JP5218752B2

JP5218752B2 - Fuel cell

Info

Publication number: JP5218752B2
Application number: JP2008212821A
Authority: JP
Inventors: 祐介渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: JP2010049925A

Description

本発明は、カソード側及びアノード側のプレート間に狭持されて内側に冷却媒体流路を形成する中間プレートが樹脂により形成されたフラットセパレータを備える燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell including a flat separator in which an intermediate plate that is sandwiched between a cathode side plate and an anode side plate to form a cooling medium flow path is formed of resin.

固体高分子型燃料電池は、電解質膜を挟んで対向する２つの電極（酸素極と燃料極）に、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスを各別に供給することによる電気化学反応によって電気エネルギを得るものである。
このような燃料電池の構造としては、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜−電極接合体）及びセパレータを積層したものを積層方向に複数個締結してなる構造がよく知られている。 The polymer electrolyte fuel cell is an electrochemical reaction in which a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen are separately supplied to two electrodes (an oxygen electrode and a fuel electrode) facing each other across an electrolyte membrane. To obtain electrical energy.
As a structure of such a fuel cell, a structure in which a plurality of stacked MEA (Membrane Electrode Assembly) and separators are fastened in the stacking direction is well known.

ここで、燃料電池のセパレータとしては、カソード側のプレートと、アノード側のプレートと、両プレートに挟まれた中間プレートとから構成された３層構造を有するものが開発されている（例えば、特許文献１）。
また、プレートの薄板化、フラット（平坦）化のためにカソード側及びアノード側のプレートに反応ガス流路を設けず、内側に冷却媒体流路を形成する中間プレートを備えたフラットセパレータも開発されている（例えば、特許文献２、３）。
更に、プレートを接着する際の温度をより低くすることができ、セパレータの熱変形を抑えることができる等から、中間プレートを樹脂製としたセパレータも知られている（例えば、特許文献４）。 Here, as a fuel cell separator, a separator having a three-layer structure composed of a cathode side plate, an anode side plate, and an intermediate plate sandwiched between both plates has been developed (for example, a patent). Reference 1).
In addition, a flat separator with an intermediate plate that forms a cooling medium flow path on the inner side without providing a reaction gas flow path on the cathode and anode side plates has been developed in order to make the plate thinner and flat. (For example, Patent Documents 2 and 3).
Furthermore, a separator in which the intermediate plate is made of resin is known because the temperature at the time of bonding the plates can be further lowered and thermal deformation of the separator can be suppressed (for example, Patent Document 4).

特開２００４−６１０４号公報JP 2004-6104 A 特開２００６−１６４７６５号公報JP 2006-164765 A 特開２００６−２８６５５７号公報JP 2006-286557 A 特開２００７−１０９４２５号公報JP 2007-109425 A

特許文献１〜４に記載の従来技術によれば、薄板化、フラット化され、かつ、比較的低温でプレート接合が可能であって熱変形を抑えることができる、等の利点を有するセパレータを作製することが可能となる。
しかし、このような中間プレートを樹脂製とした３層構造のフラットセパレータによると、一般にカソード側及びアノード側の両プレートがステンレス鋼やチタン等の金属によって形成されるため、次のような問題があった。
例えば、中間プレートがポリプロピレンやポリエチレン等の熱溶融性樹脂で形成され、カソード側及びアノード側の両プレートがチタンで形成された３層構造のフラットセパレータを想定する。この場合、前者の樹脂、例えばポリプロピレンの熱膨張係数は約１１×１０^-5／℃であるのに対して、後者のチタンの熱膨張係数は約８．４×１０^-6／℃であり、前者は後者の１０倍以上も大きい。 According to the prior art described in Patent Documents 1 to 4, a separator having advantages such as being thinned and flattened and capable of plate joining at a relatively low temperature and suppressing thermal deformation is produced. It becomes possible to do.
However, according to such a flat separator having a three-layer structure in which the intermediate plate is made of resin, both the cathode side and anode side plates are generally formed of a metal such as stainless steel or titanium. there were.
For example, assume a three-layer flat separator in which the intermediate plate is formed of a heat-meltable resin such as polypropylene or polyethylene, and both the cathode side and anode side plates are formed of titanium. In this case, the thermal expansion coefficient of the former resin, such as polypropylene, is about 11 × 10 ⁻⁵ / ° C., whereas the thermal expansion coefficient of the latter titanium is about 8.4 × 10 ⁻⁶ / ° C. The former is more than 10 times larger than the latter.

このため、燃料電池（セパレータ）の昇温時、図８中の矢印アに示すように、３層構造の樹脂製中間プレートＰ１とカソード側及びアノード側の各プレートＰ２，Ｐ３との界面においてせん断応力が発生する。そしてこの応力は、プレートＰ１〜Ｐ３の３層積層接合後において、つまりセパレータとして作製された場合に、図９に示す樹脂製中間プレートＰ１の冷却媒体流路９１側の角部９２等の屈曲部に集中し、その部分に割れ、ひび、あるいは剥がれ（以下、割れ等と記す。）９３を生じさせる。
この割れ等９３は、上記のようなセパレータが燃料電池に組み込まれた場合に、発電動作時において、ガス配流の乱れや、ガスリークの要因となり、発電不良、ひいては発電不能を引き起こす虞があった。 For this reason, when the temperature of the fuel cell (separator) is increased, as shown by an arrow A in FIG. 8, shearing occurs at the interface between the three-layer resin intermediate plate P1 and the cathode-side and anode-side plates P2, P3. Stress is generated. This stress is applied to the bent portion such as the corner 92 on the cooling medium flow path 91 side of the resin intermediate plate P1 shown in FIG. 9 after the three-layer lamination joining of the plates P1 to P3, that is, as a separator. This causes a crack, crack, or peeling (hereinafter referred to as a crack or the like) 93 to occur in that portion.
When the separator as described above is incorporated in the fuel cell, this crack or the like 93 may cause a disturbance in gas distribution or a gas leak during the power generation operation, which may cause power generation failure and thus power generation failure.

本発明は、上記のような問題に鑑みなされたもので、中間プレートを樹脂製とした３層構造のフラットセパレータを備えた燃料電池において、樹脂製中間プレートの冷却媒体流路側の屈曲部に割れ等が生じることを防止し、発電動作時におけるガス配流の乱れ等を生じさせず、発電不良等の発生を防止することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a fuel cell including a three-layer structure flat separator in which the intermediate plate is made of resin, the resin intermediate plate is cracked at the bent portion on the cooling medium flow path side. It is an object of the present invention to prevent the occurrence of power generation failure and the like without causing the gas distribution disturbance during the power generation operation.

上記課題は、燃料電池を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。 The above-described problems can be solved by configuring the fuel cell according to the following aspects.
As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is merely for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and the technical features described in this specification and combinations thereof should not be construed as being limited to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, it is not always necessary to employ the plurality of items together, and it is also possible to take out only a part of the items and employ them.

以下の各項のうち、（１）項が請求項１に、（２）項が請求項２に、（３）項が請求項３に、各々対応する。（４）項は請求項に係る発明ではない。 Of the following items, (1) corresponds to claim 1, (2) corresponds to claim 2, and (3) corresponds to claim 3. The item (4) is not a claimed invention.

（１）金属製のカソード側及びアノード側のプレートと、これら両プレート間に狭持される樹脂製中間プレートとを積層してなるフラットセパレータを備える燃料電池であって、前記樹脂製中間プレートに、中央部を貫通する略四角形状の穴部である冷却媒体流路形成部が設けられ、冷却媒体流路は前記冷却媒体流路形成部と前記カソード側及びアノード側の両プレートとで形成され、前記冷却媒体流路形成部の略四角形状の穴部の四隅をなす角部をＲ形状としたことを特徴とする燃料電池。
樹脂製中間プレートにおけるプレートには、樹脂フィルム等の薄膜状樹脂材やシートを含む。
（２）前記Ｒ形状は、前記樹脂製中間プレートの作製時に形成されてなる（１）項に記載の燃料電池。
Ｒ形状は、樹脂製中間プレートの作製時、例えばインジェクション成形等の型成形や打抜き加工によって樹脂製中間プレートが作製される際に、同時に形成される。
（３）前記樹脂製中間プレートは熱溶融性樹脂製中間プレートであって、前記Ｒ形状は、前記熱溶融性樹脂製中間プレートと前記カソード側のプレート又はアノード側のプレートとの積層後に形成されてなる（１）項に記載の燃料電池。
熱溶融性樹脂としては、ポリプロピレンやポリエチレン等が挙げられる。
本項におけるＲ形状は、例えば樹脂製中間プレートの屈曲部の表面に、加熱した金属製等の丸棒の先端面を押し当て、その屈曲部を加熱溶融させながら押しつぶすことによって形成される。
（４）前記樹脂製中間プレートは樹脂フィルムからなることを特徴とする（１）項、（２）項又は（３）項に記載の燃料電池。
樹脂フィルムは、樹脂製中間プレートの連続生産において取り扱い上の利点が多大で、また、フラットセパレータの更なる薄型化に寄与できる等の利点がある。一方、樹脂製中間プレートとして樹脂フィルムを用いた場合には割れ等が生じ易い。このような事情にあって、樹脂製中間プレートに上記のようなＲ形状を形成することの効果は大きい。 (1) and the plate metal of the cathode side and the A node side, a fuel cell including a flat separator formed by laminating a tree fat made intermediate plate that will be sandwiched between the two plates, the resin intermediate The plate is provided with a cooling medium flow path forming portion which is a substantially square hole penetrating the center portion, and the cooling medium flow path is formed by the cooling medium flow path forming portion and both the cathode side and anode side plates. A fuel cell, characterized in that the corners formed at the four corners of the substantially rectangular hole portion of the cooling medium flow path forming portion have an R shape.
The plate in the resin intermediate plate includes a thin resin material such as a resin film or a sheet.
(2) The fuel cell according to (1), wherein the R shape is formed when the resin intermediate plate is manufactured.
The R shape is formed simultaneously with the production of the resin intermediate plate, for example, when the resin intermediate plate is produced by molding such as injection molding or punching.
(3) The resin intermediate plate is a hot melt resin intermediate plate, and the R shape is formed after the heat melt resin intermediate plate and the cathode side plate or the anode side plate are stacked. The fuel cell according to (1).
Examples of the heat-meltable resin include polypropylene and polyethylene.
The R shape in this section is formed by, for example, pressing the end surface of a heated metal round bar against the surface of the bent portion of the resin intermediate plate and crushing the bent portion while heating and melting it.
(4) The fuel cell according to (1), (2) or (3), wherein the resin intermediate plate is made of a resin film.
The resin film has many advantages in handling in continuous production of resin intermediate plates, and can contribute to further thinning of the flat separator. On the other hand, when a resin film is used as the resin intermediate plate, cracks and the like are likely to occur. Under such circumstances, the effect of forming the above R shape on the resin intermediate plate is great.

（１）項に記載の発明によれば、燃料電池（セパレータ）の昇温時に、樹脂製中間プレートの冷却媒体流路側の屈曲部へのせん断応力の集中が抑制され、割れ等の発生を防止できる。したがってこの割れ等に起因する、燃料電池発電動作時に生じるガス配流の乱れ等、ひいては発電不良等の発生を防止することができる。
（２）項に記載の発明によれば、Ｒ形状の均一化、均質化が図れ、また、樹脂製中間プレートの作製後のＲ形状形成のための工程が無用となる。
（３）項に記載の発明によれば、樹脂製中間プレートの作製時にＲ形状を形成しない、又はできない事情がある場合に、作製後の樹脂製中間プレートの屈曲部に対するＲ形状の形成を加熱加圧溶融方法等によって極めて簡単に実現できる。
なお、（４）項に記載の発明は、本発明（特許請求の範囲に記載した発明）ではないので、上記課題を解決するための手段の欄に、その効果を述べた。 According to the invention described in item (1), when the temperature of the fuel cell (separator) is increased, the concentration of shear stress on the bent portion of the resin intermediate plate on the cooling medium flow path side is suppressed, thereby preventing the occurrence of cracks and the like. it can. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of gas generation disturbance and the like due to the cracks and the like, which occur during the fuel cell power generation operation, as well as power generation failure.
According to the invention described in the item (2), the R shape can be made uniform and uniform, and the step for forming the R shape after the production of the resin intermediate plate becomes unnecessary.
According to the invention described in the item (3), when there is a circumstance where the R shape is not formed or cannot be formed during the production of the resin intermediate plate, the formation of the R shape with respect to the bent portion of the resin intermediate plate after the production is heated. It can be realized very easily by a pressure melting method or the like.
Since the invention described in the item (4) is not the present invention (the invention described in the claims), the effect is described in the column of means for solving the above problems.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１は、本発明が適用される燃料電池の一例の概略断面図である。
図示するように燃料電池は、フラットセパレータ（以下、単にセパレータと記す。）１０と、ＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）３０と、ガス流路形成部４０，４１とを順次積層した積層体を備えている。
この場合、セパレータ１０は、カソード側プレート１２、中間プレート１３及びアノード側プレート１４の３層構造をなす。これらプレート１２〜１４はいずれもフラットプレートからなる。ＭＥＡ３０とガス流路形成部４０，４１とは、発電の単位である単セル６０を形成しているが、上記セパレータ１０は、各単セル６０間に配設されて、内部（中間プレート１３の内側）に冷却媒体流路１８を形成している。
このような単セル６０及びセパレータ１０からなる構成の単位を繰り返し積層することによって燃料電池が構成される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shows the same or an equivalent part between each figure.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a fuel cell to which the present invention is applied.
As shown in the figure, the fuel cell has a flat separator (hereinafter simply referred to as a separator) 10, an MEA (membrane electrode assembly) 30, and gas flow path forming portions 40 and 41 sequentially stacked. A laminate is provided.
In this case, the separator 10 has a three-layer structure including a cathode side plate 12, an intermediate plate 13, and an anode side plate 14. All of these plates 12 to 14 are flat plates. The MEA 30 and the gas flow path forming portions 40 and 41 form a single cell 60 that is a unit of power generation. However, the separator 10 is disposed between the single cells 60 and the inside (the intermediate plate 13). A cooling medium flow path 18 is formed on the inner side.
A fuel cell is configured by repeatedly laminating units having such a single cell 60 and separator 10.

図２は、図１中のセパレータ１０を構成するカソード側プレート１２、中間プレート１３、及びアノード側プレート１４の概略平面図で、（ａ）はカソード側プレート１２、（ｂ）は中間プレート１３、（ｃ）はアノード側プレート１４を、各々示す。なお図１は、平面形状が長方形の燃料電池の短手方向の断面を示しており、その断面位置を代表して図２（ａ）中にＩ−Ｉ線にて示す。 2 is a schematic plan view of the cathode side plate 12, the intermediate plate 13, and the anode side plate 14 constituting the separator 10 in FIG. 1, wherein (a) is the cathode side plate 12, (b) is the intermediate plate 13, (C) shows the anode side plate 14, respectively. FIG. 1 shows a cross section in the short direction of a fuel cell having a rectangular planar shape, and the cross-sectional position is represented by a line II in FIG. 2A.

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、セパレータ１０を構成する各プレート１２〜１４は、外形状、寸法がほぼ等しい長方形の薄板状部材である。各プレート１２〜１４は、外周部の互いに対応する位置に、辺に沿って細長く形成される複数の穴部２０〜２５を有している。これら複数の穴部２０〜２５は、セパレータ１０及び単セル６０を積層して燃料電池を組み立てたときに、燃料電池内部を積層方向に貫通し、内部を所定の流体が流れるマニホールドを形成する。 As shown in FIGS. 2A to 2C, each of the plates 12 to 14 constituting the separator 10 is a rectangular thin plate member having substantially the same outer shape and dimensions. Each of the plates 12 to 14 has a plurality of hole portions 20 to 25 that are elongated along the side at positions corresponding to each other on the outer peripheral portion. When the separator 10 and the single cell 60 are stacked to assemble the fuel cell, the plurality of holes 20 to 25 form a manifold that penetrates the fuel cell inside in the stacking direction and through which a predetermined fluid flows.

すなわち、各プレート１２〜１４の対応する所定の一辺の近傍には、この辺に沿って複数個、図示例では６個の穴部２０が設けられており、また、各プレート１２〜１４の上記所定の一辺に対向する辺の近傍には、この辺に沿って複数個、図示例では６個の穴部２１が設けられている。この場合、穴部２０は、電気化学反応に供される酸化ガスが流れる酸化ガス供給マニホールドを形成し、穴部２１は、電気化学反応に供された酸化ガスが流入する酸化ガス排出マニホールドを形成する。なお酸化ガスは、酸素を含有するガスであり、ここでは空気を用いている。 That is, in the vicinity of a predetermined one side corresponding to each of the plates 12 to 14, a plurality of, in the illustrated example, six holes 20 are provided along this side, and each of the plates 12 to 14 has the predetermined predetermined side. In the vicinity of the side facing one side, a plurality of, in the illustrated example, six hole portions 21 are provided along this side. In this case, the hole 20 forms an oxidizing gas supply manifold through which oxidizing gas supplied to the electrochemical reaction flows, and the hole 21 forms an oxidizing gas discharge manifold into which oxidizing gas supplied to the electrochemical reaction flows. To do. Note that the oxidizing gas is a gas containing oxygen, and air is used here.

各プレート１２〜１４の更に他の一辺の近傍には、この辺に沿って２つの穴部２２，２３が設けられている。この場合、穴部２０が設けられた辺側には穴部２２が設けられ、穴部２１が設けられた辺側には穴部２３が設けられている。この場合、穴部２２は、セパレータ１０内の冷却媒体流路（以下、冷媒流路と略記する。）１８へと分配される冷却媒体（以下、冷媒を略記する。）が流れる冷媒供給マニホールドを形成し、穴部２３は、電気化学反応に供された燃料ガスが流入する燃料ガス排出マニホールドを形成する。なお冷媒としては、例えば不凍液や空気が用いられている。また燃料ガスは、水素を含有するガスであり、ここでは水素ガスを用いている。 Two holes 22 and 23 are provided in the vicinity of the other side of each of the plates 12 to 14 along this side. In this case, a hole 22 is provided on the side where the hole 20 is provided, and a hole 23 is provided on the side where the hole 21 is provided. In this case, the hole 22 is a refrigerant supply manifold through which a cooling medium (hereinafter abbreviated as a refrigerant) distributed to a cooling medium flow path (hereinafter abbreviated as a refrigerant flow path) 18 in the separator 10 flows. The hole 23 forms a fuel gas discharge manifold into which fuel gas subjected to an electrochemical reaction flows. For example, an antifreeze or air is used as the refrigerant. The fuel gas is a gas containing hydrogen, and hydrogen gas is used here.

上記各プレート１２〜１４の、他の一辺に対向する辺の近傍には、この辺に沿って２つの穴部２４，２５が設けられている。この場合、穴部２０が設けられた辺側には穴部２４が設けられ、穴部２１が設けられた辺側には穴部２５が設けられている。この場合、穴部２４は、電気化学反応に供される燃料ガスが流れる燃料ガス供給マニホールドを形成し、穴部２５は、セパレータ１０内の冷媒流路１８から排出された冷媒が流入する冷媒排出マニホールドを形成する。なお、穴部に付された符号２０〜２５は、便宜上、各々対応するマニホールドにも付した。 Two holes 24 and 25 are provided in the vicinity of the side facing each other side of each of the plates 12 to 14 along this side. In this case, a hole 24 is provided on the side where the hole 20 is provided, and a hole 25 is provided on the side where the hole 21 is provided. In this case, the hole 24 forms a fuel gas supply manifold through which the fuel gas to be subjected to the electrochemical reaction flows, and the hole 25 is a refrigerant discharge into which the refrigerant discharged from the refrigerant flow path 18 in the separator 10 flows. Form a manifold. In addition, the code | symbols 20-25 attached | subjected to the hole part were also attached | subjected also to the corresponding manifold, respectively for convenience.

カソード側プレート１２は、その外周部に、穴部２０〜２５に加えて、細長い複数の穴部２６，２７を備えている。この場合、穴部２６は、複数の穴部２０の各々に対応して各々の穴部２０の近傍に設けられており、穴部２０よりも内側において各穴部２０に対して平行に形成されている。また穴部２７は、複数の穴部２１の各々に対応して各々の穴部２１の近傍に設けられており、穴部２１よりも内側において各穴部２１に対して平行に形成されている。 The cathode side plate 12 includes a plurality of elongated holes 26 and 27 in addition to the holes 20 to 25 on the outer periphery thereof. In this case, the hole 26 is provided in the vicinity of each hole 20 corresponding to each of the plurality of holes 20, and is formed in parallel to each hole 20 inside the hole 20. ing. Further, the hole portion 27 is provided in the vicinity of each hole portion 21 corresponding to each of the plurality of hole portions 21, and is formed in parallel to each hole portion 21 inside the hole portion 21. .

中間プレート１３には、外周部に形成される穴部２０〜２５に加えて、外周部を除く中央部を貫通する略四角形状の穴部である冷媒流路形成部１５が形成されている。この冷媒流路形成部１５は、中間プレート１３がカソード側プレート１２とアノード側プレート１４とに挟持されたときに、冷媒流路１８となる空間を形成する。また、中間プレート１３では、穴部２０，２１、２３，２４は、他のプレート１２，１４とは異なる形状を有しており、各穴部２０，２１、２３，２４のプレート中央部側の辺が、プレート中央部側へと突出する複数の突出部を備える形状となっている。各穴部２０，２１、２３，２４が有する上記複数の突出部を、それぞれ、連通部７０，７１，７３，７４という。
また中間プレート１３は、穴部２２と冷媒流路形成部１５とを連通させる複数の貫通孔７２を備えている。この複数の貫通孔７２は、中間プレート１３の長辺方向と平行に、穴部２２と冷媒流路形成部１５との間を連通させるように、互いに略平行に形成されている。更に中間プレート１３は、貫通孔７２と同様に、穴部２５と冷媒流路形成部１５とを連通させる複数の貫通孔７５を備えている。 In addition to the holes 20 to 25 formed in the outer peripheral part, the intermediate plate 13 is formed with a refrigerant flow path forming part 15 that is a substantially square hole penetrating the central part excluding the outer peripheral part. The refrigerant flow path forming portion 15 forms a space that becomes the refrigerant flow path 18 when the intermediate plate 13 is sandwiched between the cathode side plate 12 and the anode side plate 14. Further, in the intermediate plate 13, the holes 20, 21, 23, 24 have shapes different from those of the other plates 12, 14, and the holes 20, 21, 23, 24 are located on the plate center side. The side has a shape including a plurality of protrusions protruding toward the center of the plate. The plurality of protrusions included in the holes 20, 21, 23, and 24 are referred to as communication portions 70, 71, 73, and 74, respectively.
The intermediate plate 13 includes a plurality of through holes 72 that allow the hole portion 22 and the refrigerant flow path forming portion 15 to communicate with each other. The plurality of through holes 72 are formed substantially parallel to each other so as to communicate between the hole 22 and the refrigerant flow path forming unit 15 in parallel with the long side direction of the intermediate plate 13. Further, like the through hole 72, the intermediate plate 13 includes a plurality of through holes 75 that allow the hole 25 and the refrigerant flow path forming unit 15 to communicate with each other.

アノード側プレート１４は、その外周部に、穴部２０〜２５に加えて、穴部２８，２９を備えている。穴部２８は、穴部２３の近傍に設けられ、穴部２３よりも内側において穴部２３に対して略平行に形成された細長い穴部である。穴部２９は、穴部２４の近傍に設けられており、穴部２４よりも内側において穴部２４に対して略平行に形成された細長い穴部である。 The anode side plate 14 includes holes 28 and 29 in addition to the holes 20 to 25 on the outer periphery thereof. The hole 28 is an elongated hole provided in the vicinity of the hole 23 and formed substantially parallel to the hole 23 inside the hole 23. The hole 29 is an elongated hole provided in the vicinity of the hole 24 and formed substantially parallel to the hole 24 inside the hole 24.

なお、カソード側プレート１２に設けられた穴部２６と、中間プレート１３に設けられた連通部７０とは、酸化ガス供給マニホールド２０を流れる酸化ガスを、セパレータ１０内部を通って、ガス流路形成部４０が配設されたセパレータ１０表面へと導く酸化ガス供給路を形成する。そして、カソード側プレート１２に設けられた穴部２７と、中間プレート１３に設けられた連通部７１とは、ガス流路形成部４０が配設されたセパレータ１０表面から、セパレータ１０内部を通って、酸化ガス排出マニホールド２１へと酸化ガスを導く酸化ガス排出路を形成する。
また、アノード側プレート１４に設けられた穴部２９と、中間プレート１３に設けられた連通部７４とは、燃料ガス供給マニホールド２４を流れる燃料ガスを、セパレータ１０内部を通って、ガス流路形成部４１が配設されたセパレータ１０表面へと導く燃料ガス供給路を形成する。そして、アノード側プレート１４に設けられた穴部２８と、中間プレート１３に設けられた連通部７３とは、ガス流路形成部４１が配設されたセパレータ１０表面から、セパレータ１０内部を通って、燃料ガス排出マニホールド２３へと燃料ガスを導く燃料ガス排出路を形成する。 The hole portion 26 provided in the cathode side plate 12 and the communication portion 70 provided in the intermediate plate 13 form the gas flow path through which the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas supply manifold 20 passes through the inside of the separator 10. An oxidizing gas supply path that leads to the surface of the separator 10 in which the portion 40 is disposed is formed. And the hole part 27 provided in the cathode side plate 12 and the communication part 71 provided in the intermediate | middle plate 13 pass through the inside of the separator 10 from the separator 10 surface in which the gas flow path formation part 40 was arrange | positioned. Then, an oxidizing gas discharge passage for leading the oxidizing gas to the oxidizing gas discharge manifold 21 is formed.
Further, the hole 29 provided in the anode side plate 14 and the communication part 74 provided in the intermediate plate 13 form a gas flow path for the fuel gas flowing through the fuel gas supply manifold 24 through the inside of the separator 10. A fuel gas supply path that leads to the surface of the separator 10 in which the portion 41 is disposed is formed. And the hole part 28 provided in the anode side plate 14 and the communication part 73 provided in the intermediate | middle plate 13 pass through the inside of the separator 10 from the separator 10 surface in which the gas flow path formation part 41 was arrange | positioned. Then, a fuel gas discharge passage for guiding the fuel gas to the fuel gas discharge manifold 23 is formed.

上記したカソード側プレート１２及びアノード側プレート１４は、ステンレス鋼あるいはチタン等の導電性金属によって形成された薄板状部材からなる。そして穴部２０〜２９は、打ち抜き加工によって形成されている。中間プレート１３はポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂によって形成されている。
セパレータ１０を形成する際には、カソード側プレート１２、中間プレート１３、アノード側プレート１４の順に、各穴部２０〜２５を位置合わせしつつ重ね合わせて、加熱接着により各プレート１２〜１４間をシール接合している。 The cathode side plate 12 and the anode side plate 14 described above are made of a thin plate member formed of a conductive metal such as stainless steel or titanium. The holes 20 to 29 are formed by punching. The intermediate plate 13 is formed of a resin such as polypropylene or polyethylene.
When forming the separator 10, the holes 20 to 25 are aligned and aligned in the order of the cathode side plate 12, the intermediate plate 13, and the anode side plate 14, and the plates 12 to 14 are bonded by heat bonding. The seal is joined.

単セル６０を構成するＭＥＡ３０は、電解質層と、電解質層上に形成された触媒電極層とを備えている。図示する燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、電解質層は固体高分子材料からなり、触媒電極層は電気化学反応を促進する触媒からなる。
ガス流路形成部４０，４１は、導電性及びガス透過性を有する板状部材であり、ガス流路形成部４０，４１と接するＭＥＡ３０表面上には、カーボン多孔質体からなる層が配設されている。このガス流路形成部４０，４１の内部に形成される空間は、電気化学反応に供されるガスの単セル６０内での流路を形成する。すなわち、ＭＥＡ３０とカソード側プレート１２との間に配設されるガス流路形成部４０は、酸化ガスが流れる単セル内酸化ガス流路を形成する。また、ＭＥＡ３０とアノード側プレート１４（図示する単セル６０の下方側に積層されている図示しないセパレータ１０のアノード側プレート１４を指す。）との間に配設されるガス流路形成部４１は、燃料ガスが流れる単セル内燃料ガス流路を形成する。 The MEA 30 constituting the single cell 60 includes an electrolyte layer and a catalyst electrode layer formed on the electrolyte layer. The illustrated fuel cell is a solid polymer fuel cell, the electrolyte layer is made of a solid polymer material, and the catalyst electrode layer is made of a catalyst that promotes an electrochemical reaction.
The gas flow path forming portions 40 and 41 are plate-like members having conductivity and gas permeability, and a layer made of a carbon porous body is disposed on the surface of the MEA 30 in contact with the gas flow path forming portions 40 and 41. Has been. The space formed inside the gas flow path forming portions 40 and 41 forms a flow path in the single cell 60 of the gas used for the electrochemical reaction. That is, the gas flow path forming unit 40 disposed between the MEA 30 and the cathode side plate 12 forms an in-single cell oxidizing gas flow path through which the oxidizing gas flows. In addition, a gas flow path forming portion 41 disposed between the MEA 30 and the anode side plate 14 (refers to the anode side plate 14 of the separator 10 (not shown) stacked below the single cell 60 shown). The fuel gas flow path in the single cell through which the fuel gas flows is formed.

隣り合うセパレータ１０間であって、ＭＥＡ３０及びガス流路形成部４０，４１の外周部には、シリコンゴム等の絶縁性樹脂材料によるシール部４２がＭＥＡ３０と一体に設けられている。
図３は、このようなＭＥＡ３０と一体形成されたシール部４２の概略平面図である。
図中のシール部４２は、外形状、寸法がセパレータ１０とほぼ等しい長方形をなし、セパレータ１０と同様に穴部２０〜２５が形成されている。この図３において、冷媒供給マニホールドを形成する穴部２２は「冷媒入口」、冷媒排出マニホールドを形成する穴部２５は「冷媒出口」、燃料ガス供給マニホールドを形成する穴部２４は「Ｈ₂入口」、燃料ガス排出マニホールドを形成する穴部２３は「Ｈ₂出口」となっている。 A seal portion 42 made of an insulating resin material such as silicon rubber is provided integrally with the MEA 30 between the adjacent separators 10 and on the outer peripheral portions of the MEA 30 and the gas flow path forming portions 40 and 41.
FIG. 3 is a schematic plan view of the seal portion 42 formed integrally with the MEA 30.
The seal part 42 in the drawing has a rectangular shape whose outer shape and dimensions are substantially the same as those of the separator 10, and the holes 20 to 25 are formed in the same manner as the separator 10. In FIG. 3, the hole 22 forming the refrigerant supply manifold is “refrigerant inlet”, the hole 25 forming the refrigerant discharge manifold is “refrigerant outlet”, and the hole 24 forming the fuel gas supply manifold is “H ₂ inlet”. "hole 23 forming a fuel gas discharge manifold has a" H ₂ outlet ".

図１において、セパレータ１０及び単セル６０が作製されると、カソード側プレート１２がガス流路形成部４０に接し、アノード側プレート１４がガス流路形成部４１に接するように、セパレータ１０と単セル６０とを交互に積層することによって燃料電池が製造される。 In FIG. 1, when the separator 10 and the single cell 60 are manufactured, the separator 10 and the single cell 60 are connected so that the cathode side plate 12 is in contact with the gas flow path forming portion 40 and the anode side plate 14 is in contact with the gas flow path forming portion 41. A fuel cell is manufactured by alternately stacking the cells 60.

上記のような燃料電池において、酸化ガス供給マニホールド２０に対して酸化ガスを供給すると、酸化ガスは、各々のセパレータ１０における連通部７０と穴部２６とからなる酸化ガス供給路を通って、ガス流路形成部４０が形成する単セル内酸化ガス流路へと分配される。
分配された酸化ガスは、電気化学反応に供されつつ、単セル内酸化ガス流路を、酸化ガス排出マニホールド２１側へと流れる。単セル内酸化ガス流路における酸化ガスの流れの向きを、ＭＥＡ３０面に対する向きとして、図３に矢印アで示す。
単セル内酸化ガス流路を通過した酸化ガスは、セパレータ１０における穴部２７と連通部７１とからなる酸化ガス排出路を通って、酸化ガス排出マニホールド２１へと排出される。マニホールド近傍における酸化ガスの流出入の様子を、図１中に矢印イで示す。 In the fuel cell as described above, when the oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas supply manifold 20, the oxidizing gas passes through the oxidizing gas supply path composed of the communication portion 70 and the hole portion 26 in each separator 10, It is distributed to the oxidizing gas flow path in the single cell formed by the flow path forming unit 40.
The distributed oxidizing gas flows through the oxidizing gas flow path in the single cell to the oxidizing gas discharge manifold 21 side while being subjected to an electrochemical reaction. The direction of the flow of the oxidizing gas in the oxidizing gas flow path in the single cell is indicated by an arrow A in FIG.
The oxidant gas that has passed through the oxidant gas flow path in the single cell is discharged to the oxidant gas discharge manifold 21 through the oxidant gas discharge path including the hole 27 and the communication part 71 in the separator 10. The state of the inflow and outflow of the oxidizing gas in the vicinity of the manifold is indicated by arrows a in FIG.

燃料電池において、冷媒供給マニホールド２２に対して冷媒を供給すると、冷媒は、各々のセパレータ１０における中間プレート１３の複数の貫通孔７２を通って、冷媒流路１８へと分配される。
図４は、図１に示す燃料電池の長手方向の断面図であり、その断面位置を代表して図２（ａ）中にIV−IV線にて示す。図４では、冷媒供給マニホールド２２を流れる冷媒が、複数の貫通孔７２〔図２（ｂ）参照〕を通って冷媒流路１８へと流入する様子を矢印ウで示している。
貫通孔７２を通って分配された冷媒は、冷媒流路１８を、冷媒排出マニホールド２５側へと流れる。冷媒流路１８における冷媒の流れの向きを、ＭＥＡ３０面に対する向きとして、図３に矢印エで示している。冷媒流路１８内を流れた冷媒は、図２（ｂ）に示す中間プレート１３の貫通孔７５を通って、冷媒排出マニホールド２５へと排出される。 In the fuel cell, when the refrigerant is supplied to the refrigerant supply manifold 22, the refrigerant is distributed to the refrigerant flow path 18 through the plurality of through holes 72 of the intermediate plate 13 in each separator 10.
FIG. 4 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the fuel cell shown in FIG. 1, and the cross-sectional position is represented by the IV-IV line in FIG. 2 (a). In FIG. 4, the state in which the refrigerant flowing through the refrigerant supply manifold 22 flows into the refrigerant flow path 18 through the plurality of through holes 72 (see FIG. 2B) is indicated by arrows c.
The refrigerant distributed through the through hole 72 flows through the refrigerant flow path 18 to the refrigerant discharge manifold 25 side. The direction of the refrigerant flow in the refrigerant flow path 18 is indicated by an arrow D in FIG. The refrigerant flowing in the refrigerant flow path 18 is discharged to the refrigerant discharge manifold 25 through the through hole 75 of the intermediate plate 13 shown in FIG.

燃料電池において、燃料ガス供給マニホールド２４に対して燃料ガスを供給すると、燃料ガスは、各々のセパレータ１０における連通部７４と穴部２９とからなる燃料ガス供給路を通って、ガス流路形成部４１が形成する単セル内燃料ガス流路へと分配される。
燃料ガス供給マニホールド２４から単セル内燃料ガス流路へと燃料ガスが流入する様子を、図４に矢印オで示す。
分配された燃料ガスは、電気化学反応に供されつつ、単セル内燃料ガス流路を、燃料ガス排出マニホールド２３側へと流れる。単セル内燃料ガス流路における燃料ガスの流れの向きを、ＭＥＡ３０面に対する向きとして、図３に矢印オで示す。
単セル内燃料ガス流路を通過した燃料ガスは、図２（ｃ）に示す穴部２８と連通部７３とからなる燃料ガス排出路を通って、燃料ガス排出マニホールド２３へと排出される。 In the fuel cell, when the fuel gas is supplied to the fuel gas supply manifold 24, the fuel gas passes through the fuel gas supply path formed by the communication part 74 and the hole part 29 in each separator 10, and the gas flow path forming part. 41 is distributed to the fuel gas flow path in the single cell.
A state in which the fuel gas flows from the fuel gas supply manifold 24 into the fuel gas flow path in the single cell is indicated by an arrow O in FIG.
The distributed fuel gas flows through the fuel gas flow path in the single cell toward the fuel gas discharge manifold 23 while being subjected to an electrochemical reaction. The direction of the flow of the fuel gas in the fuel gas flow path in the single cell is indicated by an arrow O in FIG.
The fuel gas that has passed through the fuel gas flow path in the single cell is discharged to the fuel gas discharge manifold 23 through the fuel gas discharge path including the hole portion 28 and the communication portion 73 shown in FIG.

本発明は、図１、図２、図４に示すように、カソード側、アノード側の両プレート１２，１４、及びこれら両プレート１２，１４間に狭持されて内側に冷媒流路１８を形成する樹脂製中間プレート１３とを積層してなるフラットセパレータを備える燃料電池に係り、次のように構成したものである。
すなわち、図５に例示するように、燃料電池のフラットセパレータを構成する樹脂製中間プレート１３の角部、具体的には樹脂製中間プレート１３の上記冷媒流路１８側（樹脂製中間プレート１３単体からみれば、その中央部を貫通する略四角形状の穴部である冷媒流路形成部１５）の四隅をなす角部を各々Ｒ形状としたものである。図５中、５１は各々Ｒ形状とされた角部（Ｒ形状角部）を指す。 In the present invention, as shown in FIGS. 1, 2, and 4, both the cathode-side and anode-side plates 12 and 14 and the refrigerant flow path 18 are formed inside by being sandwiched between these plates 12 and 14. The present invention relates to a fuel cell including a flat separator formed by laminating a resin intermediate plate 13 to be configured as follows.
That is, as illustrated in FIG. 5, the corners of the resin intermediate plate 13 constituting the flat separator of the fuel cell, more specifically, the refrigerant intermediate plate 13 side of the resin intermediate plate 13 (the resin intermediate plate 13 alone) In view of this, the corners forming the four corners of the refrigerant flow path forming part 15), which is a substantially square hole penetrating the central part, are each formed into an R shape. In FIG. 5, 51 indicates corner portions (R-shaped corner portions) each having an R shape.

このＲ形状角部５１は、樹脂製中間プレート１３の作製時、ここでは樹脂製中間プレート１３の成形時や打抜き時に同時形成される。
インジェクション成形等の型成形により樹脂製中間プレート１３を作製する場合には、成形金型にＲ形状を設けておいてＲ形状角部５１を形成すればよい。
打抜き加工により樹脂製中間プレート１３を作製する場合には、ピナクルダイ、打抜き金型等にＲ形状を設けておいてＲ形状角部５１を打抜き形成すればよい。
Ｒ形状角部５１を樹脂製中間プレート１３の作製時に同時形成すれば、形状、大きさ、厚み、品質等の揃ったＲ形状角部５１を形成できる。また、樹脂製中間プレート１３の作製後のＲ形状形成のための工程が無用となる。
図６に、樹脂製中間プレート１３に形成されたＲ形状角部５１を、カソード側プレート１２及びアノード側プレート１４と共に模式的に示す。 The R-shaped corner 51 is formed at the same time when the resin intermediate plate 13 is manufactured, here, when the resin intermediate plate 13 is molded or punched.
When the resin intermediate plate 13 is produced by molding such as injection molding, the R shape corner portion 51 may be formed by providing the molding die with an R shape.
When the resin intermediate plate 13 is produced by punching, an R shape corner portion 51 may be punched and formed by providing an R shape on a pinnacle die, a punching die, or the like.
If the R-shaped corner 51 is formed simultaneously with the production of the resin intermediate plate 13, the R-shaped corner 51 having the same shape, size, thickness, quality, etc. can be formed. Further, the process for forming the R shape after the production of the resin intermediate plate 13 becomes unnecessary.
FIG. 6 schematically shows the R-shaped corner 51 formed on the resin intermediate plate 13 together with the cathode side plate 12 and the anode side plate 14.

樹脂製中間プレート１３がポリプロピレンやポリエチレン等の熱溶融性樹脂で形成されている場合には、上記Ｒ形状は樹脂製中間プレート１３の作製後でも容易に形成できる。
例えば図７に示すように、冷媒流路１８側の四隅をなす角部が角形状に成形された樹脂製中間プレート１３をフラットセパレータとして組み立てるに当たり、その樹脂製中間プレート１３をカソード側プレート１２又はアノード側プレート１４に積層接合した後においても、上記Ｒ形状を形成できる。図示例では、カソード側プレート１２又はアノード側プレート１４に積層接合された樹脂製中間プレート１３の角形状をなす角部５２表面に、加熱した金属製等の丸棒５３の先端面を押し当て、同角部５２を加熱溶融させながら押しつぶすこと（加熱加圧溶融）によってＲ形状を形成できる。この方法は、樹脂製中間プレート１３の作製後のＲ形状を形成する簡易な方法として有効である。
丸棒５３の加熱方法としては、樹脂製中間プレート１３の角部５２への押し当て前に外部の加熱手段で丸棒５３を加熱する方法や、丸棒５３自体に組み込まれた加熱手段、例えば電気的な加熱手段によって加熱する方法があるが、いずれの方法を用いてもよい。 When the resin intermediate plate 13 is formed of a heat-meltable resin such as polypropylene or polyethylene, the R shape can be easily formed even after the resin intermediate plate 13 is manufactured.
For example, as shown in FIG. 7, when assembling the resin intermediate plate 13 having the corners forming the four corners on the refrigerant flow path 18 side into a square shape as a flat separator, the resin intermediate plate 13 is attached to the cathode side plate 12 or Even after being laminated and bonded to the anode side plate 14, the R shape can be formed. In the illustrated example, the tip end surface of a heated round bar 53 made of metal or the like is pressed against the surface of the corner portion 52 forming the square shape of the resin intermediate plate 13 laminated and bonded to the cathode side plate 12 or the anode side plate 14. An R shape can be formed by crushing the corner portion 52 while heating and melting (heating and melting under pressure). This method is effective as a simple method for forming the R shape after the production of the resin intermediate plate 13.
As a heating method of the round bar 53, a method of heating the round bar 53 by an external heating means before pressing the corner portion 52 of the resin intermediate plate 13 or a heating means incorporated in the round bar 53 itself, for example, Although there is a method of heating by an electric heating means, any method may be used.

樹脂フィルムは、巻いた状態での保管、搬送、生産ラインへの装填等、これを用いた部材の連続生産における取り扱い上の利点は大きく、したがって、樹脂製中間プレート１３の量産において、その材料として樹脂フィルムを用いることの利点は大きい。また、このように樹脂製中間プレート１３の材料として樹脂フィルムを用いることは、フラットセパレータの更なる薄型化に有効である等の利点もあり、樹脂製中間プレート１３として樹脂フィルムを用いることの有用性は大である。一方、樹脂製中間プレート１３として樹脂フィルムを用いた場合には、図９に示す割れ等９３が生じ易い。
このような事情にあって、樹脂製中間プレート１３に上記のようなＲ形状（Ｒ形状角部５１）を形成することの効果は大きい。そして、このように樹脂製中間プレート１３として樹脂フィルムを用いる場合であって、樹脂フィルムにポリプロピレンやポリエチレン等の熱溶融性樹脂フィルムを用いるときには、上記Ｒ形状の形成方法として丸棒５３を用いた加熱加圧溶融による方法が極めて有効である。フィルム状の樹脂製中間プレート１３は厚みが薄く、加熱加圧溶融が簡単、迅速に行えるからである。 Resin film has great advantages in handling in continuous production of members using it, such as storage in a wound state, transportation, loading into a production line, etc. Therefore, as a material in mass production of resin intermediate plate 13 The advantage of using a resin film is great. In addition, the use of a resin film as the material of the resin intermediate plate 13 has advantages such as being effective for further thinning of the flat separator, and it is useful to use a resin film as the resin intermediate plate 13. Sex is great. On the other hand, when a resin film is used as the resin intermediate plate 13, the cracks 93 shown in FIG.
Under such circumstances, the effect of forming the above R shape (R shape corner 51) on the resin intermediate plate 13 is great. In this way, when a resin film is used as the resin intermediate plate 13 and a heat-meltable resin film such as polypropylene or polyethylene is used for the resin film, the round bar 53 is used as the R-shaped forming method. A method using heat and pressure melting is extremely effective. This is because the film-shaped resin intermediate plate 13 is thin and can be easily and quickly melted by heating and pressing.

以上説明した実施形態では、図１、図２、図４に示すように、各々フラットなカソード側、アノード側の両プレート１２，１４、及びこれら両プレート１２，１４間に狭持されて内側に冷媒流路１８を形成する樹脂製中間プレート１３とを積層してなるフラットセパレータ１０を備えた燃料電池を、次のように構成した。
すなわち図５に示すように、燃料電池のフラットセパレータを構成する樹脂製中間プレート１３の冷媒流路１８側の四隅をなす角部を各々Ｒ形状とした（Ｒ形状角部５１を設けた）。
したがって、カソード側プレート１２及びアノード側プレート１４がステンレス鋼やチタン等の導電性金属によって形成された一般的なセパレータ構成においても、その昇温時に、樹脂製中間プレート１３の冷媒流路１８側の四隅をなす角部へのせん断応力の集中が抑制され、図９に示す割れ等９３の発生を防止できる。
この割れ等９３は、上記のようなセパレータが燃料電池に組み込まれた場合に、発電動作時において、ガス配流の乱れや、ガスリークの要因となる。このため発電不良、ひいては発電不能を引き起こす虞がでてくるが、本実施形態によれば、上記のような発電動作時におけるガス配流の乱れ等を生じさせず、発電不良等の発生を防止することができる。 In the embodiment described above, as shown in FIGS. 1, 2, and 4, the flat cathode side and anode side plates 12, 14 and the plates 12, 14 are sandwiched between the plates 12, 14. The fuel cell provided with the flat separator 10 formed by laminating the resin intermediate plate 13 forming the refrigerant flow path 18 was configured as follows.
That is, as shown in FIG. 5, the corners forming the four corners on the refrigerant flow path 18 side of the resin intermediate plate 13 constituting the flat separator of the fuel cell were each formed into an R shape (the R shape corner portion 51 was provided).
Therefore, even in a general separator configuration in which the cathode side plate 12 and the anode side plate 14 are formed of a conductive metal such as stainless steel or titanium, the temperature of the cathode side plate 12 and the anode side plate 14 on the refrigerant flow path 18 side of the resin intermediate plate 13 is increased. Concentration of shear stress on the corners forming the four corners is suppressed, and the occurrence of the cracks 93 shown in FIG. 9 can be prevented.
When the separator as described above is incorporated in the fuel cell, the cracks 93 and the like cause a disturbance of gas distribution and a gas leak during the power generation operation. For this reason, there is a risk of causing power generation failure and consequently power generation failure. However, according to the present embodiment, the occurrence of power generation failure or the like is prevented without causing the disturbance of gas distribution during the power generation operation as described above. be able to.

また、Ｒ形状角部５１を樹脂製中間プレート１３の作製時に同時形成すれば、Ｒ形状角部５１の形状、寸法の均一化、均質化が図れる。また、樹脂製中間プレート１３の作製後のＲ形状形成のための工程が無用となる。
更に、樹脂製中間プレート１３の作製後のＲ形状形成方法として丸棒５３を用いた加熱加圧溶融方法を用いれば、Ｒ形状の形成を極めて簡単に行うことができる。このＲ形状形成方法による効果は、樹脂製中間プレート１３として熱溶融性樹脂フィルムを用いた場合により顕著となる。 Further, if the R-shaped corner 51 is formed simultaneously with the production of the resin intermediate plate 13, the shape and dimensions of the R-shaped corner 51 can be made uniform and uniform. Further, the process for forming the R shape after the production of the resin intermediate plate 13 becomes unnecessary.
Furthermore, if the heating and pressurizing and melting method using the round bar 53 is used as the R shape forming method after the production of the resin intermediate plate 13, the R shape can be formed very easily. The effect of this R shape forming method becomes more prominent when a heat-meltable resin film is used as the resin intermediate plate 13.

なお上述実施形態では、樹脂製中間プレートの冷媒流路側、つまり冷媒流路形成部の四隅をなす角部にＲ形状（Ｒ形状角部）を形成した場合について説明したが、これのみに限定されることはない。樹脂製中間プレートの冷媒流路側において、樹脂製中間プレートとカソード側、アノード側の両プレートとの間の熱膨張係数差に起因してそれらプレート間に生じるせん断応力が集中する屈曲部であれば、いずれの箇所にＲ形状を形成してもよい。 In the above-described embodiment, the case where the R shape (R-shaped corner) is formed at the corner of the refrigerant flow path side of the resin intermediate plate, that is, the four corners of the refrigerant flow path forming portion has been described. Never happen. On the refrigerant flow path side of the resin intermediate plate, if it is a bent part where the shear stress that occurs between the plates due to the difference in thermal expansion coefficient between the resin intermediate plate and the cathode and anode plates is concentrated The R shape may be formed at any location.

本発明が適用される燃料電池の一例の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of an example of the fuel cell to which this invention is applied. 図１中のセパレータを構成する各プレートの概略平面図である。It is a schematic plan view of each plate which comprises the separator in FIG. ＭＥＡと一体形成されたシール部の概略平面図である。It is a schematic plan view of the seal part integrally formed with MEA. 図１に示す燃料電池の長手方向の断面図である。It is sectional drawing of the longitudinal direction of the fuel cell shown in FIG. 本発明に係る燃料電池の要部を取り出し拡大して示す平面図である。It is a top view which takes out and expands and shows the principal part of the fuel cell concerning this invention. 樹脂製中間プレートに形成されたＲ形状角部をカソード側、アノード側の両プレートと共に模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the R-shaped corner | angular part formed in resin-made intermediate plates with both the cathode side and anode side plates. 樹脂製中間プレートの作製後にＲ形状を形成する例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which forms R shape after preparation of resin-made intermediate plates. 燃料電池のフラットセパレータを構成するカソード側、アノード側の両金属プレートと樹脂製中間プレート間においてせん断応力が発生する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a shear stress generate | occur | produces between both the metal plates of the cathode side which comprise the flat separator of a fuel cell, and an anode side, and resin intermediate plates. 同上せん断応力の集中によって樹脂製中間プレートの屈曲部に発生した割れ等の説明図である。It is explanatory drawing of the crack etc. which generate | occur | produced in the bending part of resin-made intermediate | middle plates by concentration of a shear stress same as the above.

Explanation of symbols

１０：フラットセパレータ、１２：カソード側プレート、１３：樹脂製中間プレート、１４：アノード側プレート、１５：冷媒流路形成部（冷却媒体流路形成部）、１８，９１：冷媒流路（冷却媒体流路）、３０：ＭＥＡ、５１：Ｒ形状角部、５２，９２：角部、５３：丸棒、６０：単セル、９３：割れ等。

10: Flat separator, 12: Cathode side plate, 13: Resin intermediate plate, 14: Anode side plate, 15: Refrigerant flow path forming part (cooling medium flow path forming part), 18, 91: Refrigerant flow path (cooling medium) Flow path), 30: MEA, 51: R-shaped corner, 52, 92: corner, 53: round bar, 60: single cell, 93: crack.

Claims

A metallic cathode and the A node side of the plate, a fuel cell including a flat separator formed by laminating a tree fat made intermediate plate that will be sandwiched between the two plates,
The resin intermediate plate is provided with a cooling medium flow path forming portion that is a substantially rectangular hole penetrating the central portion, and the cooling medium flow path is formed on the cathode side and the anode side of the cooling medium flow path forming portion. A fuel cell, characterized in that the corners formed by both plates and forming the four corners of a substantially square hole in the cooling medium flow path forming part have an R shape.

The fuel cell according to claim 1, wherein the R shape is formed when the resin intermediate plate is manufactured.

The resin intermediate plate is a hot melt resin intermediate plate, and the R shape is formed after the hot melt resin intermediate plate and the cathode side plate or the anode side plate are laminated. Item 4. The fuel cell according to Item 1.