JP2007250228A

JP2007250228A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2007250228A
Application number: JP2006068516A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kajiwara; ▲隆▼ 梶原; Seiji Sano; 誠治佐野; Hiromichi Sato; 博道佐藤; Fuminari Shizuku; 文成雫; Yutaka Hotta; 裕堀田; Yoshifumi Ota; 佳史大田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve positioning accuracy of a sealing member and to prevent gas leak caused by misalignment of the sealing member without jumboizing a fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell is provided with: an electrolyte-electrode complex equipped with an electrolyte layer and electrodes formed on the electrolyte layer; gas separators arranged so as to pinch the electrolyte-electrode complex and with hole parts formed for forming gas manifolds penetrating the inside of the fuel cell in a laminated direction; and sealing parts integrally formed with the electrolyte-electrode complex at an outer periphery part of the latter, with elasticity, and in contact with the gas separators around the hole parts. Each sealing part is provided with engagement parts engaged with the hole parts formed at least at one of the separators adjacent to the electrolyte-electrode complex integrally formed with the sealing part. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.

燃料電池は、一般に、電解質層や電極あるいはガスセパレータを含む板状部材を、所定の順序で順次積層することによって形成される。このような構成の一例として、電解質膜の表面に電極を形成した膜電極構造体を、間にガスシール性を確保するためのシール部材を介在させて、セパレータで挟持する構成が知られている（例えば、特許文献１参照） In general, a fuel cell is formed by sequentially laminating plate members including an electrolyte layer, an electrode, or a gas separator in a predetermined order. As an example of such a configuration, a configuration in which a membrane electrode structure in which an electrode is formed on the surface of an electrolyte membrane is sandwiched between separators with a sealing member for ensuring gas sealing performance interposed therebetween is known. (For example, see Patent Document 1)

特開２００４−６１０４号公報JP 2004-6104 A 特開２０００−１３３２９０号公報JP 2000-133290 A 特開２００３−６８３１９号公報JP 2003-68319 A

しかしながら、このようにシール部材を介在させながらセパレータなどの部材を積層する場合には、シール部材は一般に剛性が低い弾性部材であるため変形が起こりやすく、位置合わせの精度の確保が困難であるという問題があった。また、シール部材およびセパレータを含む部材を積層して成る燃料電池では、ガス圧によって、剛性が低い弾性部材であるシール部材の部分的なはみ出しが起こって、はみ出し部からガスリークが生じる可能性があった。このようなシール部材のずれを抑えてシール性を確保するために、シール部材が隣接部材と接する部分の幅（シール幅）をより広くしてシール部分を安定化する方策も考えられるが、シール幅を広げるには、シール部材を含む各部材の面積をより広く確保することが必要となり、燃料電池の大型化を伴うため、採用し難い。 However, when a member such as a separator is laminated with the seal member interposed in this manner, the seal member is generally an elastic member having low rigidity, so that deformation easily occurs and it is difficult to ensure alignment accuracy. There was a problem. In addition, in a fuel cell formed by laminating a seal member and a member including a separator, gas seals may cause partial leakage of the seal member, which is an elastic member having low rigidity, and gas leakage may occur from the protruding portion. It was. In order to suppress such a displacement of the seal member and ensure the sealing performance, a measure to stabilize the seal portion by increasing the width (seal width) of the portion where the seal member is in contact with the adjacent member may be considered. In order to widen the width, it is necessary to secure a larger area of each member including the seal member, which is accompanied by an increase in the size of the fuel cell and is difficult to employ.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、シール部材の位置合わせ精度を向上させると共に、燃料電池を大型化することなく、シール部材のずれに起因するガスリークを防止することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and improves the alignment accuracy of the seal member and prevents gas leaks caused by the displacement of the seal member without increasing the size of the fuel cell. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、
電解質層と該電解質層上に形成された電極とを備える電解質・電極複合体と、
前記電解質・電極複合体を挟持するように配置されると共に、前記燃料電池内部を積層方向に貫通するガスマニホールドを形成するための穴部が形成されたガスセパレータと、
前記電解質・電極複合体の外周部において前記電解質・電極複合体と一体で形成されると共に、弾性を有し、前記穴部の周囲で前記ガスセパレータに接触するシール部と
を備え、
前記シール部は、該シール部と一体形成された前記電解質・電極複合体に隣接する前記ガスセパレータの内の少なくとも一方の前記ガスセパレータに形成された前記穴部に係合する係合部を有することを要旨とする。 In order to achieve the above object, the fuel cell of the present invention comprises:
An electrolyte-electrode composite comprising an electrolyte layer and an electrode formed on the electrolyte layer;
A gas separator which is arranged so as to sandwich the electrolyte-electrode composite and has a hole for forming a gas manifold penetrating the inside of the fuel cell in the stacking direction;
A seal portion that is formed integrally with the electrolyte-electrode complex at the outer periphery of the electrolyte-electrode complex, has elasticity, and contacts the gas separator around the hole;
The seal portion includes an engagement portion that engages with the hole portion formed in at least one of the gas separators adjacent to the electrolyte / electrode complex integrally formed with the seal portion. This is the gist.

以上のように構成された本発明の燃料電池によれば、穴部の周囲でガスセパレータに接触することによってガスマニホールドにおけるガスシール性を確保するシール部が、隣接するガスセパレータの内の少なくとも一方のガスセパレータに形成されたガスマニホールド形成用の穴部に係合するため、ガスマニホールド内を通過するガスの圧力が掛かることによるシール部のずれを抑制することができる。したがって、ガスマニホールドにおいて、シール部のずれに起因するガスリークを防ぐことができる。その際に、シール部は、ガスセパレータに形成された穴部に係合するため、シール部をガスセパレータに係合させてシール部のずれを抑えることによって、燃料電池が大型化することがない。また、シール部は、ガスマニホールド形成用の穴部の周囲でガスセパレータに接触しているため、シール部におけるガスシールのために働く部位と、ガスセパレータに係合する部位とが近接している。したがって、弾性を有するシール部の伸びなどに起因するシール部位の位置ずれを抑制することができる。なお、電解質・電極複合体とガスセパレータとの間には、さらに他の部材、例えば、電気化学反応に供するガスの流路を形成するガス流路形成部材を配置することとしても良い。 According to the fuel cell of the present invention configured as described above, at least one of the adjacent gas separators has a seal portion that ensures gas seal performance in the gas manifold by contacting the gas separator around the hole portion. Since the gas manifold forming hole formed in the gas separator is engaged, the displacement of the seal portion due to the pressure of the gas passing through the gas manifold can be suppressed. Therefore, in the gas manifold, it is possible to prevent a gas leak due to the shift of the seal portion. At that time, since the seal portion is engaged with the hole portion formed in the gas separator, the fuel cell is not enlarged by engaging the seal portion with the gas separator and suppressing the displacement of the seal portion. . Further, since the seal portion is in contact with the gas separator around the hole for forming the gas manifold, the portion that works for gas sealing in the seal portion and the portion that engages with the gas separator are close to each other. . Therefore, it is possible to suppress the positional deviation of the seal part due to the elongation of the seal part having elasticity. In addition, another member, for example, a gas flow path forming member that forms a flow path of a gas used for an electrochemical reaction may be disposed between the electrolyte / electrode complex and the gas separator.

本発明の燃料電池において、
前記電解質・電極複合体を含む単セルと、前記ガスセパレータとを交互に複数積層して成り、
前記シール部は、
前記電解質・電極複合体を保持する基板部と、
前記基板部から、前記電解質・電極複合体に隣接する一方の前記ガスセパレータ側へと突出して設けられ、頭頂部を有する第１の凸部であって、該頭頂部が前記一方のガスセパレータの前記穴部の周囲に接する第１の凸部と、
前記係合部であって、前記基板部から前記一方のガスセパレータ側へと延出して設けられ、前記一方のガスセパレータに形成された前記穴部の内壁に接しつつ前記穴部を貫通する係合部と、
前記係合部に連続して設けられ、前記一方のガスセパレータにおける前記第１の凸部と接する面の裏面に接する係止部と
前記係止部から、前記一方のガスセパレータを介して前記シール部に隣接する他のシール部側へと突出して設けられ、頭頂部を有する第２の凸部であって、該頭頂部において、前記穴部の周囲に対応する位置で前記他のシール部の前記基板部に接する第２の凸部と
を備えることとしても良い。 In the fuel cell of the present invention,
A plurality of unit cells each including the electrolyte / electrode composite and the gas separator are alternately stacked.
The seal portion is
A substrate portion for holding the electrolyte-electrode composite;
The first convex part having a top part provided from the substrate part so as to protrude to the one gas separator side adjacent to the electrolyte / electrode complex, and the top part of the one gas separator. A first protrusion contacting the periphery of the hole;
The engagement portion is provided to extend from the substrate portion toward the one gas separator side and penetrates the hole portion while being in contact with an inner wall of the hole portion formed in the one gas separator. With the joint,
A locking portion provided continuously to the engagement portion and in contact with a back surface of the surface of the one gas separator that contacts the first convex portion; and the seal from the locking portion via the one gas separator. Projecting toward the other seal part side adjacent to the part, and a second convex part having a crown, wherein the top of the other seal part is located at a position corresponding to the periphery of the hole. It is good also as providing the 2nd convex part which touches the substrate part.

このような構成とすれば、ガスマニホールドにおけるガスシール性が、一方の側にのみ突出して設けられた第１および第２の凸部によって確保される。このように、一方の側にのみ突出する凸部によってガスシール性を確保する場合には、両側に突出する凸部によってガスシール性を確保する場合に比べて、凸部が安定して倒れにくいため、シール性の確保がより容易になり、シール性の信頼度が増す。 With such a configuration, the gas sealing property in the gas manifold is ensured by the first and second protrusions provided so as to protrude only on one side. As described above, when the gas sealing property is ensured by the convex portion protruding only on one side, the convex portion is stably and not easily collapsed compared to the case where the gas sealing property is ensured by the convex portion protruding on both sides. Therefore, it becomes easier to ensure the sealing performance and the reliability of the sealing performance is increased.

このような燃料電池において、さらに、
前記燃料電池全体に対する前記ガスセパレータの位置を規定するガスセパレータ位置決め部を備えることとしても良い。 In such a fuel cell,
It is good also as providing the gas separator positioning part which prescribes | regulates the position of the said gas separator with respect to the said whole fuel cell.

このような構成とすれば、ガスセパレータは、ガスセパレータ位置決め部によって燃料電池全体に対する位置が規定される。ここで、電解質・電極複合体と一体化されたシール部は、ガスセパレータに係合しているため、シール部および電解質・電極複合体を、ガスセパレータを介して、燃料電池全体に対して位置決めすることができる。 With such a configuration, the position of the gas separator relative to the entire fuel cell is defined by the gas separator positioning portion. Here, since the seal part integrated with the electrolyte / electrode composite is engaged with the gas separator, the seal and the electrolyte / electrode composite are positioned with respect to the entire fuel cell via the gas separator. can do.

また、本発明の燃料電池において、
前記第１の凸部が頭頂部において前記一方のガスセパレータに接する位置である第１のシールラインと、前記第２の凸部が頭頂部において前記他のシール部に接する位置である第２のシールラインとが、前記燃料電池の積層方向に重なって位置することとしても良い。 In the fuel cell of the present invention,
The first seal line is a position where the first convex portion is in contact with the one gas separator at the top portion, and the second seal portion is a position where the second convex portion is in contact with the other seal portion at the top portion. A seal line may be positioned so as to overlap in the stacking direction of the fuel cells.

このような構成とすれば、燃料電池全体に対して積層方向に力が加わる際に、第１の凸部と第２の凸部とが互いに支え合って力が加わり、第１の凸部および第２の凸部が接触するシール部位において、ガスシールのための圧力が確保され、シール性の信頼度を確保することができる。 With such a configuration, when a force is applied to the entire fuel cell in the stacking direction, the first convex portion and the second convex portion support each other and the force is applied, and the first convex portion and the first convex portion At the seal portion where the second convex portion comes into contact, the pressure for gas sealing is ensured, and the reliability of the sealing performance can be ensured.

また、本発明の燃料電池において、さらに、
前記電解質・電極複合体と前記ガスセパレータとの間に配設される多孔質体によって構成され、内部の細孔によって、電気化学反応に供される反応ガスの流路を形成するガス流路形成部を備え、
前記ガスセパレータは、前記ガスマニホールドを形成するための前記穴部と前記ガス流路形成部とを連通させる連通路が内部に形成されていることとしても良い。 In the fuel cell of the present invention,
A gas flow path formed by a porous body disposed between the electrolyte / electrode composite and the gas separator and forming a flow path of a reaction gas to be subjected to an electrochemical reaction by an internal pore Part
The gas separator may have a communication passage formed therein for communicating the hole for forming the gas manifold and the gas flow path forming portion.

このような構成とすれば、ガスセパレータの表面において、ガスマニホールド形成用穴部の近傍に、ガス流路形成部とガスマニホールドとを連通させる流路を形成するための凹凸形状を設ける必要がない。したがって、ガスマニホールドのガスシール性を確保するための第１の凸部および第２の凸部の配置位置が、上記凹凸形状によって制限されることが無く、ガスマニホールドと反応ガス流路とを連通させる構造に起因して第１および第２の凸部の形状が複雑化することがない。 With such a configuration, it is not necessary to provide an uneven shape for forming a flow path that connects the gas flow path forming portion and the gas manifold in the vicinity of the gas manifold forming hole on the surface of the gas separator. . Therefore, the arrangement positions of the first and second protrusions for ensuring the gas sealing property of the gas manifold are not limited by the uneven shape, and the gas manifold and the reaction gas flow path are communicated with each other. The shape of the first and second convex portions is not complicated due to the structure to be made.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池の製造方法や、燃料電池の組み立て時における構成部材の位置決め方法などの形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in a form such as a method for manufacturing a fuel cell or a method for positioning a component member during assembly of the fuel cell.

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池の構成：
Ｂ．燃料電池内部におけるガスおよび冷媒の流れ：
Ｃ．燃料電池の組み立て：
Ｄ．変形例： Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Fuel cell configuration:
B. Gas and refrigerant flow inside the fuel cell:
C. Assembling the fuel cell:
D. Variation:

Ａ．燃料電池の構成：
図１は、実施例の燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。本実施例の燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、単セルを複数積層したスタック構造を有している。すなわち、本実施例の燃料電池は、図１に示すように、複数の単セル２０を備えると共に、各々の単セル２０間にガスセパレータ３０を介在させつつ単セル２０を積層させた構造を有している。 A. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fuel cell according to an embodiment. The fuel cell of this example is a polymer electrolyte fuel cell and has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked. That is, as shown in FIG. 1, the fuel cell of the present embodiment has a structure in which a plurality of single cells 20 are provided and the single cells 20 are stacked with gas separators 30 interposed between the single cells 20. is doing.

単セル２０は、電解質膜を含むＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）２２と、ＭＥＡ２２の外側に配設されたガス流路形成部２４，２５を備える。ここで、ＭＥＡ２２は、電解質膜と、電解質膜を間に挟んでその表面に形成された触媒電極であるカソードおよびアノードと、上記触媒電極のさらに外側に配設されたガス拡散層と、を備えている（図示せず）。 The unit cell 20 includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) 22 including an electrolyte membrane, and gas flow path forming portions 24 and 25 disposed outside the MEA 22. Here, the MEA 22 includes an electrolyte membrane, a cathode and an anode which are catalyst electrodes formed on the surface of the electrolyte membrane, and a gas diffusion layer disposed on the outer side of the catalyst electrode. (Not shown).

電解質膜は、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。カソードおよびアノードは、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金、あるいは白金と他の金属から成る合金を備えている。カソードおよびアノードを形成するには、例えば、白金等の触媒金属を担持させたカーボン粉を作製し、この触媒担持カーボンと、電解質膜を構成する電解質と同様の電解質とを用いて触媒ペーストを作製し、作製した触媒ペーストを電解質膜上に塗布すればよい。ガス拡散層は、カーボン製の多孔質部材であり、例えばカーボンクロスやカーボンペーパによって形成される。触媒電極を表面に形成した電解質膜とガス拡散層とは、例えばプレス接合により一体化されてＭＥＡ２２となる。なお、ガス拡散層は、触媒電極に対するガス供給効率を向上させると共に、ガス流路形成部と触媒電極との間の集電性を高め、電解質膜を保護する働きを有するが、ガス流路形成部の構成材料やガス流路形成部の気孔率によっては、ガス拡散層を設けないこととしても良い。 The electrolyte membrane is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material, for example, a fluororesin containing perfluorocarbon sulfonic acid, and exhibits good electrical conductivity in a wet state. The cathode and anode include a catalyst that promotes electrochemical reactions, such as platinum or an alloy of platinum and other metals. To form a cathode and an anode, for example, a carbon powder carrying a catalyst metal such as platinum is produced, and a catalyst paste is produced using the catalyst-carrying carbon and an electrolyte similar to the electrolyte constituting the electrolyte membrane. Then, the produced catalyst paste may be applied on the electrolyte membrane. The gas diffusion layer is a carbon porous member, and is formed of, for example, carbon cloth or carbon paper. The electrolyte membrane having the catalyst electrode formed on the surface and the gas diffusion layer are integrated by, for example, press bonding to form the MEA 22. The gas diffusion layer improves the gas supply efficiency to the catalyst electrode, enhances the current collection between the gas flow path forming part and the catalyst electrode, and protects the electrolyte membrane. Depending on the constituent material of the part and the porosity of the gas flow path forming part, the gas diffusion layer may not be provided.

ガス流路形成部２４，２５は、発泡金属や金属メッシュなどの金属製多孔質体によって形成されており、本実施例では、チタン製の多孔質体を用いている。ガス流路形成部２４，２５は、ＭＥＡ２２とガスセパレータ３０との間に形成される空間を占めるように配置されており、ガス流路形成部内部に形成される多数の細孔から成る空間は、電気化学反応に供されるガスが通過する単セル内ガス流路として機能する。既述したガス拡散層においても、内部に形成される空間をガスが通過するが、本実施例では、ガス流路形成部２４，２５は、単セル２０に供給されたガスが通過する主たる空間を形成する。カソードとガスセパレータ３０との間に配置されるガス流路形成部２４では、その内部の細孔によって形成される空間が、酸素を含有する酸化ガスが通過する単セル内酸化ガス流路として機能する。また、アノードとガスセパレータ３０との間に配置されるガス流路形成部２５では、その内部の細孔によって形成される空間が、水素を含有する燃料ガスが通過する単セル内燃料ガス流路として機能する。なお、ガス流路形成部２４，２５は、金属のような剛性の高い材料によって形成することが望ましいが、カーボン等により形成しても良い。 The gas flow path forming portions 24 and 25 are formed of a metal porous body such as foam metal or metal mesh. In this embodiment, a titanium porous body is used. The gas flow path forming parts 24 and 25 are arranged so as to occupy a space formed between the MEA 22 and the gas separator 30, and the space formed by a large number of pores formed inside the gas flow path forming part is It functions as a gas flow path in a single cell through which a gas subjected to an electrochemical reaction passes. Even in the gas diffusion layer described above, gas passes through the space formed inside, but in this embodiment, the gas flow path forming portions 24 and 25 are the main spaces through which the gas supplied to the single cell 20 passes. Form. In the gas flow path forming part 24 arranged between the cathode and the gas separator 30, the space formed by the internal pores functions as an oxidizing gas flow path in the single cell through which the oxidizing gas containing oxygen passes. To do. Further, in the gas flow path forming part 25 disposed between the anode and the gas separator 30, the space formed by the pores therein has the fuel gas flow path in the single cell through which the fuel gas containing hydrogen passes. Function as. The gas flow path forming portions 24 and 25 are preferably formed of a highly rigid material such as metal, but may be formed of carbon or the like.

ここで、隣り合うガスセパレータ３０間であって、ＭＥＡ２２およびガス流路形成部２４，２５の外周部には、可撓性および弾性を有するシール部２７が設けられている。シール部２７は、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性樹脂材料によって形成されると共に、ＭＥＡ２２と一体で形成されている。このようなシール部２７は、例えば、シール部２７に対応する形状の金型のキャビティ内にＭＥＡ２２の外周部が収まるようにＭＥＡ２２を配設し、上記樹脂材料を射出成形することによって形成できる。これにより、ＭＥＡ２２とシール部２７とが隙間なく接合される。あるいは、シール部２７は、ＭＥＡ２２と一体形成するだけでなく、ＭＥＡ２２に加えてさらにガス流路形成部２４，２５と一体形成しても良い。 Here, between the adjacent gas separators 30 and on the outer peripheral portions of the MEA 22 and the gas flow path forming portions 24 and 25, a seal portion 27 having flexibility and elasticity is provided. The seal portion 27 is formed of, for example, an insulating resin material such as silicon rubber, butyl rubber, or fluorine rubber, and is formed integrally with the MEA 22. Such a seal portion 27 can be formed, for example, by disposing the MEA 22 so that the outer peripheral portion of the MEA 22 is contained in a cavity of a mold having a shape corresponding to the seal portion 27 and injection molding the resin material. Thereby, MEA22 and the seal part 27 are joined without gap. Alternatively, the seal portion 27 may be formed not only integrally with the MEA 22 but also integrally formed with the gas flow path forming portions 24 and 25 in addition to the MEA 22.

図２は、ＭＥＡ２２と一体形成されたシール部２７の概略構成を表わす平面図である。図２に示すように、シール部２７は、外周形状が略四角形の部材であり、外周部に設けられた１０個の穴部である穴部４０〜４５および穴部５８，５９と、中央部に設けられてＭＥＡ２２が組み込まれている略四角形の穴部とを有している。より具体的には、略四角形状の外周の一辺（図２において辺３５と示す）の近傍には、この辺３５に沿って２つの穴部４０が形成されている。また、辺３５と対向する辺（図２において辺３６と示す）の近傍には、この辺３６に沿って２つの穴部４１が形成されている。また、他の２辺のうちの一方の辺（図２において辺３７と示す）の近傍には、この辺３７に沿って穴部４２，４４が形成されており、他方の辺（図２において辺３８と示す）の近傍には、この辺３８に沿って穴部４３，４５が形成されている。さらに、辺３５と辺３８とが成す角の近傍には穴部５８が形成されており、辺３６と辺３７とが成す角の近傍には穴部５９が形成されている。なお、図２では、シール部２７と一体化されたＭＥＡ２２における露出している部分を、ハッチを付して示している。 FIG. 2 is a plan view illustrating a schematic configuration of the seal portion 27 integrally formed with the MEA 22. As shown in FIG. 2, the seal portion 27 is a member having a substantially rectangular outer peripheral shape, and has ten hole portions 40 to 45 and hole portions 58 and 59 provided in the outer peripheral portion, and a central portion. And a substantially square hole in which the MEA 22 is incorporated. More specifically, two hole portions 40 are formed along the side 35 in the vicinity of one side (indicated as side 35 in FIG. 2) of the substantially rectangular outer periphery. Further, two holes 41 are formed along the side 36 in the vicinity of the side facing the side 35 (shown as the side 36 in FIG. 2). Further, in the vicinity of one of the other two sides (shown as side 37 in FIG. 2), holes 42 and 44 are formed along this side 37, and the other side (side in FIG. 2) Holes 43 and 45 are formed along the side 38 in the vicinity of (shown as 38). Further, a hole 58 is formed in the vicinity of the angle formed by the side 35 and the side 38, and a hole 59 is formed in the vicinity of the angle formed by the side 36 and the side 37. In FIG. 2, the exposed portion of the MEA 22 integrated with the seal portion 27 is shown with hatching.

上記１０個の穴部と同様の穴部は、シール部２７と共に積層されるガスセパレータ３０においても、それぞれ対応する位置に設けられている。そして、シール部２７およびガスセパレータ３０を含む部材を積層して燃料電池を組み立てたときには、各穴部は、燃料電池を積層方向に貫通するガス流路等を形成する。すなわち、穴部４０は、燃料電池に対して供給された酸化ガスを各単セルに分配する酸化ガス供給マニホールドを形成し（図２中、Ｏ₂ inと表わす）、穴部４１は、各単セルから排出されて集合した酸化ガスを外部へと導く酸化ガス排出マニホールドを形成する（図２中、Ｏ₂ outと表わす）。また、穴部４２は、燃料電池に対して供給された燃料ガスを各単セルに分配する燃料ガス供給マニホールドを形成し（図２中、Ｈ₂ inと表わす）、穴部４３は、各単セルから排出されて集合した燃料ガスを外部へと導く燃料ガス排出マニホールドを形成する（図２中、Ｈ₂ outと表わす）。さらに、穴部４４は、燃料電池に対して供給された冷却水などの冷媒を各ガスセパレータ３０内に分配する冷媒供給マニホールドを形成し（図２中、水 inと表わす）、穴部４５は、各ガスセパレータ３０から排出されて集合した冷媒を外部へと導く冷媒排出マニホールドを形成する（図２中、水 outと表わす）。穴部５８，５９は、ガス流路を形成せず、後述するガイドピン６０に係合して、燃料電池の組み立て時におけるガスセパレータ３０の位置決めに関わる。なお、図２において、図１に示す断面に相当する位置を、Ａ−Ａ断面として示している。 Holes similar to the above ten holes are also provided at corresponding positions in the gas separator 30 laminated together with the seal part 27. When the fuel cell is assembled by stacking the members including the seal portion 27 and the gas separator 30, each hole portion forms a gas flow path or the like that penetrates the fuel cell in the stacking direction. That is, the hole 40 forms an oxidizing gas supply manifold that distributes the oxidizing gas supplied to the fuel cell to each single cell (denoted as O ₂ in in FIG. 2), and the hole 41 has each single cell. An oxidizing gas discharge manifold is formed to guide the oxidizing gas discharged and collected from the cell to the outside (denoted as O ₂ out in FIG. 2). The hole 42 forms a fuel gas supply manifold that distributes the fuel gas supplied to the fuel cell to each single cell (indicated as H ₂ in in FIG. 2), and the hole 43 has each single cell. A fuel gas discharge manifold is formed to guide the fuel gas discharged and collected from the cell to the outside (indicated as H ₂ out in FIG. 2). Further, the hole portion 44 forms a refrigerant supply manifold that distributes a refrigerant such as cooling water supplied to the fuel cell into each gas separator 30 (represented as water in in FIG. 2). Then, a refrigerant discharge manifold is formed for guiding the refrigerant discharged and collected from each gas separator 30 to the outside (represented as water out in FIG. 2). The holes 58 and 59 do not form a gas flow path, engage with a guide pin 60 described later, and are involved in positioning of the gas separator 30 during assembly of the fuel cell. In FIG. 2, a position corresponding to the cross section shown in FIG. 1 is shown as an AA cross section.

図３は、図１に示したシール部２７の断面の一部であって、穴部４０近傍の様子を拡大して示す説明図である。シール部２７は、図１に示すように所定の凹凸形状を有している。具体的には、シール部２７は、ＭＥＡ２２が組み込まれる略四角形の穴部と、上記１０個の穴部と、が形成される外周略四角形の板状部である基板部７０（図２，図３参照）を備えると共に、１０個の穴部のうちの８つの穴部（穴部４０〜４５）の外周が形成される位置に、基板部７０から略垂直方向に所定の長さだけ延出して設けられた延出係合部７２を備えている。すなわち、基板部７０に形成される穴部と共に、基板部７０に対して垂直方向に設けられた中空の延出係合部７２によって、各穴部４０〜４５は形成されている。図１では穴部４０および穴部４１に対応する延出係合部７２が表わされ、図３では穴部４０に対応する延出係合部７２が表わされているが、穴部４０〜４５のすべてに対応して、同様の延出係合部７２が形成されている。また、各々の延出係合部７２に連続して、上記８つの穴部のそれぞれの外周を取り囲んで、延出係合部７２の長さだけ基板部７０から離間しつつ基板部７０に略平行に形成された係止部７４が設けられている。各延出係合部７２は、ガスセパレータ３０に形成された対応する穴部４０〜４５の内径と略同一あるいは若干大きい外径を有しており、ガスセパレータ３０に形成された対応する穴部４０〜４５に、ぴったりと嵌り込むことができる。 FIG. 3 is an explanatory view showing a part of the cross section of the seal portion 27 shown in FIG. As shown in FIG. 1, the seal portion 27 has a predetermined uneven shape. Specifically, the seal portion 27 is a substrate portion 70 (FIG. 2, FIG. 2) that is a substantially rectangular plate-like portion formed with the substantially square hole into which the MEA 22 is incorporated and the ten holes. 3) and is extended from the substrate 70 by a predetermined length to a position where the outer periphery of eight of the ten holes (holes 40 to 45) is formed. The extended engagement portion 72 is provided. That is, each of the holes 40 to 45 is formed by a hollow extending engagement portion 72 provided in a direction perpendicular to the substrate portion 70 together with the hole portion formed in the substrate portion 70. In FIG. 1, the extended engagement portion 72 corresponding to the hole portion 40 and the hole portion 41 is shown, and in FIG. 3, the extension engagement portion 72 corresponding to the hole portion 40 is shown. A similar extending engagement portion 72 is formed corresponding to all of .about.45. Further, following the respective extended engagement portions 72, the outer periphery of each of the eight holes is surrounded, and the substrate portion 70 is substantially spaced apart from the substrate portion 70 by the length of the extended engagement portion 72. A locking portion 74 formed in parallel is provided. Each extending engagement portion 72 has an outer diameter substantially the same as or slightly larger than the inner diameter of the corresponding hole portions 40 to 45 formed in the gas separator 30, and the corresponding hole portion formed in the gas separator 30. It can fit into 40-45 exactly.

シール部２７においては、各々の穴部４０〜４５を取り囲んで、基板部７０の一方の面から突出する第１の凸部であるリップ２８ａが形成されている。このリップ２８ａは、ガスセパレータ３０に形成される穴部４０〜４５に延出係合部７２が嵌め込まれたときに、ガスセパレータ３０の表面と接触して、穴部４０〜４５が形成するガスマニホールドにおけるガスシール性を確保するために働く（図１参照）。また、シール部２７においては、ＭＥＡ２２が組み込まれる略四角形の穴部を取り囲んで、基板部７０の両方の面から突出する凸部であるリップ２９が形成されている。このリップ２９は、単セル２０とガスセパレータ３０とを積層して燃料電池を組み立てた時に、単セル２０の両側に配置されるガスセパレータ３０の各々と接触して、単セル内ガス流路におけるガスシール性を確保するために働く。すなわち、基板部７０の両側に突出して設けられる双方のリップ２９の頭頂部間の幅Ｄ１は、ガスセパレータ３０間に配置される単セル２０の厚みに相当する長さとなっており、燃料電池内部で積層方向に力が加えられることにより、リップ２９は両側のガスセパレータ３０との間で押圧力を作用させつつ接触する。リップ２９がガスセパレータ３０と接触してガスシール性を実現する位置は、燃料電池を構成する積層体全体で積層方向に重なっている。このような、リップ２９がガスセパレータ３０と接触してガスシール性を実現する位置を、シール線ＳＬ１として図１ないし図３に示す。なお、基板部７０におけるリップ２８ａの裏面であって、リップ２９よりも外周側の領域は、凹凸の無い平坦部７１となっている（図３参照）。 In the seal portion 27, a lip 28 a is formed as a first convex portion that surrounds each of the hole portions 40 to 45 and protrudes from one surface of the substrate portion 70. The lip 28a is in contact with the surface of the gas separator 30 when the extending engagement portion 72 is fitted into the hole portions 40 to 45 formed in the gas separator 30, and the gas formed by the hole portions 40 to 45. It works to ensure gas sealing performance in the manifold (see FIG. 1). In the seal portion 27, a lip 29 that is a convex portion protruding from both surfaces of the substrate portion 70 is formed so as to surround a substantially square hole into which the MEA 22 is incorporated. The lip 29 is in contact with each of the gas separators 30 disposed on both sides of the single cell 20 when the fuel cell is assembled by laminating the single cell 20 and the gas separator 30, and in the gas flow path in the single cell. Works to ensure gas sealing. That is, the width D1 between the tops of both lips 29 that protrude from both sides of the substrate portion 70 is a length corresponding to the thickness of the single cell 20 disposed between the gas separators 30. By applying a force in the stacking direction, the lip 29 comes into contact with the gas separators 30 on both sides while applying a pressing force. The position where the lip 29 comes into contact with the gas separator 30 to achieve gas sealing performance overlaps in the stacking direction in the entire stack constituting the fuel cell. Such a position where the lip 29 comes into contact with the gas separator 30 to achieve gas sealing performance is shown as a seal line SL1 in FIGS. In addition, the area | region of the back surface of the lip | rip 28a in the board | substrate part 70, and the outer peripheral side rather than the lip | rip 29 is the flat part 71 without an unevenness | corrugation (refer FIG. 3).

係止部７４においては、基板部７０に形成されたリップ２８ａと対向する面は、凹凸の無い平坦部７３となっている。ガスセパレータ３０に形成された各穴部４０〜４５に対して延出係合部７２が嵌め込まれたときには、上記平坦部７３は、延出係合部７２が嵌め込まれたガスセパレータ３０の表面と接触する。すなわち、平坦部７３とリップ２８ａとの間の距離Ｄ２は、ガスセパレータ３０の厚みに対応する長さとなっており、燃料電池内部で積層方向に力が加えられることにより、平坦部７３とリップ２８ａとは、延出係合部７２が嵌め込まれたガスセパレータ３０に対して、押圧力を作用させつつ接触する。また、係止部７４においては、平坦部７３の裏面側に、穴部４０〜４５を取り囲んで突出する第２の凸部であるリップ２８ｂが形成されている。このリップ２８ｂは、単セル２０とガスセパレータ３０とを積層して燃料電池を組み立てたときには、隣接する単セル２０が備えるシール部２７の基板部７０に形成された平坦部７１に当接して、穴部４０〜４５が形成するガスマニホールドにおけるガスシール性を確保するために働く（図１参照）。 In the locking portion 74, the surface facing the lip 28 a formed on the substrate portion 70 is a flat portion 73 without unevenness. When the extended engagement portion 72 is fitted into each of the holes 40 to 45 formed in the gas separator 30, the flat portion 73 is connected to the surface of the gas separator 30 in which the extended engagement portion 72 is fitted. Contact. That is, the distance D2 between the flat portion 73 and the lip 28a is a length corresponding to the thickness of the gas separator 30, and when a force is applied in the stacking direction inside the fuel cell, the flat portion 73 and the lip 28a Is in contact with the gas separator 30 in which the extending engagement portion 72 is fitted while applying a pressing force. Moreover, in the latching | locking part 74, the lip | rip 28b which is the 2nd convex part which surrounds the hole parts 40-45 and protrudes is formed in the back surface side of the flat part 73. As shown in FIG. When the unit cell 20 and the gas separator 30 are stacked to assemble the fuel cell, the lip 28b comes into contact with the flat part 71 formed on the substrate part 70 of the seal part 27 included in the adjacent unit cell 20, The holes 40 to 45 serve to ensure gas sealing performance in the gas manifold formed (see FIG. 1).

ここで、基板部７０に形成されたリップ２８ａがガスセパレータ３０と接触する位置、および、係止部７４に形成されたリップ２８ｂが平坦部７１に接触する位置は、燃料電池を構成する積層体全体で積層方向に重なっている。このような、リップ２８ａおよびリップ２８ｂが隣接部材と接触する位置を、シール線ＳＬ２として図１ないし図３に示す。シール部２７は、弾性を有する樹脂材料から成るため、燃料電池内で積層方向に平行な方向に押圧力が加えられることにより、既述したシール線ＳＬ１およびＳＬ２の位置において、シール部２７によってガスシール性を実現可能となる。なお、図２では、リップ２８ａは、リップ２８ｂが形成された係止部７４に覆われて見えない状態となっている。 Here, the position where the lip 28a formed on the substrate part 70 contacts the gas separator 30 and the position where the lip 28b formed on the locking part 74 contacts the flat part 71 are the laminated body constituting the fuel cell. As a whole, they overlap in the stacking direction. Such a position where the lip 28a and the lip 28b come into contact with the adjacent member is shown as a seal line SL2 in FIGS. Since the seal portion 27 is made of an elastic resin material, a gas pressure is applied by the seal portion 27 at the positions of the seal lines SL1 and SL2 described above when a pressing force is applied in a direction parallel to the stacking direction in the fuel cell. Sealing can be realized. In FIG. 2, the lip 28 a is in a state of being invisible because it is covered with the locking portion 74 in which the lip 28 b is formed.

また、シール部２７が備える延出係合部７２には、貫通孔７６が形成されている。この貫通孔７６は、穴部４０〜４５が形成するガスマニホールドと、ガスセパレータ３０内に形成されるガス流路とを連通させるための構造である。ガスマニホールドと、ガスセパレータ３０内に形成されるガス流路との間のガスの流れについては、後に詳述する。 Further, a through hole 76 is formed in the extended engagement portion 72 provided in the seal portion 27. The through hole 76 has a structure for communicating the gas manifold formed by the holes 40 to 45 and the gas flow path formed in the gas separator 30. The gas flow between the gas manifold and the gas flow path formed in the gas separator 30 will be described in detail later.

ガスセパレータ３０は、図１に示すように、ガス流路形成部２４と接するカソード側プレート３１と、ガス流路形成部２５と接するアノード側プレート３３と、カソード側プレート３１およびアノード側プレート３３に挟持される中間プレート３２と、を備えている。これら３枚のプレートは、導電性材料、例えばステンレス鋼、あるいは、より耐食性に優れた金属によって形成される薄板状部材であり、カソード側プレート３１、中間プレート３２、アノード側プレート３３の順に重ね合わされて、例えば拡散接合により接合されている。これら３種のプレートは、いずれも凹凸のない平坦な表面を有すると共に、各々、所定の位置に所定形状の穴部を有している。 As shown in FIG. 1, the gas separator 30 includes a cathode side plate 31 in contact with the gas flow path forming unit 24, an anode side plate 33 in contact with the gas flow path forming unit 25, a cathode side plate 31, and an anode side plate 33. And an intermediate plate 32 to be sandwiched. These three plates are thin plate members formed of a conductive material, for example, stainless steel or a metal having better corrosion resistance. For example, the bonding is performed by diffusion bonding. Each of these three types of plates has a flat surface with no irregularities, and each has a hole with a predetermined shape at a predetermined position.

図４は、カソード側プレート３１の形状を示す平面図であり、図５は、アノード側プレート３３の形状を示す説明図であり、図６は、中間プレート３２の形状を示す説明図である。カソード側プレート３１およびアノード側プレート３３には、いずれも、その外周部において、シール部２７と同様の位置に１０個の穴部（穴部４０〜４５および穴部５８，５９）が形成されている。これらガスセパレータ３０を構成するプレートに形成される穴部４０〜４５は、シール部２７に形成される穴部４０〜４５よりも若干大きく、具体的には、内側に延出係合部７２が丁度嵌り込む大きさに形成されている。なお、中間プレート３２は、上記１０個の穴部のうち、穴部４４，４５は有していないが、後述する複数の冷媒孔４８が、穴部４４，４５に対応する位置に重なるように設けられている。 4 is a plan view showing the shape of the cathode side plate 31, FIG. 5 is an explanatory view showing the shape of the anode side plate 33, and FIG. 6 is an explanatory view showing the shape of the intermediate plate 32. In each of the cathode side plate 31 and the anode side plate 33, 10 holes (holes 40 to 45 and holes 58 and 59) are formed at the same position as the seal part 27 on the outer periphery. Yes. The hole portions 40 to 45 formed in the plates constituting the gas separator 30 are slightly larger than the hole portions 40 to 45 formed in the seal portion 27. Specifically, the extending engagement portion 72 is provided on the inner side. It is formed in a size that fits exactly. The intermediate plate 32 does not have the holes 44 and 45 among the ten holes, but a plurality of refrigerant holes 48 to be described later overlap at positions corresponding to the holes 44 and 45. Is provided.

カソード側プレート３１は、穴部４０の近傍に、穴部４０よりも小さく、穴部４０に平行に配列する複数の穴部である連通孔５０を備えており、穴部４１の近傍には、同様に、穴部４１に平行に配列する複数の連通孔５１を備えている（図４参照）。アノード側プレート３３は、穴部４２の近傍に、穴部４２よりも小さく、穴部４２に平行に配列する複数の穴部である連通孔５２を備えており、穴部４３の近傍には、同様に、穴部４３に平行に配列する複数の連通孔５３を備えている（図５参照）。中間プレート３２においては、穴部４０の形状が他のプレートとは異なっており、中間プレート３２の穴部４０は、この穴部４０のプレート中央部側の辺が、プレート中央部側へと突出する複数の突出部を備える形状となっている。穴部４０が有する上記複数の突出部を、連通部５４と呼ぶ。この連通部５４は、中間プレート３２とカソード側プレート３１とが積層されたときに連通孔５０と重なり合って、酸化ガス供給マニホールドと連通孔５０とを連通させるように、各連通孔５０に対応して設けられている。中間プレート３２では、他の穴部４１，４２，４３においても同様に、連通孔５１，５２，５３に対応して、複数の連通部５５，５６，５７がそれぞれ設けられている（図６参照）。 The cathode side plate 31 includes communication holes 50 that are a plurality of holes that are smaller than the holes 40 and arranged in parallel to the holes 40 in the vicinity of the holes 40, and in the vicinity of the holes 41, Similarly, a plurality of communication holes 51 arranged in parallel with the hole 41 are provided (see FIG. 4). The anode side plate 33 includes communication holes 52 that are a plurality of holes that are smaller than the holes 42 and arranged in parallel to the holes 42 in the vicinity of the holes 42. Similarly, a plurality of communication holes 53 arranged in parallel with the hole 43 are provided (see FIG. 5). In the intermediate plate 32, the shape of the hole 40 is different from that of the other plates, and the hole 40 of the intermediate plate 32 has a side of the hole 40 on the side of the center of the plate protruding toward the center of the plate. The shape is provided with a plurality of protruding portions. The plurality of protrusions included in the hole 40 are referred to as communication portions 54. The communication portion 54 corresponds to each communication hole 50 so as to overlap the communication hole 50 when the intermediate plate 32 and the cathode-side plate 31 are laminated, and to communicate the oxidizing gas supply manifold and the communication hole 50. Is provided. In the intermediate plate 32, a plurality of communication portions 55, 56, and 57 are respectively provided corresponding to the communication holes 51, 52, and 53 in the other hole portions 41, 42, and 43 (see FIG. 6). ).

Ｂ．燃料電池内部におけるガスおよび冷媒の流れ：
燃料電池の内部において、穴部４０が形成する酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスは、中間プレート３２の連通部５４が形成する空間と、カソード側プレート３１の連通孔５０とを介して、ガス流路形成部２４内に形成される単セル内酸化ガス流路へと流入する。ここで、酸化ガス供給マニホールドの内壁の一部は、シール部２７が備える延出係合部７２の内壁によって形成されている。そして、酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスが、中間プレート３２の連通部５４が形成する空間へと流入する際には、酸化ガスは、シール部２７が備える延出係合部７２に設けられた貫通孔７６を通過する。単セル内酸化ガス流路において酸化ガスは、ガス流路形成部２４に平行な方向（面方向）に流れると共に、面方向に垂直な方向（積層方向）へとさらに拡散する。積層方向に拡散した酸化ガスは、ガス流路形成部２４からガス拡散層を介してカソードに至り、電気化学反応に供される。このように電気化学反応に寄与しつつ単セル内酸化ガス流路を通過した酸化ガスは、ガス流路形成部２４から、カソード側プレート３１の連通孔５１および中間プレート３２の連通部５５が形成する空間を介して、穴部４１が形成する酸化ガス排出マニホールドへと排出される。なお、酸化ガスが中間プレート３２の連通部５５が形成する空間を介して酸化ガス排出マニホールドへと排出される際には、酸化ガスは、シール部２７が備える延出係合部７２に設けられた貫通孔７６を通過する。 B. Gas and refrigerant flow inside the fuel cell:
Inside the fuel cell, the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas supply manifold formed by the hole 40 flows through the space formed by the communication portion 54 of the intermediate plate 32 and the communication hole 50 of the cathode side plate 31. It flows into the oxidizing gas flow path in the single cell formed in the path forming part 24. Here, a part of the inner wall of the oxidizing gas supply manifold is formed by the inner wall of the extending engagement portion 72 provided in the seal portion 27. When the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas supply manifold flows into the space formed by the communication portion 54 of the intermediate plate 32, the oxidizing gas is provided in the extended engagement portion 72 provided in the seal portion 27. It passes through the through hole 76. In the single cell oxidizing gas flow path, the oxidizing gas flows in a direction parallel to the gas flow path forming portion 24 (plane direction) and further diffuses in a direction perpendicular to the plane direction (stacking direction). The oxidizing gas diffused in the stacking direction reaches the cathode from the gas flow path forming part 24 through the gas diffusion layer and is subjected to an electrochemical reaction. Thus, the oxidizing gas that has passed through the oxidizing gas flow path in the single cell while contributing to the electrochemical reaction is formed from the gas flow path forming part 24 by the communication hole 51 of the cathode side plate 31 and the communication part 55 of the intermediate plate 32. The exhaust gas is discharged to the oxidizing gas discharge manifold formed by the hole 41 through the space. When the oxidizing gas is discharged to the oxidizing gas discharge manifold through the space formed by the communication portion 55 of the intermediate plate 32, the oxidizing gas is provided in the extended engagement portion 72 provided in the seal portion 27. It passes through the through-hole 76.

同様に、燃料電池の内部において、穴部４２が形成する燃料ガス供給マニホールドを流れる燃料ガスは、シール部２７が備える延出係合部７２に設けられた貫通孔７６と、中間プレート３２の連通部５６が形成する空間と、アノード側プレート３３の連通孔５２とを介して、ガス流路形成部２５内に形成される単セル内燃料ガス流路へと流入する。単セル内燃料ガス流路において燃料ガスは、面方向に流れると共に、積層方向へとさらに拡散する。積層方向に拡散した燃料ガスは、ガス流路形成部２５からガス拡散層を介してアノードに至り、電気化学反応に供される。このように電気化学反応に寄与しつつ単セル内燃料ガス流路を通過した燃料ガスは、ガス流路形成部２５から、アノード側プレート３３の連通孔５３および中間プレート３２の連通部５７が形成する空間と、シール部２７が備える延出係合部７２に設けられた貫通孔７６とを介して、穴部４３が形成する燃料ガス排出マニホールドへと排出される。 Similarly, in the fuel cell, the fuel gas flowing through the fuel gas supply manifold formed by the hole 42 communicates with the through hole 76 provided in the extending engagement portion 72 provided in the seal portion 27 and the intermediate plate 32. It flows into the fuel gas flow path in the single cell formed in the gas flow path forming section 25 through the space formed by the portion 56 and the communication hole 52 of the anode side plate 33. In the single-cell fuel gas flow path, the fuel gas flows in the plane direction and further diffuses in the stacking direction. The fuel gas diffused in the stacking direction reaches the anode from the gas flow path forming part 25 through the gas diffusion layer and is subjected to an electrochemical reaction. Thus, the fuel gas that has passed through the fuel gas flow path in the single cell while contributing to the electrochemical reaction is formed from the gas flow path forming part 25 by the communication hole 53 of the anode side plate 33 and the communication part 57 of the intermediate plate 32. And a through-hole 76 provided in the extending engagement portion 72 provided in the seal portion 27, the gas is discharged to the fuel gas discharge manifold formed by the hole portion 43.

図４ないし図６においても、図２と同様に、図１に示した断面の位置に相当するＡ−Ａ断面の位置を示している。また、図１では、酸化ガス供給マニホールドから、貫通孔７６、連通部５４および連通孔５０を介してガス流路形成部２４内へと酸化ガスが供給される様子と、ガス流路形成部２４から、連通孔５１、連通部５５および貫通孔７６を介して酸化ガス排出マニホールドへと酸化ガスが排出される様子とが、それぞれ矢印で表わされている。 4 to 6 also show the position of the AA cross section corresponding to the position of the cross section shown in FIG. 1, similarly to FIG. Further, in FIG. 1, the state in which the oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply manifold into the gas flow path forming part 24 through the through hole 76, the communication part 54 and the communication hole 50, and the gas flow path forming part 24. The state in which the oxidizing gas is discharged to the oxidizing gas discharge manifold through the communication hole 51, the communication portion 55, and the through hole 76 is indicated by arrows, respectively.

なお、中間プレート３２は、さらに、ガス流路形成部と重なる領域に、互いに平行に形成された細長い複数の冷媒孔４８を備えている（図６参照）。これらの冷媒孔４８の端部は、中間プレート３２を他の薄板状部材と重ね合わせたときに、穴部４４，４５と重なり合い、冷媒孔４８は、冷媒が流れるためのセル間冷媒流路をガスセパレータ３０内で形成する。すなわち、燃料電池の内部において、穴部４４が形成する冷媒供給マニホールドを流れる冷媒は、上記冷媒孔４８によって形成されるセル間冷媒流路に分配され、セル間冷媒流路を流れた冷媒は、穴部４５が形成する冷媒排出マニホールドへと排出される。 The intermediate plate 32 further includes a plurality of elongated refrigerant holes 48 formed in parallel to each other in a region overlapping the gas flow path forming portion (see FIG. 6). The ends of these refrigerant holes 48 overlap with the holes 44 and 45 when the intermediate plate 32 is overlapped with another thin plate member, and the refrigerant holes 48 form an inter-cell refrigerant flow path for the refrigerant to flow. It is formed in the gas separator 30. That is, in the fuel cell, the refrigerant flowing through the refrigerant supply manifold formed by the hole 44 is distributed to the inter-cell refrigerant flow path formed by the refrigerant holes 48, and the refrigerant flowing through the inter-cell refrigerant flow path is It is discharged to the refrigerant discharge manifold formed by the hole 45.

Ｃ．燃料電池の組み立て：
図７は、本実施例の燃料電池の組み立ての様子を表わす斜視図である。燃料電池を組み立てる際には、まず、シール部２７と一体化させたＭＥＡ２２上にガス流路形成部２４，２５を積層・固着させて単セル２０を形成すると共に、３枚のプレートを積層してガスセパレータ３０を形成する。そして、ガスセパレータ３０に形成された穴部４０〜４５のそれぞれに、シール部２７が備える対応する延出係合部７２をはめ込み、一つの単セル２０と一つのガスセパレータ３０とから成る構成単位を形成する。本実施例では、このように予め作製した上記構成単位を順次積層することによって、燃料電池を組み立てる。 C. Assembling the fuel cell:
FIG. 7 is a perspective view showing how the fuel cell according to this embodiment is assembled. When assembling the fuel cell, first, the gas flow path forming parts 24 and 25 are laminated and fixed on the MEA 22 integrated with the seal part 27 to form the single cell 20, and three plates are laminated. Thus, the gas separator 30 is formed. A corresponding extending engagement portion 72 provided in the seal portion 27 is fitted into each of the hole portions 40 to 45 formed in the gas separator 30, and the structural unit is composed of one single cell 20 and one gas separator 30. Form. In this embodiment, the fuel cell is assembled by sequentially laminating the above-described structural units prepared in advance.

ここで、本実施例では、燃料電池を組み立てる際に、図７に示すように、エンドプレート６２上に、積層単位を順次積み上げている。エンドプレート６２は、ガスセパレータ３０および単セル２０と略同一形状に形成されて、例えばステンレス鋼により形成される板状部材である。このエンドプレート６２には、対向する一組の角の近傍において、エンドプレート６２面に対して略垂直に配置されるガイドピン６０が取り付けられている。すなわち、ＭＥＡ２２、ガスセパレータ３０、ガス流路形成部２４，２５を含む部材から成る積層体の積層方向に平行に延出するガイドピン６０が、エンドプレート６２には取り付けられている。ガイドピン６０は、具体的には、図２に示した辺３５と辺３８とが成す角に対応する角の近傍と、図２に示した辺３６と辺３７とが成す角に対応する角の近傍とに、それぞれ設けられている。ガイドピン６０は、絶縁性材料、例えばＰＴＦＥなどのフッ素樹脂によって形成することができる。あるいは、例えば表面に絶縁性材料から成る層を設けることにより、燃料電池内での短絡が防止されていれば、ガイドピン６０自体は金属材料によって形成しても良い。 Here, in this embodiment, when assembling the fuel cell, as shown in FIG. 7, the stacked units are sequentially stacked on the end plate 62. The end plate 62 is a plate-like member that is formed in substantially the same shape as the gas separator 30 and the single cell 20 and is made of, for example, stainless steel. Guide pins 60 are attached to the end plate 62 so as to be substantially perpendicular to the surface of the end plate 62 in the vicinity of a pair of opposing corners. That is, a guide pin 60 that extends in parallel with the stacking direction of a laminate including members including the MEA 22, the gas separator 30, and the gas flow path forming portions 24 and 25 is attached to the end plate 62. Specifically, the guide pin 60 has a corner near the angle corresponding to the angle formed by the side 35 and the side 38 shown in FIG. 2 and the angle corresponding to the angle formed by the side 36 and the side 37 shown in FIG. In the vicinity of each other. The guide pin 60 can be formed of an insulating material, for example, a fluororesin such as PTFE. Alternatively, the guide pin 60 itself may be formed of a metal material as long as a short circuit in the fuel cell is prevented by providing a layer made of an insulating material on the surface.

燃料電池を組み立てる際には、ガスセパレータ３０および単セル２０に形成された穴部５８，５９をガイドピン６０によって貫通させながら、エンドプレート６２上に、上記構成単位を順次積層する。図７では、エンドプレート６２上に、ガスセパレータ３０、単セル２０、ガスセパレータ３０、と積み上げた様子を表わしている。なお、実際に燃料電池を組み立てる際には、エンドプレート６２上には、まず、絶縁板や、出力端子を備える集電板が積層されるが、これらについては図示を省略している。 When assembling the fuel cell, the structural units are sequentially stacked on the end plate 62 while the holes 58 and 59 formed in the gas separator 30 and the single cell 20 are penetrated by the guide pins 60. In FIG. 7, the gas separator 30, the single cell 20, and the gas separator 30 are stacked on the end plate 62. When the fuel cell is actually assembled, an insulating plate and a current collecting plate having an output terminal are first laminated on the end plate 62, but these are not shown.

上記のようにガスセパレータ３０および単セル２０を積層する際には、剛性を有する金属製の板状部材であるガスセパレータ３０は、穴部５８，５９をガイドピンによって貫通させることにより、その積層位置が定められる。すなわち、エンドプレート６２上に設けられたガイドピン６０は、燃料電池全体に対するガスセパレータ３０の位置を規定するガスセパレータ位置決め部として機能する。なお、本実施例において板状部材が剛性を有するとは、積層の動作時に、その部材自身の平坦な形状を維持することができると共に、他の部材と係合すると、積層に係る力が加わるときにも係合状態を維持しつつ、上記他の部材との間の位置関係を保持することができる性質をいう。 When laminating the gas separator 30 and the single cell 20 as described above, the gas separator 30, which is a metal plate member having rigidity, is laminated by penetrating the holes 58 and 59 with a guide pin. A position is defined. That is, the guide pin 60 provided on the end plate 62 functions as a gas separator positioning portion that defines the position of the gas separator 30 with respect to the entire fuel cell. In the present embodiment, the plate-like member having rigidity means that the flat shape of the member itself can be maintained during the laminating operation, and a force related to the laminating is applied when engaged with other members. The property which can maintain the positional relationship between said other members, maintaining an engagement state sometimes.

なお、本実施例では、ガイドピン６０を２本設けているが、異なる構成としても良い。例えば、穴部５８，５９を形成する工程の精度、および、ガイドピン６０を設ける工程の精度が充分に高い場合には、より多くのガイドピンを設け、例えば、エンドプレート６２の四隅のそれぞれに合計４本のガイドピン６０を設けても良い。 In this embodiment, two guide pins 60 are provided, but different configurations may be used. For example, when the accuracy of the process of forming the holes 58 and 59 and the accuracy of the process of providing the guide pins 60 are sufficiently high, more guide pins are provided, for example, at each of the four corners of the end plate 62. A total of four guide pins 60 may be provided.

以上のように構成された本実施例の燃料電池によれば、ガスセパレータ３０の穴部４０〜４５に延出係合部７２が嵌め込まれることによって、シール部２７がガスセパレータ３０に係合しているため、ガスマニホールド内を通過するガスの圧力が剛性の低いシール部２７にかかっても、ガス圧に起因するシール部２７のずれを抑制することができる。したがって、シール部２７に形成されたリップ２８ａ、２８ｂのずれを抑え、ガスマニホールドにおけるガスリークを抑制することができる。その際に、延出係合部７２は、ガスマニホールドを形成する穴部４０〜４５の内壁に係合するため、延出係合部７２をガスマニホールド用穴に係合させてシール部２７のずれを抑えることによって、燃料電池が大型化することもない。 According to the fuel cell of the present embodiment configured as described above, the extending engagement portion 72 is fitted into the holes 40 to 45 of the gas separator 30, whereby the seal portion 27 is engaged with the gas separator 30. Therefore, even if the pressure of the gas passing through the gas manifold is applied to the seal portion 27 having low rigidity, the displacement of the seal portion 27 due to the gas pressure can be suppressed. Therefore, the displacement of the lips 28a and 28b formed in the seal portion 27 can be suppressed, and gas leak in the gas manifold can be suppressed. At that time, the extension engagement portion 72 is engaged with the inner walls of the holes 40 to 45 forming the gas manifold, so that the extension engagement portion 72 is engaged with the gas manifold hole so that the seal portion 27 By suppressing the deviation, the fuel cell is not enlarged.

また、シール部２７が、延出係合部７２を介してガスセパレータ３０に対して固定されるため、シール部２７およびシール部２７に一体形成されているＭＥＡ２２を、ガスセパレータ３０に対して位置決めすることができる。ここで、ガスセパレータ３０は、穴部５８，５９およびガイドピン６０によって、燃料電池全体に対して位置決めされるため、シール部２７およびこれと一体形成されるＭＥＡ２２は、ガスセパレータ３０を介して燃料電池全体に対して位置決めされることができる。 Further, since the seal portion 27 is fixed to the gas separator 30 via the extending engagement portion 72, the MEA 22 formed integrally with the seal portion 27 and the seal portion 27 is positioned with respect to the gas separator 30. can do. Here, since the gas separator 30 is positioned with respect to the entire fuel cell by the holes 58 and 59 and the guide pin 60, the seal part 27 and the MEA 22 formed integrally therewith are connected to the fuel via the gas separator 30. It can be positioned relative to the entire battery.

さらに、本実施例では、シール部２７とＭＥＡ２２とを一体形成し、さらにＭＥＡ２２上にガス流路形成部２４，２５を固着させて単セル２０を形成し、シール部２７の延出係合部７２をガスセパレータ３０の穴部４０〜４５に嵌め込むことによって、単セル２０とガスセパレータ３０とが一体化された組み立て単位を形成している。そして、この組み立て単位を順次積層することによって燃料電池を組み立てている。したがって、組み立て単位の積層という極めて簡便な動作によって、燃料電池の組み立て作業を行なうことができる。 Further, in this embodiment, the seal portion 27 and the MEA 22 are integrally formed, and the gas flow path forming portions 24 and 25 are fixed on the MEA 22 to form the single cell 20, and the extending engagement portion of the seal portion 27 is formed. 72 is fitted into the holes 40 to 45 of the gas separator 30 to form an assembly unit in which the single cell 20 and the gas separator 30 are integrated. The fuel cell is assembled by sequentially stacking the assembly units. Therefore, the fuel cell can be assembled by an extremely simple operation of stacking assembly units.

また、本実施例の燃料電池が備えるシール部２７は、一方の側にのみ突出して設けられた凸部であるリップ２８ａ，２８ｂによって、ガスマニホールドにおけるガスシール性が確保されている。すなわち、ＭＥＡ２２を保持する基板部７０は、一方の面に平坦部７１を有すると共に他方の面にリップ２８ａが形成され、同様に係止部７４は、一方の面に平坦部７３を有すると共に他方の面にリップ２８ｂが形成されている。そして、リップ２８ａと平坦部７３の間でガスセパレータ３０を挟み込むと共に、リップ２８ｂが、隣接するシール部２７の平坦部７１に当接することによって、シール性が確保されている。このように、リップを一方の面だけに設け、他方の面は平坦面とすることによって、両側にリップを設けてシール性を確保する構成に比べてリップが安定して倒れにくくなり、シール性の確保がより容易になる。 Further, the sealing portion 27 provided in the fuel cell of the present embodiment ensures the gas sealing performance in the gas manifold by the lips 28a and 28b which are protruding portions provided protruding only on one side. That is, the substrate portion 70 holding the MEA 22 has a flat portion 71 on one surface and a lip 28a on the other surface. Similarly, the locking portion 74 has a flat portion 73 on one surface and the other surface. A lip 28b is formed on the surface. The gas separator 30 is sandwiched between the lip 28a and the flat portion 73, and the lip 28b is in contact with the flat portion 71 of the adjacent seal portion 27, thereby ensuring sealing performance. In this way, the lip is provided only on one surface and the other surface is a flat surface, so that the lip is stable and less likely to fall than the configuration in which the lip is provided on both sides to ensure the sealing performance. Is more easily secured.

さらに、本実施例の燃料電池では、リップ２８ａおよび２８ｂがシール性を実現する位置であるシール線ＳＬ２が、燃料電池全体で積層方向に重なっている。そのため、燃料電池全体に積層方向に力が加わる際に、リップ２８ａとリップ２８ｂとが互いに支え合って力が加わり、荷重抜けが起こらないため、リップ２８ａとリップ２８ｂのいずれにおいても、充分に高い圧力で隣接部材に接してシール性の信頼度を確保することができる。 Furthermore, in the fuel cell of the present embodiment, the seal line SL2, which is a position where the lips 28a and 28b realize the sealing performance, overlaps in the stacking direction in the entire fuel cell. Therefore, when a force is applied to the entire fuel cell in the stacking direction, the lip 28a and the lip 28b support each other and the force is applied, and no load loss occurs. Therefore, both the lip 28a and the lip 28b are sufficiently high. The reliability of sealing performance can be ensured by contacting the adjacent member with pressure.

ここで、リップ２８ａおよびリップ２８ｂは、シール部２７に形成されたマニホールド用穴４０〜４５の近傍に配置されるため、シール部２７が可撓性および弾性を有する部材であっても、シール部２７の伸びに起因してリップ２８ａ，２８ｂが位置ずれする影響を抑え、マニホールド用穴４０〜４５からリップ２８ａ，２８ｂまでの距離を、シール部２７毎に精度良く一致させることが可能となる。そのため、ガスセパレータ３０において、マニホールド用穴４０〜４５および穴部５８，５９を設ける際の精度を確保することで、燃料電池全体で、シール線ＳＬ２を、積層方向に精度良く一致させることができる。 Here, since the lip 28a and the lip 28b are disposed in the vicinity of the manifold holes 40 to 45 formed in the seal portion 27, even if the seal portion 27 is a member having flexibility and elasticity, the seal portion It is possible to suppress the influence of the lip 28a, 28b from being displaced due to the elongation of 27, and to make the distance from the manifold holes 40 to 45 to the lips 28a, 28b accurately match each seal portion 27. Therefore, in the gas separator 30, by ensuring the accuracy when the manifold holes 40 to 45 and the hole portions 58 and 59 are provided, the seal line SL2 can be accurately aligned with the stacking direction in the entire fuel cell. .

さらに、シール部２７は、ガスセパレータ３０と一体化されて積層単位を形成するため、燃料電池の組み立て時には、剛性を有するガスセパレータ３０によって支持される状態となる。したがって、燃料電池組み立て時の積層に伴う動作、例えば、穴部５８，５９をガイドピン６０に嵌め込む動作において、シール部２７における伸びなどの変形が抑えられ、シール線の位置合わせの精度を確保する効果を高めることができる。 Furthermore, since the seal portion 27 is integrated with the gas separator 30 to form a stacked unit, the seal portion 27 is supported by the rigid gas separator 30 when the fuel cell is assembled. Therefore, in the operation accompanying the stacking at the time of assembling the fuel cell, for example, the operation of fitting the holes 58 and 59 into the guide pin 60, deformation such as elongation in the seal portion 27 is suppressed, and the alignment accuracy of the seal line is ensured. Can enhance the effect.

また、本実施例の燃料電池は、多孔質体であるガス流路形成部２４，２５によって単セル内ガス流路を形成すると共に、ガスマニホールドと単セル内ガス流路とを連通させる連通路（連通孔５０〜５３および連通部５４〜５７によって形成される連通路）を内部に形成したガスセパレータ３０を備えている。そのため、ガスセパレータ３０の表面において、ガスマニホールド用穴である穴部４０〜４５の近傍に、ガスマニホールドと単セル内ガス流路とを連通させる流路を形成するための凹凸形状を形成する必要がない。したがって、リップ２８ａ，２８ｂは、各穴部４０〜４５を取り囲む形状に設ければ良く、ガスマニホールドと単セル内ガス流路とを連通させる構造に起因してリップの形状が複雑化することがない。 Further, the fuel cell of the present embodiment forms a gas flow path in the single cell by the gas flow path forming portions 24 and 25 that are porous bodies, and communicates the gas manifold and the gas flow path in the single cell. A gas separator 30 having a communication hole formed by the communication holes 50 to 53 and the communication portions 54 to 57 therein is provided. Therefore, on the surface of the gas separator 30, it is necessary to form a concavo-convex shape for forming a flow path that connects the gas manifold and the gas flow path in the single cell in the vicinity of the hole portions 40 to 45 that are holes for the gas manifold. There is no. Therefore, the lips 28a and 28b may be provided in a shape surrounding each of the holes 40 to 45, and the shape of the lip may be complicated due to the structure in which the gas manifold communicates with the gas flow path in the single cell. Absent.

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 D. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

Ｄ１．変形例１：
実施例のシール部２７は、隣接するガスセパレータの裏面にまで延出する延出係合部７２を備え、裏面側においても係止部７４上のリップ２８ａによってシール線を形成しているが、マニホールド用穴に係合していれば、必ずしも係止部７４を備える必要はない。図８は、延出係合部７２と同様の係合部１７２を有するが、係止部７４を有しないシール部１２７を備えた燃料電池の様子を、図１と同様に表わす断面模式図である。また、図９は、シール部１２７の構成を模式的に表わす平面図である。シール部１２７は、実施例と同様の燃料電池において、シール部２７に代えて用いられるものであり、実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。 D1. Modification 1:
The seal portion 27 of the embodiment includes an extending engagement portion 72 that extends to the back surface of the adjacent gas separator, and a seal line is formed on the back surface side by the lip 28a on the locking portion 74. If it is engaged with the manifold hole, it is not always necessary to provide the locking portion 74. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the state of the fuel cell including the seal portion 127 having the engagement portion 172 similar to the extension engagement portion 72 but not having the locking portion 74, as in FIG. is there. FIG. 9 is a plan view schematically showing the configuration of the seal portion 127. The seal portion 127 is used in place of the seal portion 27 in the same fuel cell as in the embodiment, and the same reference numerals are given to portions common to the embodiment, and detailed description is omitted.

シール部１２７は、シール部２７のリップ２８ａ、２９に代えて、リップ１２８を備えている。このリップ１２８は、リップ２９と同様に、両側に突出して設けられ、隣接する双方のガスセパレータに接している。このようにガスセパレータと接触してシール線ＳＬを形成することで、リップ１２８は、ガスマニホールドおよび単セル内ガス流路におけるガスシール性を確保している。リップ１２８が形成するシール線ＳＬの位置を、図９にＳＬとして示している。また、シール部１２７に設けられ、貫通孔７６を有する係合部１７２は、ガスセパレータ３０の各穴部４０〜４５の内壁に接触している。このようなシール部１２７を用いることで、実施例と同様に、ガスマニホールド内のガス圧に起因するシール部のずれを抑え、ガスリークを抑制する同様の効果を得ることができる。 The seal portion 127 includes a lip 128 instead of the lips 28 a and 29 of the seal portion 27. Similar to the lip 29, the lip 128 is provided so as to protrude from both sides and is in contact with both adjacent gas separators. In this way, the lip 128 ensures gas sealing performance in the gas manifold and the gas flow path in the single cell by forming the seal line SL in contact with the gas separator. The position of the seal line SL formed by the lip 128 is shown as SL in FIG. Further, the engaging portion 172 provided in the seal portion 127 and having the through hole 76 is in contact with the inner walls of the hole portions 40 to 45 of the gas separator 30. By using such a seal portion 127, similarly to the embodiment, it is possible to obtain the same effect of suppressing the gas leak by suppressing the shift of the seal portion due to the gas pressure in the gas manifold.

シール部２７の形状については、さらに種々の変形が可能である。例えば、実施例では、シール部２７の延出係合部７２は、マニホールド用穴４０〜４５の内壁全体に接することとしたが、内壁の全周に接するのではなく、内壁の一部に接することとしても良い。シール部２７が、マニホールド用穴の内壁の少なくとも一部と係合するならば、シール部２７のリップの位置ずれが抑制され、実施例と同様の効果を得ることができる。例えば、マニホールド用穴の近傍において、シール部２７に掛かるガス圧や、シール部２７をずれさせる力にばらつきがある場合に、少なくとも、より大きな圧や力が掛かる部分において、シール部２７がマニホールド用穴に係合するならば、効果的にずれを防止可能となる。 Various modifications can be further made to the shape of the seal portion 27. For example, in the embodiment, the extended engagement portion 72 of the seal portion 27 is in contact with the entire inner wall of the manifold holes 40 to 45, but is not in contact with the entire circumference of the inner wall but in contact with a part of the inner wall. It's also good. If the seal portion 27 engages with at least a part of the inner wall of the manifold hole, the lip position shift of the seal portion 27 is suppressed, and the same effect as in the embodiment can be obtained. For example, when there is a variation in the gas pressure applied to the seal portion 27 or the force for shifting the seal portion 27 in the vicinity of the manifold hole, the seal portion 27 is used for the manifold at least in a portion where a larger pressure or force is applied. If it engages with the hole, the displacement can be effectively prevented.

また、実施例のシール部２７は、隣接する２つのガスセパレータの内、一方の側に配置されたセパレータのマニホールド用穴部にのみ係合しているが、シール部を、両側のセパレータのマニホールド用穴部に係合させることとしても良い。隣接する２つのガスセパレータの内、少なくとも一方のガスセパレータのマニホールド用穴部にシール部を係合させることで、ガスリークを抑制する同様の効果が得られる。 In addition, the seal portion 27 of the embodiment is engaged only with the manifold hole portion of the separator disposed on one side of the two adjacent gas separators. It is good also as making it engage with a hole. A similar effect of suppressing gas leakage can be obtained by engaging the seal portion with the manifold hole of at least one of the two adjacent gas separators.

Ｄ２．変形例２：
実施例の燃料電池は、ガスマニホールドと単セル内ガス流路とを連通させる連通路を内部に形成し、表面は平坦面となっているガスセパレータ３０を用いているが、異なる形状のガスセパレータを用いても良い。例えば、ＭＥＡとの間に単セル内ガス流路を形成するための溝などの凹凸形状が表面に形成されたガスセパレータを用いることができる。このような場合にも、ＭＥＡと一体形成されたシール部を、マニホールド用穴の内壁に係合させることで、同様の効果が得られる。 D2. Modification 2:
The fuel cell of the embodiment uses the gas separator 30 in which a communication passage that connects the gas manifold and the gas flow path in the single cell is formed inside, and the surface is a flat surface. May be used. For example, a gas separator having an uneven shape such as a groove for forming a gas flow path in a single cell between the MEA and the surface can be used. Even in such a case, the same effect can be obtained by engaging the seal portion integrally formed with the MEA with the inner wall of the manifold hole.

Ｄ３．変形例３：
また、実施例の燃料電池では、燃料電池全体に対するガスセパレータの位置決めは、ガスセパレータに形成した穴部５８，５９とガイドピン６０によって行なっているが、異なる構成のガスセパレータ位置決め部を設けることとしても良い。図１０は、異なる構成のガスセパレータ位置決め部を備える燃料電池の一例を表わす斜視図である。図１０の燃料電池は、実施例の燃料電池と類似する構成を備えており、共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。 D3. Modification 3:
Further, in the fuel cell of the embodiment, the positioning of the gas separator with respect to the entire fuel cell is performed by the holes 58 and 59 formed in the gas separator and the guide pin 60. However, a gas separator positioning portion having a different configuration is provided. Also good. FIG. 10 is a perspective view illustrating an example of a fuel cell including gas separator positioning portions having different configurations. The fuel cell of FIG. 10 has a configuration similar to that of the fuel cell of the embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図１０の燃料電池では、ガスセパレータ３０およびシール部２７は、穴部５８，５９を有しておらず、エンドプレート６２には、ガイドピン６０が設けられていない。その代わりに、エンドプレート６２には、外形基準ガイド１６０が設けられている。外形基準ガイド１６０は、ガスセパレータ３０および単セル２０と略同一形状のエンドプレート６２の４つの辺のそれぞれにおいて、エンドプレート６２の外側から各辺に沿って、エンドプレート６２面に対して垂直になるように、エンドプレート６２に取り付けられた薄板状部材である。燃料電池を組み立てる際には、これら４つの外形基準ガイド１６０と、ガスセパレータ３０および単セル２０から成る組み立て単位の外周とを接触させつつ、４つの外形基準ガイド１６０で囲まれた内部に組み立て単位を嵌め込めばよい。これにより、燃料電池全体に対して、剛性を有するガスセパレータ３０を位置決めしつつ、ガスセパレータ３０を介して、ガスセパレータ３０に固着されたシール部２７およびＭＥＡ２２を位置決めすることができる。このように、ガスセパレータ位置決め部は、剛性を有するガスセパレータを、ある程度の精度で積層時に位置決め可能であればよい。 In the fuel cell of FIG. 10, the gas separator 30 and the seal part 27 do not have the holes 58 and 59, and the end plate 62 is not provided with the guide pin 60. Instead, the outer plate reference guide 160 is provided on the end plate 62. The outer shape reference guide 160 is perpendicular to the end plate 62 surface along each side from the outside of the end plate 62 in each of the four sides of the end plate 62 having substantially the same shape as the gas separator 30 and the single cell 20. The thin plate-like member is attached to the end plate 62. When assembling the fuel cell, these four outer shape reference guides 160 and the outer periphery of the assembly unit composed of the gas separator 30 and the single cell 20 are brought into contact with each other, and the assembly unit is surrounded by the four outer shape reference guides 160. Can be inserted. Thereby, the seal part 27 and the MEA 22 fixed to the gas separator 30 can be positioned through the gas separator 30 while positioning the gas separator 30 having rigidity with respect to the entire fuel cell. As described above, the gas separator positioning portion only needs to be able to position a rigid gas separator at the time of stacking with a certain degree of accuracy.

Ｄ４．変形例４：
実施例では、燃料電池は固体高分子型燃料電池としたが、異なる種類の燃料電池であっても良い。電解質・電極複合体と一体形成されるシール部とガスセパレータとを積層して成る燃料電池であれば、本発明を適用することができる。 D4. Modification 4:
In the embodiment, the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell, but may be a different type of fuel cell. The present invention can be applied to any fuel cell that is formed by laminating a gas separator and a seal portion integrally formed with the electrolyte / electrode composite.

実施例の燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing schematic structure of the fuel cell of an Example. ＭＥＡ２２と一体形成されたシール部２７の概略構成を表わす平面図である。3 is a plan view illustrating a schematic configuration of a seal portion 27 integrally formed with the MEA 22. FIG. シール部２７の断面であって、穴部４０近傍の様子を示す説明図である。It is a cross section of the seal part 27 and is an explanatory view showing a state in the vicinity of the hole part 40. カソード側プレート３１の形状を示す平面図である。3 is a plan view showing the shape of a cathode side plate 31. FIG. アノード側プレート３３の形状を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing the shape of an anode side plate 33. 中間プレート３２の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of the intermediate | middle plate 32. FIG. 本実施例の燃料電池の組み立ての様子を表わす斜視図である。It is a perspective view showing the mode of the assembly of the fuel cell of a present Example. 変形例の燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing schematic structure of the fuel cell of a modification. シール部１２７の概略構成を表わす平面図である。5 is a plan view illustrating a schematic configuration of a seal portion 127. FIG. 変形例の燃料電池を表わす斜視図である。It is a perspective view showing the fuel cell of a modification.

Explanation of symbols

２０…単セル
２２…ＭＥＡ
２４，２５…ガス流路形成部
２７，１２７…シール部
２８ａ，２８ｂ，２８，２９…リップ
３０…ガスセパレータ
３１…カソード側プレート
３２…中間プレート
３３…アノード側プレート
４０〜４５…穴部
４８…冷媒孔
５０〜５３…連通孔
５４〜５７…連通部
５８，５９…穴部
６０…ガイドピン
６２…エンドプレート
７０…基板部
７１…平坦部
７２…延出係合部
７３…平坦部
７４…係止部
７６…貫通孔
１６０…外形基準ガイド
１７２…係合部 20 ... Single cell 22 ... MEA
24, 25 ... Gas flow path forming part 27, 127 ... Sealing part 28a, 28b, 28, 29 ... Lip 30 ... Gas separator 31 ... Cathode side plate 32 ... Intermediate plate 33 ... Anode side plate 40-45 ... Hole 48 ... Refrigerant hole 50-53 ... Communication hole 54-57 ... Communication part 58, 59 ... Hole 60 ... Guide pin 62 ... End plate 70 ... Substrate part 71 ... Flat part 72 ... Extension engagement part 73 ... Flat part 74 ... Engagement Stop part 76 ... Through-hole 160 ... Outline reference guide 172 ... Engagement part

Claims

A fuel cell,
An electrolyte-electrode composite comprising an electrolyte layer and an electrode formed on the electrolyte layer;
A gas separator which is arranged so as to sandwich the electrolyte-electrode composite and has a hole for forming a gas manifold penetrating the inside of the fuel cell in the stacking direction;
A seal portion that is formed integrally with the electrolyte-electrode complex at the outer periphery of the electrolyte-electrode complex, has elasticity, and contacts the gas separator around the hole;
The seal portion includes an engagement portion that engages with the hole portion formed in at least one of the gas separators adjacent to the electrolyte / electrode complex integrally formed with the seal portion. Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1, wherein
A plurality of unit cells each including the electrolyte / electrode composite and the gas separator are alternately stacked.
The seal portion is
A substrate portion for holding the electrolyte-electrode composite;
The first convex portion having a top portion provided from the substrate portion so as to protrude toward the one of the gas separators adjacent to the electrolyte / electrode complex, and the top portion of the one gas separator. A first protrusion contacting the periphery of the hole;
The engagement portion is provided to extend from the substrate portion toward the one gas separator side and penetrates the hole portion while being in contact with an inner wall of the hole portion formed in the one gas separator. With the joint,
A locking portion provided continuously to the engagement portion and in contact with a back surface of a surface of the one gas separator contacting the first convex portion; and the seal from the locking portion via the one gas separator. Projecting toward the other seal part side adjacent to the part, and a second convex part having a crown, wherein the top of the other seal part is positioned at a position corresponding to the periphery of the hole. A fuel cell comprising: a second convex portion in contact with the substrate portion.

The fuel cell according to claim 2, further comprising:
A fuel cell, comprising: a gas separator positioning portion that defines a position of the gas separator with respect to the entire fuel cell.

The fuel cell according to claim 2 or 3, wherein
The first seal line is a position where the first convex portion is in contact with the one gas separator at the top portion, and the second seal portion is a position where the second convex portion is in contact with the other seal portion at the top portion. A fuel cell, wherein a seal line overlaps with the fuel cell stacking direction.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
A gas flow path formed by a porous body disposed between the electrolyte / electrode composite and the gas separator and forming a flow path of a reaction gas to be subjected to an electrochemical reaction by an internal pore Part
In the gas separator, a communication passage that connects the hole for forming the gas manifold and the gas flow path forming portion is formed inside the fuel separator.