JP2016048620A - Separator for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池のセパレータに関するものである。 The present invention relates to a separator for a fuel cell.
固体高分子型の燃料電池のセルは、イオン交換膜からなる電解質膜を一対の電極で挟む膜電極接合体（いわゆるＭＥＡ）と、膜電極接合体を挟む一対のセパレータとを備えている。そして、一方のセパレータと膜電極接合体との間に形成された流体流路に燃料ガス（例えば水素ガス）が供給され、他方のセパレータと膜電極接合体との間に形成された流体流路には酸化ガス（例えば、空気）が供給される。 A cell of a polymer electrolyte fuel cell includes a membrane electrode assembly (so-called MEA) that sandwiches an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane between a pair of electrodes, and a pair of separators that sandwich the membrane electrode assembly. Then, a fuel gas (for example, hydrogen gas) is supplied to a fluid passage formed between one separator and the membrane electrode assembly, and a fluid passage formed between the other separator and the membrane electrode assembly. Is supplied with an oxidizing gas (for example, air).
通常、燃料電池は複数のセルが積層された構造になっている。そして、隣り合うセルのセパレータ同士が接触するとともに、それらセパレータの間に形成された流体流路に冷却媒体（例えば冷却水）が供給される構造のものが知られている。 Usually, a fuel cell has a structure in which a plurality of cells are stacked. And the thing of the structure where a cooling medium (for example, cooling water) is supplied to the fluid flow path formed between the separators of the adjacent cell contacts is known.
上記セパレータとしては、薄板状の部材によって形成されたものが提案されている（特許文献１参照）。上記流体流路は各セパレータに形成された貫通孔や凸部によって区画形成されている。例えばセパレータにおける上記流体流路の周囲を囲う位置に凸部が延設されており、そうした凸部と同凸部に接触する接触部分（具体的には、セパレータ間に設けられたフレームや、他のセパレータ）との間にガスケットが介設される等して、凸部と接触部分との間がシールされている。こうしたセパレータを採用することにより、流体流路からの流体（燃料ガスや、酸化ガス、冷却媒体）の漏れが抑えられる。 As the separator, a separator formed of a thin plate member has been proposed (see Patent Document 1). The fluid flow path is defined by a through hole or a protrusion formed in each separator. For example, a convex portion is extended at a position surrounding the periphery of the fluid flow path in the separator, and such a convex portion and a contact portion that contacts the convex portion (specifically, a frame provided between the separator, other Between the convex portion and the contact portion, for example, a gasket is interposed between the convex portion and the contact portion. By adopting such a separator, leakage of fluid (fuel gas, oxidizing gas, cooling medium) from the fluid flow path can be suppressed.
ここで、上述のようにセパレータに流体流路の周囲を囲む形状の凸部が延設されている場合には、凸部の延設形状に起因して、凸部の各部における剛性にばらつきが生じやすい。そうした剛性のばらつきは、燃料電池が組み立てられた状態で、凸部と上記接触部分との合わせ面に作用する面圧にばらつきを生じさせるおそれがある。そして、この場合には、凸部に作用する面圧が低くなる部分ができてしまうために、これによるシール性能の低下を招くおそれがある。 Here, when the convex part of the shape surrounding the periphery of the fluid flow path is extended in the separator as described above, the rigidity in each part of the convex part varies due to the extended shape of the convex part. Prone to occur. Such variation in rigidity may cause variation in the surface pressure acting on the mating surface between the convex portion and the contact portion in a state where the fuel cell is assembled. In this case, there is a portion where the surface pressure acting on the convex portion is lowered, which may cause a reduction in sealing performance.
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、凸部によるシール性能の低下を抑えることのできる燃料電池のセパレータを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell separator capable of suppressing a decrease in sealing performance due to a convex portion.
上記課題を達成するための燃料電池のセパレータは、燃料電池セルの膜電極接合体に設けられて、前記燃料電池セルに流体を供給する流体流路の周囲を囲う形状で延びて該流体流路の側壁の一部をなす凸部を有し、前記凸部と同凸部の先端に接触する接触部分との間が前記流体流路からの前記流体の漏れを抑えるためのシール部になる。そして、前記凸部は、直線状に延びる直線部と湾曲した形状で延びる湾曲部とを有し、前記直線部の延設方向と直行する方向における断面形状が、前記湾曲部の延設方向と直行する方向における断面形状よりも、突出方向における剛性が低い形状である。 A fuel cell separator for achieving the above object is provided in a membrane electrode assembly of a fuel cell and extends in a shape surrounding a fluid channel for supplying fluid to the fuel cell. A seal portion for suppressing leakage of the fluid from the fluid flow path is formed between the convex portion and a contact portion that contacts the tip of the convex portion. The convex portion includes a linear portion extending linearly and a curved portion extending in a curved shape, and a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the extending direction of the linear portion is the extending direction of the curved portion. It is a shape whose rigidity in the protruding direction is lower than the cross-sectional shape in the perpendicular direction.
凸部の断面形状が同一であれば、凸部において延設形状が湾曲している部分（湾曲部）の剛性は直線状に延びる部分（直線部）の剛性と比較して高くなる。上記セパレータでは、延設方向と直行する方向における湾曲部の断面形状が、延設方向と直行する方向における直線部の断面形状と比較して、その突出方向（以下、厚さ方向）における剛性の低い形状になっている。そのため、延設方向と直行する方向における断面形状を、延設形状が剛性の低い形状である直線部については剛性の高くなる形状にするとともに、延設形状が剛性の高い形状である湾曲部については剛性が低くなる形状にすることができる。これにより、直線部の剛性と湾曲部の剛性との差を小さくすることが可能になる。そして、このようにして凸部の各部の剛性のばらつきを小さくすることにより、燃料電池を組み立てた際に凸部の各部に作用する面圧のばらつきを抑えることができるため、同凸部によるシール性能の低下を抑えることができる。 If the cross-sectional shape of the convex portion is the same, the rigidity of the portion where the extended shape is curved (curved portion) in the convex portion is higher than the rigidity of the portion (linear portion) extending linearly. In the separator, the cross-sectional shape of the curved portion in the direction orthogonal to the extending direction is more rigid in the protruding direction (hereinafter referred to as the thickness direction) than the cross-sectional shape of the linear portion in the direction orthogonal to the extending direction. It has a low shape. For this reason, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the extending direction is made to be a shape having a high rigidity for the linear portion whose extending shape has a low rigidity, and a curved portion having a highly rigid extending shape. Can have a shape with low rigidity. This makes it possible to reduce the difference between the rigidity of the straight portion and the bending portion. And by reducing the variation in rigidity of each part of the convex part in this way, it is possible to suppress the variation in surface pressure acting on each part of the convex part when the fuel cell is assembled. A decrease in performance can be suppressed.
上記セパレータにおいて、当該セパレータは薄板状の部材からなり、前記凸部は、断面台形状で延びており、前記湾曲部における前記断面台形状の脚にあたる側壁の傾斜が前記直線部における前記断面台形状の脚にあたる側壁の傾斜よりも緩やかであることが好ましい。 In the separator, the separator is made of a thin plate-like member, the convex portion extends in a trapezoidal shape in cross section, and the slope of the side wall corresponding to the leg of the trapezoidal shape in the curved portion is the trapezoidal shape in the straight line portion. It is preferable that the slope is gentler than the inclination of the side wall corresponding to the leg.
上記セパレータでは、延設方向と直行する方向における凸部の断面が台形状である場合には、同凸部の厚さ方向における剛性は、台形状の脚にあたる側壁の傾斜が緩やかであるほど低くなる。上記セパレータによれば、直線部の上記側壁の傾斜よりも湾曲部の上記側壁の傾斜が緩やかであるため、湾曲部の延設方向と直行する方向における断面形状を、直線部の延設方向と直行する方向における断面形状と比較して、その厚さ方向における剛性の低い形状にすることができる。 In the separator, when the cross section of the convex portion in the direction orthogonal to the extending direction is trapezoidal, the rigidity in the thickness direction of the convex portion is lower as the inclination of the side wall corresponding to the trapezoidal leg is gentler. Become. According to the separator, since the inclination of the side wall of the curved portion is gentler than the inclination of the side wall of the linear portion, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the extending direction of the curved portion is defined as the extending direction of the linear portion. Compared with the cross-sectional shape in the perpendicular direction, the shape can be made less rigid in the thickness direction.
上記セパレータにおいて、前記凸部は、湾曲した形状で延びる湾曲部を複数有し、全ての前記湾曲部の曲げ半径が同一であることが好ましい。
湾曲部の剛性は、その曲げ半径によっても異なる。具体的には、曲げ半径が小さいほど湾曲部の剛性は高くなり易い。上記セパレータによれば、全ての湾曲部の曲げ半径が同一になっているために、複数の湾曲部における剛性のばらつきを抑えることができ、凸部の各部に作用する面圧にばらつきが生じることを抑えることができる。
In the separator, it is preferable that the convex portion has a plurality of curved portions extending in a curved shape, and all the curved portions have the same bending radius.
The rigidity of the curved portion varies depending on the bending radius. Specifically, the smaller the bending radius, the higher the rigidity of the curved portion. According to the separator, since the bending radii of all the curved portions are the same, it is possible to suppress the variation in rigidity in the plurality of curved portions, and the surface pressure acting on each portion of the convex portion varies. Can be suppressed.
上記課題を達成するための燃料電池のセパレータは、燃料電池セルの膜電極接合体に設けられて、前記燃料電池セルに流体を供給する流体流路の周囲を囲う形状で延びて該流体流路の側壁の一部をなす凸部を有し、前記凸部と同凸部の先端に接触する接触部分との間が前記流体流路からの前記流体の漏れを抑えるためのシール部になる。そして、前記凸部は、湾曲した形状で延びる湾曲部を複数有し、全ての前記湾曲部の曲げ半径が同一である。 A fuel cell separator for achieving the above object is provided in a membrane electrode assembly of a fuel cell and extends in a shape surrounding a fluid channel for supplying fluid to the fuel cell. A seal portion for suppressing leakage of the fluid from the fluid flow path is formed between the convex portion and a contact portion that contacts the tip of the convex portion. The convex portion has a plurality of curved portions extending in a curved shape, and the bending radii of all the curved portions are the same.
上記セパレータによれば、全ての湾曲部の曲げ半径が同一になっているために、複数の湾曲部における剛性のばらつきを抑えることができる。そして、このようにして凸部の各部の剛性のばらつきを小さくすることにより、燃料電池を組み立てた際に凸部の各部に作用する面圧のばらつきを抑えることができるため、同凸部によるシール性能の低下を抑えることができる。 According to the separator, since the bending radii of all the curved portions are the same, it is possible to suppress variation in rigidity in the plurality of curved portions. And by reducing the variation in rigidity of each part of the convex part in this way, it is possible to suppress the variation in surface pressure acting on each part of the convex part when the fuel cell is assembled. A decrease in performance can be suppressed.
上記セパレータにおいて、前記凸部は前記湾曲部のみによって構成されることが好ましい。
上記セパレータによれば、凸部の全ての部分を曲げ半径が同一の湾曲部によって構成することができる。そのため、凸部の各部における剛性のばらつきを、ひいては凸部の各部に作用する面圧のばらつきを抑えることができる。
In the separator, it is preferable that the convex portion is constituted only by the curved portion.
According to the said separator, all the parts of a convex part can be comprised by the curved part with the same bending radius. Therefore, it is possible to suppress the variation in rigidity in each part of the convex part, and in turn, the variation in the surface pressure acting on each part of the convex part.
上記セパレータにおいて、当該セパレータは薄板状の部材からなり、前記凸部は、断面台形状で延びており、前記湾曲部は、前記断面台形状の脚にあたる側壁のうちの湾曲形状の内側にあたる内側壁の傾斜が同湾曲形状の外側にあたる外側壁の傾斜よりも緩やかであることが好ましい。 In the separator, the separator is made of a thin plate-like member, the convex portion extends in a trapezoidal cross section, and the curved portion is an inner wall corresponding to the inner side of the curved shape among the side walls corresponding to the legs of the trapezoidal cross section. It is preferable that the inclination of the outer wall is gentler than the inclination of the outer wall corresponding to the outer side of the curved shape.
上記セパレータでは、湾曲部の内側壁の傾きと外側壁の傾きとが同一の場合には、内側壁の曲げ半径が外側壁の曲げ半径よりも小さくなるため、内側壁の剛性が外側壁の剛性よりも高くなる。上記セパレータによれば、そうした湾曲部の内側壁の傾きが外側壁の傾きよりも緩やかであるため、曲げ半径が小さい内側壁を剛性の低くなる形状にし、曲げ半径が大きい外側壁を剛性が高くなる形状にすることができる。これにより、湾曲部の内側壁の剛性と外側壁の剛性との差を小さくすることが可能になるため、湾曲部の湾曲形状における内側と外側とでの面圧の差を抑えることができる。 In the above separator, when the inclination of the inner wall of the curved portion and the inclination of the outer wall are the same, the bending radius of the inner wall is smaller than the bending radius of the outer wall. Higher than. According to the separator, since the inclination of the inner wall of such a curved portion is gentler than the inclination of the outer wall, the inner wall having a small bending radius is shaped to have low rigidity, and the outer wall having a large bending radius has high rigidity. Can be made into a shape. As a result, the difference between the rigidity of the inner wall and the rigidity of the outer wall of the bending portion can be reduced, so that the difference in surface pressure between the inner side and the outer side of the bending shape of the bending portion can be suppressed.
本発明によれば、セパレータの凸部によるシール性能の低下を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in sealing performance due to the convex portion of the separator.
以下、燃料電池のセパレータの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示す第１セパレータ２０は、燃料電池スタックを構成する燃料電池セル１０が備えるものである。第１セパレータ２０は、金属製の薄板状部材にプレス加工により起伏が付与されたものである。この起伏は、凹部２１および凸部２２によって構成されている。凸部２２には、燃料電池セル１０の内部において反応ガス（具体的には、水素ガスや酸素ガス）の通路を区画したり、反応ガスや冷却水を流通させる流体流路を燃料電池スタックの外部から遮断するシール構造を構成したりする役割がある。
Hereinafter, an embodiment of a fuel cell separator will be described with reference to the drawings.
The first separator 20 shown in FIG. 1 is provided in the fuel cell 10 constituting the fuel cell stack. The first separator 20 is a metal thin plate member provided with relief by press working. This undulation is constituted by the concave portion 21 and the convex portion 22. The projecting portion 22 defines a fluid flow path for dividing a reaction gas (specifically, hydrogen gas or oxygen gas) passage inside the fuel cell 10 or flowing a reaction gas or cooling water in the fuel cell stack. There is also a role of configuring a seal structure that shuts off from the outside.
第１セパレータ２０には、上記薄板状部材が打ち抜かれることで貫通孔２３〜２８が形成されている。貫通孔２３および貫通孔２４は、各燃料電池セル１０を冷却するための冷却水が通過する冷却水流路の一部を構成する。貫通孔２５および貫通孔２６は、各燃料電池セル１０に供給される水素ガスが通過する水素ガス流路の一部を構成する。貫通孔２７および貫通孔２８は、各燃料電池セル１０に供給される酸素ガスが通過する酸素ガス流路の一部を構成する。 Through holes 23 to 28 are formed in the first separator 20 by punching the thin plate member. The through hole 23 and the through hole 24 constitute a part of the cooling water flow path through which the cooling water for cooling each fuel cell 10 passes. The through hole 25 and the through hole 26 constitute a part of the hydrogen gas flow path through which the hydrogen gas supplied to each fuel cell 10 passes. The through hole 27 and the through hole 28 constitute a part of an oxygen gas flow path through which oxygen gas supplied to each fuel cell 10 passes.
図２に示すように、第２セパレータ３０は、金属製の薄板状部材にプレス加工により起伏が付与されたものである。この起伏は、凹部３１および凸部３２によって構成されている。凸部３２には、燃料電池セル１０の内部において水素ガス流路や酸素ガス流路を区画したり、水素ガス流路や酸素ガス流路、冷却水流路を燃料電池スタックの外部から遮断するシール構造を構成したりする役割がある。なお、上記第２セパレータ３０の形状は、図１に示した第１セパレータ２０の形状の鏡像になっている。第２セパレータ３０にも、第１セパレータ２０（図１参照）と同様に、上記薄板状部材が打ち抜かれることで貫通孔３３〜３８が形成されている。 As shown in FIG. 2, the second separator 30 is a metal thin plate-like member provided with undulations by press working. This undulation is constituted by the concave portion 31 and the convex portion 32. The protrusion 32 has a seal that partitions the hydrogen gas flow path and the oxygen gas flow path inside the fuel cell 10 and blocks the hydrogen gas flow path, the oxygen gas flow path, and the cooling water flow path from the outside of the fuel cell stack. And has the role of constructing the structure. The shape of the second separator 30 is a mirror image of the shape of the first separator 20 shown in FIG. Similarly to the first separator 20 (see FIG. 1), through holes 33 to 38 are formed in the second separator 30 by punching the thin plate member.
図３に示すように、燃料電池セル１０は、上記第１セパレータ２０および第２セパレータ３０の他に、膜電極接合体４０とフレーム５０とを備えている。
膜電極接合体４０は、固体高分子膜である電解質膜４１と、電解質膜４１を挟む一対の電極４２，４３とを備えている。すなわち、本実施形態では、燃料電池セル１０として、固体高分子形燃料電池を例示している。膜電極接合体４０は、フレーム５０に接続されている。詳しくは、電解質膜４１の端部をフレーム５０が挟み込むことで、電解質膜４１がフレーム５０に接続されている。これは、図３においては、燃料電池セル１０の上記貫通孔２５，３５よりも内方側（同図の左側）では電解質膜４１がフレーム５０に挟まれる一方、貫通孔２５，３５よりも外方側（同図の右側）においては電解質膜４１が存在しないことで示されている。なお、フレーム５０にも、各貫通孔２３〜２８，３３〜３８に対応する位置にそれぞれ貫通孔５１が形成されている。
As shown in FIG. 3, the fuel cell 10 includes a membrane electrode assembly 40 and a frame 50 in addition to the first separator 20 and the second separator 30.
The membrane electrode assembly 40 includes an electrolyte membrane 41 that is a solid polymer membrane, and a pair of electrodes 42 and 43 that sandwich the electrolyte membrane 41. That is, in this embodiment, the polymer electrolyte fuel cell is illustrated as the fuel cell 10. The membrane electrode assembly 40 is connected to the frame 50. Specifically, the electrolyte membrane 41 is connected to the frame 50 by sandwiching the end portion of the electrolyte membrane 41 with the frame 50. In FIG. 3, the electrolyte membrane 41 is sandwiched by the frame 50 on the inner side (left side in the figure) of the fuel cell 10 than the through holes 25 and 35, while the outer side of the through holes 25 and 35 is outside. This is indicated by the absence of the electrolyte membrane 41 on the side (the right side of the figure). In the frame 50, through holes 51 are formed at positions corresponding to the through holes 23 to 28 and 33 to 38, respectively.
第２セパレータ３０における貫通孔３５の周縁や貫通孔３６（図示略）の周縁は凹部３１となっており、この凹部３１とフレーム５０との接触部分によって、貫通孔３５，３６の内部（水素ガス流路）が燃料電池セル１０の内部に対してシールされている。ただし、第２セパレータ３０における貫通孔３５，３６の周縁の一部は、フレーム５０に形成された溝部５２と接触した状態になっている。この溝部５２は、フレーム５０の表面が切削されてその厚さが低減された形状になっている。こうした構成によれば、水素ガス流路における上記貫通孔３５，３６によって区画される部分内の水素ガスは、図３中に矢印で示すように、溝部５２を介して、水素ガス流路における上記膜電極接合体４０と第２セパレータ３０内面とによって区画される部分に対して流入または流出する。このように、本実施形態では、溝部５２によって、各燃料電池セル１０に水素ガスを分配する水素ガス流路の一部が形成されている。 The peripheral edge of the through-hole 35 and the peripheral edge of the through-hole 36 (not shown) in the second separator 30 are concave portions 31, and the inside of the through-holes 35, 36 (hydrogen gas) is formed by the contact portion between the concave portion 31 and the frame 50. The flow path) is sealed against the inside of the fuel cell 10. However, a part of the periphery of the through holes 35 and 36 in the second separator 30 is in a state of being in contact with the groove portion 52 formed in the frame 50. The groove 52 has a shape in which the surface of the frame 50 is cut to reduce its thickness. According to such a configuration, the hydrogen gas in the portion partitioned by the through holes 35 and 36 in the hydrogen gas channel passes through the groove 52 as shown by the arrows in FIG. It flows in or out of the portion defined by the membrane electrode assembly 40 and the inner surface of the second separator 30. As described above, in the present embodiment, the groove portion 52 forms a part of the hydrogen gas flow path for distributing the hydrogen gas to each fuel cell 10.
一方、第１セパレータ２０における貫通孔２５の周縁や貫通孔２６（図示略）の周縁は凹部２１になっており、この凹部２１とフレーム５０との接触部分によって、貫通孔２５，２６の内部（水素ガス流路）を燃料電池セル１０の内部に対してシールしている。また、第１セパレータ２０における貫通孔２５，２６の周縁に接触する部分には溝部５２が配置されない。これは、本実施形態においては、膜電極接合体４０およびフレーム５０と第２セパレータ３０との間に水素ガスを流通させ、膜電極接合体４０およびフレーム５０と第１セパレータ２０との間に水素ガスを流通させない設定を例示していることに対応している。 On the other hand, the peripheral edge of the through hole 25 in the first separator 20 and the peripheral edge of the through hole 26 (not shown) are recessed portions 21, and the contact portion between the recessed portion 21 and the frame 50 allows the inside of the through holes 25 and 26 ( The hydrogen gas flow path) is sealed against the inside of the fuel cell 10. Moreover, the groove part 52 is not arrange | positioned in the part which contacts the periphery of the through-holes 25 and 26 in the 1st separator 20. FIG. In the present embodiment, this is because hydrogen gas is circulated between the membrane electrode assembly 40 and the frame 50 and the second separator 30, and hydrogen is interposed between the membrane electrode assembly 40 and the frame 50 and the first separator 20. This corresponds to exemplifying a setting in which gas is not circulated.
図４に示すように、第１セパレータ２０における貫通孔２７の周縁や貫通孔２８（図示略）の周縁は凹部２１となっている。そして、これら凹部２１とフレーム５０との接触部分によって、貫通孔２７，２８の内部（酸素ガス流路）に対して燃料電池セル１０の内部をシールしている。ただし、第１セパレータ２０における貫通孔２７，２８の周縁の一部は、フレーム５０に形成された溝部５２（図示略）と接触した状態になっている。この溝部５２は、フレーム５０の表面が切削されてその厚さが低減された形状になっている。こうした構成によれば、酸素ガス流路における上記貫通孔２７，２８によって区画される部分内の酸素ガスは、上記溝部５２を介して、酸素ガス流路における上記膜電極接合体４０（図３参照）と第１セパレータ２０内面とによって区画される部分に対して流入または流出する。このように、本実施形態では、溝部５２によって、各燃料電池セル１０に酸素ガスを分配する酸素ガス流路の一部が形成されている。 As shown in FIG. 4, the periphery of the through hole 27 and the periphery of the through hole 28 (not shown) in the first separator 20 are concave portions 21. The inside of the fuel cell 10 is sealed with respect to the inside of the through holes 27 and 28 (oxygen gas flow path) by the contact portion between the recess 21 and the frame 50. However, part of the periphery of the through holes 27 and 28 in the first separator 20 is in contact with a groove 52 (not shown) formed in the frame 50. The groove 52 has a shape in which the surface of the frame 50 is cut to reduce its thickness. According to such a configuration, the oxygen gas in the portion partitioned by the through holes 27 and 28 in the oxygen gas channel passes through the groove 52 and the membrane electrode assembly 40 (see FIG. 3) in the oxygen gas channel. ) And the inner surface of the first separator 20. As described above, in this embodiment, the groove portion 52 forms a part of the oxygen gas flow path for distributing the oxygen gas to each fuel cell 10.
一方、第２セパレータ３０における貫通孔３７の周縁部分や貫通孔３８（図示略）の周縁部分は、いずれも凹部３１となっている。そして、これら凹部３１とフレーム５０との接触部分によって、貫通孔３７，３８の内部（酸素ガス流路）に対して燃料電池セル１０内をシールしている。また、第２セパレータ３０における貫通孔３７，３８の周縁に接触する部分には溝部５２が配置されない。これは、本実施形態においては、膜電極接合体４０（図３参照）およびフレーム５０と第１セパレータ２０との間に酸素ガスを流通させ、膜電極接合体４０およびフレーム５０と第２セパレータ３０との間に酸素ガスを流通させない設定を例示していることに対応している。 On the other hand, the peripheral portion of the through hole 37 and the peripheral portion of the through hole 38 (not shown) in the second separator 30 are both concave portions 31. The inside of the fuel cell 10 is sealed with respect to the inside of the through holes 37 and 38 (oxygen gas flow path) by the contact portion between the recess 31 and the frame 50. Further, the groove portion 52 is not disposed in a portion of the second separator 30 that contacts the peripheral edge of the through holes 37 and 38. In this embodiment, the oxygen gas is circulated between the membrane electrode assembly 40 (see FIG. 3) and the frame 50 and the first separator 20 in this embodiment, and the membrane electrode assembly 40 and the frame 50 and the second separator 30 are thus circulated. This corresponds to the example in which oxygen gas is not circulated between the two.
図５に示すように、第１セパレータ２０における貫通孔２３の周縁部分や貫通孔２４の周縁部分は、いずれも凹部２１となっている。そして、これら凹部２１とフレーム５０との接触部分によって、貫通孔２３，２４の内部（冷却水流路）が燃料電池セル１０の内部に対してシールされている。一方、第２セパレータ３０における貫通孔３３の周縁部分や貫通孔３４の周縁部分は、いずれも凹部３１となっている。そして、これら凹部３１とフレーム５０との接触部分によって、貫通孔２３，２４の内部（冷却水流路）を燃料電池セル１０内に対してシールしている。 As shown in FIG. 5, the peripheral portion of the through hole 23 and the peripheral portion of the through hole 24 in the first separator 20 are both concave portions 21. And the inside (cooling water flow path) of the through holes 23 and 24 is sealed with respect to the inside of the fuel cell 10 by the contact portion between the recess 21 and the frame 50. On the other hand, the peripheral portion of the through hole 33 and the peripheral portion of the through hole 34 in the second separator 30 are both concave portions 31. And the inside (cooling water flow path) of the through-holes 23 and 24 is sealed with respect to the inside of the fuel cell 10 by the contact part of these recessed parts 31 and the flame | frame 50. FIG.
そして、隣接する一対の燃料電池セル１０のうちの一方の第１セパレータ２０に他方の第２セパレータ３０（図５中の上部に示す）が重ねられることで、冷却水流路が区画形成される。すなわち、図５においては、貫通孔２３よりも内方側（同図の左側）において、一方の燃料電池セル１０の第１セパレータ２０外面と他方の燃料電池セル１０の第２セパレータ３０外面とによって区画される空間が冷却水流路になる。なお、この冷却水流路を通じて供給される冷却水（図５中に矢印で示す）の冷却対象となる燃料電池セルは、その両側の一対の燃料電池セル１０である。 Then, the other second separator 30 (shown in the upper part in FIG. 5) is overlapped on one first separator 20 of the pair of adjacent fuel cells 10, thereby forming a cooling water flow path. That is, in FIG. 5, on the inner side of the through hole 23 (left side in FIG. 5), the outer surface of the first separator 20 of one fuel cell 10 and the outer surface of the second separator 30 of the other fuel cell 10. The partitioned space becomes a cooling water flow path. In addition, the fuel cell which becomes the cooling object of the cooling water (indicated by an arrow in FIG. 5) supplied through this cooling water flow path is a pair of fuel cells 10 on both sides thereof.
第１セパレータ２０の凸部２２および第２セパレータ３０の凸部３２における上記貫通孔２５，２６の周囲を囲む部分や貫通孔３５，３６の周囲を囲む部分は、水素ガス流路の側壁の一部を構成している。また、この部分では、第１セパレータ２０の凸部２２の先端と第２セパレータ３０の凸部３２の先端との接触部分に合成ゴム製のゴムシール２９が設けられている。具体的には、第１セパレータ２０の凸部２２の先端に合成ゴムが印刷されることにより、同凸部２２の先端部分の一部がゴムシール２９によって構成されている。本実施形態では、そうした各凸部２２，３２の先端が水素ガス流路からの水素ガスの漏れを抑えるためのシール部として機能する。なお図１においては、凸部２２のうち、シール部として機能する部分を網掛けで示すとともに、それ以外の部分を実線で示すことで区別している。本実施形態では、そうしたシール部として機能する部分がゴムシール２９を有している。 The portions surrounding the through holes 25 and 26 and the portions surrounding the through holes 35 and 36 in the convex portion 22 of the first separator 20 and the convex portion 32 of the second separator 30 are one of the side walls of the hydrogen gas flow path. Part. In this portion, a rubber seal 29 made of synthetic rubber is provided at a contact portion between the tip of the convex portion 22 of the first separator 20 and the tip of the convex portion 32 of the second separator 30. Specifically, synthetic rubber is printed on the tip of the convex portion 22 of the first separator 20, so that a part of the tip portion of the convex portion 22 is constituted by a rubber seal 29. In the present embodiment, the tips of the convex portions 22 and 32 function as a seal portion for suppressing leakage of hydrogen gas from the hydrogen gas flow path. In FIG. 1, the portion of the convex portion 22 that functions as a seal portion is indicated by shading, and the other portion is indicated by a solid line. In the present embodiment, the portion functioning as such a seal portion has a rubber seal 29.
一方、上記各凸部２２，３２における上記貫通孔２７，３７の周囲を囲む部分や貫通孔２８，３８の周囲を囲む部分は、酸素ガス流路の側壁の一部を構成している。また、この部分では、第１セパレータ２０の凸部２２の先端と他の燃料電池セル１０の第２セパレータ３０の凸部３２の先端との接触部分に上記ゴムシール２９が設けられている。本実施形態では、そうした各凸部２２，３２の先端が酸素ガス流路からの酸素ガスの漏れを抑えるためのシール部として機能する。 On the other hand, the portion surrounding the periphery of the through holes 27 and 37 and the portion surrounding the periphery of the through holes 28 and 38 in the convex portions 22 and 32 constitute a part of the side wall of the oxygen gas flow path. Further, in this portion, the rubber seal 29 is provided at a contact portion between the tip of the convex portion 22 of the first separator 20 and the tip of the convex portion 32 of the second separator 30 of another fuel cell 10. In the present embodiment, the tips of the convex portions 22 and 32 function as a seal portion for suppressing leakage of oxygen gas from the oxygen gas flow path.
他方、上記各凸部２２，３２における上記貫通孔２３，２４およびそれら貫通孔２３，２４を繋ぐ領域の周囲を囲む部分は、冷却水流路の側壁の一部を構成している。また、こうした部分では、第１セパレータ２０の凸部２２の先端と第２セパレータ３０の凸部３２の先端との接触部分に上記ゴムシール２９が設けられている。本実施形態では、第１セパレータ２０の凸部２２の先端や第２セパレータ３０の凸部３２の先端が冷却水流路からの冷却水の漏れを抑えるためのシール部として機能する。 On the other hand, the portions surrounding the periphery of the through holes 23 and 24 and the region connecting the through holes 23 and 24 in the convex portions 22 and 32 constitute a part of the side wall of the cooling water flow path. In such a portion, the rubber seal 29 is provided at a contact portion between the tip of the convex portion 22 of the first separator 20 and the tip of the convex portion 32 of the second separator 30. In the present embodiment, the tip of the convex portion 22 of the first separator 20 and the tip of the convex portion 32 of the second separator 30 function as a seal portion for suppressing leakage of cooling water from the cooling water flow path.
なお本実施形態では、第１セパレータ２０および第２セパレータ３０において、膜電極接合体４０から離間する方向に突出する部分を凸部２２，３２とし、膜電極接合体４０に近接する方向に突出する部分を凹部２１，３１としている。 In the present embodiment, in the first separator 20 and the second separator 30, the portions that protrude in the direction away from the membrane electrode assembly 40 are the convex portions 22 and 32, and project in the direction close to the membrane electrode assembly 40. The portions are recessed portions 21 and 31.
図１および図２に示すように、凸部２２，３２は直線状に延びる直線部６０と湾曲した形状で延びる湾曲部６１とを有している。また図６および図７に示すように、凸部２２，３２の直線部６０と湾曲部６１とは共に、左右対称の断面略台形状で延びている。そして、図７に示す凸部２２，３２の湾曲部６１における前記断面台形状の脚にあたる側壁６２の傾斜が、図６に示す直線部６０における前記断面台形状の脚にあたる側壁６２の傾斜よりも緩やかになっている。これにより、直線部６０の延設方向と直行する方向における断面形状（図６に示す断面形状）が湾曲部６１の延設方向と直行する方向における断面形状（図７に示す断面形状）よりも突出方向（図６、図７の上下方向、以下「厚さ方向」という）における剛性が低い形状になる。また、図１および図２に示すように、凸部２２，３２は、全ての湾曲部６１の曲げ半径（詳しくは、断面台形状における上底の幅方向における中心を繋いだ線の曲げ半径）が同一に設定されている。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the convex portions 22 and 32 have a linear portion 60 that extends linearly and a curved portion 61 that extends in a curved shape. As shown in FIGS. 6 and 7, both the straight portion 60 and the curved portion 61 of the convex portions 22 and 32 extend in a substantially trapezoidal cross section with left-right symmetry. Then, the inclination of the side wall 62 corresponding to the trapezoidal leg in the curved portion 61 of the convex parts 22 and 32 shown in FIG. 7 is more than the inclination of the side wall 62 corresponding to the leg in the trapezoidal shape in the straight part 60 shown in FIG. It has become moderate. Thereby, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the straight part 60 (the cross-sectional shape shown in FIG. 6) is more than the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the curved part 61 (cross-sectional shape shown in FIG. 7). It has a shape with low rigidity in the protruding direction (the vertical direction in FIGS. 6 and 7, hereinafter referred to as “thickness direction”). As shown in FIGS. 1 and 2, the convex portions 22 and 32 are bent radii of all the curved portions 61 (specifically, the bend radius of a line connecting the centers in the width direction of the upper base in the cross-sectional trapezoidal shape). Are set the same.
以下、本実施形態の第１セパレータ２０および第２セパレータ３０の作用を説明する。
第１セパレータ２０および第２セパレータ３０では、延設方向と直行する方向における凸部２２，３２の断面が略台形状である。そのため、凸部２２，３２の厚さ方向における剛性は、台形状の脚にあたる側壁６２の傾斜が緩やかであるほど低くなる。上記各セパレータ２０，３０では、直線部６０の上記側壁６２の傾斜よりも湾曲部６１の上記側壁６２の傾斜が緩やかになっているため、湾曲部６１の延設方向と直行する方向における断面形状が、直線部６０の延設方向と直行する方向における断面形状と比較して、その厚さ方向における剛性の低い形状になる。
Hereinafter, the operation of the first separator 20 and the second separator 30 of the present embodiment will be described.
In the 1st separator 20 and the 2nd separator 30, the cross section of the convex parts 22 and 32 in the direction orthogonal to the extending direction is substantially trapezoidal. Therefore, the rigidity in the thickness direction of the convex portions 22 and 32 becomes lower as the inclination of the side wall 62 corresponding to the trapezoidal leg becomes gentler. In each of the separators 20 and 30, since the inclination of the side wall 62 of the curved portion 61 is gentler than the inclination of the side wall 62 of the straight portion 60, a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the extending direction of the curved portion 61. However, as compared with the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the linear portion 60, the shape has a low rigidity in the thickness direction.
凸部２２，３２の延設方向における断面形状が同一であれば、凸部２２，３２における湾曲部６１の剛性は直線部６０の剛性と比較して高くなる。
この点、第１セパレータ２０および第２セパレータ３０では、凸部２２，３２の延設方向と直行する方向における湾曲部６１の断面形状が、延設方向と直行する方向における直線部６０の断面形状と比較して、その厚さ方向における剛性の低い形状になっている。そのため、延設方向と直行する方向における断面形状を、延設形状が剛性の低い形状である直線部６０については剛性の高くなる形状にするとともに、延設形状が剛性の高い形状である湾曲部６１については剛性が低くなる形状にすることができる。これにより、直線部６０の剛性と湾曲部６１の剛性との差を小さくすることが可能になる。本実施形態では、各種の実験やシミュレーションの結果をもとに、直線部６０の剛性と湾曲部６１の剛性とが略同一になるように、直線部６０および湾曲部６１の形状が設定されている。
If the cross-sectional shapes in the extending direction of the convex portions 22 and 32 are the same, the rigidity of the curved portion 61 in the convex portions 22 and 32 is higher than the rigidity of the linear portion 60.
In this regard, in the first separator 20 and the second separator 30, the cross-sectional shape of the curved portion 61 in the direction orthogonal to the extending direction of the convex portions 22 and 32 is the cross-sectional shape of the linear portion 60 in the direction orthogonal to the extending direction. Compared to the shape, it has a shape with low rigidity in the thickness direction. Therefore, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction is made to be a shape having a high rigidity for the linear portion 60 whose extending shape is a low rigidity shape, and a curved portion whose extending shape is a highly rigid shape. About 61, it can be made into the shape where rigidity becomes low. As a result, the difference between the rigidity of the straight part 60 and the rigidity of the bending part 61 can be reduced. In the present embodiment, the shapes of the linear portion 60 and the bending portion 61 are set so that the rigidity of the linear portion 60 and the bending portion 61 are substantially the same based on the results of various experiments and simulations. Yes.
また、上記湾曲部６１の剛性は、その曲げ半径によっても異なる。具体的には、曲げ半径が小さいほど湾曲部６１の剛性は高くなり易い。第１セパレータ２０および第２セパレータ３０では、全ての湾曲部６１の曲げ半径が同一になっているため、複数の湾曲部６１における剛性のばらつきが抑えられる。また、湾曲部６１の曲げ半径として１つの値のみを考慮すればよくなるため、各セパレータ２０，３０の形状設定にかかる作業が容易になる。 Further, the rigidity of the bending portion 61 varies depending on the bending radius. Specifically, the rigidity of the bending portion 61 tends to increase as the bending radius decreases. In the 1st separator 20 and the 2nd separator 30, since the bending radius of all the curved parts 61 is the same, the dispersion | variation in the rigidity in the some curved part 61 is suppressed. Further, since only one value needs to be considered as the bending radius of the bending portion 61, the work for setting the shapes of the separators 20 and 30 is facilitated.
本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）直線部６０の延設方向と直行する方向における断面形状を、湾曲部６１の延設方向と直行する方向における断面形状よりも、厚さ方向における剛性が低い形状にした。そのため、直線部６０の剛性と湾曲部６１の剛性との差を小さくすることが可能になる。そして、このようにして凸部２２，３２の各部の剛性のばらつきを小さくすることにより、燃料電池スタックを組み立てた際に凸部２２，３２の各部に作用する面圧のばらつきを抑えることができるため、同凸部２２，３２によるシール性能の低下を抑えることができる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the straight portion 60 is made to have a shape having lower rigidity in the thickness direction than the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the curved portion 61. Therefore, the difference between the rigidity of the straight part 60 and the bending part 61 can be reduced. In addition, by reducing the variation in rigidity of each part of the protrusions 22 and 32 in this way, it is possible to suppress the variation in surface pressure acting on each part of the protrusions 22 and 32 when the fuel cell stack is assembled. Therefore, it is possible to suppress a decrease in sealing performance due to the convex portions 22 and 32.
（２）湾曲部６１における前記断面台形状の脚にあたる側壁６２の傾斜を、直線部６０における前記断面台形状の脚にあたる側壁６２の傾斜よりも緩やかにした。そのため、湾曲部６１の延設方向と直行する方向における断面形状を、直線部６０の延設方向と直行する方向における断面形状と比較して、その厚さ方向における剛性の低い形状にすることができる。 (2) The inclination of the side wall 62 corresponding to the leg of the trapezoidal cross section in the curved portion 61 is made gentler than the inclination of the side wall 62 corresponding to the leg of the trapezoidal cross section in the linear portion 60. Therefore, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the curved portion 61 is made to be a shape having low rigidity in the thickness direction compared to the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the linear portion 60. it can.
（３）全ての湾曲部６１の曲げ半径を同一に設定したために、それら湾曲部６１における剛性のばらつきを抑えることができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(3) Since the bending radii of all the curved portions 61 are set to be the same, variation in rigidity in the curved portions 61 can be suppressed.
The above embodiment may be modified as follows.
・各セパレータ２０，３０の凸部２２，３２の全ての湾曲部６１の曲げ半径を同一にしなくてもよい。
・各セパレータ２０，３０の凸部２２，３２の全ての湾曲部６１の曲げ半径が同一なのであれば、直線部６０の断面形状と湾曲部６１の断面形状とを同一の形状にしてもよい。こうしたセパレータによっても、複数の湾曲部６１における剛性のばらつきを抑えることはできる。
-The bending radius of all the curved parts 61 of the convex parts 22 and 32 of each separator 20 and 30 does not need to be the same.
-As long as the bending radii of all the curved parts 61 of the convex parts 22 and 32 of each separator 20 and 30 are the same, you may make the cross-sectional shape of the linear part 60, and the cross-sectional shape of the curved part 61 into the same shape. Even with such a separator, it is possible to suppress variation in rigidity in the plurality of curved portions 61.
・湾曲部６１の肉厚を、直線部６０の肉厚と比較して、薄くしてもよい。こうしたセパレータによっても、直線部６０の延設方向と直行する方向における断面形状と比較して、湾曲部６１の延設方向と直行する方向における断面形状を、その厚さ方向における剛性の低い形状にすることができる。 -The thickness of the curved portion 61 may be made thinner than the thickness of the straight portion 60. Even with such a separator, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the curved portion 61 is changed to a shape having low rigidity in the thickness direction, as compared with the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction of the linear portion 60. can do.
・凸部２２，３２を左右対称の断面略台形状（断面略等脚台形状）に形成したが、凸部２２，３２の２つの側壁６２の傾きを、湾曲部６１の湾曲形状の内側と外側とで異ならせてもよい。図８に示すように、この場合には、湾曲部７１の、湾曲形状の内側にあたる内側壁７２の傾斜を同湾曲形状の外側にあたる外側壁７３の傾斜よりも緩やかにすればよい。ここで、湾曲部７１の内側壁７２の傾きと外側壁７３の傾きとが同一の場合には、内側壁７２の曲げ半径が外側壁７３の曲げ半径よりも小さくなるために、内側壁７２の剛性が外側壁７３の剛性よりも高くなる。上記セパレータによれば、そうした湾曲部７１の内側壁７２の傾きが外側壁７３の傾きよりも緩やかであるため、曲げ半径が小さい内側壁７２を剛性の低くなる形状にし、曲げ半径が大きい外側壁７３を剛性が高くなる形状にすることができる。これにより、湾曲部７１の内側壁７２の剛性と外側壁７３の剛性との差を小さくすることが可能になるため、湾曲部７１の湾曲形状における内側と外側とで、同湾曲部７１に作用する面圧の差を抑えることができる。 The convex portions 22 and 32 are formed in a substantially trapezoidal cross-sectional shape (substantially isosceles trapezoidal shape in cross section), but the inclination of the two side walls 62 of the convex portions 22 and 32 is the inside of the curved shape of the curved portion 61. It may be different from the outside. As shown in FIG. 8, in this case, the inclination of the inner wall 72 corresponding to the inside of the curved shape of the bending portion 71 may be made gentler than the inclination of the outer wall 73 corresponding to the outside of the curved shape. Here, when the inclination of the inner wall 72 of the curved portion 71 and the inclination of the outer wall 73 are the same, the bending radius of the inner wall 72 is smaller than the bending radius of the outer wall 73. The rigidity is higher than the rigidity of the outer wall 73. According to the separator, since the inclination of the inner wall 72 of the curved portion 71 is gentler than the inclination of the outer wall 73, the inner wall 72 having a small bending radius is formed into a shape having low rigidity, and the outer wall having a large bending radius. 73 can be shaped to increase rigidity. This makes it possible to reduce the difference between the rigidity of the inner wall 72 of the bending portion 71 and the rigidity of the outer wall 73, so that it acts on the bending portion 71 on the inner side and the outer side of the bending shape of the bending portion 71. The difference in surface pressure to be suppressed can be suppressed.
・図９に示すように、セパレータ８０の凸部のうちの流体流路の側壁の一部を構成する部分（凸部８２）を、直線状に延びる直線部を形成することなく、同一の曲げ半径の湾曲部８１のみによって構成するようにしてもよい。こうしたセパレータ８０によれば、凸部８２の全ての部分を曲げ半径が同一の湾曲部８１によって構成することができる。そのため、凸部８２の各部における剛性のばらつきを、ひいては燃料電池が組み立てられた状態で凸部８２の先端に作用する面圧のばらつきを抑えることができる。 -As shown in FIG. 9, the part which comprises a part of side wall of the fluid flow path of the convex part of the separator 80 (convex part 82) is bent the same without forming the linear part extended linearly. You may make it comprise only the curved part 81 of a radius. According to such a separator 80, all the portions of the convex portion 82 can be constituted by the curved portion 81 having the same bending radius. Therefore, it is possible to suppress the variation in rigidity in each part of the convex part 82 and, in turn, the variation in the surface pressure acting on the tip of the convex part 82 in a state where the fuel cell is assembled.
・ゴムシールを第２セパレータ３０の凸部３２の突端に設けるようにしてもよい。また、ゴムシールに代えて、第１セパレータ２０の凸部２２の突端と第２セパレータ３０の凸部３２の突端との間にガスケットを介設するようにしてもよい。なお、第１セパレータ２０の凸部２２の突端と第２セパレータ３０の凸部３２の突端とが互いに及ぼしあう力によって十分なシール性能を確保できるならば、ゴムシールやガスケットを設けなくてもよい。 A rubber seal may be provided at the protruding end of the convex portion 32 of the second separator 30. Further, instead of the rubber seal, a gasket may be interposed between the protruding end of the convex portion 22 of the first separator 20 and the protruding end of the convex portion 32 of the second separator 30. It should be noted that a rubber seal or a gasket need not be provided as long as sufficient sealing performance can be secured by the force exerted between the protruding end of the convex portion 22 of the first separator 20 and the protruding end of the convex portion 32 of the second separator 30.
・セパレータに形成されて先端がフレーム５０に接触する部分であり、且つ水素ガス流路（あるいは酸素ガス流路）の周囲を囲む形状で延びる部分（上記実施形態における凹部２１，３１［図３参照］）を、膜電極接合体４０に近接する方向に突出する凸部として、上記実施形態に記載の凸部２２，３２と同様の形状に形成してもよい。 A portion that is formed in the separator and that has a tip that contacts the frame 50 and that extends in a shape surrounding the periphery of the hydrogen gas flow path (or oxygen gas flow path) (recesses 21 and 31 in the above embodiment [see FIG. 3) ] May be formed in the same shape as the protrusions 22 and 32 described in the above embodiment as a protrusion protruding in the direction approaching the membrane electrode assembly 40.
・第１セパレータ２０や第２セパレータ３０としては、金属製の薄板状部材がプレス加工により起伏を有するように成形されたものに限らない。たとえば、カーボン素材が上記実施形態において例示したような形状に成形されたものであってもよい。 -As the 1st separator 20 or the 2nd separator 30, it is not restricted to what was shape | molded so that metal thin plate-shaped members might have undulations by press work. For example, the carbon material may be formed into a shape exemplified in the above embodiment.
・上記実施形態では、冷却水用の貫通孔と水素ガス用の貫通孔との間に酸素ガス用の貫通孔を形成したが、これに限らない。例えば水素ガス用の貫通孔と酸素ガス用の貫通孔との間に、冷却水用の貫通孔を形成してもよい。 In the above embodiment, the oxygen gas through hole is formed between the cooling water through hole and the hydrogen gas through hole, but the present invention is not limited to this. For example, a through hole for cooling water may be formed between the through hole for hydrogen gas and the through hole for oxygen gas.
・燃料電池のセル用の流体としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、流体のうちの反応ガスとしては、酸素ガスに代えて空気を用いてもよい。また、冷媒としては、冷却水以外の流体を採用してもよい。 The fluid for the fuel cell is not limited to that exemplified in the above embodiment. For example, air may be used as the reactive gas in the fluid instead of oxygen gas. Moreover, you may employ | adopt fluids other than cooling water as a refrigerant | coolant.
・上記実施形態では、膜電極接合体４０のうち電解質膜４１の端部がフレーム５０に挟まれる構成としたが、これは必須ではない。 In the above embodiment, the end of the electrolyte membrane 41 in the membrane electrode assembly 40 is sandwiched between the frames 50, but this is not essential.
１０…燃料電池セル、２０…第１セパレータ、２１…凹部、２２…凸部、２３〜２８…貫通孔、２９…ゴムシール、３０…第２セパレータ、３１…凹部、３２…凸部、３３〜３８…貫通孔、４０…膜電極接合体、４１…電解質膜、４２，４３…電極、５０…フレーム、５１…貫通孔、５２…溝部、６０…直線部、６１，７１，８１…湾曲部、６２…側壁、７２…内側壁、７３…外側壁、８０…セパレータ、８２…凸部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell, 20 ... 1st separator, 21 ... Concave part, 22 ... Convex part, 23-28 ... Through-hole, 29 ... Rubber seal, 30 ... 2nd separator, 31 ... Concave part, 32 ... Convex part, 33-38 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Through-hole, 40 ... Membrane electrode assembly, 41 ... Electrolyte membrane, 42, 43 ... Electrode, 50 ... Frame, 51 ... Through-hole, 52 ... Groove, 60 ... Linear part, 61, 71, 81 ... Curved part, 62 ... side wall, 72 ... inner side wall, 73 ... outer side wall, 80 ... separator, 82 ... convex part.
Claims (6)
前記凸部は、直線状に延びる直線部と湾曲した形状で延びる湾曲部とを有し、前記直線部の延設方向と直行する方向における断面形状が、前記湾曲部の延設方向と直行する方向における断面形状よりも、突出方向における剛性が低い形状である
ことを特徴とする燃料電池のセパレータ。 Provided in the membrane electrode assembly of the fuel cell, and having a convex portion extending in a shape surrounding the fluid flow path for supplying fluid to the fuel cell and forming a part of the side wall of the fluid flow path, In the separator of the fuel cell, the gap between the convex part and the contact part that contacts the tip of the convex part is a seal part for suppressing leakage of the fluid from the fluid flow path.
The convex portion has a linear portion extending linearly and a curved portion extending in a curved shape, and a cross-sectional shape in a direction orthogonal to the extending direction of the linear portion is orthogonal to the extending direction of the curved portion. A separator for a fuel cell, characterized in that the shape in the projecting direction is lower than the cross-sectional shape in the direction.
当該セパレータは薄板状の部材からなり、
前記凸部は、断面台形状で延びており、前記湾曲部における前記断面台形状の脚にあたる側壁の傾斜が前記直線部における前記断面台形状の脚にあたる側壁の傾斜よりも緩やかである
ことを特徴とする燃料電池のセパレータ。 The fuel cell separator according to claim 1,
The separator is made of a thin plate member,
The convex part extends in a trapezoidal cross section, and the inclination of the side wall corresponding to the leg of the cross-sectional trapezoidal shape in the curved part is gentler than the inclination of the side wall corresponding to the leg of the cross-sectional trapezoidal shape in the linear part. A fuel cell separator.
前記凸部は、湾曲した形状で延びる湾曲部を複数有し、全ての前記湾曲部の曲げ半径が同一である
ことを特徴とする燃料電池のセパレータ。 The fuel cell separator according to claim 1 or 2,
The convex portion has a plurality of curved portions extending in a curved shape, and the bending radius of all the curved portions is the same.
前記凸部は、湾曲した形状で延びる湾曲部を複数有し、全ての前記湾曲部の曲げ半径が同一である
ことを特徴とする燃料電池のセパレータ。 Provided in the membrane electrode assembly of the fuel cell, and having a convex portion extending in a shape surrounding the fluid flow path for supplying fluid to the fuel cell and forming a part of the side wall of the fluid flow path, In the separator of the fuel cell, the gap between the convex part and the contact part that contacts the tip of the convex part is a seal part for suppressing leakage of the fluid from the fluid flow path.
The convex portion has a plurality of curved portions extending in a curved shape, and the bending radius of all the curved portions is the same.
前記凸部は前記湾曲部のみによって構成される
ことを特徴とする燃料電池のセパレータ。 The fuel cell separator according to claim 4, wherein
The said convex part is comprised only by the said curved part, The separator of the fuel cell characterized by the above-mentioned.
当該セパレータは薄板状の部材からなり、
前記凸部は、断面台形状で延びており、
前記湾曲部は、前記断面台形状の脚にあたる側壁のうちの湾曲形状の内側にあたる内側壁の傾斜が同湾曲形状の外側にあたる外側壁の傾斜よりも緩やかである
ことを特徴とする燃料電池のセパレータ。 In the separator of the fuel cell according to any one of claims 1 to 5,
The separator is made of a thin plate member,
The convex portion extends in a trapezoidal cross section,
The fuel cell separator is characterized in that the curved portion has a gentler slope of an inner wall corresponding to the inner side of the curved shape of side walls corresponding to the legs having a trapezoidal cross section than a slope of an outer wall corresponding to the outer side of the curved shape. .
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