21A. And flows into the fuel gas outflow manifold 14b, and the fuel gas outflow manifold 14b.
b. Oxidant gas inflow manifold 1
The air supplied to 5a flows through the oxidizing gas flow path formed on the joint body 30 side at each groove 22h of the second press plate 22A, flows into the oxidizing gas outflow manifold 15b, and is oxidized gas. Out through the outflow manifold 15b. The cooling water supplied to the cooling water inflow manifold 16a flows through the cooling water flow path formed between the press plates 21A and 22A by the respective grooves 21h and 22g, and flows into the cooling water outflow manifold 16b. Flows out through the cooling water outflow manifold 16b. During this time, in each of the battery functional units, electric power is generated by an oxidation-reduction reaction between hydrogen and air across the joined body 30, and the generated electric power is transmitted to the press plates 21A and 22A and the outermost current collector plates 11a and 11b. Is derived through

【0038】このように、当該燃料電池は従来のこの種
形式の燃料電池と同様に機能するが、各電池機能部Aの
主要構成部材であるセパレータ20Aを、プレス加工さ
れた金属製のプレスプレート21A,22Aと、合成樹
脂製のフレーム23〜25にて構成している。このた
め、セパレータ20の形成材料は金属製のプレートと合
成樹脂製のフレームであって、材料的には軽量かつ安価
である。また、プレスプレート21A,22Aと各フレ
ーム23〜25との接合は、接着剤を介在させて積層ま
たは重合させるのみでよく、セパレータ20Aには金属
プレスプレート21A,22A同士の接合部の溶接は不
要であって、生産性が極めて高い。また、金属製のプレ
スプレート21A,22Aと合成樹脂製の各フレーム2
3〜25間の気密的接合は的確であって、プレスプレー
ト21A,22Aの凹凸状の各溝部21g,21h、2
2g,22hが形成する燃料ガス流路、酸化剤ガス流
路、冷却水流路から外部へのガス漏洩、冷却水の漏洩を
確実に防止することができる。従って、これらの各セパ
レータ20Aを構成部材とする当該燃料電池は、軽量、
小型、安価で、かつ、燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水の
漏洩のおそれがないものとなる。
As described above, the fuel cell functions in the same manner as a conventional fuel cell of this type, but the separator 20A, which is a main component of each cell functional part A, is provided with a pressed metal press plate. 21A and 22A and frames 23 to 25 made of synthetic resin. For this reason, the material for forming the separator 20 is a metal plate and a synthetic resin frame, and is lightweight and inexpensive in terms of material. In addition, the press plates 21A, 22A and the frames 23 to 25 need only be laminated or polymerized with an adhesive interposed therebetween, and the separator 20A does not require welding of the joint between the metal press plates 21A, 22A. However, productivity is extremely high. Also, metal press plates 21A and 22A and each frame 2 made of synthetic resin are used.
The airtight joining between 3 to 25 is accurate, and the concave and convex grooves 21g, 21h, 2
Gas leakage to the outside from the fuel gas flow path, oxidizing gas flow path, and cooling water flow path formed by 2g and 22h and leakage of cooling water can be reliably prevented. Therefore, the fuel cell using each of these separators 20A as a constituent member is lightweight,
It is small, inexpensive, and free from leakage of fuel gas, oxidizing gas, and cooling water.

【0039】ところで、当該燃料電池の各電池機能部A
を構成するセパレータにおいては、接合体30の一側に
燃料ガス流路を形成する第1のセパレータと、接合体3
0の他側に酸化剤ガス流路を形成する第2のセパレータ
とを一体とした合体のセパレータ20Aを採用して、第
1プレスプレート21Aと第2プレスプレート22A間
に冷却水流路を構成している。このため、各電池機能部
Aを従来に比較してよりコンパクトに構成することがで
きる。
By the way, each cell function unit A of the fuel cell
And a first separator forming a fuel gas flow path on one side of the joined body 30;
0, a combined separator 20A integrally formed with a second separator forming an oxidant gas flow path is adopted to form a cooling water flow path between the first press plate 21A and the second press plate 22A. ing. For this reason, each battery function part A can be configured more compactly as compared with the related art.

【0040】また、各電池機能部Aにおいては、燃料ガ
ス流路、酸化剤ガス流路および冷却水流路を複数回折り
返し状に形成しているため、ガス拡散性能の向上、反応
生成水の排出性能の向上、冷却性能の向上等、電池性能
を向上させる多くの要因を創出することができる。ま
た、各溝部を構成する溝本数を折り返し毎に減少させる
ように形成しているため、各ガスの上流側での圧損の低
減、下流側での高速流の確保等を図ることができる。
In each of the battery function sections A, the fuel gas flow path, the oxidizing gas flow path, and the cooling water flow path are formed in a plurality of turns so as to improve gas diffusion performance and discharge reaction water. Many factors that improve battery performance, such as improved performance and improved cooling performance, can be created. Further, since the number of grooves constituting each groove is formed so as to be reduced every turn, it is possible to reduce a pressure loss on the upstream side of each gas, secure a high-speed flow on the downstream side, and the like.

【0041】なお、各電池機能部Aにおいては、第1,
第2プレスプレート21A,22Aの凹凸状の溝部21
g,21h、22g,22hのうちの長尺に形成する溝
部の本数、配置を適宜設定することにより、燃料ガス流
路、酸化剤ガス流路および冷却水流路の回折り返し回数
を所望の回数に設定して、電池性能をさらに向上させる
ことができる。また、第1,第2プレスプレート21
A,22Aを同一形状に形成してもよく、これにより、
電池機能部の生産性の向上を図ることができる。また、
第1プレスプレート21A,第2プレスプレート22A
の溝部21g,21hと溝部22g,22hの深さを適
宜変更することにより、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流
量比にあわせた低圧損で、かつコンパクトな構成とする
ことができる。
In each of the battery function units A, the first,
Uneven grooves 21 of second press plates 21A, 22A
g, 21h, 22g, and 22h, by appropriately setting the number and arrangement of the elongated grooves, the number of times the fuel gas flow path, the oxidizing gas flow path, and the cooling water flow path are repeatedly turned to the desired number. By setting, the battery performance can be further improved. Also, the first and second press plates 21
A and 22A may be formed in the same shape.
The productivity of the battery function unit can be improved. Also,
First press plate 21A, second press plate 22A
By appropriately changing the depths of the groove portions 21g and 21h and the groove portions 22g and 22h, it is possible to obtain a compact structure with a low pressure loss according to the flow ratio of the fuel gas and the oxidizing gas.

【0042】図12〜図19には、電池機能部の他の実
施態様を示している。当該電池機能部Bにおいては、第
1,第2プレスプレート21B,22Bの凹凸状の溝部
21g,21h、22g,22hが、左右に交互に位置
をずらして形成されているもので、燃料ガス流路、酸化
剤ガス流路および冷却水流路の折り返し回数を最大限に
設定しているものである。当該電池機能部Bにおいて
は、図12〜図19が電池機能部Aにおける図4〜図1
1に対応するもので、同一の構成部材および同一の構成
部については、図4〜図11に表示している符号と同一
の符号を付してその詳細な説明を省略する。しかして、
電池機能部Bを構成部材とする燃料電池においても、上
記した燃料電池と同様の作用効果を奏するものである。
FIGS. 12 to 19 show other embodiments of the battery function unit. In the battery function part B, the concave and convex grooves 21g, 21h, 22g, 22h of the first and second press plates 21B, 22B are formed so as to be alternately shifted left and right. The number of turns of the passage, the oxidizing gas passage, and the cooling water passage is set to the maximum. 12 to 19 in the battery function unit B correspond to FIGS.
The same reference numerals as those shown in FIGS. 4 to 11 denote the same components and the same components, and a detailed description thereof will be omitted. Then
The fuel cell having the battery function part B as a constituent member also has the same operation and effect as the above-described fuel cell.

【0043】当該電池機能部Bでは、各プレスプレート
21B,22Bに形成している凹凸状の溝部を、電池機
能部Aの各プレスプレート21A,22Aに形成してい
る凹凸状の溝部の形状とは変化させることにより、燃料
ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路の断面積、およ
び、これら流路の折り返し回数を変更しているものであ
るが、図20には、燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、冷
却水流路の断面積、および、これら流路の折り返し回数
をさらに変更させた他の電池機能部Cの例を示してい
る。
In the battery function part B, the concave and convex grooves formed on each of the press plates 21B and 22B correspond to the shapes of the concave and convex grooves formed on each of the press plates 21A and 22A of the battery function part A. Is changed to change the cross-sectional areas of the fuel gas flow path, the oxidizing gas flow path, and the cooling water flow path, and the number of turns of these flow paths. FIG. 10 shows an example of another battery function part C in which the cross-sectional areas of the passage, the oxidizing gas passage, and the cooling water passage, and the number of times of folding of these passages are further changed.

【0044】図20は、電池機能部Cの図7および図1
5に対応する縦断面図であり、電池機能部Bに対して、
燃料ガス流路および酸化剤ガス流路の断面積は類似に、
折り返し回数は同一にしているが、冷却水流路は折り返
し回数を零にして流路の断面積を全く異にしている。な
お、同図に示す符号中、20Cはセパレータ、21Cは
第1プレスパネル、22Cは第2プレスプレートであ
る。
FIG. 20 shows the battery function section C shown in FIGS.
5 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG.
The cross-sectional areas of the fuel gas channel and the oxidizing gas channel are similar,
Although the number of turns is the same, the cross-sectional area of the cooling water channel is completely different by setting the number of turns to zero. In the reference numerals shown in the figure, 20C is a separator, 21C is a first press panel, and 22C is a second press plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一例に係る燃料電池の外観を示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a fuel cell according to an example of the present invention.

【図2】同燃料電池を構成する電池機能部の一実施態様
の分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of one embodiment of a cell function part constituting the fuel cell.

【図3】同電池機能部を構成するセパレータの分解斜視
図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view of a separator constituting the battery function unit.

【図4】同電池機能部の第1フレーム側からみた正面図
である。
FIG. 4 is a front view of the battery function unit as viewed from a first frame side.

【図5】同電池機能部の図4における5−5線で切断し
た拡大端面図である。
FIG. 5 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 5-5 in FIG. 4;

【図6】同電池機能部の図4における6−6線で切断し
た拡大端面図である。
FIG. 6 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 6-6 in FIG.

【図7】同電池機能部の図4における7−7線で切断し
た拡大断面図である。
FIG. 7 is an enlarged sectional view of the battery function unit taken along line 7-7 in FIG.

【図8】同電池機能部の図4における8−8線で切断し
た拡大端面図である。
FIG. 8 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 8-8 in FIG. 4;

【図9】同電池機能部の図4における9−9線で切断し
た拡大端面図である。
FIG. 9 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 9-9 in FIG. 4;

【図10】同電池機能部の図4における10−10線で
切断した拡大端面図で
FIG. 10 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 10-10 in FIG. 4;

【図11】同電池機能部の第1プレスプレートの正面側
の燃料ガス流路を示す第1フレーム側からみた正面図
(a)、第1プレスプレートの背面側の冷却水流路を示
す第1プレスプレート側からみた正面図(b)、およ
び、第2プレスプレートの背面側の酸化剤ガス流路を示
す第2プレスプレート側からみた正面図(c)である。
FIG. 11 (a) is a front view showing a fuel gas flow path on the front side of a first press plate of the battery function unit viewed from a first frame side, and FIG. 11 is a first view showing a cooling water flow path on a back side of the first press plate. It is the front view (b) seen from the press plate side, and the front view (c) seen from the second press plate side showing the oxidant gas flow path on the back side of the second press plate.

【図12】同燃料電池を構成する他の実施態様の電池機
能部の第1フレーム側からみた正面図である。
FIG. 12 is a front view of a battery function portion of another embodiment of the fuel cell as viewed from a first frame side.

【図13】同電池機能部の図12における13−13線
で切断した拡大端面図である。
FIG. 13 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 13-13 in FIG.

【図14】同電池機能部の図12における14−14線
で切断した拡大端面図である。
FIG. 14 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 14-14 in FIG.

【図15】同電池機能部の図12における15−15線
で切断した拡大端面図である。
FIG. 15 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 15-15 in FIG.

【図16】同電池機能部の図12における16−16線
で切断した拡大端面図である。
FIG. 16 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 16-16 in FIG. 12;

【図17】同電池機能部の図12における17−17線
で切断した拡大端面図である。
FIG. 17 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 17-17 in FIG. 12;

【図18】同電池機能部の図12における18−18線
で切断した拡大端面図である。
FIG. 18 is an enlarged end view of the battery function unit taken along line 18-18 in FIG.

【図19】同電池機能部の第1プレスプレートの正面側
の燃料ガス流路を示す第1フレーム側からみた正面図
(a)、第1プレスプレートの背面側の冷却水流路を示
す第1プレスプレート側からみた正面図(b)、およ
び、第2プレスプレートの背面側の酸化剤ガス流路を示
す第2プレスプレート側からみた正面図(c)である。
FIG. 19A is a front view showing the fuel gas flow path on the front side of the first press plate of the battery function unit viewed from the first frame side, and FIG. 19B is a first view showing the cooling water flow path on the back side of the first press plate. It is the front view (b) seen from the press plate side, and the front view (c) seen from the second press plate side showing the oxidant gas flow path on the back side of the second press plate.

【図20】同燃料電池を構成するさらに他の実施態様の
電池機能部を示す図7および図15に対応する縦断面図
である。
FIG. 20 is a longitudinal sectional view corresponding to FIGS. 7 and 15 and showing a cell function part of still another embodiment constituting the fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A,B,C…電池機能部、11a,11b…集電板、1
2a,12b…支持板、13…取付ボルト、14a…燃
料ガスの流入マニホールド、14b…燃料ガスの流出マ
ニホールド、15a…酸化剤ガスの流入マニホールド、
15b…酸化剤ガスの流出マニホールド、16a…冷却
水の流入マニホールド、16b…冷却水の流出マニホー
ルド、20A,20B,20C…セパレータ、21A,
22A、21B,22B、21C,22C…プレスプレ
ート、21a,21b,22a,22b…燃料ガスの流
通孔、21c,21d、22c,22d…酸化剤ガスの
流通孔、21e,21f、22e,22f…冷却水の流
通孔、21g,21h、22g,22h…溝部、23,
24,25…フレーム、23a,23b、24a,24
b、25a,25b…燃料ガスの流通孔、23c,23
d、24c,24d、25c,25d…酸化剤ガスの流
通孔、23e,23f、24e,24f、25e,25
f…冷却水の流通孔、23g,24g,25g…開口
部、23h…燃料ガスの流入路、23i…燃料ガスの流
出路、24h…酸化剤ガスの流入路、24i…燃料ガス
の流出路、25h…冷却水の流入路、25i…冷却水の
流出路、30…接合体、31…固体電解質膜、32…電
極。
A, B, C: battery functional part, 11a, 11b: current collector, 1
2a, 12b support plate, 13 mounting bolts, 14a fuel gas inflow manifold, 14b fuel gas outflow manifold, 15a oxidant gas inflow manifold,
15b: oxidant gas outflow manifold, 16a: cooling water inflow manifold, 16b: cooling water outflow manifold, 20A, 20B, 20C: separator, 21A,
22A, 21B, 22B, 21C, 22C ... press plate, 21a, 21b, 22a, 22b ... fuel gas flow holes, 21c, 21d, 22c, 22d ... oxidant gas flow holes, 21e, 21f, 22e, 22f ... Cooling water flow holes, 21 g, 21 h, 22 g, 22 h.
24, 25 ... frame, 23a, 23b, 24a, 24
b, 25a, 25b: fuel gas flow holes, 23c, 23
d, 24c, 24d, 25c, 25d: oxidant gas flow holes, 23e, 23f, 24e, 24f, 25e, 25
f: cooling water flow holes, 23g, 24g, 25g: openings, 23h: fuel gas inflow, 23i ... fuel gas outflow, 24h ... oxidant gas inflow, 24i ... fuel gas outflow, 25h: cooling water inflow path, 25i: cooling water outflow path, 30: joined body, 31: solid electrolyte membrane, 32: electrode.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電解質膜の両面に電極を接合してなる接合
体を第1のセパレータと第2のセパレータで挟持して構
成された1または複数の電池機能部を有する燃料電池で
あり、前記第1のセパレータは、複数の凹凸状の溝部を
有する金属製のプレスプレートと同プレスプレートを両
側から挟持する合成樹脂製のフレームからなるもので、
前記接合体の一方の面側に燃料ガスが流通する燃料ガス
流路を形成し、前記第2のセパレータは、複数の凹凸状
の溝部を有する金属製のプレスプレートと同プレスプレ
ートを両側から挟持する合成樹脂製のフレームからなる
もので、前記接合体の他方の面側に酸化剤ガスが流通す
る酸化剤ガス流路を形成し、かつ、これら両セパレータ
は互いの接合側に冷却水が流通する冷却水流路を形成し
ていることを特徴とする燃料電池。
1. A fuel cell having one or a plurality of cell functional parts constituted by sandwiching a joined body formed by joining electrodes on both surfaces of an electrolyte membrane between a first separator and a second separator, The first separator is composed of a metal press plate having a plurality of uneven grooves and a synthetic resin frame that sandwiches the press plate from both sides.
A fuel gas flow path through which fuel gas flows is formed on one surface side of the joined body, and the second separator sandwiches a metal press plate having a plurality of concave and convex grooves and the press plate from both sides. An oxidizing gas flow path through which an oxidizing gas flows is formed on the other surface side of the joined body, and cooling water flows through the separators on both sides thereof. A fuel cell, wherein a cooling water flow path is formed.
【請求項2】請求項1に記載の燃料電池において、前記
第1のセパレータと第2のセパレータは互いに合体した
合体セパレータであって、前記接合体と交互に配設され
ていることを特徴とする燃料電池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the first separator and the second separator are united separators which are united with each other, and are arranged alternately with the unit. Fuel cell.
【請求項3】請求項2に記載の燃料電池において、前記
合体セパレータは、複数の凹凸状の溝部を有する金属製
の2枚のプレスプレートと、これら各プレートの両面側
に位置してこれら両プレスプレートを互いに挟持する合
成樹脂製の3枚のフレームからなるもので、前記接合体
と交互に配設されて、前記両プレスプレート間に冷却水
流路を形成し、かつ、一方の接合体の一方の面側に燃料
ガス流路を形成するとともに、他方の接合体の他方の面
側に酸化剤ガス流路を形成していることを特徴とする燃
料電池。
3. The fuel cell according to claim 2, wherein the united separator comprises two metal press plates having a plurality of concave and convex grooves, and both press plates located on both sides of each of the plates. It is composed of three frames made of synthetic resin sandwiching a press plate with each other, is arranged alternately with the joined body, forms a cooling water flow path between the two press plates, and forms one joined body. A fuel cell, wherein a fuel gas flow path is formed on one surface side and an oxidizing gas flow path is formed on the other surface side of the other joined body.
【請求項4】請求項1,2または3に記載の燃料電池に
おいて、前記プレスプレートの凹凸形状の各溝部が形成
する燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路のいず
れかまたは全ての流路は折り返し形状に形成されている
ことを特徴とする燃料電池。
4. The fuel cell according to claim 1, 2 or 3, wherein at least one of a fuel gas flow path, an oxidizing gas flow path, and a cooling water flow path formed by the concave and convex grooves of the press plate. Wherein the flow path is formed in a folded shape.
【請求項5】請求項4に記載の燃料電池において、前記
流路の折り返し形状は、同流路を構成する凹凸状の各溝
部の一部の長さを変更することにより形成されているこ
とを特徴とする燃料電池。
5. The fuel cell according to claim 4, wherein the folded shape of the flow path is formed by changing the length of a part of each of the concave and convex grooves forming the flow path. A fuel cell, characterized by:
【請求項6】請求項4に記載の燃料電池において、前記
流路の折り返し形状は、同流路を構成する凹凸状の各溝
部の一部を長さ方向に互いにずらすことにより形成され
ていることを特徴とする燃料電池。
6. The fuel cell according to claim 4, wherein the folded shape of the flow path is formed by displacing a part of each of the concave and convex grooves constituting the flow path in the longitudinal direction. A fuel cell, characterized in that:
【請求項7】請求項4に記載の燃料電池において、前記
燃料ガス流路および酸化剤ガス流路は、折り返し毎に断
面積が減少していることを特徴とする燃料電池。
7. The fuel cell according to claim 4, wherein the fuel gas flow path and the oxidizing gas flow path have a reduced cross-sectional area at each turn.
【請求項8】請求項1,2または3に記載の燃料電池に
おいて、前記プレスプレートの凹凸形状の各溝部が形成
する燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、冷却水流路のいず
れかまたは全ての流路の断面積は変化して形成されてい
ることを特徴とする燃料電池。
8. The fuel cell according to claim 1, wherein at least one of a fuel gas flow path, an oxidizing gas flow path, and a cooling water flow path formed by the concave and convex grooves of the press plate. Wherein the cross-sectional area of the flow path is varied.
【請求項9】請求項8に記載の燃料電池において、前記
流路の断面積の変化は、前記プレスプレートの凹凸形状
の各溝部の凹凸高さを変更して形成されていることを特
徴とする燃料電池。
9. The fuel cell according to claim 8, wherein the change in the cross-sectional area of the flow path is formed by changing the height of the unevenness of each groove of the unevenness of the press plate. Fuel cell.
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