JP2015022970A - Deformation absorption member and fuel cell - Google Patents

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陽介 福山
Yosuke Fukuyama
陽介 福山
岳史 塩見
Takeshi Shiomi
岳史 塩見
雄亮 寺田
Takesuke Terada
雄亮 寺田
典拓 田島
Norihiro Tajima
典拓 田島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a deformation absorption member capable of absorbing displacement of each lamination member in the lamination direction sufficiently, without inhibiting the flow of a medium.SOLUTION: A deformation absorption member 20 is disposed between an anode side separator 11 and a cathode side separator 12, and absorbs displacement of the anode side separator or cathode side separator, in the lamination direction X, while deforming. The deformation absorption member includes a base material 21, a slit 22, a first standing material 23, and a second standing material 24. The base material is like a thin plate. The slit consists of an elongated opening penetrating the base material from one side 21a to the other side 21b in a grid pattern. The first standing material is provided to stand up in a convex shape from one side between adjacent slits. The second standing material is adjoining the first standing material, and provided to stand up in a convex shape from the other side between adjacent slits.

Description

本発明は、変形吸収部材および燃料電池に関する。   The present invention relates to a deformation absorbing member and a fuel cell.

従来から、燃料電池は、セパレータと膜電極接合体とを交互に複数積層して構成している。燃料電池は、セパレータと膜電極接合体との積層数に応じて高出力を得られることから、その積層数を増加させることが望ましい。複数積層したセパレータと膜電極接合体とを互いに十分に密着させることによって、通電抵抗を低下させることができ、所期の電池性能が達成される。   Conventionally, a fuel cell is configured by alternately laminating a plurality of separators and membrane electrode assemblies. Since the fuel cell can obtain a high output according to the number of laminated layers of the separator and the membrane electrode assembly, it is desirable to increase the number of laminated layers. By sufficiently adhering a plurality of stacked separators and membrane electrode assemblies to each other, the energization resistance can be lowered, and the desired battery performance is achieved.

ところで、アノード側セパレータおよびカソード側セパレータからなるセパレータユニットにおいて、アノード側セパレータの燃料ガス(水素)や冷却水の流路の部分、およびカソード側セパレータの酸化剤ガス(酸素を含有した空気または純酸素)や冷却水の流路の部分は、微細な凹凸形状から形成しており、寸法公差も大きい。   By the way, in a separator unit comprising an anode side separator and a cathode side separator, a fuel gas (hydrogen) and cooling water flow path part of the anode side separator and an oxidant gas (air containing oxygen or pure oxygen) of the cathode side separator are used. ) And the flow path portion of the cooling water are formed from fine irregularities, and have large dimensional tolerances.

このため、セパレータユニットのアノード側セパレータの流路の部分と、カソード側セパレータの流路の部分との間に、バネ機能を備えた変形吸収部材に相当する与圧プレートを配設する構成がある。このような変形吸収部材を用いれば、セパレータユニットに高い押圧力を掛けても、流路となる凹凸形状の部分を破損させることなく、均一に押圧することが可能である(たとえば、特許文献1参照。)。   For this reason, there is a configuration in which a pressurizing plate corresponding to a deformation absorbing member having a spring function is disposed between the flow path part of the anode side separator of the separator unit and the flow path part of the cathode side separator. . By using such a deformation absorbing member, even when a high pressing force is applied to the separator unit, it is possible to press uniformly without damaging the uneven portion that becomes the flow path (for example, Patent Document 1). reference.).

特許第4432518号公報Japanese Patent No. 4432518

しかしながら、上記特許文献1の構成では、与圧プレート全体が波板状に形成されている。このような構成では、与圧プレートが、媒体の流通を阻害し、かつ、各々の積層部材から押圧されても積層方向に対する撓み代が少なく十分に変形させることができない虞があった。   However, in the configuration of Patent Document 1, the entire pressurizing plate is formed in a corrugated plate shape. In such a configuration, there is a possibility that even if the pressurizing plate impedes the flow of the medium and is pressed from each laminated member, there is little bending allowance in the laminating direction and it cannot be sufficiently deformed.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、媒体の流通を阻害することなく、各々の積層部材における積層方向に沿った変位を十分に吸収することができる変形吸収部材および燃料電池の提供を目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and a deformation absorbing member capable of sufficiently absorbing the displacement along the stacking direction of each stacked member without inhibiting the flow of the medium, and The purpose is to provide a fuel cell.

上記目的を達成する本発明に係る変形吸収部材は、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に配設し、アノード側セパレータまたはカソード側セパレータの積層方向に沿った変位を変形して吸収する。変形吸収部材は、基材、スリット、第1起立材、および第2起立材を備えている。基材は、薄板状からなる。スリットは、基材の一面から他面にかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなる。第1起立材は、隣り合うスリットの間の一面から凸状に起立して設けている。第2起立材は、第1起立材と隣接し、隣り合うスリットの間の他面から凸状に起立して設けている。   The deformation absorbing member according to the present invention that achieves the above object is disposed between the anode side separator and the cathode side separator, and deforms and absorbs the displacement along the stacking direction of the anode side separator or the cathode side separator. The deformation absorbing member includes a base material, a slit, a first upright material, and a second upright material. The substrate is made of a thin plate. A slit consists of a long-shaped opening penetrated in the shape of a lattice from one surface of the substrate to the other surface. The first upright material is provided so as to stand upright from one surface between adjacent slits. The second upright material is adjacent to the first upright material and is provided so as to protrude in a convex shape from the other surface between adjacent slits.

上記目的を達成する本発明に係る燃料電池は、セパレータユニットと変形吸収部材とを有している。セパレータユニットは、アノード側セパレータとカソード側セパレータとを備えている。変形吸収部材は、アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に配設し、アノード側セパレータまたはカソード側セパレータの積層方向に沿った変位を変形して吸収する。変形吸収部材は、基材、スリット、第1起立材、および第2起立材を備えている。基材は、薄板状からなる。スリットは、基材の一面から他面にかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなる。第1起立材は、隣り合うスリットの間の一面から凸状に起立して設けている。第2起立材は、第1起立材と隣接し、隣り合うスリットの間の他面から凸状に起立して設けている。   The fuel cell according to the present invention that achieves the above object includes a separator unit and a deformation absorbing member. The separator unit includes an anode side separator and a cathode side separator. The deformation absorbing member is disposed between the anode side separator and the cathode side separator, and deforms and absorbs the displacement along the stacking direction of the anode side separator or the cathode side separator. The deformation absorbing member includes a base material, a slit, a first upright material, and a second upright material. The substrate is made of a thin plate. A slit consists of a long-shaped opening penetrated in the shape of a lattice from one surface of the substrate to the other surface. The first upright material is provided so as to stand upright from one surface between adjacent slits. The second upright material is adjacent to the first upright material and is provided so as to protrude in a convex shape from the other surface between adjacent slits.

上記のように構成した変形吸収部材および燃料電池によれば、隣り合うスリットの間の基材の一面から凸状に起立させた第1起立材と、隣り合うスリットの間の基材の他面から凸状に起立させた第2起立材とを、備えている。このような構成によれば、変形吸収部材は、各々の積層部材から積層方向に沿って押圧されたときに、スリットを介して備えた第1起立材と第2起立材との間の領域において、基材の一部を自在に変形させることができる。したがって、燃料電池に設けた変形吸収部材は、媒体の流通を阻害することなく、各々の積層部材における積層方向に沿った変位を十分に吸収することができる。   According to the deformation absorbing member and the fuel cell configured as described above, the first upright material raised in a convex shape from one surface of the base material between adjacent slits and the other surface of the base material between adjacent slits And a second upright material raised in a convex shape. According to such a structure, when a deformation | transformation absorption member is pressed along the lamination direction from each laminated member, in the area | region between the 1st standing material and 2nd standing material provided via the slit. A part of the substrate can be freely deformed. Therefore, the deformation absorbing member provided in the fuel cell can sufficiently absorb the displacement along the stacking direction of each stacked member without hindering the flow of the medium.

実施形態に係る燃料電池を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a fuel cell according to an embodiment. 実施形態に係る燃料電池の一部を構成部材毎に分解して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which decomposes | disassembles and shows a part of fuel cell which concerns on embodiment for every structural member. 実施形態に係る燃料電池のセパレータユニットと変形吸収部材および膜電極接合体の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of separator unit, deformation | transformation absorption member, and membrane electrode assembly of the fuel cell which concerns on embodiment. 実施形態に係る燃料電池の変形吸収部材の要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the deformation | transformation absorption member of the fuel cell which concerns on embodiment. 実施形態に係る燃料電池の変形吸収部材の要部における凹凸形状を誇張して示す斜視図である。It is a perspective view which exaggerates and shows the uneven | corrugated shape in the principal part of the deformation | transformation absorption member of the fuel cell which concerns on embodiment. 実施形態に係る燃料電池のセパレータユニットおよび変形吸収部材の要部において、変形吸収部材がアノード側セパレータまたはカソード側セパレータから押圧されることによって、変形部が変形する状態を模式的に示す端面図である。FIG. 4 is an end view schematically showing a state where the deformation portion is deformed by pressing the deformation absorption member from the anode side separator or the cathode side separator in the main part of the separator unit and the deformation absorption member of the fuel cell according to the embodiment. is there. 実施形態に係る燃料電池の変形吸収部材を、そのスリットの長手方向を他の方向に沿わせるように配設した場合における、変形吸収部材での冷却水の流れ方を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of the cooling water in a deformation | transformation absorption member in the case where the deformation | transformation absorption member of the fuel cell which concerns on embodiment is arrange | positioned so that the longitudinal direction of the slit may follow another direction. . 実施形態に係る燃料電池の変形吸収部材の要部において、流路部と対峙するようにカソード側セパレータに対して接合する第1起立材の第1接合部を、他の方向に沿った一列毎に少なくとも1個ずつ備えた状態を模式的に示す斜視図である。In the main part of the deformation absorbing member of the fuel cell according to the embodiment, the first joining portions of the first upright members that are joined to the cathode-side separator so as to face the flow passage portion are arranged in a row along the other direction. It is a perspective view which shows typically the state provided with at least 1 each. 実施形態の変形例1に係る燃料電池の変形吸収部材を、そのスリットの長手方向を一の方向に沿わせるように配設した場合における、変形吸収部材での冷却水の流れ方を模式的に示す図である。The flow of cooling water in the deformation absorbing member when the deformation absorbing member of the fuel cell according to Modification Example 1 of the embodiment is arranged so that the longitudinal direction of the slit is along one direction is schematically illustrated. FIG. 実施形態の変形例2に係る燃料電池の変形吸収部材の要部において、流路部と対峙するようにカソード側セパレータに対して接合する第1起立材の第1接合部と、流路部と対峙するようにアノード側セパレータに対して接合する第2起立材の第2接合部とを、それぞれ他の方向に沿った一列毎に少なくとも1個ずつ備えた状態を模式的に示す斜視図である。In the main part of the deformation absorbing member of the fuel cell according to Modification 2 of the embodiment, the first joining portion of the first upright material joined to the cathode-side separator so as to face the passage portion, the passage portion, It is a perspective view which shows typically the state provided with the 2nd joining part of the 2nd upright material joined to an anode side separator so that it may oppose, respectively for every line along other directions, respectively. .

以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The sizes and ratios of the members in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may be different from the actual sizes and ratios.

(実施形態)
実施形態に係る燃料電池1は、アノード側セパレータ11とカソード側セパレータ12とを備えたセパレータユニット10と、アノード側セパレータ11とカソード側セパレータ12との間に配設し、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12の積層方向Xに沿った変位を変形して吸収する変形吸収部材20と、を有している。変形吸収部材20は、薄板状の基材21と、基材21の一面21aから他面21bにかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなるスリット22と、隣り合うスリット22の間の一面21aから凸状に起立して設けた第1起立材23と、隣り合うスリット22の間の他面21bから凸状に起立して設けた第2起立材24と、を備えている。
(Embodiment)
The fuel cell 1 according to the embodiment is disposed between a separator unit 10 including an anode-side separator 11 and a cathode-side separator 12, and the anode-side separator 11 and the cathode-side separator 12. And a deformation absorbing member 20 that deforms and absorbs the displacement along the stacking direction X of the side separator 12. The deformation absorbing member 20 includes a thin plate-like base material 21, a slit 22 formed of a long opening penetrating in a lattice shape from one surface 21 a to the other surface 21 b of the base material 21, and one surface 21 a between adjacent slits 22. The first upright member 23 provided so as to stand up in a convex shape and the second upright material 24 provided up in a convex shape from the other surface 21b between the adjacent slits 22 are provided.

実施形態に係る変形吸収部材20、およびその変形吸収部材20を配設した燃料電池1について、実施形態に係る図1〜図8を参照しながら説明する。   The deformation absorbing member 20 according to the embodiment and the fuel cell 1 provided with the deformation absorbing member 20 will be described with reference to FIGS. 1 to 8 according to the embodiment.

図1は、燃料電池1を示す斜視図である。図2は、燃料電池1の一部を構成部材毎に分解して示す分解斜視図である。図3は、燃料電池1のセパレータユニット10と変形吸収部材20および膜電極接合体30の一部を示す断面図である。図3は、図2の3−3線に沿って示している。図4は、燃料電池1の変形吸収部材20の要部を示す斜視図である。図5は、燃料電池1の変形吸収部材20の要部における凹凸形状を誇張して示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell 1. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the fuel cell 1 exploded for each component. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the separator unit 10, the deformation absorbing member 20, and the membrane electrode assembly 30 of the fuel cell 1. FIG. 3 is shown along line 3-3 in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a main part of the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1. FIG. 5 is a perspective view exaggeratingly showing the uneven shape in the main part of the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1.

図6は、燃料電池1のセパレータユニット10および変形吸収部材20の要部において、変形吸収部材20がアノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12から押圧されることによって、変形部27が変形する状態を模式的に示す端面図である。図7は、燃料電池1の変形吸収部材20を、そのスリット22の長手方向を他の方向Zに沿わせるように配設した場合における、変形吸収部材20での冷却水の流れ方を模式的に示す図である。図7(a)は斜視図であり、図7(b)は断面図である。図8は、燃料電池1の変形吸収部材20の要部において、流路部12gと対峙するようにカソード側セパレータ12に対して接合する第1起立材23の第1接合部25を、他の方向Zに沿った一列毎に少なくとも1個ずつ備えた状態を模式的に示す斜視図である。   FIG. 6 shows a state in which the deforming portion 27 is deformed by pressing the deformation absorbing member 20 from the anode side separator 11 or the cathode side separator 12 in the main part of the separator unit 10 and the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1. It is an end elevation showing typically. FIG. 7 schematically shows how the cooling water flows in the deformation absorbing member 20 when the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1 is disposed so that the longitudinal direction of the slit 22 extends along the other direction Z. FIG. FIG. 7A is a perspective view, and FIG. 7B is a cross-sectional view. FIG. 8 shows the first joining portion 25 of the first upright member 23 joined to the cathode-side separator 12 so as to face the flow passage portion 12g in the main part of the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1. 4 is a perspective view schematically showing a state in which at least one is provided for each row along the direction Z. FIG.

実施形態に係る燃料電池1は、電力を生成する燃料電池セル100、燃料電池セル100で生成された電力を外部に取り出す一対の集電板211および212、および複数積層した燃料電池セル100および一対の集電板211および212を保持する筺体300を含んでいる。以下、燃料電池1の各構成について、順に説明する。   The fuel cell 1 according to the embodiment includes a fuel cell 100 that generates power, a pair of current collecting plates 211 and 212 that extract the power generated by the fuel cell 100 to the outside, and a plurality of stacked fuel cells 100 and a pair. The housing 300 holding the current collector plates 211 and 212 is included. Hereinafter, each component of the fuel cell 1 will be described in order.

燃料電池セル100は、図1〜図3に示し、複数積層された状態において、供給された燃料ガス(水素)と酸化剤ガス(酸素を含有した空気または純酸素)から電力を生成する。   The fuel battery cell 100 generates electric power from the supplied fuel gas (hydrogen) and oxidant gas (air containing oxygen or pure oxygen) as shown in FIGS.

燃料電池セル100は、セパレータユニット10、変形吸収部材20、および膜電極接合体30を含んでいる。以下、燃料電池セル100に含まれた各部材について説明する。   The fuel cell 100 includes a separator unit 10, a deformation absorbing member 20, and a membrane electrode assembly 30. Hereinafter, each member included in the fuel cell 100 will be described.

セパレータユニット10は、図2および図3に示し、隣り合う膜電極接合体30を隔離しつつ、膜電極接合体30で発生した電力を通電させ、かつ、燃料ガス(水素)または酸化剤ガス(酸素を含有した空気または純酸素)と冷却水との流路を備えている。セパレータユニット10は、アノード側セパレータ11とカソード側セパレータ12とを備えている。アノード側セパレータ11は、膜電極接合体30のアノード32に当接させている。アノード側セパレータ11は、導電性材料を有する金属からなり、アノード32よりも大きい薄板状に形成している。   The separator unit 10 is shown in FIG. 2 and FIG. 3, energizes the electric power generated in the membrane electrode assembly 30 while isolating adjacent membrane electrode assemblies 30, and uses a fuel gas (hydrogen) or an oxidant gas ( (Air containing oxygen or pure oxygen) and a cooling water flow path are provided. The separator unit 10 includes an anode side separator 11 and a cathode side separator 12. The anode separator 11 is in contact with the anode 32 of the membrane electrode assembly 30. The anode side separator 11 is made of a metal having a conductive material, and is formed in a thin plate shape larger than the anode 32.

アノード側セパレータ11の中央には、図3に示すように、燃料ガス(水素)と冷却水とを隔てて流す流路部11gを構成するように凹凸形状を一定の間隔で複数形成している。アノード側セパレータ11は、凹凸形状のうち、アノード32と接触して形成された閉空間を、アノード32に対して水素を供給するアノードガス流路13として用いている。一方、アノード側セパレータ11は、凹凸状の形状のうち、変形吸収部材20を介してカソード側セパレータ12との間に形成された閉空間を、冷却水を供給する冷却水流路14として用いている。   As shown in FIG. 3, a plurality of concave and convex shapes are formed at regular intervals in the center of the anode-side separator 11 so as to constitute a flow passage portion 11g through which fuel gas (hydrogen) and cooling water flow. . The anode-side separator 11 uses a closed space formed in contact with the anode 32 among the concavo-convex shape as the anode gas flow path 13 for supplying hydrogen to the anode 32. On the other hand, the anode side separator 11 uses the closed space formed between the cathode side separator 12 via the deformation absorbing member 20 among the concavo-convex shape as the cooling water flow path 14 for supplying cooling water. .

アノード側セパレータ11は、長方形状からなり、その長手方向の一端に、カソードガス供給口11a、冷却流体供給口11b、およびアノードガス供給口11cに相当する貫通孔を開口している。同様に、アノード側セパレータ11は、その長手方向の他端に、アノードガス排出口11d、冷却流体排出口11e、およびカソードガス排出口11fに相当する貫通孔を開口している。   The anode-side separator 11 has a rectangular shape, and a through hole corresponding to the cathode gas supply port 11a, the cooling fluid supply port 11b, and the anode gas supply port 11c is opened at one end in the longitudinal direction. Similarly, the anode separator 11 has a through hole corresponding to the anode gas discharge port 11d, the cooling fluid discharge port 11e, and the cathode gas discharge port 11f at the other end in the longitudinal direction.

カソード側セパレータ12は、膜電極接合体30のカソード33に当接させている。カソード側セパレータ12は、導電性材料を有する金属からなり、カソード33よりも大きい薄板状に形成している。   The cathode separator 12 is in contact with the cathode 33 of the membrane electrode assembly 30. The cathode separator 12 is made of a metal having a conductive material, and is formed in a thin plate shape larger than the cathode 33.

カソード側セパレータ12の中央には、図3に示すように、酸化剤ガス(酸素を含有した空気または純酸素)と冷却水とを隔てて流す流路部12gを構成するように凹凸形状を一定の間隔で複数形成している。カソード側セパレータ12は、凹凸状の形状のうち、カソード33と接触して形成された閉空間を、カソード33に対して酸化剤ガスを供給するカソードガス流路15として用いている。一方、カソード側セパレータ12は、凹凸状の形状のうち、変形吸収部材20を介してカソード側セパレータ12との間に形成された閉空間を、冷却水を供給する冷却水流路14として用いている。すなわち、隣接する燃料電池セル100において、一の燃料電池セル100のアノード側セパレータ11の冷却水流路14と、他の燃料電池セル100のカソード側セパレータ12に設けられた冷却水流路14は、1つの冷却水用の流路を形成する。   In the center of the cathode side separator 12, as shown in FIG. 3, the concavo-convex shape is constant so as to constitute a flow path portion 12g through which the oxidant gas (air containing oxygen or pure oxygen) and cooling water flow. A plurality are formed at intervals of. The cathode-side separator 12 uses the closed space formed in contact with the cathode 33 among the concavo-convex shape as the cathode gas flow path 15 for supplying the oxidizing gas to the cathode 33. On the other hand, the cathode side separator 12 uses the closed space formed between the cathode side separator 12 via the deformation absorbing member 20 among the concavo-convex shape as the cooling water flow path 14 for supplying cooling water. . That is, in the adjacent fuel cell 100, the cooling water channel 14 of the anode side separator 11 of one fuel cell 100 and the cooling water channel 14 provided in the cathode side separator 12 of the other fuel cell 100 are 1 One cooling water flow path is formed.

カソード側セパレータ12は、長方形状からなり、その長手方向の一端に、カソードガス供給口12a、冷却流体供給口12b、およびアノードガス供給口12cに相当する貫通孔を開口している。同様に、カソード側セパレータ12は、その長手方向の他端に、アノードガス排出口12d、冷却流体排出口12e、およびカソードガス排出口12fに相当する貫通孔を開口している。   The cathode-side separator 12 has a rectangular shape, and a through hole corresponding to the cathode gas supply port 12a, the cooling fluid supply port 12b, and the anode gas supply port 12c is opened at one end in the longitudinal direction. Similarly, the cathode separator 12 has a through hole corresponding to the anode gas discharge port 12d, the cooling fluid discharge port 12e, and the cathode gas discharge port 12f at the other end in the longitudinal direction.

変形吸収部材20は、図2〜図8に示し、燃料電池1の組み付け時において、アノード側セパレータ11およびカソード側セパレータ12の燃料ガスと冷却水の流路をなす凹凸形状の製造誤差を、自ら変形して吸収する。また、変形吸収部材20は、膜電極接合体30が供給された媒体を吸収して膨張することに起因した積層方向Xの変位を、自ら変形して吸収する。さらに、変形吸収部材20は、燃料電池セル100の運転中において、隣接する膜電極接合体30によって加熱されたセパレータユニット10が熱膨張することに起因した積層方向Xの変位を、自ら変形して吸収する。したがって、複数積層した燃料電池セル100に高い圧力を掛けて互いに密着できる。複数積層した燃料電池セル100が互いに密着する程、燃料電池セル100間の通電抵抗が低下して、発電効率を向上させることができる。   The deformation absorbing member 20 is shown in FIG. 2 to FIG. 8, and when the fuel cell 1 is assembled, the manufacturing error of the irregular shape that forms the flow path of the fuel gas and the cooling water of the anode side separator 11 and the cathode side separator 12 is reduced. Deform and absorb. Moreover, the deformation | transformation absorption member 20 deform | transforms and absorbs the displacement of the lamination direction X resulting from absorbing and expanding the medium with which the membrane electrode assembly 30 was supplied. Further, the deformation absorbing member 20 deforms the displacement in the stacking direction X caused by the thermal expansion of the separator unit 10 heated by the adjacent membrane electrode assembly 30 during the operation of the fuel cell 100 by itself. Absorb. Therefore, a high pressure can be applied to the stacked fuel battery cells 100 so that they can adhere to each other. As the plurality of stacked fuel battery cells 100 come into close contact with each other, the energization resistance between the fuel battery cells 100 is lowered, and the power generation efficiency can be improved.

図2および図3に示すように、変形吸収部材20は、通電性を備えた金属からなり、薄板状に形成している。変形吸収部材20は、アノード側セパレータ11とカソード側セパレータ12との間に配設し、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12の積層方向Xに沿った変位を変形して吸収する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the deformation absorbing member 20 is made of a metal having electrical conductivity and is formed in a thin plate shape. The deformation absorbing member 20 is disposed between the anode side separator 11 and the cathode side separator 12, and deforms and absorbs the displacement along the stacking direction X of the anode side separator 11 or the cathode side separator 12.

図4および図5に示すように、変形吸収部材20は、基材21、スリット22、第1起立材23、および第2起立材24を備えている。基材21は、薄板状からなる。スリット22は、基材21の一面21aから他面21bにかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなる。第1起立材23は、隣り合うスリット22の間の一面21aから凸状に起立して設けている。第2起立材24は、第1起立材23と隣接し、隣り合うスリット22の間の他面21bから凸状に起立して設けている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the deformation absorbing member 20 includes a base material 21, a slit 22, a first upright material 23, and a second upright material 24. The base material 21 has a thin plate shape. The slit 22 is formed of a long opening that penetrates in a lattice shape from one surface 21 a to the other surface 21 b of the base material 21. The first upright member 23 is provided so as to protrude in a convex shape from one surface 21 a between adjacent slits 22. The second upright material 24 is adjacent to the first upright material 23 and is provided so as to protrude in a convex shape from the other surface 21 b between the adjacent slits 22.

図4および図5に示すように、変形吸収部材20は、一枚の薄板に相当する基材21に対して長尺状の開口を格子状に打ち抜くことによって、スリット22を複数形成している。その後、隣り合うスリット22を境にして、両端支持梁となるように、基材21の一部を一面21aから波板状に持ち上げることによって、第1起立材23を複数形成している。さらに、隣り合うスリット22を境にして、両端支持梁となるように、基材21の一部を一面21aの裏側の他面21bから波板状に持ち上げることによって、第2起立材24を複数形成している。第1起立材23および第2起立材24は、基材21を介して、積層方向Xに沿って対向するように起立している。第1起立材23と、第2起立材24とは、一の方向Yおよび他の方向Zに沿って隣り合うように備えている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the deformation absorbing member 20 has a plurality of slits 22 formed by punching long openings in a lattice shape with respect to a base material 21 corresponding to one thin plate. . Thereafter, a plurality of first upright members 23 are formed by lifting a part of the base material 21 from the one surface 21a into a corrugated plate shape so as to be a support beam at both ends with the adjacent slits 22 as a boundary. Furthermore, a plurality of second upright members 24 are formed by lifting a part of the base material 21 from the other surface 21b on the back side of the one surface 21a into a corrugated shape so as to be a support beam at both ends with the adjacent slits 22 as a boundary. Forming. The first upright material 23 and the second upright material 24 are erected so as to face each other along the stacking direction X via the base material 21. The first upright member 23 and the second upright member 24 are provided so as to be adjacent along one direction Y and the other direction Z.

図4および図5に示すように、変形吸収部材20は、第1起立材23と、第2起立材24とは、互いに180°位相を異ならせている。第1起立材23および第2起立材24は、基材21に対して、それぞれ両持ち梁の構造となっていることから、弾性変形可能なバネの機能を備えている。変形吸収部材20は、カソード側セパレータ12と当接する第1起立材23の荷重点と、アノード側セパレータ11と当接する第2起立材24の荷重点とを、スリット22を介し、積層方向Xに沿って互いに分散させることができる。すなわち、変形吸収部材20は、面内において均等に荷重を受けることができる。   As shown in FIGS. 4 and 5, in the deformation absorbing member 20, the first upright member 23 and the second upright member 24 have a phase difference of 180 ° from each other. Since the first upright member 23 and the second upright member 24 have a double-supported beam structure with respect to the base material 21, they have a spring function that can be elastically deformed. The deformation absorbing member 20 has a load point of the first upright member 23 in contact with the cathode side separator 12 and a load point of the second upright member 24 in contact with the anode side separator 11 in the stacking direction X through the slit 22. Can be dispersed along each other. That is, the deformation absorbing member 20 can receive a load evenly in the plane.

図6(a)〜図6(c)に示すように、変形吸収部材20は、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12から積層方向Xに沿って押圧されると、変形部27が一の方向Yを軸にして回転するように変形する。すなわち、変形吸収部材20は、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12の積層方向Xに沿った変位を、変形部27を含めて変形させることによって吸収する。   As shown in FIGS. 6A to 6C, when the deformation absorbing member 20 is pressed along the stacking direction X from the anode side separator 11 or the cathode side separator 12, the deformation portion 27 is in one direction. Deforms to rotate around Y. That is, the deformation absorbing member 20 absorbs the displacement along the stacking direction X of the anode side separator 11 or the cathode side separator 12 by deforming it including the deformation portion 27.

図7に示すように、変形吸収部材20は、スリット22の長手方向を、アノード側セパレータ11およびカソード側セパレータ12に流通させる媒体の流通方向と交差するように配設している。媒体は、たとえば冷却水である。図7に示す構成の場合、変形吸収部材20は、図3に示すように第1起立材23の一端に設けた第1基端部23aと、第1起立材23と他の方向Zに沿って隣り合う第2起立材24の一端に設けた第2基端部24aと、の間に変形自在な変形部27を備えるように配設する。変形部27は、アノード側セパレータ11に凹凸形状を複数連ねて形成し冷却水を流通させる流路部11gと、カソード側セパレータ12に凹凸形状を複数連ねて形成し冷却水を流通させる流路部12gと、の間に配設する。冷却水は、アノード側セパレータ11の流路部11gおよびカソード側セパレータ12の流路部12gにおいて、変形吸収部材20の変形部27の近傍を一の方向Yに沿って流通しつつ、スリット22の内部を一の方向Yに沿って流通する。さらに、冷却水は、スリット22を介して他の方向Zにも流通する。   As shown in FIG. 7, the deformation absorbing member 20 is disposed so that the longitudinal direction of the slit 22 intersects with the flow direction of the medium flowing through the anode side separator 11 and the cathode side separator 12. The medium is, for example, cooling water. In the case of the configuration shown in FIG. 7, the deformation absorbing member 20 extends along the first base end portion 23 a provided at one end of the first upright member 23, the first upright member 23, and the other direction Z as shown in FIG. 3. And a second base end portion 24a provided at one end of the second upright member 24 adjacent to each other so as to include a deformable deformable portion 27 between them. The deformable portion 27 includes a flow path portion 11g that forms a plurality of concave and convex shapes on the anode side separator 11 and distributes cooling water, and a flow path portion that forms a plurality of concave and convex shapes on the cathode side separator 12 and distributes cooling water. And 12g. The cooling water flows along the one direction Y in the vicinity of the deformation portion 27 of the deformation absorbing member 20 in the flow path portion 11g of the anode side separator 11 and the flow path portion 12g of the cathode side separator 12, while It circulates in the inside along one direction Y. Furthermore, the cooling water also flows in the other direction Z through the slit 22.

図8に示すように、変形吸収部材20は、流路部11gおよび12gにおける媒体の流通方向に沿った一の方向Yと、一の方向Yと交差する他の方向Zに沿って、第1起立材23および第2起立材24をそれぞれ複数設けている。ここで、第1起立材23は、他の方向Zに沿った各列において、カソード側セパレータ12の流路部12gに接合する第1接合部25を形成している。第1接合部25は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1個以上形成する。第1接合部25は、溶接、カシメ、または接着によって形成している。   As shown in FIG. 8, the deformation absorbing member 20 includes a first direction Y along the flow direction of the medium in the flow path portions 11 g and 12 g and a first direction Y that intersects the first direction Y. A plurality of upright members 23 and a plurality of second upright members 24 are provided. Here, the first upright member 23 forms a first joint portion 25 that is joined to the flow path portion 12g of the cathode separator 12 in each row along the other direction Z. One or more first joint portions 25 are formed in each row along the other direction Z. The 1st junction part 25 is formed by welding, caulking, or adhesion | attachment.

膜電極接合体30は、図2および図3に示し、供給された酸素と水素を化学反応させて電力を生成する。膜電極接合体30は、電解質膜31を介して対向するようにアノード32とカソード33とを接合して形成している。膜電極接合体30は、一般的にMEA(membrane electrode assembly)と称している。電解質膜31は、たとえば、固体の高分子材料からなり、薄板状に形成している。固体高分子材料には、たとえば、水素イオンを伝導し、湿潤状態で良好な電気伝導性を有するフッ素系樹脂を用いている。アノード32は、電極触媒層、撥水層、およびガス拡散層を積層して構成し、電解質膜31よりも若干小さい薄板状に形成している。カソード33は、電極触媒層、撥水層、およびガス拡散層を積層して構成し、アノード32と同様の大きさで薄板状に形成している。アノード32およびカソード33の電極触媒層は、導電性の担体に触媒成分が担持された電極触媒と高分子電解質を含んでいる。アノード32およびカソード33のガス拡散層は、たとえば、充分なガス拡散性および導電性を有する炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロス、カーボンペーパ、またはカーボンフェルトから形成している。   The membrane electrode assembly 30 is shown in FIGS. 2 and 3 and generates electric power by chemically reacting the supplied oxygen and hydrogen. The membrane electrode assembly 30 is formed by joining an anode 32 and a cathode 33 so as to face each other with an electrolyte membrane 31 therebetween. The membrane electrode assembly 30 is generally referred to as MEA (membrane electrode assembly). The electrolyte membrane 31 is made of, for example, a solid polymer material and is formed in a thin plate shape. As the solid polymer material, for example, a fluorine-based resin that conducts hydrogen ions and has good electrical conductivity in a wet state is used. The anode 32 is formed by laminating an electrode catalyst layer, a water repellent layer, and a gas diffusion layer, and is formed in a thin plate shape slightly smaller than the electrolyte membrane 31. The cathode 33 is formed by laminating an electrode catalyst layer, a water repellent layer, and a gas diffusion layer, and is formed in a thin plate shape with the same size as the anode 32. The electrode catalyst layers of the anode 32 and the cathode 33 include an electrode catalyst in which a catalyst component is supported on a conductive carrier and a polymer electrolyte. The gas diffusion layers of the anode 32 and the cathode 33 are made of, for example, carbon cloth, carbon paper, or carbon felt woven with yarns made of carbon fibers having sufficient gas diffusibility and conductivity.

膜電極接合体30は、枠体34を備えている。枠体34は、積層した電解質膜31、アノード32、およびカソード33の外周を一体に保持している。枠体34は、たとえば、電気絶縁性を有する樹脂からなり、セパレータユニット10の外周部分の外形形状と同様の外形形状で形成している。枠体34は、その長手方向の一端に、カソードガス供給口34a、冷却流体供給口34b、およびアノードガス供給口34cに相当する貫通孔を開口している。同様に、枠体34は、その長手方向の他端に、アノードガス排出口34d、冷却流体排出口34e、およびカソードガス排出口34fに相当する貫通孔を開口している。   The membrane electrode assembly 30 includes a frame body 34. The frame 34 integrally holds the outer periphery of the laminated electrolyte membrane 31, anode 32, and cathode 33. The frame body 34 is made of, for example, an electrically insulating resin, and is formed with an outer shape similar to the outer shape of the outer peripheral portion of the separator unit 10. The frame body 34 has a through hole corresponding to the cathode gas supply port 34a, the cooling fluid supply port 34b, and the anode gas supply port 34c at one end in the longitudinal direction. Similarly, the frame 34 has a through hole corresponding to the anode gas discharge port 34d, the cooling fluid discharge port 34e, and the cathode gas discharge port 34f at the other end in the longitudinal direction.

上記の燃料電池セル100は、互いに密封した状態で複数積層する必要がある。このため、隣り合う燃料電池セル100の外周を封止部材によって封止する。封止部材は、たとえば、熱硬化性樹脂を用いる。熱硬化性樹脂は、たとえば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等から選択する。   A plurality of the fuel cells 100 need to be stacked in a sealed state. For this reason, the outer periphery of the adjacent fuel cell 100 is sealed by the sealing member. For example, a thermosetting resin is used as the sealing member. The thermosetting resin is selected from, for example, phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester, and the like.

一対の集電板211および212は、図1および図2に示し、燃料電池セル100で生成された電力を外部に取り出す。   A pair of current collecting plates 211 and 212 are shown in FIGS. 1 and 2 and take out the electric power generated in the fuel cell 100 to the outside.

一対の集電板211および212は、複数積層された燃料電池セル100の両端に、それぞれ配設している。一対の集電板211および212の外形形状は、一部の形状を除いて、層厚を少し厚くした膜電極接合体30の外形形状と同様である。一対の集電板211および212のうち、集電板211のみ、その長手方向の一端に、カソードガス供給口211a、冷却流体供給口211b、およびアノードガス供給口211cに相当する貫通孔を開口している。同様に、集電板211のみ、その長手方向の他端に、アノードガス排出口211d、冷却流体排出口211e、およびカソードガス排出口211fに相当する貫通孔を開口している。一対の集電板211および212は、その中央に集電部211h等を備えている。   A pair of current collecting plates 211 and 212 are disposed at both ends of the fuel cell 100 stacked in plurality. The outer shape of the pair of current collector plates 211 and 212 is the same as the outer shape of the membrane electrode assembly 30 with a slightly increased layer thickness, except for some shapes. Of the pair of current collector plates 211 and 212, only the current collector plate 211 has a through hole corresponding to the cathode gas supply port 211a, the cooling fluid supply port 211b, and the anode gas supply port 211c at one end in the longitudinal direction thereof. ing. Similarly, only the current collector plate 211 has a through hole corresponding to the anode gas discharge port 211d, the cooling fluid discharge port 211e, and the cathode gas discharge port 211f at the other end in the longitudinal direction. The pair of current collecting plates 211 and 212 includes a current collecting portion 211h and the like at the center thereof.

一対の集電板211および212の集電部211h等は、たとえば、ガスを透過させない緻密質カーボンのような導電性部材からなり、アノード32およびカソード33の外形よりも若干小さい薄板状に形成している。一対の集電部211h等は、複数積層した最外層の燃料電池セル100に設けた膜電極接合体30のアノード32またはカソード33に当接している。集電部211h等は、その一面から導電性を備えた円柱形状の突起部211i等を突出して設けている。突起部211i等は、後述する筺体300の一対のエンドプレート311および312の貫通孔311j等を挿通して、外部に臨んでいる。   The current collecting portions 211h and the like of the pair of current collecting plates 211 and 212 are made of, for example, a conductive member such as dense carbon that does not allow gas permeation, and are formed in a thin plate shape slightly smaller than the outer shapes of the anode 32 and the cathode 33. ing. The pair of current collectors 211h and the like are in contact with the anode 32 or the cathode 33 of the membrane electrode assembly 30 provided in the outermost fuel cell 100 that is stacked. The current collector 211h and the like are provided with a cylindrical protrusion 211i and the like having conductivity from one surface thereof. The protrusions 211i and the like face the outside through a pair of end plates 311 and a through-hole 311j of a 312 of the casing 300 described later.

筺体300は、図1および図2に示し、複数積層した燃料電池セル100および一対の集電板211および212を互いに密着させた状態で保持している。   The housing 300 shown in FIGS. 1 and 2 holds a plurality of stacked fuel cells 100 and a pair of current collecting plates 211 and 212 in close contact with each other.

筺体300は、一対のエンドプレート311および312、一対の締結板320、一対の補強板330、およびネジ340を含んでいる。以下、筺体300に含まれた各部材について説明する。一対のエンドプレート311および312は、複数積層された燃料電池セル100の両端に配設した一対の集電板211および212を挟持して付勢している。一対のエンドプレート311および312の外形形状は、一部の形状を除いて、層厚を増した膜電極接合体30の外形形状と同様である。一対のエンドプレート311および312は、たとえば、金属からなり、一対の集電板211および212と当接する部分に絶縁体を設けている。一対のエンドプレート311および312のうち、エンドプレート311のみ、その長手方向の一端に、カソードガス供給口311a、冷却流体供給口311b、およびアノードガス供給口311cに相当する貫通孔を開口している。同様に、エンドプレート311のみ、その長手方向の他端に、アノードガス排出口311d、冷却流体排出口311e、およびカソードガス排出口311fに相当する貫通孔を開口している。一対のエンドプレート311および312は、前述した一対の集電板211および212の突起部211i等を挿通させる貫通孔311j等を開口している。   The housing 300 includes a pair of end plates 311 and 312, a pair of fastening plates 320, a pair of reinforcing plates 330, and screws 340. Hereinafter, each member included in the housing 300 will be described. The pair of end plates 311 and 312 sandwich and bias a pair of current collecting plates 211 and 212 disposed at both ends of the plurality of stacked fuel cells 100. The outer shape of the pair of end plates 311 and 312 is the same as the outer shape of the membrane electrode assembly 30 with an increased layer thickness, except for some shapes. The pair of end plates 311 and 312 are made of, for example, metal, and an insulator is provided at a portion that contacts the pair of current collector plates 211 and 212. Of the pair of end plates 311 and 312, only the end plate 311 has a through hole corresponding to the cathode gas supply port 311a, the cooling fluid supply port 311b, and the anode gas supply port 311c at one end in the longitudinal direction thereof. . Similarly, only the end plate 311 has through holes corresponding to the anode gas discharge port 311d, the cooling fluid discharge port 311e, and the cathode gas discharge port 311f at the other end in the longitudinal direction. The pair of end plates 311 and 312 open through-holes 311j and the like through which the protrusions 211i and the like of the pair of current collecting plates 211 and 212 described above are inserted.

一対の締結板320は、たとえば、金属からなり、板状に形成している。一対の締結板320は、一対のエンドプレート311および312を、その長手方向の両側から対向するように保持している。一対の補強板330は、たとえば、金属からなり、一対の締結板320よりも細長い板状に形成している。一対の補強板330は、一対のエンドプレート311および312を、その短手方向の両側から対向するように保持している。一対の締結板320および一対の補強板330は、複数のネジ340によって、一対のエンドプレート311および312に固定している。   The pair of fastening plates 320 is made of, for example, metal and is formed in a plate shape. The pair of fastening plates 320 hold the pair of end plates 311 and 312 so as to face each other in the longitudinal direction. The pair of reinforcing plates 330 is made of metal, for example, and is formed in a plate shape that is longer than the pair of fastening plates 320. The pair of reinforcing plates 330 holds the pair of end plates 311 and 312 so as to face each other in the lateral direction. The pair of fastening plates 320 and the pair of reinforcing plates 330 are fixed to the pair of end plates 311 and 312 by a plurality of screws 340.

上述した実施形態に係る変形吸収部材20および燃料電池1によれば、以下の作用効果を奏する。   According to the deformation absorbing member 20 and the fuel cell 1 according to the above-described embodiment, the following operational effects are obtained.

実施形態に係る変形吸収部材20は、アノード側セパレータ11とカソード側セパレータ12との間に配設し、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12の積層方向Xに沿った変位を変形して吸収する。変形吸収部材20は、基材21、スリット22、第1起立材23、および第2起立材24を備えている。基材21は、薄板状からなる。スリット22は、基材21の一面21aから他面21bにかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなる。第1起立材23は、隣り合うスリット22の間の一面21aから凸状に起立して設けている。第2起立材24は、第1起立材23と隣接し、隣り合うスリット22の間の他面21bから凸状に起立して設けている。   The deformation absorbing member 20 according to the embodiment is disposed between the anode side separator 11 and the cathode side separator 12, and deforms and absorbs the displacement along the stacking direction X of the anode side separator 11 or the cathode side separator 12. . The deformation absorbing member 20 includes a base material 21, a slit 22, a first upright material 23, and a second upright material 24. The base material 21 has a thin plate shape. The slit 22 is formed of a long opening that penetrates in a lattice shape from one surface 21 a to the other surface 21 b of the base material 21. The first upright member 23 is provided so as to protrude in a convex shape from one surface 21 a between adjacent slits 22. The second upright material 24 is adjacent to the first upright material 23 and is provided so as to protrude in a convex shape from the other surface 21 b between the adjacent slits 22.

実施形態に係る燃料電池1は、セパレータユニット10と変形吸収部材20とを有している。セパレータユニット10は、アノード側セパレータ11とカソード側セパレータ12とを備えている。変形吸収部材20は、アノード側セパレータ11とカソード側セパレータ12との間に配設し、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12の積層方向Xに沿った変位を変形して吸収する。変形吸収部材20は、基材21、スリット22、第1起立材23、および第2起立材24を備えている。基材21は、薄板状からなる。スリット22は、基材21の一面21aから他面21bにかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなる。第1起立材23は、隣り合うスリット22の間の一面21aから凸状に起立して設けている。第2起立材24は、第1起立材23と隣接し、隣り合うスリット22の間の他面21bから凸状に起立して設けている。   The fuel cell 1 according to the embodiment includes a separator unit 10 and a deformation absorbing member 20. The separator unit 10 includes an anode side separator 11 and a cathode side separator 12. The deformation absorbing member 20 is disposed between the anode side separator 11 and the cathode side separator 12, and deforms and absorbs the displacement along the stacking direction X of the anode side separator 11 or the cathode side separator 12. The deformation absorbing member 20 includes a base material 21, a slit 22, a first upright material 23, and a second upright material 24. The base material 21 has a thin plate shape. The slit 22 is formed of a long opening that penetrates in a lattice shape from one surface 21 a to the other surface 21 b of the base material 21. The first upright member 23 is provided so as to protrude in a convex shape from one surface 21 a between adjacent slits 22. The second upright material 24 is adjacent to the first upright material 23 and is provided so as to protrude in a convex shape from the other surface 21 b between the adjacent slits 22.

このように構成した燃料電池1の変形吸収部材20によれば、たとえば図4に示すように、隣り合うスリット22の間の基材21の一面21aから凸状に起立させた第1起立材23と、隣り合うスリット22の間の基材21の他面21bから凸状に起立させた第2起立材24とを、備えている。このような構成によれば、変形吸収部材20は、各々の積層部材から積層方向Xに沿って押圧されたときに、スリット22を介して備えた第1起立材23と第2起立材24との間の領域において、基材21の一部(たとえば変形部27)を自在に変形させることができる。したがって、燃料電池1に設けた変形吸収部材20は、媒体の流通を阻害することなく、各々の積層部材における積層方向に沿った変位を十分に吸収することができる。   According to the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1 configured as described above, for example, as shown in FIG. 4, the first upright member 23 raised in a convex shape from the one surface 21 a of the base material 21 between the adjacent slits 22. And a second upright member 24 raised in a convex shape from the other surface 21 b of the base material 21 between the adjacent slits 22. According to such a structure, when the deformation | transformation absorption member 20 is pressed along the lamination direction X from each laminated member, the 1st upright material 23 and the 2nd upright material 24 which were provided via the slit 22 are provided. A part of the base material 21 (for example, the deforming part 27) can be freely deformed in the region between. Therefore, the deformation absorbing member 20 provided in the fuel cell 1 can sufficiently absorb the displacement along the stacking direction of each stacked member without obstructing the flow of the medium.

また、このように構成した燃料電池1の変形吸収部材20によれば、たとえば図7に示すように、冷却水を、変形部27の近傍およびスリット22を介して、一の方向Yに沿って流通させることができる。ここで、変形吸収部材20は、冷却水を、スリット22を介して他の方向Zにも流通させることができる。したがって、カソード側セパレータ12の流路部11gおよびアノード側セパレータ11の流路部12gにおいて、冷却水を、一の方向Yと他の方向Zとの面方向に拡散させて、セパレータユニット10および膜電極接合体30を均等に冷却することができる。すなわち、セパレータユニット10および膜電極接合体30は、冷却水の流れがよどむと温度が上昇してよくないことから、冷却水を一の方向Yと他の方向Zとの面方向に対して分配するように拡散させる。したがって、セパレータユニット10および膜電極接合体30は、局所的に高温になるような部分を生じさせることなく、発電効率を安定的に維持することができる。   Further, according to the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1 configured as described above, for example, as shown in FIG. 7, the cooling water is supplied along the one direction Y through the vicinity of the deformation portion 27 and the slit 22. It can be distributed. Here, the deformation absorbing member 20 can distribute the cooling water in the other direction Z through the slit 22. Therefore, in the flow path part 11g of the cathode side separator 12 and the flow path part 12g of the anode side separator 11, the cooling water is diffused in the surface direction of one direction Y and the other direction Z, so that the separator unit 10 and the membrane The electrode assembly 30 can be cooled uniformly. That is, since the temperature of the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 may not rise when the flow of the cooling water is stagnant, the cooling water is distributed in the plane direction of the one direction Y and the other direction Z. To diffuse. Therefore, the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 can stably maintain the power generation efficiency without generating a portion that locally becomes hot.

また、このように構成した燃料電池1の変形吸収部材20によれば、第1起立材23および第2起立材24を、基材21を介して積層方向Xに沿って対向するように起立させて、それぞれ両持ち梁の構成としている。したがって、変形吸収部材20は、片持ち梁の構成と比較して、セパレータユニット10との間における通電領域を広くすることができる。すなわち、変形吸収部材20は、セパレータユニット10を介して膜電極接合体30を複数積層しても、その電子抵抗を十分に低減することができる。したがって、燃料電池1における内部抵抗に起因した電力の損失を抑制することができる。   Further, according to the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1 configured as described above, the first upright material 23 and the second upright material 24 are erected so as to face each other along the stacking direction X via the base material 21. Each has a double-supported beam configuration. Therefore, the deformation | transformation absorption member 20 can enlarge the electricity supply area | region between the separator units 10 compared with the structure of a cantilever. That is, the deformation absorbing member 20 can sufficiently reduce the electronic resistance even when a plurality of membrane electrode assemblies 30 are stacked via the separator unit 10. Therefore, power loss due to internal resistance in the fuel cell 1 can be suppressed.

さらに、変形吸収部材20は、第1起立材23と、第2起立材24とが、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12の流路部11gまたは12gにおける媒体の流通方向に沿った一の方向Yに沿って隣り合うように備える構成とすることができる。   Further, in the deformation absorbing member 20, the first upright member 23 and the second upright member 24 are in one direction along the flow direction of the medium in the flow path portion 11g or 12g of the anode side separator 11 or the cathode side separator 12. It can be set as the structure equipped so that it may adjoin along Y.

このような構成によれば、たとえば図4に示すように、変形吸収部材20とセパレータユニット10との当接箇所または接合箇所を、最も密な状態で均等に設けることができる。したがって、変形吸収部材20は、一面21aまたは他面21bの面内において、耐荷重に係るバネ特性が均等になる。すなわち、変形吸収部材20は、カソード側セパレータ12またはアノード側セパレータ11から掛かる荷重を、安定的に受けることができる。   According to such a configuration, for example, as shown in FIG. 4, contact portions or joint portions between the deformation absorbing member 20 and the separator unit 10 can be provided evenly in the most dense state. Therefore, in the deformation absorbing member 20, the spring characteristics related to the load resistance are uniform in the surface of the one surface 21a or the other surface 21b. That is, the deformation absorbing member 20 can stably receive the load applied from the cathode side separator 12 or the anode side separator 11.

さらに、変形吸収部材20は、第1起立材23の一端に設けた第1基端部23aと、第1起立材23と他の方向Zに沿って隣り合う第2起立材24の一端に設けた第2基端部24aと、の間に変形自在な変形部27を備える構成とすることができる。ここで、変形部27は、積層方向Xに沿った方向において、第1起立材23の中心に設けた第1先端部23bと、第2起立材24の中心に設けた第2先端部24bとの、中央に配設する。   Furthermore, the deformation absorbing member 20 is provided at one end of a first base end portion 23 a provided at one end of the first upright material 23, and a second upright material 24 adjacent to the first upright material 23 along the other direction Z. The second base end portion 24a and the deformable deformable portion 27 can be provided between the second base end portion 24a. Here, in the direction along the stacking direction X, the deformation portion 27 includes a first tip portion 23b provided at the center of the first upright member 23, and a second tip portion 24b provided at the center of the second standup material 24. It is arranged at the center.

このような構成によれば、たとえば図3および図6に示すように、変形吸収部材20において、第1起立材23のように突出した部分をカソード側セパレータ12に当接させ、かつ、第2起立材24のように突出した部分をアノード側セパレータ11に当接させている。すなわち、変形吸収部材20は、変形部27をカソード側セパレータ12およびアノード側セパレータ11に対して、それぞれ最も距離を隔てた状態で互いに当接または接合している。したがって、変形吸収部材20は、カソード側セパレータ12およびアノード側セパレータ11との間において、それぞれ撓み代を十分に確保することができる。具体的には、図3に示すように、変形部27は、積層方向Xに沿った方向において、第1起立材23の中心に設けた第1先端部23bと、第2起立材24の中心に設けた第2先端部24bとの、中央に配設している。したがって、変形吸収部材20は、カソード側セパレータ12の側から押圧された場合、およびアノード側セパレータ11の側から押圧された場合を考慮して、撓み代を均等に確保することができる。   According to such a configuration, for example, as shown in FIGS. 3 and 6, in the deformation absorbing member 20, the protruding portion like the first upright member 23 is brought into contact with the cathode-side separator 12, and the second A protruding portion such as the upright member 24 is brought into contact with the anode-side separator 11. That is, the deformation absorbing member 20 abuts or joins the deformable portion 27 to the cathode side separator 12 and the anode side separator 11 in the state of being spaced apart from each other. Therefore, the deformation absorbing member 20 can sufficiently secure a bending allowance between the cathode side separator 12 and the anode side separator 11. Specifically, as illustrated in FIG. 3, the deformable portion 27 includes, in the direction along the stacking direction X, the first tip portion 23 b provided at the center of the first upright material 23 and the center of the second upright material 24. It is arrange | positioned in the center with the 2nd front-end | tip part 24b provided in. Therefore, the deformation absorbing member 20 can ensure a uniform bending allowance in consideration of the case where it is pressed from the cathode side separator 12 side and the case where it is pressed from the anode side separator 11 side.

燃料電池1において、変形吸収部材20は、スリット22の長手方向を、アノード側セパレータ11およびカソード側セパレータ12に流通させる媒体の流通方向と交差するように配設する構成とすることができる。   In the fuel cell 1, the deformation absorbing member 20 can be arranged so that the longitudinal direction of the slit 22 intersects with the flow direction of the medium flowing through the anode side separator 11 and the cathode side separator 12.

このような構成によれば、たとえば図7に示すように、アノード側セパレータ11の流路部11gおよびカソード側セパレータ12の流路部12gにおいて、冷却水を、変形吸収部材20の変形部27とスリット22を介して一の方向Yに沿って流通させることができる。さらに、冷却水を、スリット22を介して他の方向Zにも流通させることができる。したがって、アノード側セパレータ11の流路部11gおよびカソード側セパレータ12の流路部12gにおいて、冷却水を、一の方向Yと他の方向Zとの面方向に拡散させることによって、セパレータユニット10および膜電極接合体30を均等に冷却することができる。すなわち、セパレータユニット10および膜電極接合体30は、冷却水の流れがよどむと温度が上昇してよくないことから、冷却水を一の方向Yと他の方向Zとの面方向に対して分配するように拡散させる。したがって、セパレータユニット10および膜電極接合体30は、局所的に高温になるような部分を生じさせることなく、発電効率を安定的に維持することができる。   According to such a configuration, for example, as shown in FIG. 7, in the flow path part 11 g of the anode side separator 11 and the flow path part 12 g of the cathode side separator 12, the cooling water is supplied to the deformation part 27 of the deformation absorbing member 20. It can circulate along the one direction Y through the slit 22. Further, the cooling water can be circulated in the other direction Z through the slit 22. Therefore, in the flow path part 11g of the anode side separator 11 and the flow path part 12g of the cathode side separator 12, the cooling water is diffused in the plane direction of one direction Y and the other direction Z, thereby separating the separator unit 10 and The membrane electrode assembly 30 can be cooled uniformly. That is, since the temperature of the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 may not rise when the flow of the cooling water is stagnant, the cooling water is distributed in the plane direction of the one direction Y and the other direction Z. To diffuse. Therefore, the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 can stably maintain the power generation efficiency without generating a portion that locally becomes hot.

また、このような構成によれば、変形吸収部材20の第1起立材23とカソード側セパレータ12の流路部12gとを十分に対向させることができ、互いに当接または接合させ易い。同様に、変形吸収部材20の第2起立材24とアノード側セパレータ11の流路部11gとを十分に対向させることができ、互いに当接または接合させ易い。したがって、燃料電池1の組み付けに係る生産性を向上させることができる。   Moreover, according to such a structure, the 1st upright material 23 of the deformation | transformation absorption member 20 and the flow-path part 12g of the cathode side separator 12 can fully be made to oppose, and it is easy to mutually contact or join. Similarly, the second upright member 24 of the deformation absorbing member 20 and the flow path portion 11g of the anode separator 11 can be sufficiently opposed to each other, and are easily brought into contact with or joined to each other. Therefore, productivity related to assembly of the fuel cell 1 can be improved.

さらに、燃料電池1において、変形吸収部材20は、スリット22の長手方向を媒体の流通方向と交差するように配設した場合に、つぎのような構成とすることができる。すなわち、変形吸収部材20は、第1起立材23の一端に設けた第1基端部23aと、第1起立材23と他の方向Zに沿って隣り合う第2起立材24の一端に設けた第2基端部24aと、の間に変形自在な変形部27を備える。ここで、変形部27は、アノード側セパレータ11に凹凸形状を複数連ねて形成し媒体を流通させる流路部11gと、カソード側セパレータ12に凹凸形状を複数連ねて形成し媒体を流通させる流路部12gと、の間に配設する。   Furthermore, in the fuel cell 1, when the deformation absorbing member 20 is disposed so that the longitudinal direction of the slit 22 intersects the flow direction of the medium, it can be configured as follows. That is, the deformation absorbing member 20 is provided at one end of the first base material 23 a provided at one end of the first upright material 23 and the second upright material 24 adjacent to the first upright material 23 along the other direction Z. A deformable portion 27 that is freely deformable is provided between the second base end portion 24a. Here, the deforming portion 27 includes a flow path portion 11g that forms a plurality of concave and convex shapes on the anode side separator 11 and distributes the medium, and a flow path that forms a plurality of concave and convex shapes on the cathode side separator 12 and distributes the medium. It arrange | positions between the parts 12g.

このような構成によれば、たとえば図3に示すように、変形吸収部材20の基材21の一面21aとカソード側セパレータ12との積層方向Xに沿った距離を長くし、かつ、基材21の他面21bとアノード側セパレータ11との積層方向Xに沿った距離を長くすることができる。したがって、変形吸収部材20は、カソード側セパレータ12の側から押圧された場合、およびアノード側セパレータ11の側から押圧された場合において、それぞれ撓み代を十分に確保することができる。すなわち、変形吸収部材20は、撓み代が十分に確保できない場合と比較して、セパレータユニット10を介し、より大きな荷重を受けることができる。   According to such a configuration, for example, as shown in FIG. 3, the distance along the stacking direction X between the one surface 21 a of the base 21 of the deformation absorbing member 20 and the cathode-side separator 12 is increased, and the base 21 The distance along the stacking direction X between the other surface 21b and the anode-side separator 11 can be increased. Therefore, when the deformation absorbing member 20 is pressed from the cathode-side separator 12 side and when pressed from the anode-side separator 11 side, the bending allowance can be sufficiently secured. That is, the deformation absorbing member 20 can receive a larger load via the separator unit 10 as compared with a case where the bending allowance cannot be sufficiently secured.

さらに、燃料電池1において、アノード側セパレータ11およびカソード側セパレータ12は、凹凸形状を複数連ねて形成し媒体を流通させる流路部11gおよび12gを備えている。変形吸収部材20は、流路部11gおよび12gにおける媒体の流通方向に沿った一の方向Yと、一の方向Yと交差する他の方向Zとに、第1起立材23および第2起立材24をそれぞれ複数設けている。ここで、第1起立材23は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1個以上、カソード側セパレータ12またはアノード側セパレータ11の流路部12gまたは11gに接合して接合部(第1接合部25)を形成する。   Further, in the fuel cell 1, the anode-side separator 11 and the cathode-side separator 12 are provided with flow path portions 11g and 12g that form a plurality of concave and convex shapes and distribute the medium. The deformation absorbing member 20 includes the first upright material 23 and the second upright material in one direction Y along the flow direction of the medium in the flow path portions 11g and 12g and in another direction Z that intersects the one direction Y. A plurality of 24 are provided. Here, at least one first upright member 23 is joined to the flow path portion 12g or 11g of the cathode side separator 12 or the anode side separator 11 in each row along the other direction Z, and joined portions (first A joint 25) is formed.

このような構成によれば、たとえば図8に示すように、変形吸収部材20は、第1起立材23を、セパレータユニット10のカソード側セパレータ12の流路部12gと接合することから、当接させているだけの場合と比較して、電子抵抗をさらに低減することができる。すなわち、第1起立材23は、カソード側セパレータ12の流路部12gと物理的に接合することから、互いに確実に接触している状態であり、安定的に通電させることができる構成となっている。特に、変形吸収部材20は、セパレータユニット10と膜電極接合体30とを互いに数百層にわたって積層するような場合においても、各々のセパレータユニット10において接触不良を生じることなく、電子抵抗を十分に低減することができる。また、燃料電池1の組み付け時および運転時において、セパレータユニット10の内部における変形吸収部材20の位置ずれを防止できる。   According to such a configuration, for example, as shown in FIG. 8, the deformation absorbing member 20 contacts the first upright member 23 with the flow path portion 12 g of the cathode-side separator 12 of the separator unit 10. The electronic resistance can be further reduced as compared with the case of merely making them. That is, since the first upright member 23 is physically joined to the flow path portion 12g of the cathode-side separator 12, it is in a state of being reliably in contact with each other and can be stably energized. Yes. In particular, the deformation absorbing member 20 has sufficient electronic resistance without causing contact failure in each separator unit 10 even when the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 are laminated over several hundred layers. Can be reduced. Further, it is possible to prevent the displacement of the deformation absorbing member 20 inside the separator unit 10 when the fuel cell 1 is assembled and operated.

さらに、燃料電池1において、接合部(第1接合部25または第2接合部26)は、溶接、カシメ、または接着によって形成する構成とすることができる。   Furthermore, in the fuel cell 1, the joint (the first joint 25 or the second joint 26) can be formed by welding, caulking, or bonding.

このような構成によれば、汎用的で簡便な接合方法を用いて、変形吸収部材20をアノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12に対して確実に接合することができる。   According to such a structure, the deformation | transformation absorption member 20 can be reliably joined with respect to the anode side separator 11 or the cathode side separator 12 using a versatile and simple joining method.

さらに、燃料電池1において、接合部(第1接合部25または第2接合部26)は、凹凸形状を連ねて形成した流路部12gまたは11gにおいて、第1起立材23または第2起立材24に向かう方向に凸状に突出した突出部12hまたは11hに形成する構成とすることができる。   Furthermore, in the fuel cell 1, the joining portion (the first joining portion 25 or the second joining portion 26) is the first standing material 23 or the second standing material 24 in the flow path portion 12 g or 11 g formed by connecting the uneven shapes. It can be set as the structure formed in the protrusion part 12h or 11h which protruded in the convex direction.

このような構成によれば、たとえば図3に示すように、変形吸収部材20において第1起立材23のように突出した部分と、カソード側セパレータ12において突出部12hのように突出した部分とを、互いに接合していることになる。すなわち、変形吸収部材20とカソード側セパレータ12とは、十分な空間を隔てた状態で互いに接合している。したがって、変形吸収部材20は、カソード側セパレータ12との間において、撓み代を十分に確保することができる。同様に、変形吸収部材20において第2起立材24のように突出した部分と、アノード側セパレータ11において突出部11hのように突出した部分とを、互いに接合していることになる。すなわち、変形吸収部材20とアノード側セパレータ11とは、十分な空間を隔てた状態で互いに接合している。したがって、変形吸収部材20は、アノード側セパレータ11との間において、撓み代を十分に確保することができる。   According to such a configuration, for example, as shown in FIG. 3, the portion that protrudes like the first upright member 23 in the deformation absorbing member 20 and the portion that protrudes like the protruding portion 12 h in the cathode-side separator 12. , They are joined together. That is, the deformation absorbing member 20 and the cathode separator 12 are joined to each other with a sufficient space therebetween. Therefore, the deformation absorbing member 20 can sufficiently secure a bending allowance with the cathode separator 12. Similarly, the part which protruded like the 2nd upright material 24 in the deformation | transformation absorption member 20, and the part which protruded like the protrusion part 11h in the anode side separator 11 are joined mutually. That is, the deformation absorbing member 20 and the anode side separator 11 are joined to each other with a sufficient space therebetween. Therefore, the deformation absorbing member 20 can sufficiently secure a bending allowance with the anode-side separator 11.

さらに、変形吸収部材20の第1起立材23は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1個以上、突出部11hまたは12hに接合部(第1接合部25)を形成する構成とすることができる。   Further, the first upright member 23 of the deformation absorbing member 20 is configured to form one or more joint portions (first joint portions 25) in the protruding portions 11h or 12h in each row along the other direction Z. be able to.

このような構成によれば、たとえば図3に示すように、変形吸収部材20は、積層方向Xにおいて、第1起立材23および第2起立材24の起立高さが最も高い箇所で、それぞれカソード側セパレータ12およびアノード側セパレータ11と接合することができる。すなわち、変形吸収部材20は、第1起立材23とカソード側セパレータ12との接合に係る作業性、および第2起立材24とアノード側セパレータ11の接合に係る作業性を、それぞれ向上させることができる。したがって、燃料電池1の組み付けに係る生産性を向上させることができる。   According to such a configuration, for example, as illustrated in FIG. 3, the deformation absorbing member 20 has a cathode at each of the positions where the first standing material 23 and the second standing material 24 are the highest in the stacking direction X. The side separator 12 and the anode side separator 11 can be joined. That is, the deformation absorbing member 20 can improve the workability related to joining the first upright material 23 and the cathode side separator 12 and the workability related to joining the second upright material 24 and the anode side separator 11 respectively. it can. Therefore, productivity related to assembly of the fuel cell 1 can be improved.

(実施形態の変形例1)
変形吸収部材20は、図9に示すように、第1起立材23と、第2起立材24とを、一の方向Yに沿って波板状に隣り合うように配設する。すなわち、図9に示す変形吸収部材20は、図7に示す状態から、積層方向Xを回転軸にして反時計方向に90度回転させた構成に相当する。
(Modification 1 of embodiment)
As shown in FIG. 9, the deformation absorbing member 20 includes a first upright member 23 and a second upright member 24 that are adjacent to each other in a corrugated shape along one direction Y. That is, the deformation absorbing member 20 shown in FIG. 9 corresponds to a configuration rotated from the state shown in FIG. 7 by 90 degrees counterclockwise with the stacking direction X as the rotation axis.

図9は、燃料電池1の変形吸収部材20を、そのスリット22の長手方向を一の方向Yに沿わせるように配設した場合における、変形吸収部材20での冷却水の流れ方を模式的に示す図である。図9(a)は斜視図であり、図9(b)は断面図である。   FIG. 9 schematically shows the flow of cooling water in the deformation absorbing member 20 when the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1 is arranged so that the longitudinal direction of the slit 22 is along the one direction Y. FIG. FIG. 9A is a perspective view, and FIG. 9B is a cross-sectional view.

このような構成によれば、アノード側セパレータ11の流路部11gおよびカソード側セパレータ12の流路部12gにおいて、冷却水を、変形吸収部材20の変形部27を介して一の方向Yに沿って流通させつつ、スリット22を介して他の方向Zに沿って流通させることができる。したがって、アノード側セパレータ11の流路部11gおよびカソード側セパレータ12の流路部12gにおいて、冷却水を、一の方向Yと他の方向Zとの面方向に拡散させることによって、セパレータユニット10および膜電極接合体30を均等に冷却することができる。すなわち、セパレータユニット10および膜電極接合体30は、冷却水の流れがよどむと温度が上昇してよくないことから、冷却水を一の方向Yと他の方向Zとの面方向に対して分配するように拡散させる。したがって、セパレータユニット10および膜電極接合体30は、局所的に高温になるような部分を生じさせることなく、発電効率を安定的に維持することができる。   According to such a configuration, in the flow path part 11 g of the anode side separator 11 and the flow path part 12 g of the cathode side separator 12, the cooling water passes along the one direction Y via the deformation part 27 of the deformation absorbing member 20. Can be distributed along the other direction Z through the slit 22. Therefore, in the flow path part 11g of the anode side separator 11 and the flow path part 12g of the cathode side separator 12, the cooling water is diffused in the plane direction of one direction Y and the other direction Z, thereby separating the separator unit 10 and The membrane electrode assembly 30 can be cooled uniformly. That is, since the temperature of the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 may not rise when the flow of the cooling water is stagnant, the cooling water is distributed in the plane direction of the one direction Y and the other direction Z. To diffuse. Therefore, the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 can stably maintain the power generation efficiency without generating a portion that locally becomes hot.

(実施形態の変形例2)
変形吸収部材20は、カソード側セパレータ12の流路部12gに加えて、アノード側セパレータ11の流路部11gにも接合する。
(Modification 2 of embodiment)
The deformation absorbing member 20 is joined to the flow path portion 11 g of the anode side separator 11 in addition to the flow path portion 12 g of the cathode side separator 12.

図10は、燃料電池1の変形吸収部材20の要部において、流路部12gと対峙するようにカソード側セパレータ12に対して接合する第1起立材23の第1接合部25と、流路部11gと対峙するようにアノード側セパレータ11に対して接合する第2起立材24の第2接合部26とを、それぞれ他の方向Zに沿った一列毎に少なくとも1個ずつ備えた状態を模式的に示す斜視図である。   FIG. 10 shows the first joint portion 25 of the first upright member 23 joined to the cathode-side separator 12 so as to face the flow passage portion 12g in the main part of the deformation absorbing member 20 of the fuel cell 1, and the flow passage. A state in which at least one second joining portion 26 of the second upright member 24 joined to the anode separator 11 so as to face the portion 11g is provided for each row along the other direction Z. FIG.

図10に示すように、変形吸収部材20は、第2起立材24において、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1個、アノード側セパレータ11の流路部11gに接合して第2接合部26を形成することができる。第2接合部26は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1個以上形成する。第2接合部26は、第1接合部25と同様に、溶接、カシメ、または接着によって形成している。第1起立材23は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1箇所ずつ、カソード側セパレータ12の流路部12gに接合して、第1接合部25を形成している。   As shown in FIG. 10, in the second upright member 24, one deformation absorbing member 20 is joined to the flow path portion 11 g of the anode-side separator 11 in each row along the other direction Z to be second joined. The portion 26 can be formed. One or more second joint portions 26 are formed in each row along the other direction Z. Similar to the first joint portion 25, the second joint portion 26 is formed by welding, caulking, or adhesion. The first upright member 23 is joined to the flow path part 12g of the cathode-side separator 12 at one place in each row along the other direction Z to form a first joint part 25.

図10および図3に示すように、変形吸収部材20は、第1接合部25を、カソード側セパレータ12の流路部12gにおいて、第1起立材23に向かう方向に凸状に突出した突出部12hに形成する。同様に、第2接合部26を、アノード側セパレータ11の流路部11gにおいて、第2起立材24に向かう方向に凸状に突出した突出部11hに形成する。変形吸収部材20は、第1起立材23の一端に設けた第1基端部23aと、第1起立材23と他の方向Zに沿って隣り合う第2起立材24の一端に設けた第2基端部24aと、の間に変形自在な変形部27を備えている。変形部27は、アノード側セパレータ11の流路部11gと、カソード側セパレータ12の流路部12gと、の間に配設している。第1起立材23の第1接合部25は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1箇所ずつ、カソード側セパレータ12の流路部12gの突出部12hに形成している。同様に、第2起立材24の第2接合部26は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1箇所ずつ、アノード側セパレータ11の流路部11gの突出部11hに形成している。   As shown in FIG. 10 and FIG. 3, the deformation absorbing member 20 includes a protruding portion that protrudes in a convex shape in the direction toward the first upright member 23 in the flow path portion 12 g of the cathode separator 12. 12 h. Similarly, the 2nd junction part 26 is formed in the protrusion part 11h which protruded convexly in the direction which goes to the 2nd upright material 24 in the flow-path part 11g of the anode side separator 11. FIG. The deformation absorbing member 20 includes a first base end portion 23 a provided at one end of the first upright material 23, and a second upright material 24 provided at one end of the first upright material 23 along the other direction Z. A deformable portion 27 that is freely deformable is provided between the two base end portions 24a. The deformation part 27 is disposed between the flow path part 11 g of the anode side separator 11 and the flow path part 12 g of the cathode side separator 12. The first joining portion 25 of the first upright member 23 is formed in the protruding portion 12 h of the flow path portion 12 g of the cathode-side separator 12 at one location in each row along the other direction Z. Similarly, the second joining portion 26 of the second upright member 24 is formed in the protruding portion 11 h of the flow path portion 11 g of the anode separator 11, at one location in each row along the other direction Z.

上述したように、燃料電池1において、第2起立材24は、他の方向Zに沿った各列においてそれぞれ1個以上、アノード側セパレータ11またはカソード側セパレータ12の流路部11gまたは12gに接合して接合部(第2接合部26)を形成する構成とすることができる。   As described above, in the fuel cell 1, one or more second upright members 24 are joined to the flow path portion 11 g or 12 g of the anode side separator 11 or the cathode side separator 12 in each row along the other direction Z. Thus, a configuration in which a joint portion (second joint portion 26) is formed can be obtained.

このような構成によれば、たとえば図3に示すように、変形吸収部材20は、第1起立材23をカソード側セパレータ12の流路部12gと接合させ、かつ、第2起立材24をアノード側セパレータ11の流路部11gと接合させている。すなわち、変形吸収部材20は、セパレータユニット10の両方のセパレータと接合した場合には、セパレータユニット10の片方のセパレータのみと接合した場合と比較して、さらに安定的に通電させることができる構成となる。特に、変形吸収部材20は、セパレータユニット10と膜電極接合体30とを互いに数百層にわたって積層するような場合においても、セパレータユニット10の両方のセパレータにおいて接触不良を生じることなく、電子抵抗をさらに十分に低減することができる。また、燃料電池1の組み付け時および運転時において、セパレータユニット10の内部における変形吸収部材20の位置ずれを防止できる。   According to such a configuration, for example, as shown in FIG. 3, the deformation absorbing member 20 joins the first upright material 23 to the flow path portion 12 g of the cathode-side separator 12 and the second upright material 24 as the anode. It is made to join with the flow path part 11g of the side separator 11. FIG. That is, when the deformation absorbing member 20 is joined to both separators of the separator unit 10, it can be more stably energized compared to the case of joining only one separator of the separator unit 10. Become. In particular, the deformation absorbing member 20 has an electronic resistance without causing a contact failure in both separators of the separator unit 10 even when the separator unit 10 and the membrane electrode assembly 30 are laminated over several hundred layers. Further, it can be sufficiently reduced. Further, it is possible to prevent the displacement of the deformation absorbing member 20 inside the separator unit 10 when the fuel cell 1 is assembled and operated.

そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。   In addition, the present invention can be variously modified based on the configurations described in the claims, and these are also within the scope of the present invention.

たとえば、変形吸収部材20は、第1起立材23と第2起立材24とを、一の方向Yに沿った行および他の方向Zに沿った列において、それぞれ1個ずつ互い違いに備える構成として説明した。しかしながら、変形吸収部材20は、このような構成に限定されることはなく、たとえば、一の方向Yに沿った同一の行において、第1起立材23を2個以上連続して備えた後、第2起立材24を2個以上連続して備える構成とすることができる。   For example, the deformation absorbing member 20 includes a first upright member 23 and a second upright member 24 alternately arranged in a row along one direction Y and a column along the other direction Z, one by one. explained. However, the deformation absorbing member 20 is not limited to such a configuration. For example, after the two or more first upright members 23 are continuously provided in the same row along one direction Y, A configuration in which two or more second upright members 24 are continuously provided can be employed.

1 燃料電池、
10 セパレータユニット、
11 アノード側セパレータ、
12 カソード側セパレータ、
11g,12g 流路部、
11h,12h 突出部、
13 アノードガス流路、
14 冷却水流路、
15 カソードガス流路、
20,1000 変形吸収部材、
21,1001 基材、
21a,1001a 一面、
21b,1001a 他面、
22 スリット、
23,1003 第1起立材、
23a 第1基端部、
23b 第1先端部、
24,1004 第2起立材、
24a 第2基端部、
24b 第2先端部、
25 第1接合部(接合部に相当)、
26 第2接合部(接合部に相当)、
27 変形部、
30 膜電極接合体、
31 電解質膜、
32 アノード、
33 カソード、
34 枠体、
100 燃料電池セル、
211,212 集電板、
211h 集電部、
211i 突起部、
300 筺体、
311,312 エンドプレート、
311j 貫通孔、
320 締結板、
330 補強板、
340 ネジ、
11a,12a,34a,211a,311a カソードガス供給口、
11b,12b,34b,211b,311b 冷却流体供給口、
11c,12c,34c,211c,311c アノードガス供給口、
11d,12d,34d,211d,311d アノードガス排出口、
11e,12e,34e,211e,311e 冷却流体排出口、
11f,12f,34f,211f,311f カソードガス排出口、
X 積層方向、
Y 一の方向、
Z 他の方向。
1 Fuel cell,
10 Separator unit,
11 Anode-side separator,
12 Cathode side separator,
11g, 12g channel part,
11h, 12h protrusion,
13 Anode gas flow path,
14 Cooling water flow path,
15 cathode gas flow path,
20,1000 deformation absorbing member,
21,1001 substrate,
21a, 1001a,
21b, 1001a other side,
22 slits,
23,1003 first upright,
23a first base end,
23b first tip,
24,1004 second upright,
24a second proximal end,
24b second tip,
25 1st junction part (equivalent to a junction part),
26 2nd junction part (equivalent to junction part),
27 deformation part,
30 Membrane electrode assembly,
31 electrolyte membrane,
32 anode,
33 cathode,
34 Frame,
100 fuel cells,
211, 212 current collector plate,
211h current collector,
211i protrusion,
300 enclosure,
311, 312 end plate,
311j through-hole,
320 fastening plate,
330 reinforcing plate,
340 screws,
11a, 12a, 34a, 211a, 311a cathode gas supply port,
11b, 12b, 34b, 211b, 311b Cooling fluid supply port,
11c, 12c, 34c, 211c, 311c anode gas supply port,
11d, 12d, 34d, 211d, 311d Anode gas outlet,
11e, 12e, 34e, 211e, 311e Cooling fluid outlet,
11f, 12f, 34f, 211f, 311f Cathode gas outlet,
X stacking direction,
Y one direction,
Z Other directions.

Claims (12)

アノード側セパレータとカソード側セパレータとの間に配設し、前記アノード側セパレータまたは前記カソード側セパレータの積層方向に沿った変位を変形して吸収する燃料電池用の変形吸収部材であって、
薄板状の基材と、
前記基材の一面から他面にかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなるスリットと、
隣り合う前記スリットの間の前記一面から凸状に起立して設けた第1起立材と、
前記第1起立材と隣接し、隣り合う前記スリットの間の前記他面から凸状に起立して設けた第2起立材と、を備えた変形吸収部材。
A deformation absorbing member for a fuel cell, which is disposed between an anode side separator and a cathode side separator and deforms and absorbs a displacement along a stacking direction of the anode side separator or the cathode side separator,
A thin substrate,
A slit formed of a long opening penetrating in a lattice form from one surface to the other surface of the substrate;
A first standing member provided in a convex shape from the one surface between the adjacent slits;
A deformation absorbing member comprising: a second upright material provided adjacent to the first upright material and protruding upright from the other surface between the adjacent slits.
前記変形吸収部材は、前記第1起立材と、前記第2起立材とが、前記アノード側セパレータまたは前記カソード側セパレータの流路部における媒体の流通方向に沿った一の方向、または前記一の方向と交差する他の方向に沿って隣り合うように備えた請求項1に記載の変形吸収部材。   In the deformation absorbing member, the first upright material and the second upright material are arranged in one direction along a flow direction of the medium in the flow path portion of the anode side separator or the cathode side separator, or the one upright material. The deformation | transformation absorption member of Claim 1 provided so that it might adjoin along the other direction which cross | intersects a direction. 前記第1起立材の一端に設けた第1基端部と、前記第1起立材と前記他の方向に沿って隣り合う前記第2起立材の一端に設けた第2基端部と、の間に変形自在な変形部を備え、
前記変形部は、前記積層方向に沿った方向において、前記第1起立材の中心に設けた第1先端部と、前記第2起立材の中心に設けた第2先端部との、中央に配設している請求項1または2に記載の変形吸収部材。
A first base end provided at one end of the first upright, and a second base end provided at one end of the second upright adjacent to the first upright in the other direction. With a deformable part that can be deformed between,
The deformable portion is arranged in the center between a first tip provided at the center of the first upright and a second tip provided at the center of the second upright in the direction along the stacking direction. The deformation | transformation absorption member of Claim 1 or 2 provided.
アノード側セパレータとカソード側セパレータとを備えたセパレータユニットと、
前記アノード側セパレータと前記カソード側セパレータとの間に配設し、前記アノード側セパレータまたは前記カソード側セパレータの積層方向に沿った変位を変形して吸収する変形吸収部材と、を有し、
前記変形吸収部材は、
薄板状の基材と、
前記基材の一面から他面にかけて格子状に貫通した長尺状の開口からなるスリットと、
隣り合う前記スリットの間の前記一面から凸状に起立して設けた第1起立材と、
前記第1起立材と隣接し、隣り合う前記スリットの間の前記他面から凸状に起立して設けた第2起立材と、を備えた燃料電池。
A separator unit comprising an anode separator and a cathode separator;
A deformation-absorbing member disposed between the anode-side separator and the cathode-side separator, and deforming and absorbing displacement along the stacking direction of the anode-side separator or the cathode-side separator,
The deformation absorbing member is
A thin substrate,
A slit formed of a long opening penetrating in a lattice form from one surface to the other surface of the substrate;
A first standing member provided in a convex shape from the one surface between the adjacent slits;
A fuel cell comprising: a second upright material provided adjacent to the first upright material and protruding upright from the other surface between the adjacent slits.
前記アノード側セパレータおよび前記カソード側セパレータは、凹凸形状を複数連ねて形成し媒体を流通させる流路部をそれぞれ備え、
前記変形吸収部材は、前記流路部における前記媒体の流通方向に沿った一の方向と、前記一の方向と交差する他の方向とに、前記第1起立材および前記第2起立材をそれぞれ複数設け、
前記第1起立材は、前記他の方向に沿った各列においてそれぞれ1個以上、前記カソード側セパレータまたは前記アノード側セパレータの流路部に接合して接合部を形成した請求項4に記載の燃料電池。
The anode-side separator and the cathode-side separator are each provided with a flow path portion that forms a plurality of concavo-convex shapes and distributes the medium,
The deformation absorbing member includes the first upright material and the second upright material in one direction along the flow direction of the medium in the flow path portion and in another direction intersecting the one direction, respectively. Multiple
The said 1st upright material was joined to the flow-path part of the said cathode side separator or the said anode side separator, respectively in each row along the said other direction, and formed the junction part of Claim 4. Fuel cell.
前記第2起立材は、前記他の方向に沿った各列においてそれぞれ1個以上、前記アノード側セパレータまたは前記カソード側セパレータの前記流路部に接合して前記接合部を形成した請求項5に記載の燃料電池。   The said 2nd upright material is joined to the said flow-path part of the said anode side separator or the said cathode side separator, respectively in each row along the said other direction, and formed the said junction part. The fuel cell as described. 前記接合部は、溶接、カシメ、または接着によって形成した請求項5または6に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 5, wherein the joint portion is formed by welding, caulking, or adhesion. 前記接合部は、凹凸形状を連ねて形成した流路部のうち、前記第1起立材または前記第2起立材に向かう方向に凸状に突出した突出部に形成した請求項5〜7のいずれか1項に記載の燃料電池。   The said junction part is formed in the protrusion part which protruded in the convex direction in the direction which goes to the said 1st standing material or the said 2nd standing material among the flow-path parts formed connecting the uneven | corrugated shape. The fuel cell according to claim 1. 前記変形吸収部材は、前記スリットの長手方向を、前記アノード側セパレータおよび前記カソード側セパレータに流通させる媒体の流通方向に沿うように配設した請求項4〜8のいずれか1項に記載の燃料電池。   The fuel according to any one of claims 4 to 8, wherein the deformation absorbing member is disposed so that a longitudinal direction of the slit is along a flow direction of a medium that flows through the anode-side separator and the cathode-side separator. battery. 前記変形吸収部材は、前記スリットの長手方向を、前記アノード側セパレータおよび前記カソード側セパレータに流通させる媒体の流通方向と交差するように配設した請求項4〜8のいずれか1項に記載の燃料電池。   9. The deformation absorbing member according to claim 4, wherein the deformation absorbing member is disposed so that a longitudinal direction of the slit intersects a flow direction of a medium flowing through the anode-side separator and the cathode-side separator. Fuel cell. 前記変形吸収部材は、前記第1起立材の一端に設けた第1基端部と、前記第1起立材と前記他の方向に沿って隣り合う前記第2起立材の一端に設けた第2基端部と、の間に変形自在な変形部を備え、
前記変形部は、前記アノード側セパレータに凹凸形状を複数連ねて形成し前記媒体を流通させる流路部と、前記カソード側セパレータに凹凸形状を複数連ねて形成し前記媒体を流通させる流路部と、の間に配設した請求項10に記載の燃料電池。
The deformation absorbing member includes a first base end provided at one end of the first upright material, and a second base provided at one end of the second upright material adjacent to the first upright material along the other direction. A deformable part that is freely deformable between the base end part and
The deforming portion includes a flow passage portion that forms a plurality of concave and convex shapes on the anode-side separator and distributes the medium, and a flow passage portion that forms a plurality of concave and convex shapes on the cathode-side separator and distributes the medium. The fuel cell according to claim 10, which is disposed between the two.
前記第1起立材は、前記他の方向に沿った各列においてそれぞれ1個以上、前記突出部に前記接合部を形成した請求項8〜11のいずれか1項に記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 8 to 11, wherein at least one first upright member is formed in the protruding portion in each row along the other direction.
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