JP2022006495A - Mold for joining fuel battery cell - Google Patents

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Yasuho Katsuta
慎 吉田
Shin Yoshida
伸夫 金井
Nobuo Kanai
和也 小倉
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Abstract

To provide a mold for joining a fuel battery cell, with which a fuel battery cell having a good performance can be obtained by improving a heating effect during heating press and also by suppressing increased pressure loss in a gas flow path due to the narrowing of the gas flow path and the occurrence of blockage problems.SOLUTION: A mold 1 for joining a fuel battery cell includes a first mold 10 and a second mold 20. In a second separator 50, a gasket 54 is bonded on a gas flow path 510 which is a predetermined position on a surface of the second separator 50 toward the second mold 20. The second mold 20 has a pressing part 21 and a pressing part 22 to heat press the second separator 50 across the gasket 54, and a recess 23 provided at a position corresponding to the gasket 54. A depth D of the recess 23 is greater than a height H of the gasket 54 in a lamination direction.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、燃料電池セルの接合金型に関する。 The present invention relates to a joining mold for a fuel cell.

燃料電池の燃料電池セルは、電極アッセンブリと一対のセパレータのそれぞれとを接合することによって構成されている。このような接合を行うために、従来から、加熱プレス用の金型を採用して、燃料電池セルを接合する技術が開示されている。 The fuel cell of a fuel cell is configured by joining an electrode assembly and each of a pair of separators. In order to perform such joining, a technique for joining a fuel cell by using a die for a heating press has been disclosed.

例えば、特許文献１には、一方のセパレータに対接する第１金型と、他方のセパレータに対接する第２金型とを備え、第１金型は、電極アッセンブリに対接する一方のセパレータの中央領域を受ける中央受け部と、中央受け部を囲繞するように形成され、樹脂枠に溶着される一方のセパレータの溶着領域を受ける外周受け部とを有し、第２金型は、電極アッセンブリに対接する他方のセパレータの中央領域を加圧する内型と、内型を囲繞するように形成され、樹脂枠に溶着される他方のセパレータの溶着領域を熱圧する外型とを有する、接合金型が開示されている。 For example, Patent Document 1 includes a first mold facing one separator and a second mold facing the other separator, and the first mold is the center of one separator facing the electrode assembly. It has a central receiving portion that receives the region and an outer peripheral receiving portion that is formed so as to surround the central receiving portion and receives the welded region of one of the separators welded to the resin frame. A bonding die having an inner mold that pressurizes the central region of the other separator that is in contact with the other and an outer mold that is formed so as to surround the inner mold and heat-presses the welded region of the other separator that is welded to the resin frame. It has been disclosed.

特開２０１９－２２０３７４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-20374

ところで、燃料電池セルにおいて、ガスケット等のシール部材は、セパレータのガス流路の上部に接着されていることがある。このような場合に対して、例えば、特許文献１に開示された接合金型を用いて燃料電池セルの接合を行うことが考えられる。しかしながら、特許文献１に開示された接合金型は、第２金型とシール部材との構成上の関係（すなわち、両者の寸法や配置位置等）について、考慮されていない。よって、加熱プレス時、第２金型がセパレータを押圧するとともに、そのセパレータに接着されたシール部材を一緒に押圧してしまう可能性がある。このような問題が発生すると、シール部材は、第２金型の押圧によって、その下方にあるガス流路に入り込むように変形する。こうして、シール部材をセパレータに接着する接着剤も、シール部材の変形に伴い、ガス流路に流れ込んでしまう。その結果、シール部材の下部にあるガス流路は、狭くなる。さらに、ガス流路は流入した接着剤によって閉塞される可能性もある。よって、ガス流路の圧損が上昇し、燃料電池セルの性能に大きな影響を与えることがある。また、特許文献１に開示された第２金型は、シール部材の一方側からシール部材の下方にある樹脂枠を加熱する。このため、第２金型による樹脂枠への加熱の不均一や不十分等の問題が生じることがある。このような問題が生じると、燃料電池セルの接合安定性が悪化してしまい、燃料電池セルの性能に大きな影響を与えることがある。 By the way, in a fuel cell, a sealing member such as a gasket may be adhered to the upper part of a gas flow path of a separator. In such a case, for example, it is conceivable to join the fuel cell by using the joining mold disclosed in Patent Document 1. However, the joining mold disclosed in Patent Document 1 does not consider the structural relationship between the second mold and the sealing member (that is, the dimensions and arrangement positions of both). Therefore, at the time of heat pressing, there is a possibility that the second die presses the separator and also presses the sealing member adhered to the separator together. When such a problem occurs, the seal member is deformed by pressing the second mold so as to enter the gas flow path below the seal member. In this way, the adhesive that adheres the seal member to the separator also flows into the gas flow path as the seal member is deformed. As a result, the gas flow path at the bottom of the seal member becomes narrow. In addition, the gas flow path can be blocked by the inflowing adhesive. Therefore, the pressure loss of the gas flow path may increase, which may greatly affect the performance of the fuel cell. Further, the second mold disclosed in Patent Document 1 heats the resin frame below the seal member from one side of the seal member. Therefore, problems such as non-uniformity or inadequate heating of the resin frame by the second mold may occur. When such a problem occurs, the joining stability of the fuel cell is deteriorated, which may greatly affect the performance of the fuel cell.

本発明はこのような事情に鑑みて発明されたものであり、本発明の目的は、加熱プレス時の加熱効果を向上させるとともに、ガス流路の狭窄化や閉塞問題の発生によるガス流路の圧損上昇を抑制することで、良好な性能を有する燃料電池セルを得ることができる燃料電池セルの接合金型を提供することである。 The present invention has been invented in view of such circumstances, and an object of the present invention is to improve the heating effect during a heating press, and to improve the heating effect of the gas flow path due to the narrowing of the gas flow path or the occurrence of a blockage problem. It is an object of the present invention to provide a fuel cell cell joining mold capable of obtaining a fuel cell having good performance by suppressing an increase in pressure loss.

本発明の一態様は、電極アッセンブリと、電極アッセンブリの両主面に積層された第１セパレータ及び第２セパレータとによって構成された積層体を、積層方向にて加熱プレスを行うことで接合し燃料電池セルを構成するための燃料電池セルの接合金型であって、第１セパレータと当接する状態で、積層体が載置される第１金型と、第１金型と対向する側に配置されており、第１金型に対して積層方向に相対移動することで、積層体の第２セパレータを押圧する第２金型と、を備え、第２セパレータは、第２金型に向かう面の所定位置にシール部材が接着されており、第２金型は、シール部材を跨いて第２セパレータを加熱プレスする押圧部と、シール部材に対応する位置に設けられた凹部と、を有し、積層方向にて、凹部の深さは、シール部材の高さよりも大きい、燃料電池セルの接合金型である。 In one aspect of the present invention, a laminate composed of an electrode assembly and a first separator and a second separator laminated on both main surfaces of the electrode assembly is joined by heat pressing in the stacking direction to form a fuel. A fuel cell bonding mold for forming a battery cell, which is placed on the side facing the first mold and the first mold on which the laminate is placed in contact with the first separator. The second mold is provided with a second mold that presses the second separator of the laminated body by moving relative to the first mold in the stacking direction, and the second separator is a surface facing the second mold. The seal member is adhered to a predetermined position, and the second die has a pressing portion for heating and pressing the second separator across the seal member, and a recess provided at a position corresponding to the seal member. In the stacking direction, the depth of the recess is larger than the height of the sealing member, which is the joining mold of the fuel cell.

上記態様の燃料電池セルの接合金型は、第２金型の凹部の深さがシール部材の高さよりも大きい。このため、加熱プレス時、第２金型は、凹部によって、シール部材を押圧することがない。よって、シール部材をセパレータに接着するための接着剤がガス流路に流れ込むことによるガス流路の狭窄化や閉塞問題は、発生しない。その結果、ガス流路の狭窄化や閉塞問題の発生を起因とする積層体のガス流路の圧損上昇を抑制することができ、良好な性能を有する燃料電池セルを得ることができる。 In the fuel cell joining mold of the above aspect, the depth of the recess of the second mold is larger than the height of the seal member. Therefore, during the heating press, the second die does not press the seal member due to the concave portion. Therefore, the problem of narrowing or blockage of the gas flow path due to the adhesive for adhering the sealing member to the separator flowing into the gas flow path does not occur. As a result, it is possible to suppress an increase in pressure loss in the gas flow path of the laminated body due to the narrowing of the gas flow path and the occurrence of a blockage problem, and it is possible to obtain a fuel cell having good performance.

また、本実施形態に係る接合金型は、加熱プレス時に、押圧部は、シール部材を跨いて、積層体を加熱する。言い換えれば、押圧部は、シール部材の両側から、積層体を加熱する。よって、シール部材の一方側から積層体に対して加熱する場合に比べて、積層体に十分な熱を伝達することが可能となる。その結果、加熱プレス時の加熱効果を向上させて良好な接合の安定性を得ることができ、燃料電池セルの性能の向上を実現することができる。 Further, in the joining mold according to the present embodiment, during the heating press, the pressing portion straddles the sealing member and heats the laminated body. In other words, the pressing portion heats the laminate from both sides of the sealing member. Therefore, it is possible to transfer sufficient heat to the laminated body as compared with the case where the laminated body is heated from one side of the sealing member. As a result, the heating effect during the heating press can be improved, good joining stability can be obtained, and the performance of the fuel cell can be improved.

本発明によれば、加熱プレス時の加熱効果を向上させるとともに、ガス流路の狭窄化や閉塞問題の発生によるガス流路の圧損上昇を抑制することで、良好な性能を有する燃料電池セルを得ることができる燃料電池セルの接合金型を提供することが可能になる。 According to the present invention, a fuel cell having good performance can be obtained by improving the heating effect during a heating press and suppressing an increase in pressure loss of the gas flow path due to the narrowing of the gas flow path or the occurrence of a blockage problem. It becomes possible to provide a joint mold for a fuel cell that can be obtained.

本実施形態に係る燃料電池セルの接合金型及び接合される前の燃料電池セルの各構成の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of each structure of the fuel cell of the fuel cell which concerns on this embodiment, and the fuel cell before being joined. 本実施形態に係る積層体の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the laminated body which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電極アッセンブリの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the electrode assembly which concerns on this embodiment. 図３ＡのＡ－Ａ線断面図である。3A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A. 本実施形態に係る第１セパレータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 1st separator which concerns on this embodiment. 図４Ａの部分Ｂの拡大図である。It is an enlarged view of the part B of FIG. 4A. 本実施形態に係る第２セパレータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 2nd separator which concerns on this embodiment. 図５ＡのＣ－Ｃ線断面図である。5A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 5A. 本実施形態に係る接合金型による積層体への加熱プレスの開始前の状態を示す図である。It is a figure which shows the state before the start of the heating press on the laminated body by the bonding die which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る接合金型による積層体への加熱プレス状態を示す図である。It is a figure which shows the heating press state to the laminated body by the bonding die which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る接合金型による加熱プレスが行われた後のガス流路の状態示す図である。It is a figure which shows the state of the gas flow path after the heating press by the bonding die which concerns on this embodiment. 比較例に係る接合金型による積層体への加熱プレス状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heating press state to the laminated body by the bonding die which concerns on a comparative example. 比較例に係る接合金型による加熱プレスが行われた後のガス流路の状態示す図である。It is a figure which shows the state of the gas flow path after the heating press by the bonding die which concerns on a comparative example.

以下に本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。 An embodiment of the present invention will be described below. In the description of the following drawings, the same or similar components are represented by the same or similar reference numerals. The drawings are examples, and the dimensions and shapes of each part are schematic, and the technical scope of the present invention should not be limited to the embodiment.

［本実施形態］
＜接合金型１による接合の概要＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る接合金型１による接合の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る燃料電池セルの接合金型１及び接合される前の燃料電池セルの各構成の概要を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る積層体３の構成を示す断面図である。 [The present embodiment]
<Outline of joining with joining mold 1>
First, the outline of joining by the joining mold 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing an outline of each configuration of a fuel cell cell joining mold 1 and a fuel cell before joining according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the laminated body 3 according to the present embodiment.

本実施形態に係る接合金型１は、燃料電池セルを接合するための加熱プレス用金型の一例である。具体的には、接合金型１は、接合される前の燃料電池セル、すなわち積層体３に対して、その積層体３の積層方向の両側から加熱プレスを行うことで、積層体３の各構成を互いに接合させるための金型である。 The joining die 1 according to the present embodiment is an example of a heating press die for joining a fuel cell. Specifically, the joining die 1 is subjected to heat pressing from both sides of the laminated body 3 in the laminating direction of the fuel cell, that is, the laminated body 3 before being joined, so that each of the laminated bodies 3 is formed. It is a mold for joining the configurations to each other.

図１に示すように、接合金型１は、対向するように配置されている、第１金型１０及び第２金型２０を備える。また、接合金型１の接合対象である積層体３は、図２に示すように、電極アッセンブリ３０と、電極アッセンブリ３０の両主面に積層された第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０とを有する。 As shown in FIG. 1, the joining die 1 includes a first die 10 and a second die 20 arranged so as to face each other. Further, as shown in FIG. 2, the laminated body 3 to be joined by the joining mold 1 has an electrode assembly 30 and a first separator 40 and a second separator 50 laminated on both main surfaces of the electrode assembly 30. Have.

こうして、加熱プレスを行うとき、接合金型１は、第１金型１０が第１セパレータ４０に与える積層方向の第２方向への加熱プレスと、第２金型２０が第２セパレータ５０に与える積層方向の第１方向への加熱プレスとを用いて、電極アッセンブリ３０と第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０のそれぞれとを接合し、燃料電池セルを構成する。 In this way, when the heating press is performed, the bonding die 1 is subjected to the heating press in the second direction in the stacking direction that the first die 10 gives to the first separator 40, and the second die 20 gives to the second separator 50. Using a heating press in the first direction in the stacking direction, the electrode assembly 30 and each of the first separator 40 and the second separator 50 are joined to form a fuel cell.

以下では、接合対象の積層体３の特徴を説明した上で、接合金型１の詳細について説明する。第１セパレータ４０、電極アッセンブリ３０及び第２セパレータ５０が積層されて積層体３を構成した状態を「積層状態」と呼ぶことがあり、積層体３が接合された状態を「接合状態」と呼ぶことがある。また、複数の燃料電池セルが積層された上で、エンドプレートによってスタックされて燃料電池を構成した状態を「スタック状態」と呼ぶことがある。 Hereinafter, the characteristics of the laminated body 3 to be joined will be described, and then the details of the joining mold 1 will be described. The state in which the first separator 40, the electrode assembly 30, and the second separator 50 are laminated to form the laminated body 3 may be referred to as a “laminated state”, and the state in which the laminated body 3 is joined is referred to as a “bonded state”. Sometimes. Further, a state in which a plurality of fuel cell cells are stacked and then stacked by an end plate to form a fuel cell may be referred to as a "stacked state".

＜積層体３の詳細＞
次に、図２乃至図５Ｂを参照しつつ、本実施形態に係る積層体３の詳細、すなわち、電極アッセンブリ３０、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０のそれぞれの構成について説明する。 <Details of laminated body 3>
Next, with reference to FIGS. 2 to 5B, the details of the laminated body 3 according to the present embodiment, that is, the configurations of the electrode assembly 30, the first separator 40, and the second separator 50 will be described.

（電極アッセンブリ３０）
まず、図３Ａ及び図３Ｂを参照しつつ、電極アッセンブリ３０の構成について説明する。図３Ａは、本実施形態に係る電極アッセンブリ３０の構成を示す斜視図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ線断面図である。 (Electrode assembly 30)
First, the configuration of the electrode assembly 30 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG. 3A is a perspective view showing the configuration of the electrode assembly 30 according to the present embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A.

電極アッセンブリ３０は、シート状部材であり、平面視形状が矩形状をなしている。また、電極アッセンブリ３０は、膜電極接合体（ＭＥＡ）３１と、熱硬化性樹脂の接着材によって、ＭＥＡ３１の一方側の面３１２に接着されている樹脂枠３２とを有する。 The electrode assembly 30 is a sheet-like member, and has a rectangular shape in a plan view. Further, the electrode assembly 30 has a membrane electrode assembly (MEA) 31 and a resin frame 32 bonded to one side surface 312 of the MEA 31 by an adhesive material of a thermosetting resin.

ＭＥＡ３１は、燃料電池セルの発電部分を構成する。また、ＭＥＡ３１は、電解質膜３１１と、電解質膜３１１の一方側の主面に接合された第１電極３１４と、電解質膜３１１の他方側の主面に接合された第２電極３１５とを有する。 The MEA 31 constitutes a power generation portion of a fuel cell. Further, the MEA 31 has an electrolyte membrane 311, a first electrode 314 bonded to the main surface on one side of the electrolyte membrane 311 and a second electrode 315 bonded to the main surface on the other side of the electrolyte membrane 311.

電解質膜３１１は、例えば、アイオノマ樹脂を用いたパーフルオロスルホン酸イオン交換膜である。第１電極３１４は、アノード電極（又はカソード電極）であり、第２電極３１５は、カソード電極（又はアノード電極）である。また、第１電極３１４及び第２電極３１５のいずれも、電解質膜３１１と接触するように設けられた金属の触媒層と、触媒層上に設けられた、多孔体部材によって構成された拡散層とを有する。 The electrolyte membrane 311 is, for example, a perfluorosulfonic acid ion exchange membrane using an ionomer resin. The first electrode 314 is an anode electrode (or cathode electrode), and the second electrode 315 is a cathode electrode (or cathode electrode). Further, both the first electrode 314 and the second electrode 315 have a metal catalyst layer provided so as to be in contact with the electrolyte membrane 311 and a diffusion layer made of a porous body member provided on the catalyst layer. Has.

樹脂枠３２は、電極アッセンブリ３０と、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０のそれぞれとを熱接合するための接合部とする機能を有する。樹脂枠３２の材料は、熱可塑性樹脂である。また、樹脂枠３２は、シート状部材であり、平面視形状が枠形状をなしている。ＭＥＡ３１の面３１２に接着されるとき、樹脂枠３２は、ＭＥＡ３１の外周側に位置する。積層状態において、樹脂枠３２は、第２電極３１５を囲むように設けられている。 The resin frame 32 has a function of serving as a bonding portion for thermally bonding the electrode assembly 30 and each of the first separator 40 and the second separator 50. The material of the resin frame 32 is a thermoplastic resin. Further, the resin frame 32 is a sheet-like member, and the shape in a plan view is a frame shape. When adhered to the surface 312 of the MEA 31, the resin frame 32 is located on the outer peripheral side of the MEA 31. In the laminated state, the resin frame 32 is provided so as to surround the second electrode 315.

また、樹脂枠３２は、中央開口の両側に設けられた、燃料電池セルのガス流路及び冷媒流路を構成する複数の流路孔を有する。具体的には、樹脂枠３２は、燃料ガス流路（又は酸化剤ガス流路）を構成する孔部３３１及び孔部３３２と、酸化剤ガス流路（又は燃料ガス流路）を構成する孔部３４１及び孔部３４２と、冷媒流路を構成する孔部３５１及び孔部３５２とを有する。また、孔部３３１、孔部３４１及び孔部３５１は、流入通路を構成する孔部であり、孔部３３２、孔部３４２及び孔部３５２は、流出通路を構成する孔部である。 Further, the resin frame 32 has a plurality of flow path holes provided on both sides of the central opening, which form the gas flow path and the refrigerant flow path of the fuel cell. Specifically, the resin frame 32 has a hole portion 331 and a hole portion 332 that form a fuel gas flow path (or an oxidant gas flow path), and a hole that constitutes an oxidant gas flow path (or a fuel gas flow path). It has a portion 341 and a hole portion 342, and a hole portion 351 and a hole portion 352 constituting the refrigerant flow path. Further, the hole 331, the hole 341 and the hole 351 are holes constituting the inflow passage, and the hole 332, the hole 342 and the hole 352 are holes constituting the outflow passage.

（第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０）
次に、図２乃至図５Ｂを参照しつつ、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０の詳細について説明する。図４Ａは、本実施形態に係る第１セパレータ４０の構成を示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの部分Ｂの拡大図である。図５Ａは、本実施形態に係る第２セパレータ５０の構成を示す斜視図である。図５Ｂは、図５ＡのＣ－Ｃ線断面図である。 (First Separator 40 and Second Separator 50)
Next, the details of the first separator 40 and the second separator 50 will be described with reference to FIGS. 2 to 5B. FIG. 4A is a perspective view showing the configuration of the first separator 40 according to the present embodiment. FIG. 4B is an enlarged view of a portion B of FIG. 4A. FIG. 5A is a perspective view showing the configuration of the second separator 50 according to the present embodiment. FIG. 5B is a sectional view taken along line CC of FIG. 5A.

（概要）
第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０は、ＭＥＡ３１で発電された電力を集電する機能と、スタック状態において、スタックされた複数の燃料電池セルのそれぞれのＭＥＡ３１を区画する機能とを有する、一対のセパレータである。また、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０は、各燃料電池セルの内部にある、ＭＥＡ３１に反応ガスを流すためのガス流路と、燃料電池セルの外部、すなわち相隣する燃料電池セルの間にある、冷媒を流すための冷媒流路とを構成する。 (Overview)
The first separator 40 and the second separator 50 have a function of collecting electric power generated by the MEA 31 and a function of partitioning each MEA 31 of a plurality of stacked fuel cell cells in a stacked state. It is a separator. Further, the first separator 40 and the second separator 50 are between a gas flow path inside each fuel cell for flowing a reaction gas to MEA 31 and an outside of the fuel cell, that is, between adjacent fuel cell cells. It constitutes a fuel cell flow path for flowing a fuel in.

具体的には、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０とも、薄板状部材であり、平面視形状が電極アッセンブリ３０の平面視形状と同じ寸法を有する矩形状をなしている。第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０の材料は、例えば、チタン、チタン合金又はステンレス鋼等の金属である。 Specifically, both the first separator 40 and the second separator 50 are thin plate-shaped members, and have a rectangular shape having the same plan view shape as the plan view shape of the electrode assembly 30. The material of the first separator 40 and the second separator 50 is, for example, a metal such as titanium, a titanium alloy, or stainless steel.

また、第１セパレータ４０は、図４Ａに示すように、中央流路４１と、中央流路４１の周囲に形成された接合部４２と、中央流路４１の両側に形成された複数の流路孔と、流路孔の一部を中央流路４１に連結するガス流路４１０とを有する。第２セパレータ５０は、図５Ａに示すように、第１セパレータ４０の各構成に対応する中央流路５１と、接合部５２と、流路孔と、ガス流路５１０とを有する。また、第２セパレータ５０は、ガスケット５４をさらに有する。 Further, as shown in FIG. 4A, the first separator 40 includes a central flow path 41, a joint portion 42 formed around the central flow path 41, and a plurality of flow paths formed on both sides of the central flow path 41. It has a hole and a gas flow path 410 that connects a part of the flow path hole to the central flow path 41. As shown in FIG. 5A, the second separator 50 has a central flow path 51 corresponding to each configuration of the first separator 40, a joint portion 52, a flow path hole, and a gas flow path 510. Further, the second separator 50 further has a gasket 54.

（接合部）
接合部４２及び接合部５２は、積層状態において、電極アッセンブリ３０の樹脂枠３２と当接する部分である。加熱プレス時、接合部４２は、第１金型１０による加熱及び押圧を受ける部分であり、接合部５２は、第２金型２０による加熱及び押圧を受ける部分である。また、加熱プレスが行われると、接合部４２及び接合部５２のそれぞれは、熱による溶けた樹脂枠３２の一部を介して、樹脂枠３２と溶着する。こうして、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０は、電極アッセンブリ３０の両主面側に接合される。 (Joint part)
The joint portion 42 and the joint portion 52 are portions that come into contact with the resin frame 32 of the electrode assembly 30 in the laminated state. At the time of heat pressing, the joint portion 42 is a portion that is heated and pressed by the first die 10, and the joint portion 52 is a portion that is heated and pressed by the second die 20. Further, when the heat press is performed, each of the joint portion 42 and the joint portion 52 is welded to the resin frame 32 via a part of the resin frame 32 melted by heat. In this way, the first separator 40 and the second separator 50 are joined to both main surface sides of the electrode assembly 30.

（流路構成）
中央流路４１は、酸化剤ガス（又は燃料ガス）をＭＥＡ３１に供給するための、第１電極３１４の拡散層側のガス流路である。中央流路５１は、燃料ガス（又は酸化剤ガス）をＭＥＡ３１に供給するための、第２電極３１５の拡散層側のガス流路である。 (Flow path configuration)
The central flow path 41 is a gas flow path on the diffusion layer side of the first electrode 314 for supplying the oxidant gas (or fuel gas) to the MEA 31. The central flow path 51 is a gas flow path on the diffusion layer side of the second electrode 315 for supplying the fuel gas (or oxidant gas) to the MEA 31.

第１セパレータ４０の流路孔である孔部４３１、孔部４３２、孔部４４１、孔部４４２、孔部４５１及び孔部４５２と、第２セパレータ５０の流路孔である孔部５３１、孔部５３２、孔部５４１、孔部５４２、孔部５５１及び孔部５５２とのそれぞれは、接合状態において、電極アッセンブリ３０の孔部３３１、孔部３３２、孔部３４１、孔部３４２、孔部３５１、及び孔部３５２のそれぞれに対応する位置に形成されている（図１及び図３Ａ参照）。また、第１セパレータ４０の流路孔と、第２セパレータ５０流路孔とは、それぞれに対応する電極アッセンブリ３０流路孔と同じ形状及び同じ機能を有する。 The hole 431, the hole 432, the hole 441, the hole 442, the hole 451 and the hole 452, which are the flow path holes of the first separator 40, and the hole 531 and the hole, which are the flow path holes of the second separator 50. In the bonded state, each of the portion 532, the hole portion 541, the hole portion 542, the hole portion 551, and the hole portion 552 is the hole portion 331, the hole portion 332, the hole portion 341, the hole portion 342, and the hole portion 351 of the electrode assembly 30. , And the positions corresponding to the holes 352 (see FIGS. 1 and 3A). Further, the flow path hole of the first separator 40 and the flow path hole of the second separator 50 have the same shape and the same function as the corresponding electrode assembly 30 flow path holes.

ガス流路４１０は、図４Ｂに示すように、平面視形状が櫛状をなしている。この櫛状の櫛歯は、第１セパレータ４０の長手方向に沿って設けられている。ガス流路５１０は、ガス流路４１０の同じ形状を有する。接合状態において、２つのガス流路４１０は、中央流路４１と、孔部４４１及び孔部４４２のそれぞれとを連結し、２つのガス流路５１０は、中央流路５１と、孔部５３１及び孔部５３２のそれぞれとを連結する。なお、２つのガス流路４１０は、中央流路４１と、孔部４３１及び孔部４３２のそれぞれとを連結し、２つのガス流路５１０は、中央流路５１と、孔部５４１及び孔部５４２のそれぞれとを連結してもよい。 As shown in FIG. 4B, the gas flow path 410 has a comb-like shape in a plan view. The comb-shaped comb teeth are provided along the longitudinal direction of the first separator 40. The gas flow path 510 has the same shape as the gas flow path 410. In the joined state, the two gas flow paths 410 connect the central flow path 41 and each of the hole portion 441 and the hole portion 442, and the two gas flow paths 510 are the central flow path 51, the hole portion 531 and the hole portion 531. Each of the holes 532 is connected. The two gas flow paths 410 connect the central flow path 41 and each of the hole portion 431 and the hole portion 432, and the two gas flow paths 510 are the central flow path 51, the hole portion 541, and the hole portion. Each of the 542s may be connected.

こうして、スタック状態において、第１セパレータ４０側のガス流路では、流入通路の孔部４４１から流入したガスは、一方のガス流路４１０、中央流路４１及び他方のガス流路４１０を通して、流出通路の孔部５３２に流入することができる。また、第２セパレータ５０側のガス流路では、流入通路の孔部５３１から流入したガスは、一方のガス流路５１０、中央流路５１及び他方のガス流路５１０を通して、流出通路の孔部５３２に流入することができる。なお、それらのガス流路は、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０のそれぞれと、電極アッセンブリ３０との間に設けられたシール部材等（図示せず）により区画されている。 In this way, in the stack state, in the gas flow path on the first separator 40 side, the gas flowing in from the hole 441 of the inflow passage flows out through one gas flow path 410, the central flow path 41, and the other gas flow path 410. It can flow into the hole 532 of the passage. Further, in the gas flow path on the second separator 50 side, the gas flowing in from the hole portion 531 of the inflow passage passes through one gas flow path 510, the central flow path 51, and the other gas flow path 510, and the hole portion of the outflow passage. It can flow into 532. The gas flow paths are partitioned by a seal member or the like (not shown) provided between each of the first separator 40 and the second separator 50 and the electrode assembly 30.

（ガスケット５４）
ガスケット５４は、シール部材の一例である。図５Ｂに示すように、ガスケット５４は、平坦部５５と、平坦部５５の両端に、平坦部５５から突起するように形成された２つの突起部５６とを有する。積層方向にて、突起部５６の高さは、Ｈである。以下では、突起部５６の高さを「高さＨ」と呼ぶ。 (Gasket 54)
The gasket 54 is an example of a sealing member. As shown in FIG. 5B, the gasket 54 has a flat portion 55 and two protrusions 56 formed so as to project from the flat portion 55 at both ends of the flat portion 55. In the stacking direction, the height of the protrusion 56 is H. Hereinafter, the height of the protrusion 56 is referred to as “height H”.

また、ガスケット５４は、接着剤５７によって、接合部５２の第２面５２２の所定位置に接着されている。ここで、第２面５２２は、加熱プレス時に、第２金型２０に向かう面である。所定位置は、図５Ａに示すように、ガスケット５４は、中央流路５１と、冷媒流路を構成する孔部５５１及び５５２とを囲むような、第２面５２２の周縁位置である。また、所定位置は、ガス流路５１０の上面を横断している。 Further, the gasket 54 is adhered to a predetermined position on the second surface 522 of the joint portion 52 by the adhesive 57. Here, the second surface 522 is a surface facing the second die 20 during the heating press. As shown in FIG. 5A, the predetermined position is the peripheral position of the second surface 522 such that the gasket 54 surrounds the central flow path 51 and the holes 551 and 552 constituting the refrigerant flow path. Further, the predetermined position crosses the upper surface of the gas flow path 510.

より詳しく説明すると、図５Ｂに示すように、ガスケット５４は、領域Ａ１の上方に接着されている。言い換えれば、領域Ａ１は、ガス流路５１０の上面を通過する、ガスケット５４の接着領域である。接着するとき、ガス流路５１０に接着剤５７を流入させないように、接着剤５７は、ガス流路５１０の櫛歯に係る部分のみに塗布されている。 More specifically, as shown in FIG. 5B, the gasket 54 is adhered above the region A1. In other words, the region A1 is an adhesive region of the gasket 54 that passes through the upper surface of the gas flow path 510. The adhesive 57 is applied only to the portion of the gas flow path 510 related to the comb teeth so that the adhesive 57 does not flow into the gas flow path 510 during bonding.

なお、領域Ａ１の両側に領域Ａ２及び領域Ａ３が形成されている。領域Ａ２及び領域Ａ３は、加熱プレス時に、第２金型２０によって押圧される部分である。また、本実施形態では、孔部５４１及び孔部５４２の中央流路５１側のシールラインから中央流路５１の周縁までの距離は、孔部５３１及び孔部５３２の中央流路５１側のシールラインから中央流路５１の周縁までの距離よりも小さい。このため、領域Ａ２及び領域Ａ３のそれぞれの幅は、例えば０．５ｍｍである。また、領域Ａ２及び領域Ａ３に接着剤５７が塗布されていない。 The regions A2 and A3 are formed on both sides of the region A1. The region A2 and the region A3 are portions pressed by the second die 20 during the heating press. Further, in the present embodiment, the distance from the seal line on the central flow path 51 side of the hole 541 and the hole 542 to the peripheral edge of the central flow path 51 is the seal on the central flow path 51 side of the hole 531 and the hole 532. It is smaller than the distance from the line to the peripheral edge of the central flow path 51. Therefore, the width of each of the region A2 and the region A3 is, for example, 0.5 mm. Further, the adhesive 57 is not applied to the regions A2 and A3.

また、スタック状態において、ガスケット５４は、相隣する燃料電池セルの押圧によって変形し、相隣する燃料電池セルの間の空間を封止する。こうして、冷媒は、ガスケット５４によって封止された、相隣する燃料電池セルの間の冷媒流路に流動することができる。 Further, in the stacked state, the gasket 54 is deformed by pressing the adjacent fuel cell cells and seals the space between the adjacent fuel cell cells. In this way, the refrigerant can flow into the refrigerant flow path between the adjacent fuel cell cells sealed by the gasket 54.

＜接合金型１＞
次に、図１、図６及び図７を参照しつつ、本実施形態に係る接合金型１における一対の金型、すなわち第１金型１０及び第２金型２０の詳細について説明する。図６は、本実施形態に係る接合金型１による積層体３への加熱プレスの開始前の状態を示す図である。なお、図６は、第１金型１０及び第２金型２０の周縁側の一部を示す図である。図７は、本実施形態に係る接合金型１による積層体３への加熱プレス状態を示す図である。 <Joining mold 1>
Next, with reference to FIGS. 1, 6 and 7, the details of the pair of dies in the joining die 1 according to the present embodiment, that is, the first die 10 and the second die 20 will be described. FIG. 6 is a diagram showing a state before the start of heat pressing on the laminated body 3 by the joining mold 1 according to the present embodiment. Note that FIG. 6 is a diagram showing a part of the peripheral side of the first mold 10 and the second mold 20. FIG. 7 is a diagram showing a state of heat pressing on the laminated body 3 by the joining mold 1 according to the present embodiment.

（第１金型１０）
第１金型１０は、積層体３が載置される金型である。図１に示すように、第１金型１０の上面１１は、積層体３の接合部４２及び中央流路４１と当接する形状を有する。よって、積層体３を載置する場合、第１金型１０の上面１１は、積層体３の第１セパレータ４０の接合部４２及び中央流路４１を支持する。 (1st mold 10)
The first mold 10 is a mold on which the laminated body 3 is placed. As shown in FIG. 1, the upper surface 11 of the first mold 10 has a shape that abuts on the joint portion 42 and the central flow path 41 of the laminated body 3. Therefore, when the laminated body 3 is placed, the upper surface 11 of the first mold 10 supports the joint portion 42 and the central flow path 41 of the first separator 40 of the laminated body 3.

また、図６に示すように、第１金型１０は、上面１１の周縁側に形成された押圧部１２を有する。押圧部１２は、図７に示すように、加熱プレス時に積層体３の第１セパレータ４０の接合部４２と当接し、この接合部４２を押圧する部分である。 Further, as shown in FIG. 6, the first mold 10 has a pressing portion 12 formed on the peripheral edge side of the upper surface 11. As shown in FIG. 7, the pressing portion 12 is a portion that comes into contact with the joint portion 42 of the first separator 40 of the laminated body 3 during hot pressing and presses the joint portion 42.

また、押圧部１２よりも第１方向側に、押圧部１２を加熱するための加熱部（図示せず）が第１金型１０に内蔵されている。こうして、加熱プレス時、押圧部１２は、接合部４２を積層方向の第２方向に向かって押圧するとともに、接合部４２及び接合部４２と当接している樹脂枠３２に、加熱部からの熱を伝達することができる。 Further, a heating portion (not shown) for heating the pressing portion 12 is built in the first mold 10 on the first direction side of the pressing portion 12. In this way, during the heating press, the pressing portion 12 presses the joint portion 42 toward the second direction in the stacking direction, and heat from the heating portion to the joint portion 42 and the resin frame 32 in contact with the joint portion 42. Can be transmitted.

（第２金型２０）
第２金型２０は、第１金型１０と対向する側に配置されており、第１金型１０に対して積層方向に相対移動することで、第１金型１０とともに積層体３を加熱プレスするための金型である。加熱プレスが開始する前、第２金型２０は、第１金型１０と離れている。 (2nd mold 20)
The second mold 20 is arranged on the side facing the first mold 10, and by moving relative to the first mold 10 in the stacking direction, the laminated body 3 is heated together with the first mold 10. It is a die for pressing. Before the heating press starts, the second die 20 is separated from the first die 10.

また、図６に示すように、第２金型２０は、押圧部２１及び押圧部２２と、押圧部２１及び押圧部２２の間に形成された凹部２３とを有する。押圧部２１及び押圧部２２は、図７に示すように、加熱プレス時に、ガスケット５４を跨いて、積層体３の第２セパレータ５０の接合部５２と当接し、この接合部５２を押圧する部分である。この場合、押圧部２１及び押圧部２２は、接合部５２の領域Ａ２及びＡ３を押圧する。 Further, as shown in FIG. 6, the second mold 20 has a pressing portion 21 and a pressing portion 22, and a recess 23 formed between the pressing portion 21 and the pressing portion 22. As shown in FIG. 7, the pressing portion 21 and the pressing portion 22 straddle the gasket 54 and come into contact with the joint portion 52 of the second separator 50 of the laminated body 3 and press the joint portion 52. Is. In this case, the pressing portion 21 and the pressing portion 22 press the regions A2 and A3 of the joint portion 52.

また、押圧部２１及び押圧部２２よりも第２方向側に、押圧部２１及び押圧部２２を加熱するための加熱部（図示せず）が第２金型２０に内蔵されている。こうして、加熱プレス時、押圧部２１及び押圧部２２は、接合部５２を積層方向の第１方向に向かって押圧するとともに、接合部５２及び接合部５２と当接している樹脂枠３２に、加熱部からの熱を伝達することができる。この場合、押圧部２１及び押圧部２２の双方によって入熱されているため、接合部５２及び樹脂枠３２に十分の熱を伝達することができる。 Further, a heating portion (not shown) for heating the pressing portion 21 and the pressing portion 22 is built in the second mold 20 on the second direction side of the pressing portion 21 and the pressing portion 22. In this way, during the heating press, the pressing portion 21 and the pressing portion 22 press the joint portion 52 toward the first direction in the stacking direction, and heat the joint portion 52 and the resin frame 32 in contact with the joint portion 52. The heat from the part can be transferred. In this case, since heat is input by both the pressing portion 21 and the pressing portion 22, sufficient heat can be transferred to the joint portion 52 and the resin frame 32.

凹部２３は、積層方向にて、ガスケット５４に対応する位置に形成されている。凹部２３の深さは、Ｄである。以下では、凹部２３の深さを「深さＤ」と呼ぶ。凹部２３の深さＤは、ガスケット５４の高さＨよりも大きい。こうして、図７に示すように、加熱プレス時に、凹部２３は、ガスケット５４と接触していない。言い換えれば、凹部２３がガスケット５４のニゲ部になっている。このため、凹部２３によって、ガスケット５４は、第２金型２０によって押圧されることがない。 The recess 23 is formed at a position corresponding to the gasket 54 in the stacking direction. The depth of the recess 23 is D. Hereinafter, the depth of the recess 23 is referred to as “depth D”. The depth D of the recess 23 is larger than the height H of the gasket 54. Thus, as shown in FIG. 7, the recess 23 is not in contact with the gasket 54 during the hot press. In other words, the recess 23 is a niger portion of the gasket 54. Therefore, the gasket 54 is not pressed by the second mold 20 by the recess 23.

＜接合金型１による接合過程＞
続いて、図６及び図７を参照しつつ、接合金型１による接合過程について説明する。 <Joining process by joining mold 1>
Subsequently, the joining process by the joining mold 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

まず、積層体３を第１金型１０に載置する。
ここで、第１セパレータ４０、電極アッセンブリ３０及び第２セパレータ５０を積層し積層体３を構成した上で、その積層体３を第１金型１０の上面１１に載置してもよい。また、第１セパレータ４０、電極アッセンブリ３０及び第２セパレータ５０を、一枚ずつ第１金型１０の上面１１に載置しながら積層してもよい。 First, the laminated body 3 is placed on the first mold 10.
Here, the first separator 40, the electrode assembly 30, and the second separator 50 may be laminated to form a laminated body 3, and then the laminated body 3 may be placed on the upper surface 11 of the first mold 10. Further, the first separator 40, the electrode assembly 30, and the second separator 50 may be laminated one by one while being placed on the upper surface 11 of the first mold 10.

続いて、第２金型は、積層方向にて、第１方向に向かって移行し、第１金型１０とともに、積層体３を加熱プレスする。
具体的には、第２金型２０の押圧部２１及び押圧部２２は、積層体３の第２セパレータ５０の接合部５２の領域Ａ２及び領域Ａ３を第１方向に向かって押圧するとともに、ガスケット５４の両側から樹脂枠３２に入熱する。それとともに、第１金型１０の押圧部１２は、第２金型２０による押圧力に対する反力を用いて、積層体３の第１セパレータ４０の接合部４２を第２方向に向かって押圧するとともに、樹脂枠３２に入熱する。こうして、樹脂枠３２の第１セパレータ４０の接合部４２及び第２セパレータ５０の接合部５２のそれぞれと当接する部分は、加熱によって溶け、接合部４２及び接合部５２は、樹脂枠３２と溶着される。その結果、第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０は、接合部４２及び接合部５２のそれぞれと電極アッセンブリ３０の樹脂枠３２との溶着を介して、電極アッセンブリ３０の両周面側に接合される。また、この場合、ガスケット５４が第２金型２０によって押圧されていない。 Subsequently, the second die moves toward the first direction in the laminating direction, and the laminated body 3 is heat-pressed together with the first die 10.
Specifically, the pressing portion 21 and the pressing portion 22 of the second mold 20 press the regions A2 and the regions A3 of the joint portion 52 of the second separator 50 of the laminated body 3 toward the first direction, and the gasket. Heat is input to the resin frame 32 from both sides of the 54. At the same time, the pressing portion 12 of the first mold 10 presses the joint portion 42 of the first separator 40 of the laminated body 3 toward the second direction by using the reaction force against the pressing force of the second mold 20. At the same time, heat is input to the resin frame 32. In this way, the portions of the resin frame 32 that come into contact with the joints 42 of the first separator 40 and the joints 52 of the second separator 50 are melted by heating, and the joints 42 and 52 are welded to the resin frame 32. To. As a result, the first separator 40 and the second separator 50 are joined to both peripheral surfaces of the electrode assembly 30 via welding of each of the joint portion 42 and the joint portion 52 with the resin frame 32 of the electrode assembly 30. .. Further, in this case, the gasket 54 is not pressed by the second mold 20.

第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０が完全に電極アッセンブリ３０の両周面側に接合された後、接合金型１による接合は終了する。 After the first separator 40 and the second separator 50 are completely joined to both peripheral surfaces of the electrode assembly 30, the joining by the joining mold 1 is completed.

＜接合金型１による接合効果＞
続いて、図７乃至図１０を参考しつつ、比較例に係る接合金型１００による接合効果と比較しながら、本実施形態に係る接合金型１による接合効果について説明する。図８は、本実施形態に係る接合金型１による加熱プレスが行われた後のガス流路５１０の状態示す図である。図９は、比較例に係る接合金型１００による積層体３への加熱プレス状態を示す模式図である。図１０は、比較例に係る接合金型１００による加熱プレスが行われた後のガス流路５１０の状態示す図である。 <Joining effect by joining mold 1>
Subsequently, with reference to FIGS. 7 to 10, the joining effect by the joining mold 1 according to the present embodiment will be described while comparing with the joining effect by the joining mold 100 according to the comparative example. FIG. 8 is a diagram showing a state of the gas flow path 510 after the heating press is performed by the joining mold 1 according to the present embodiment. FIG. 9 is a schematic view showing a heat-pressed state of the laminated body 3 by the joining mold 100 according to the comparative example. FIG. 10 is a diagram showing a state of the gas flow path 510 after the heating press is performed by the joining mold 100 according to the comparative example.

ここで、まず、比較例に係る接合金型１００に係る構成について簡単に説明する。なお、比較例に係る接合金型１００の、本実施形態に係る係る接合金型１との同じ構成は、同じ符号で示されている。図９に示すように、接合金型１００は、第１金型１０と、第２金型２００とを有する。第２金型２００は、押圧部２１０と、凹部２３０とを有する。一方、比較例に係る第２金型２００は、本実施形態に係る押圧部２２を有しない。比較例に係る凹部２３０の深さＤ２は、本実施形態に係る凹部２３の深さＤよりも小さい。また、比較例に係る凹部２３０の深さＤ２は、ガスケット５４の高さＨよりも小さい。 Here, first, the configuration of the joining mold 100 according to the comparative example will be briefly described. The same configuration of the joining mold 100 according to the comparative example as that of the joining mold 1 according to the present embodiment is indicated by the same reference numerals. As shown in FIG. 9, the joining mold 100 has a first mold 10 and a second mold 200. The second mold 200 has a pressing portion 210 and a recess 230. On the other hand, the second mold 200 according to the comparative example does not have the pressing portion 22 according to the present embodiment. The depth D2 of the recess 230 according to the comparative example is smaller than the depth D of the recess 23 according to the present embodiment. Further, the depth D2 of the recess 230 according to the comparative example is smaller than the height H of the gasket 54.

（流路圧損上昇の抑制）
本実施形態に係る接合金型１では、第２金型２０の凹部２３の深さＤがガスケット５４の高さＧよりも大きい。そして、図７に示すように、加熱プレス時、凹部２３によって、第２金型２０は、ガスケット５４を押圧することがない。このため、図８に示すように、ガスケット５４を接着するための接着剤５７は、ガスケット５４による押圧を受けないため、ガス流路５１０に流入することがない。よって、本実施形態に係る接合金型１によって積層体３を接合した場合、ガス流路５１０は、接着材の流入による狭窄化や閉塞問題は、発生しない。その結果、ガス流路５１０の狭窄化や閉塞問題の発生を起因とする積層体３のガス流路（ガス流路５１０、中央流路５１、流路孔によって構成された流入通路及び流出通路）の圧損上昇を抑制することができ、良好な性能を有する燃料電池セルを得ることができる。 (Suppression of increase in flow path pressure loss)
In the joining die 1 according to the present embodiment, the depth D of the recess 23 of the second die 20 is larger than the height G of the gasket 54. Then, as shown in FIG. 7, the second die 20 does not press the gasket 54 due to the recess 23 during the heating press. Therefore, as shown in FIG. 8, since the adhesive 57 for adhering the gasket 54 is not pressed by the gasket 54, it does not flow into the gas flow path 510. Therefore, when the laminated body 3 is joined by the joining mold 1 according to the present embodiment, the gas flow path 510 does not have the problem of narrowing or blockage due to the inflow of the adhesive. As a result, the gas flow path of the laminated body 3 due to the narrowing of the gas flow path 510 and the occurrence of the blockage problem (the gas flow path 510, the central flow path 51, the inflow passage and the outflow passage composed of the flow path holes). It is possible to suppress an increase in pressure loss and obtain a fuel cell having good performance.

一方、比較例に係る接合金型１００では、第２金型２００の凹部２３０の深さＤ２がガスケット５４の高さＧよりも小さい。このため、図９に示すように、加熱プレス時、第２金型２００の凹部２３０の底面は、ガスケット５４を押圧することになる。この結果、図１０に示すように、ガスケット５４を接着するための接着剤５７は、ガスケット５４からの押圧によって、ガス流路５１０に流入してしまう。よって、比較例に係る接合金型１００によって積層体３を接合した場合、ガス流路５１０は、接着材の流入による狭窄化や閉塞問題は、発生する。その結果、積層体３のガス流路の圧損が上昇してしまい、燃料電池セルの性能に大きな影響を与える。 On the other hand, in the joining die 100 according to the comparative example, the depth D2 of the recess 230 of the second die 200 is smaller than the height G of the gasket 54. Therefore, as shown in FIG. 9, the bottom surface of the recess 230 of the second die 200 presses the gasket 54 during the heating press. As a result, as shown in FIG. 10, the adhesive 57 for adhering the gasket 54 flows into the gas flow path 510 due to the pressing from the gasket 54. Therefore, when the laminated body 3 is joined by the joining mold 100 according to the comparative example, the gas flow path 510 causes problems of narrowing and blockage due to the inflow of the adhesive. As a result, the pressure loss in the gas flow path of the laminated body 3 increases, which greatly affects the performance of the fuel cell.

従って、本実施形態に係る接合金型１による接合は、比較例に係る接合金型１００による接合に比べて、ガス流路の狭窄化や閉塞問題によりガス流路の圧損上昇を抑制することで、良好な性能を有する燃料電池セルを得ることができる。 Therefore, the joining by the joining mold 1 according to the present embodiment suppresses the increase in pressure loss of the gas flow path due to the narrowing of the gas flow path and the problem of blockage as compared with the joining by the joining mold 100 according to the comparative example. , A fuel cell with good performance can be obtained.

（加熱効果の向上）
また、本実施形態に係る接合金型１では、図７に示すように、加熱プレス時に、押圧部２１及び押圧部２２との２つの押圧部は、樹脂枠３２に対して入熱する。よって、樹脂枠３２に十分の熱を伝達することが可能となる。このため、樹脂枠３２は、確実に溶けることができ、積層体３の接合に必要な接合材とする樹脂を溶かせることができる。その結果、本実施形態に係る接合金型１によって積層体３を接合する場合、加熱プレス時の加熱効果が向上し、積層体３の接合の安定性を向上させることができる。 (Improvement of heating effect)
Further, in the joining mold 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, at the time of hot pressing, the two pressing portions of the pressing portion 21 and the pressing portion 22 receive heat into the resin frame 32. Therefore, sufficient heat can be transferred to the resin frame 32. Therefore, the resin frame 32 can be reliably melted, and the resin used as the bonding material necessary for joining the laminated body 3 can be melted. As a result, when the laminated body 3 is joined by the joining mold 1 according to the present embodiment, the heating effect at the time of heating and pressing can be improved, and the joining stability of the laminated body 3 can be improved.

一方、比較例に係る接合金型１００では、図９に示すように、加熱プレス時に、押圧部２１０との１つの押圧部は、樹脂枠３２に対して入熱する。よって、本実施形態に接合金型１に比べて、比較例に係る接合金型１００が樹脂枠３２に伝達する熱の量は少ない。このため、樹脂枠３２は、加熱不十分によって、十分に溶けないことがある。その結果、積層体３の接合不良が生じてしまい、燃料電池セルの性能に大きな影響を与える。 On the other hand, in the joining mold 100 according to the comparative example, as shown in FIG. 9, one pressing portion with the pressing portion 210 receives heat into the resin frame 32 during the heating press. Therefore, the amount of heat transferred to the resin frame 32 by the joining mold 100 according to the comparative example is smaller than that of the joining mold 1 in the present embodiment. Therefore, the resin frame 32 may not be sufficiently melted due to insufficient heating. As a result, poor bonding of the laminated body 3 occurs, which greatly affects the performance of the fuel cell.

従って、本実施形態に係る接合金型１による接合は、比較例に係る接合金型１００による接合に比べて、加熱プレス時の加熱効果を向上させることで、良好な接合の安定性を得ることができ、燃料電池セルの性能の向上を実現することができる。 Therefore, the joining by the joining mold 1 according to the present embodiment improves the heating effect at the time of the heating press as compared with the joining by the joining mold 100 according to the comparative example, thereby obtaining good joining stability. It is possible to improve the performance of the fuel cell.

このように、本実施形態では、加熱プレス時の加熱効果を向上させるとともに、ガス流路の狭窄化や閉塞問題により、ガス流路の圧損上昇を抑制することで、良好な性能を有する燃料電池セルを得ることができる燃料電池セルの接合金型を提供することができる。 As described above, in the present embodiment, the fuel cell has good performance by improving the heating effect at the time of heating press and suppressing the increase in pressure loss of the gas flow path due to the narrowing and blockage of the gas flow path. It is possible to provide a joining mold for a fuel cell from which a cell can be obtained.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting the interpretation of the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed. Further, it is possible to partially replace or combine the configurations shown in different embodiments.

１…接合金型、３…積層体、１０…第１金型、２０…第２金型、３０…電極アッセンブリ、４０…第１セパレータ、５０…第２セパレータ、５４…ガスケット、４１０、５１０…ガス流路、２１、２２…押圧部、２３…凹部 1 ... Joining die, 3 ... Laminated body, 10 ... First mold, 20 ... Second mold, 30 ... Electrode assembly, 40 ... First separator, 50 ... Second separator, 54 ... Gasket, 410, 510 ... Gas flow path, 21, 22 ... Pressing part, 23 ... Recessed portion

Claims (1)

電極アッセンブリと、前記電極アッセンブリの両主面に積層された第１セパレータ及び第２セパレータとによって構成された積層体を、積層方向にて加熱プレスを行うことで接合し燃料電池セルを構成するための燃料電池セルの接合金型であって、
前記第１セパレータと当接する状態で、前記積層体が載置される第１金型と、
前記第１金型と対向する側に配置されており、前記第１金型に対して前記積層方向に相対移動することで、前記積層体の前記第２セパレータを押圧する第２金型と、
を備え、
前記第２セパレータは、前記第２金型に向かう面の所定位置にシール部材が接着されており、
前記第２金型は、前記シール部材を跨いて前記第２セパレータを加熱プレスする押圧部と、前記シール部材に対応する位置に設けられた凹部と、を有し、
前記積層方向にて、前記凹部の深さは、前記シール部材の高さよりも大きい、
燃料電池セルの接合金型。 To form a fuel cell by joining a laminate composed of an electrode assembly and a first separator and a second separator laminated on both main surfaces of the electrode assembly by heat pressing in the stacking direction. It is a joint mold for fuel cell cells of
With the first mold on which the laminated body is placed in a state of being in contact with the first separator,
A second mold, which is arranged on the side facing the first mold and presses the second separator of the laminated body by moving relative to the first mold in the stacking direction.
Equipped with
The second separator has a sealing member adhered to a predetermined position on the surface facing the second mold.
The second mold has a pressing portion that heat-presses the second separator across the seal member, and a recess provided at a position corresponding to the seal member.
In the stacking direction, the depth of the recess is larger than the height of the sealing member.
Fuel cell cell joint mold.
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