JP7033107B2 - Fuel cell stack - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池スタックに関する。 The present invention relates to a fuel cell stack.

燃料電池スタックは、電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）と、ＭＥＡの両側に配設された一組の金属セパレータとを有する発電セルが複数積層された積層体を備える。積層体には、積層方向の締付荷重が付与される。 In the fuel cell stack, a plurality of power generation cells having an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which electrodes are arranged on both sides of the electrolyte membrane and a set of metal separators arranged on both sides of the MEA are laminated. It is provided with a laminated body. A tightening load in the stacking direction is applied to the laminated body.

一組の金属セパレータのそれぞれには、ＭＥＡが位置する側の表面から突出したシール用ビード部が形成されている（例えば、特許文献１参照）。シール用ビード部は、締付荷重によってＭＥＡの発電面の外周側に設けられた樹脂枠部に押し付けられることにより、反応ガス又は冷却媒体である流体の漏れを防止する。 Each of the set of metal separators is formed with a sealing bead portion protruding from the surface on the side where the MEA is located (see, for example, Patent Document 1). The sealing bead portion is pressed against the resin frame portion provided on the outer peripheral side of the power generation surface of the MEA by the tightening load to prevent leakage of the reaction gas or the fluid which is the cooling medium.

米国特許出願公開第２０１８／０１４５３５３号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2018/01435353

ところで、締付荷重を付与する際に、締付荷重により一組の金属セパレータのシール用ビード部が積層方向と直交する平面方向に互いに位置ずれした場合、金属セパレータにモーメントが作用する。そうすると、金属セパレータ（シール用ビード部のシール面）が平面方向に対して傾き、シール用ビード部のシール性が低下するおそれがある。 By the way, when a tightening load is applied, if the sealing beads of a set of metal separators are displaced from each other in the plane direction orthogonal to the stacking direction, a moment acts on the metal separator. Then, the metal separator (the sealing surface of the sealing bead portion) may be tilted with respect to the plane direction, and the sealing property of the sealing bead portion may be deteriorated.

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、シール用ビード部の所望のシール性を確保することができる燃料電池スタックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell stack capable of ensuring a desired sealing property of a sealing bead portion.

本発明の一態様は、電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の両側に配設された一組の金属セパレータとを有する発電セルが複数積層された積層体を備え、前記積層体には、前記発電セルの積層方向の締付荷重が付与され、前記一組の金属セパレータのそれぞれには、前記電解質膜・電極構造体が位置する側の表面から突出したシール用ビード部が形成され、前記シール用ビード部は、前記締付荷重によって前記電解質膜・電極構造体の発電面の外周側に設けられた樹脂枠部に押し付けられることにより、反応ガス又は冷却媒体である流体の漏れを防止する燃料電池スタックであって、前記一組の金属セパレータのうちの一方には、前記シール用ビード部の外方側に、前記表面から突出した第１波状凸部が一体に設けられ、前記一組の金属セパレータのうちの他方には、前記シール用ビード部の外方側に、前記表面から突出した第２波状凸部が一体に設けられ、前記第１波状凸部と前記第２波状凸部とは、前記積層方向から見て波形状の位相が互いにずれた状態で重なる、燃料電池スタックである。 One aspect of the present invention comprises a laminated body in which a plurality of power generation cells having an electrolyte membrane / electrode structure and a set of metal separators arranged on both sides of the electrolyte membrane / electrode structure are laminated. A tightening load is applied to the body in the stacking direction of the power generation cells, and each of the set of metal separators has a sealing bead portion protruding from the surface on the side where the electrolyte membrane / electrode structure is located. The sealing bead portion is formed, and the sealing bead portion is pressed against the resin frame portion provided on the outer peripheral side of the power generation surface of the electrolyte membrane / electrode structure by the tightening load, so that the reaction gas or the fluid as a cooling medium is formed. In the fuel cell stack for preventing leakage, one of the set of metal separators is integrally provided with a first wavy convex portion protruding from the surface on the outer side of the sealing bead portion. On the other side of the set of metal separators, a second wavy convex portion protruding from the surface is integrally provided on the outer side of the sealing bead portion, and the first wavy convex portion and the first wavy convex portion are integrally provided. The two-wavy convex portion is a fuel cell stack in which the wave shapes are overlapped with each other in a state of being out of phase with each other when viewed from the stacking direction.

本発明によれば、第１波状凸部と第２波状凸部とは、間に樹脂枠部を介装して積層方向から見て波形状の位相が互いにずれた状態で重なっている。そのため、一組の金属セパレータのシール用ビード部が平面方向に互いに位置ずれした場合に、金属セパレータに作用するモーメントを第１波状凸部及び第２波状凸部で受けることができる。これにより、金属セパレータ（シール用ビード部のシール面）が平面方向に対して傾くことを抑えることができる。また、一組の金属セパレータのシール用ビード部が平面方向に互いに位置ずれした場合に、積層方向から見たときの第１波状凸部と第２波状凸部との重なり面積が減少することを抑えることができる。よって、シール用ビード部の所望のシール性を確保することができる According to the present invention, the first wavy convex portion and the second wavy convex portion are overlapped with each other in a state in which the phase of the wavy shape is deviated from each other when viewed from the stacking direction with a resin frame portion interposed between the first wavy convex portion and the second wavy convex portion. Therefore, when the sealing beads of a set of metal separators are displaced from each other in the plane direction, the moment acting on the metal separator can be received by the first wavy convex portion and the second wavy convex portion. As a result, it is possible to prevent the metal separator (the sealing surface of the sealing bead portion) from tilting in the plane direction. Further, when the sealing beads of a set of metal separators are displaced from each other in the plane direction, the overlapping area between the first wavy convex portion and the second wavy convex portion when viewed from the stacking direction is reduced. It can be suppressed. Therefore, the desired sealing property of the sealing bead portion can be ensured.

本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの斜視図である。It is a perspective view of the fuel cell stack which concerns on one Embodiment of this invention. 発電セルの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of a power generation cell. 第１金属セパレータをＭＥＡ側から見た接合セパレータの構成説明図である。It is a block diagram of the bonding separator which saw the 1st metal separator from the MEA side. 第２金属セパレータをＭＥＡ側から見た接合セパレータの構成説明図である。It is a block diagram of the bonding separator which saw the 2nd metal separator from the MEA side. 図４におけるＶ－Ｖ線に相当する箇所での燃料電池スタックの一部省略断面図である。It is a partially omitted sectional view of the fuel cell stack at the part corresponding to the VV line in FIG. 図６Ａは、第１波状凸部及び第２波状凸部の構成説明図であり、図６Ｂは、第２金属セパレータが第１金属セパレータに対して平面方向に位置ずれした状態の第１波状凸部及び第２波状凸部の構成説明図である。FIG. 6A is a configuration explanatory view of the first wavy convex portion and the second wavy convex portion, and FIG. 6B is a first wavy convex in a state where the second metal separator is displaced in the plane direction with respect to the first metal separator. It is a block diagram of the part and the 2nd wavy convex part.

以下、本発明に係る燃料電池スタックについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a fuel cell stack according to the present invention will be described with reference to suitable embodiments with reference to the accompanying drawings.

図１に示すように、本発明の実施形態に係る固体高分子型の燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）又は重力方向（矢印Ｃ方向）に積層された積層体１４を備える。燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される。 As shown in FIG. 1, in the solid polymer fuel cell stack 10 according to the embodiment of the present invention, a plurality of power generation cells 12 are stacked in the horizontal direction (arrow A direction) or the gravity direction (arrow C direction). The laminated body 14 is provided. The fuel cell stack 10 is mounted on a fuel cell vehicle such as a fuel cell electric vehicle (not shown), for example.

積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１６ａ、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、インシュレータ１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。インシュレータ１８ａ、１８ｂは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等で形成される。 A terminal plate 16a, an insulator 18a, and an end plate 20a are sequentially arranged outward at one end of the stacking body 14 in the stacking direction (direction of arrow A). A terminal plate 16b, an insulator 18b, and an end plate 20b are sequentially arranged outward at the other end of the laminated body 14 in the stacking direction. The insulators 18a and 18b are formed of an insulating material such as polycarbonate (PC) or a phenol resin.

エンドプレート２０ａ、２０ｂは、横長（縦長でもよい）の長方形状を有するとともに、各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端がエンドプレート２０ａ、２０ｂの内面に固定されており、複数の積層された発電セル１２に積層方向（矢印Ａ方向）の締付荷重を付与する。なお、燃料電池スタック１０は、エンドプレート２０ａ、２０ｂを端板とする筐体を備え、当該筐体内に積層体１４を収容するように構成してもよい。 The end plates 20a and 20b have a horizontally long (or vertically long) rectangular shape, and a connecting bar 24 is arranged between each side. Both ends of each connecting bar 24 are fixed to the inner surfaces of the end plates 20a and 20b, and a tightening load in the stacking direction (arrow A direction) is applied to the plurality of stacked power generation cells 12. The fuel cell stack 10 may include a housing having end plates 20a and 20b as end plates, and may be configured to accommodate the laminated body 14 in the housing.

発電セル１２は、図２に示すように、樹脂枠付きＭＥＡ２８が、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２により挟持される。第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。 As shown in FIG. 2, the power generation cell 12 has a MEA 28 with a resin frame sandwiched between the first metal separator 30 and the second metal separator 32. The first metal separator 30 and the second metal separator 32 are formed by, for example, a corrugated cross section of a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a thin metal plate whose metal surface is surface-treated for corrosion protection. It is composed of.

樹脂枠付きＭＥＡ２８は、電解質膜・電極構造体２８ａ（以下、「ＭＥＡ２８ａ」という）と、ＭＥＡ２８ａの外周部に重なり部を設けて接合されるとともに該外周部を周回する樹脂枠部材４６（樹脂枠部、樹脂フィルム）とを備える。ＭＥＡ２８ａは、電解質膜４０と、電解質膜４０の一方の面に設けられたカソード電極４２と、電解質膜４０の他方の面に設けられたアノード電極４４とを有する。 The MEA28 with a resin frame is joined to the electrolyte membrane / electrode structure 28a (hereinafter referred to as “MEA28a”) by providing an overlapping portion on the outer peripheral portion of the MEA28a, and the resin frame member 46 (resin frame) orbiting the outer peripheral portion is provided. Part, resin film). The MEA28a has an electrolyte membrane 40, a cathode electrode 42 provided on one surface of the electrolyte membrane 40, and an anode electrode 44 provided on the other surface of the electrolyte membrane 40.

電解質膜４０は、例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜４０は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。電解質膜４０は、カソード電極４２及びアノード電極４４に挟持される。 The electrolyte membrane 40 is, for example, a solid polymer electrolyte membrane (cation exchange membrane). The solid polyelectrolyte membrane is, for example, a thin film of perfluorosulfonic acid containing water. As the electrolyte membrane 40, an HC (hydrocarbon) -based electrolyte can be used in addition to the fluorine-based electrolyte. The electrolyte membrane 40 is sandwiched between the cathode electrode 42 and the anode electrode 44.

詳細は図示しないが、カソード電極４２は、電解質膜４０の一方の面に接合される第１電極触媒層と、当該第１電極触媒層に積層される第１ガス拡散層とを有する。アノード電極４４は、電解質膜４０の他方の面に接合される第２電極触媒層と、当該第２電極触媒層に積層される第２ガス拡散層とを有する。樹脂枠部材４６は、ＭＥＡ２８の発電面２９の外周側に設けられている。 Although not shown in detail, the cathode electrode 42 has a first electrode catalyst layer bonded to one surface of the electrolyte membrane 40 and a first gas diffusion layer laminated on the first electrode catalyst layer. The anode electrode 44 has a second electrode catalyst layer bonded to the other surface of the electrolyte membrane 40 and a second gas diffusion layer laminated on the second electrode catalyst layer. The resin frame member 46 is provided on the outer peripheral side of the power generation surface 29 of the MEA 28.

発電セル１２の長辺方向である矢印Ｂ方向（図２中、水平方向）の一端縁部（矢印Ｂ１方向の端縁部）には、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１、第１冷却媒体排出連通孔３６ｂ１、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、第２冷却媒体排出連通孔３６ｂ２及び第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２が、下方に向かって（長方形状の発電セル１２の一方の長辺から他方の長辺に向かって）に順次配列して設けられる。 The first fuel gas discharge communication hole 38b1 and the first cooling medium discharge are located at one end edge portion (end edge portion in the arrow B1 direction) in the arrow B direction (horizontal direction in FIG. 2), which is the long side direction of the power generation cell 12. The communication hole 36b1, the oxidizing agent gas supply communication hole 34a, the second cooling medium discharge communication hole 36b2, and the second fuel gas discharge communication hole 38b2 are directed downward (from one long side of the rectangular power generation cell 12 to the other). They are arranged sequentially (toward the long side).

以下の説明では、第１冷却媒体排出連通孔３６ｂ１と第２冷却媒体排出連通孔３６ｂ２とを特に区別しない場合、単に「冷却媒体排出連通孔３６ｂ」ということがある。また、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１と第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２とを特に区別しない場合、単に「燃料ガス排出連通孔３８ｂ」ということがある。 In the following description, when the first cooling medium discharge communication hole 36b1 and the second cooling medium discharge communication hole 36b2 are not particularly distinguished, it may be simply referred to as “cooling medium discharge communication hole 36b”. Further, when the first fuel gas discharge communication hole 38b1 and the second fuel gas discharge communication hole 38b2 are not particularly distinguished, it may be simply referred to as "fuel gas discharge communication hole 38b".

酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、冷却媒体排出連通孔３６ｂ及び燃料ガス排出連通孔３８ｂは、それぞれ、積層体１４（第１金属セパレータ３０、第２金属セパレータ３２及び樹脂枠部材４６）、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａを積層方向に貫通している（ターミナルプレート１６ａを貫通してもよい）。 The oxidant gas supply communication hole 34a, the cooling medium discharge communication hole 36b, and the fuel gas discharge communication hole 38b are the laminate 14 (first metal separator 30, second metal separator 32, resin frame member 46), insulator 18a, and insulator, respectively. It penetrates the end plate 20a in the stacking direction (may penetrate the terminal plate 16a).

燃料ガス排出連通孔３８ｂは、一方の反応ガスである燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス供給連通孔３４ａは、他方の反応ガスである酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。冷却媒体排出連通孔３６ｂは、冷却媒体を排出する。 The fuel gas discharge communication hole 38b discharges a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, which is one reaction gas. The oxidant gas supply communication hole 34a supplies the oxidant gas, which is the other reaction gas, for example, an oxygen-containing gas. The cooling medium discharge communication hole 36b discharges the cooling medium.

発電セル１２の矢印Ｂ方向の他端縁部（矢印Ｂ２方向の端縁部）には、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１、第１冷却媒体供給連通孔３６ａ１、燃料ガス供給連通孔３８ａ、第２冷却媒体供給連通孔３６ａ２及び第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２が、下方に向かって（長方形状の発電セル１２の一方の長辺から他方の長辺に向かって）順次配列して設けられる。 At the other end edge of the power generation cell 12 in the arrow B direction (end edge in the arrow B2 direction), a first oxidant gas discharge communication hole 34b1, a first cooling medium supply communication hole 36a1, a fuel gas supply communication hole 38a, The second cooling medium supply communication hole 36a2 and the second oxidant gas discharge communication hole 34b2 are sequentially arranged downward (from one long side to the other long side of the rectangular power generation cell 12). Be done.

以下の説明では、第１冷却媒体供給連通孔３６ａ１と第２冷却媒体供給連通孔３６ａ２とを特に区別しない場合、単に「冷却媒体供給連通孔３６ａ」ということがある。また、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１と第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２とを特に区別しない場合、単に「酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ」ということがある。 In the following description, when the first cooling medium supply communication hole 36a1 and the second cooling medium supply communication hole 36a2 are not particularly distinguished, it may be simply referred to as “cooling medium supply communication hole 36a”. Further, when the first oxidant gas discharge communication hole 34b1 and the second oxidant gas discharge communication hole 34b2 are not particularly distinguished, it may be simply referred to as “oxidant gas discharge communication hole 34b”.

燃料ガス供給連通孔３８ａ、冷却媒体供給連通孔３６ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３４ｂは、それぞれ、積層体１４（第１金属セパレータ３０、第２金属セパレータ３２及び樹脂枠部材４６）、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａを積層方向に貫通している（ターミナルプレート１６ａを貫通してもよい）。燃料ガス供給連通孔３８ａは、燃料ガスを供給する。酸化剤ガス排出連通孔３４ｂは、酸化剤ガスを排出する。冷却媒体供給連通孔３６ａは、冷却媒体を供給する。 The fuel gas supply communication hole 38a, the cooling medium supply communication hole 36a, and the oxidant gas discharge communication hole 34b are the laminate 14 (first metal separator 30, second metal separator 32, resin frame member 46), insulator 18a, and insulator, respectively. It penetrates the end plate 20a in the stacking direction (may penetrate the terminal plate 16a). The fuel gas supply communication hole 38a supplies fuel gas. The oxidant gas discharge communication hole 34b discharges the oxidant gas. The cooling medium supply communication hole 36a supplies the cooling medium.

酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔３８ｂの数、配置、形状及び大きさは、本実施形態に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて、適宜設定すればよい。 The number, arrangement, shape and size of the oxidant gas supply communication hole 34a, the oxidant gas discharge communication hole 34b, the fuel gas supply communication hole 38a and the fuel gas discharge communication hole 38b are not limited to the present embodiment. , It may be set appropriately according to the required specifications.

発電セル１２では、樹脂枠部材４６を用いることなく、電解質膜４０を外方に突出させてもよい。また、発電セル１２では、外方に突出した電解質膜４０の両側に枠形状のフィルムを設けてもよい。 In the power generation cell 12, the electrolyte membrane 40 may be projected outward without using the resin frame member 46. Further, in the power generation cell 12, frame-shaped films may be provided on both sides of the electrolyte membrane 40 protruding outward.

図３に示すように、第１金属セパレータ３０の樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かう表面３０ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路４８（反応ガス流路）が設けられる。酸化剤ガス流路４８は、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３４ｂに流体的に連通する。酸化剤ガス流路４８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の凸部４８ａ間に直線状流路溝（又は波状流路溝）４８ｂを有する。 As shown in FIG. 3, on the surface 30a of the first metal separator 30 toward the MEA 28 with a resin frame, for example, an oxidant gas flow path 48 (reaction gas flow path) extending in the direction of arrow B is provided. The oxidant gas flow path 48 fluidly communicates with the oxidant gas supply communication hole 34a and the oxidant gas discharge communication hole 34b. The oxidant gas flow path 48 has a linear flow path groove (or a wavy flow path groove) 48b between a plurality of convex portions 48a extending in the direction of arrow B.

酸化剤ガス供給連通孔３４ａと酸化剤ガス流路４８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する入口バッファ部５０ａが設けられる。酸化剤ガス排出連通孔３４ｂと酸化剤ガス流路４８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する出口バッファ部５０ｂが設けられる。 An inlet buffer portion 50a having a plurality of embossed portions is provided between the oxidant gas supply communication hole 34a and the oxidant gas flow path 48 by press molding. An outlet buffer portion 50b having a plurality of embossed portions is provided between the oxidant gas discharge communication hole 34b and the oxidant gas flow path 48 by press molding.

第１金属セパレータ３０の表面３０ａには、流体（燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体）の漏れを防止するシール用ビード部５１が設けられている。図５において、シール用ビード部５１は、プレス成形により、樹脂枠部材４６に向かって突出成形されたビード本体５１ａと、ビード本体５１ａの突出端面に印刷又は塗布により固着された樹脂部材５１ｂとを含む。樹脂部材５１ｂは、ＭＥＡ２８ａ側に設けてもよい。 The surface 30a of the first metal separator 30 is provided with a sealing bead portion 51 for preventing leakage of fluid (fuel gas, oxidant gas, and cooling medium). In FIG. 5, the sealing bead portion 51 includes a bead body 51a that is press-molded to project toward the resin frame member 46 and a resin member 51b that is fixed to the projecting end surface of the bead body 51a by printing or coating. include. The resin member 51b may be provided on the MEA28a side.

ビード本体５１ａの横断面は、台形状に形成される。ただし、ビード本体５１ａの横断面形状は、適宜変更可能であり、円弧状等であってもよい。樹脂部材５１ｂは、省略されてもよい。シール用ビード部５１は、樹脂枠部材４６に密着し、積層方向の締付力により弾性変形することで樹脂枠部材４６との間を気密及び液密にシールするシール構造である。 The cross section of the bead body 51a is formed in a trapezoidal shape. However, the cross-sectional shape of the bead body 51a can be changed as appropriate, and may be arcuate or the like. The resin member 51b may be omitted. The sealing bead portion 51 has a sealing structure that adheres to the resin frame member 46 and elastically deforms due to a tightening force in the stacking direction to airtightly and liquid-tightly seal between the sealing bead portion 51 and the resin frame member 46.

図３において、シール用ビード部５１は、複数の連通孔ビード部５２（５２ａ～５２ｊ）と、外側ビード部５３とを有する。 In FIG. 3, the sealing bead portion 51 has a plurality of communication hole bead portions 52 (52a to 52j) and an outer bead portion 53.

連通孔ビード部５２ａ～５２ｅは、第１金属セパレータ３０の一端縁部（矢印Ｂ１方向の端縁部）に設けられている。具体的に、連通孔ビード部５２ａは、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１を周回する。連通孔ビード部５２ｂは、第１冷却媒体排出連通孔３６ｂ１を周回する。連通孔ビード部５２ｃは、酸化剤ガス供給連通孔３４ａを周回する。連通孔ビード部５２ｄは、第２冷却媒体排出連通孔３６ｂ２を周回する。連通孔ビード部５２ｅは、第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を周回する。 The communication hole bead portions 52a to 52e are provided at one end edge portion (end edge portion in the arrow B1 direction) of the first metal separator 30. Specifically, the communication hole bead portion 52a orbits the first fuel gas discharge communication hole 38b1. The communication hole bead portion 52b goes around the first cooling medium discharge communication hole 36b1. The communication hole bead portion 52c goes around the oxidant gas supply communication hole 34a. The communication hole bead portion 52d goes around the second cooling medium discharge communication hole 36b2. The communication hole bead portion 52e goes around the second fuel gas discharge communication hole 38b2.

連通孔ビード部５２ｆ～５２ｊは、第１金属セパレータ３０の他端縁部（矢印Ｂ２方向の端縁部）に設けられている。具体的に、連通孔ビード部５２ｆは、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１を周回する。連通孔ビード部５２ｇは、第１冷却媒体供給連通孔３６ａ１を周回する。連通孔ビード部５２ｈは、燃料ガス供給連通孔３８ａを周回する。連通孔ビード部５２ｉは、第２冷却媒体供給連通孔３６ａ２を周回する。連通孔ビード部５２ｊは、第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を周回する。 The communication hole bead portions 52f to 52j are provided on the other end edge portion (end edge portion in the arrow B2 direction) of the first metal separator 30. Specifically, the communication hole bead portion 52f goes around the first oxidant gas discharge communication hole 34b1. The communication hole bead portion 52g goes around the first cooling medium supply communication hole 36a1. The communication hole bead portion 52h goes around the fuel gas supply communication hole 38a. The communication hole bead portion 52i goes around the second cooling medium supply communication hole 36a2. The communication hole bead portion 52j goes around the second oxidant gas discharge communication hole 34b2.

酸化剤ガス供給連通孔３４ａを囲む連通孔ビード部５２ｃには、酸化剤ガス供給連通孔３４ａと酸化剤ガス流路４８とを連通する複数のトンネル５４ｔを有するブリッジ部５４が設けられている。酸化剤ガス排出連通孔３４ｂを囲む連通孔ビード部５２ｆ、５２ｊには、酸化剤ガス排出連通孔３４ｂと酸化剤ガス流路４８とを連通する複数のトンネル５６ｔを有するブリッジ部５６が設けられている。 The communication hole bead portion 52c surrounding the oxidant gas supply communication hole 34a is provided with a bridge portion 54 having a plurality of tunnels 54t for communicating the oxidant gas supply communication hole 34a and the oxidant gas flow path 48. The communication hole bead portions 52f and 52j surrounding the oxidant gas discharge communication hole 34b are provided with a bridge portion 56 having a plurality of tunnels 56t for communicating the oxidant gas discharge communication hole 34b and the oxidant gas flow path 48. There is.

外側ビード部５３は、第１金属セパレータ３０の外周部に沿って設けられ、酸化剤ガス流路４８とともに酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔３８ｂを囲む。 The outer bead portion 53 is provided along the outer peripheral portion of the first metal separator 30, and together with the oxidant gas flow path 48, the oxidant gas supply communication hole 34a, the oxidant gas discharge communication hole 34b, the fuel gas supply communication hole 38a, and the oxidant gas supply communication hole 38a. It surrounds the fuel gas discharge communication hole 38b.

第１金属セパレータ３０の長手方向一端側において、外側ビード部５３は、互いに隣り合う連通孔ビード部５２ａ～５２ｅの間を延在するように蛇行している。従って、第１金属セパレータ３０の長手方向一端側において、外側ビード部５３は、第１金属セパレータ３０の一方の短辺３１ａに向かって膨出するように、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ及び第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの膨出形状部５３ａ、５３ｂ、５３ｃを有する。 On one end side in the longitudinal direction of the first metal separator 30, the outer bead portion 53 meanders so as to extend between the communication hole bead portions 52a to 52e adjacent to each other. Therefore, on one end side in the longitudinal direction of the first metal separator 30, the outer bead portion 53 is oxidized by the first fuel gas discharge communication hole 38b1 so as to bulge toward one short side 31a of the first metal separator 30. It has three bulging shaped portions 53a, 53b, 53c that partially surround the agent gas supply communication hole 34a and the second fuel gas discharge communication hole 38b2, respectively.

第１金属セパレータ３０の長手方向他端側において、外側ビード部５３は、互いに隣り合う連通孔ビード部５２ｆ～５２ｊの間を延在するように蛇行している。従って、第１金属セパレータ３０の長手方向他端側において、外側ビード部５３は、第１金属セパレータ３０の他方の短辺３１ｂに向かって膨出するように、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの膨出形状部５３ｄ、５３ｅ、５３ｆを有する。 On the other end side of the first metal separator 30 in the longitudinal direction, the outer bead portion 53 meanders so as to extend between the communication hole bead portions 52f to 52j adjacent to each other. Therefore, on the other end side in the longitudinal direction of the first metal separator 30, the outer bead portion 53 bulges toward the other short side 31b of the first metal separator 30 so that the first oxidant gas discharge communication hole 34b1 , Has three bulging shaped portions 53d, 53e, 53f that partially surround the fuel gas supply communication hole 38a and the second oxidant gas discharge communication hole 34b2, respectively.

図４に示すように、第２金属セパレータ３２の樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かう表面３２ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路５８（反応ガス流路）が形成される。燃料ガス流路５８は、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔３８ｂに流体的に連通する。燃料ガス流路５８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の凸部５８ａ間に直線状流路溝（又は波状流路溝）５８ｂを有する。 As shown in FIG. 4, a fuel gas flow path 58 (reaction gas flow path) extending in the direction of arrow B is formed on the surface 32a of the second metal separator 32 toward the MEA 28 with a resin frame. The fuel gas flow path 58 fluidly communicates with the fuel gas supply communication hole 38a and the fuel gas discharge communication hole 38b. The fuel gas flow path 58 has a linear flow path groove (or a wavy flow path groove) 58b between a plurality of convex portions 58a extending in the direction of arrow B.

燃料ガス供給連通孔３８ａと燃料ガス流路５８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する入口バッファ部６０ａが設けられる。燃料ガス排出連通孔３８ｂと燃料ガス流路５８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する出口バッファ部６０ｂが設けられる。 An inlet buffer portion 60a having a plurality of embossed portions is provided between the fuel gas supply communication hole 38a and the fuel gas flow path 58 by press molding. An outlet buffer portion 60b having a plurality of embossed portions is provided between the fuel gas discharge communication hole 38b and the fuel gas flow path 58 by press molding.

第２金属セパレータ３２の表面３２ａには、流体（燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体）の漏れを防止するシール用ビード部６１が設けられている。図５において、シール用ビード部６１は、プレス成形により、樹脂枠部材４６に向かって突出成形されたビード本体６１ａと、ビード本体６１ａの突出端面に印刷又は塗布により固着された樹脂部材６１ｂとを含む。樹脂部材６１ｂは、ＭＥＡ２８ａ側に設けてもよい。 The surface 32a of the second metal separator 32 is provided with a sealing bead portion 61 for preventing leakage of fluid (fuel gas, oxidant gas, and cooling medium). In FIG. 5, the sealing bead portion 61 includes a bead body 61a that is press-molded so as to project toward the resin frame member 46 and a resin member 61b that is fixed to the projecting end surface of the bead body 61a by printing or coating. include. The resin member 61b may be provided on the MEA28a side.

ビード本体６１ａの横断面は、台形状に形成される。ただし、ビード本体６１ａの横断面形状は、適宜変更可能であり、円弧状等であってもよい。樹脂部材６１ｂは、省略されてもよい。シール用ビード部６１は、樹脂枠部材４６に密着し、積層方向の締付力により弾性変形することで樹脂枠部材４６との間を気密及び液密にシールするシール構造である。 The cross section of the bead body 61a is formed in a trapezoidal shape. However, the cross-sectional shape of the bead body 61a can be changed as appropriate, and may be arcuate or the like. The resin member 61b may be omitted. The sealing bead portion 61 has a sealing structure in which the bead portion 61 is in close contact with the resin frame member 46 and is elastically deformed by a tightening force in the stacking direction to airtightly and liquid-tightly seal the space between the bead portion 61 and the resin frame member 46.

図４において、シール用ビード部６１は、複数の連通孔ビード部６２（６２ａ～６２ｊ）と、外側ビード部６３とを有する。 In FIG. 4, the sealing bead portion 61 has a plurality of communication hole bead portions 62 (62a to 62j) and an outer bead portion 63.

連通孔ビード部６２ａ～６２ｅは、第２金属セパレータ３２の一端縁部（矢印Ｂ１方向の端縁部）に設けられている。具体的に、連通孔ビード部６２ａは、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１を周回する。連通孔ビード部６２ｂは、第１冷却媒体排出連通孔３６ｂ１を周回する。連通孔ビード部６２ｃは、酸化剤ガス供給連通孔３４ａを周回する。連通孔ビード部６２ｄは、第２冷却媒体排出連通孔３６ｂ２を周回する。連通孔ビード部６２ｅは、第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を周回する。 The communication hole bead portions 62a to 62e are provided at one end edge portion (end edge portion in the arrow B1 direction) of the second metal separator 32. Specifically, the communication hole bead portion 62a goes around the first fuel gas discharge communication hole 38b1. The communication hole bead portion 62b goes around the first cooling medium discharge communication hole 36b1. The communication hole bead portion 62c goes around the oxidant gas supply communication hole 34a. The communication hole bead portion 62d goes around the second cooling medium discharge communication hole 36b2. The communication hole bead portion 62e goes around the second fuel gas discharge communication hole 38b2.

連通孔ビード部６２ｆ～６２ｊは、第２金属セパレータ３２の他端縁部（矢印Ｂ２方向の端縁部）に設けられている。具体的に、連通孔ビード部６２ｆは、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１を周回する。連通孔ビード部６２ｇは、第１冷却媒体供給連通孔３６ａ１を周回する。連通孔ビード部６２ｈは、燃料ガス供給連通孔３８ａを周回する。連通孔ビード部６２ｉは、第２冷却媒体供給連通孔３６ａ２を周回する。連通孔ビード部６２ｊは、第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を周回する。 The communication hole bead portions 62f to 62j are provided at the other end edge portion (end edge portion in the arrow B2 direction) of the second metal separator 32. Specifically, the communication hole bead portion 62f goes around the first oxidant gas discharge communication hole 34b1. The communication hole bead portion 62g goes around the first cooling medium supply communication hole 36a1. The communication hole bead portion 62h goes around the fuel gas supply communication hole 38a. The communication hole bead portion 62i goes around the second cooling medium supply communication hole 36a2. The communication hole bead portion 62j goes around the second oxidant gas discharge communication hole 34b2.

燃料ガス供給連通孔３８ａを囲む連通孔ビード部６２ｈには、燃料ガス供給連通孔３８ａと燃料ガス流路５８とを連通する複数のトンネル６４ｔを有するブリッジ部６４が設けられている。燃料ガス排出連通孔３８ｂを囲む連通孔ビード部６２ａ、６２ｅには、燃料ガス排出連通孔３８ｂと燃料ガス流路５８とを連通する複数のトンネル６６ｔを有するブリッジ部６６が設けられている。 The communication hole bead portion 62h surrounding the fuel gas supply communication hole 38a is provided with a bridge portion 64 having a plurality of tunnels 64t for communicating the fuel gas supply communication hole 38a and the fuel gas flow path 58. The communication hole bead portions 62a and 62e surrounding the fuel gas discharge communication hole 38b are provided with a bridge portion 66 having a plurality of tunnels 66t for communicating the fuel gas discharge communication hole 38b and the fuel gas flow path 58.

外側ビード部６３は、第２金属セパレータ３２の外周部に沿って設けられ、燃料ガス流路５８とともに酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔３８ｂを囲む。 The outer bead portion 63 is provided along the outer peripheral portion of the second metal separator 32, and together with the fuel gas flow path 58, the oxidant gas supply communication hole 34a, the oxidant gas discharge communication hole 34b, the fuel gas supply communication hole 38a, and the fuel. Surrounds the gas discharge communication hole 38b.

第２金属セパレータ３２の長手方向一端側において、外側ビード部６３は、互いに隣り合う連通孔ビード部６２ａ～６２ｅの間を延在するように蛇行している。従って、第２金属セパレータ３２の長手方向一端側において、外側ビード部６３は、第２金属セパレータ３２の一方の短辺３５ａに向かって膨出するように、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ及び第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの膨出形状部６３ａ、６３ｂ、６３ｃを有する。 On one end side in the longitudinal direction of the second metal separator 32, the outer bead portion 63 meanders so as to extend between the communication hole bead portions 62a to 62e adjacent to each other. Therefore, on one end side in the longitudinal direction of the second metal separator 32, the outer bead portion 63 is oxidized by the first fuel gas discharge communication hole 38b1 so as to bulge toward one short side 35a of the second metal separator 32. It has three bulging shaped portions 63a, 63b, 63c that partially surround the agent gas supply communication hole 34a and the second fuel gas discharge communication hole 38b2, respectively.

第２金属セパレータ３２の長手方向他端側において、外側ビード部６３は、互いに隣り合う連通孔ビード部６２ｆ～６２ｊの間を延在するように蛇行している。従って、第２金属セパレータ３２の長手方向他端側において、外側ビード部６３は、第２金属セパレータ３２の他方の短辺３５ｂに向かって膨出するように、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの膨出形状部６３ｄ、６３ｅ、６３ｆを有する。 On the other end side in the longitudinal direction of the second metal separator 32, the outer bead portion 63 meanders so as to extend between the communication hole bead portions 62f to 62j adjacent to each other. Therefore, on the other end side in the longitudinal direction of the second metal separator 32, the outer bead portion 63 bulges toward the other short side 35b of the second metal separator 32 so that the first oxidant gas discharge communication hole 34b1 , Has three bulging shaped portions 63d, 63e, 63f that partially surround the fuel gas supply communication hole 38a and the second oxidant gas discharge communication hole 34b2, respectively.

図２において、第１金属セパレータ３０と第２金属セパレータ３２とは、外周を溶接、ろう付け等により一体に接合され、接合セパレータ３３を構成する。互いに接合される第１金属セパレータ３０の裏面３０ｂと第２金属セパレータ３２の裏面３２ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔３６ａと冷却媒体排出連通孔３６ｂとに流体的に連通する冷却媒体流路６８が形成される。冷却媒体流路６８は、酸化剤ガス流路４８が形成された第１金属セパレータ３０の裏面形状と、燃料ガス流路５８が形成された第２金属セパレータ３２の裏面形状とが重なり合って形成される。 In FIG. 2, the first metal separator 30 and the second metal separator 32 are integrally joined by welding, brazing, or the like on the outer periphery thereof to form a joining separator 33. A cooling medium flow that fluidly communicates with the cooling medium supply communication hole 36a and the cooling medium discharge communication hole 36b between the back surface 30b of the first metal separator 30 and the back surface 32b of the second metal separator 32 that are joined to each other. Road 68 is formed. The cooling medium flow path 68 is formed by overlapping the back surface shape of the first metal separator 30 on which the oxidant gas flow path 48 is formed and the back surface shape of the second metal separator 32 on which the fuel gas flow path 58 is formed. Ru.

図５において、接合セパレータ３３を構成する第１金属セパレータ３０と第２金属セパレータ３２とは、複数の接合ライン３３ａにより互いに接合されている。接合ライン３３ａは、例えばレーザ溶接ラインである。接合ライン３３ａは、ＭＩＧ、ＴＩＧ、シーム溶接、ロウ付け、カシメ等による接合部であってもよい。 In FIG. 5, the first metal separator 30 and the second metal separator 32 constituting the bonding separator 33 are bonded to each other by a plurality of bonding lines 33a. The joining line 33a is, for example, a laser welding line. The joining line 33a may be a joining portion by MIG, TIG, seam welding, brazing, caulking or the like.

図３に示すように、第１金属セパレータ３０には、シール用ビード部５１の外方側に、表面３０ａから突出した複数の第１波状凸部７０（７０ａ～７０ｊ）が一体に設けられている。 As shown in FIG. 3, the first metal separator 30 is integrally provided with a plurality of first wavy convex portions 70 (70a to 70j) protruding from the surface 30a on the outer side of the sealing bead portion 51. There is.

図５において、第１波状凸部７０の横断面は、台形状に形成される。ただし、第１波状凸部７０の横断面形状は、適宜変更可能であり、長方形状、正方形状、円弧状等であってもよい。第１波状凸部７０の突出端は、積層体１４に締付荷重が付与された締付状態で、第１波状凸部７０に実質的に締付荷重が作用しないように樹脂枠部材４６の一方の面４６ａに接触している。すなわち、積層体１４に締付荷重が付与されていない状態で、第１波状凸部７０の高さは、シール用ビード部５１の高さに樹脂部材５１ｂの高さを加えた高さよりも低い。そのため、積層体１４の締付状態で、締付荷重はシール用ビード部５１に作用する。 In FIG. 5, the cross section of the first wavy convex portion 70 is formed in a trapezoidal shape. However, the cross-sectional shape of the first wavy convex portion 70 can be appropriately changed, and may be rectangular, square, arc, or the like. The protruding end of the first wavy convex portion 70 is a resin frame member 46 so that the tightening load does not substantially act on the first wavy convex portion 70 in a tightened state in which a tightening load is applied to the laminated body 14. It is in contact with one surface 46a. That is, the height of the first wavy convex portion 70 is lower than the height of the sealing bead portion 51 plus the height of the resin member 51b in a state where the tightening load is not applied to the laminated body 14. .. Therefore, in the tightened state of the laminated body 14, the tightening load acts on the sealing bead portion 51.

図３において、第１波状凸部７０は、複数の連通孔３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ毎に互いに独立して設けられている。具体的に、第１波状凸部７０ａは、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１に対応して設けられている。第１波状凸部７０ａは、第１金属セパレータ３０の一方の短辺３１ａと膨出形状部５３ａとの間に位置している。第１波状凸部７０ａは、膨出形状部５３ａの膨出端部（短辺３１ａ側の端部）の形状に沿って延在している。 In FIG. 3, the first wavy convex portion 70 is provided independently for each of the plurality of communication holes 34a, 34b, 36a, 36b, 38a, 38b. Specifically, the first wavy convex portion 70a is provided corresponding to the first fuel gas discharge communication hole 38b1. The first wavy convex portion 70a is located between one short side 31a of the first metal separator 30 and the bulging shape portion 53a. The first wavy convex portion 70a extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 31a side) of the bulging shape portion 53a.

第１波状凸部７０ｂは、第１冷却媒体排出連通孔３６ｂ１に対応して設けられている。第１波状凸部７０ｂは、第１金属セパレータ３０の一方の短辺３１ａと連通孔ビード部５２ｂとの間に位置している。第１波状凸部７０ｂは、連通孔ビード部５２ｂのうち短辺３１ａ側の端部の形状に沿って延在している。 The first wavy convex portion 70b is provided corresponding to the first cooling medium discharge communication hole 36b1. The first wavy convex portion 70b is located between one short side 31a of the first metal separator 30 and the communication hole bead portion 52b. The first wavy convex portion 70b extends along the shape of the end portion of the communication hole bead portion 52b on the short side 31a side.

第１波状凸部７０ｃは、酸化剤ガス供給連通孔３４ａに対応して設けられている。第１波状凸部７０ｃは、第１金属セパレータ３０の一方の短辺３１ａと膨出形状部５３ｂとの間に位置している。第１波状凸部７０ｃは、膨出形状部５３ｂの膨出端部（短辺３１ａ側の端部）の形状に沿って延在している。 The first wavy convex portion 70c is provided corresponding to the oxidant gas supply communication hole 34a. The first wavy convex portion 70c is located between one short side 31a of the first metal separator 30 and the bulging shape portion 53b. The first wavy convex portion 70c extends along the shape of the bulging end portion (end portion on the short side 31a side) of the bulging shape portion 53b.

第１波状凸部７０ｄは、第２冷却媒体排出連通孔３６ｂ２に対応して設けられている。第１波状凸部７０ｄは、第１金属セパレータ３０の一方の短辺３１ａと連通孔ビード部５２ｄとの間に位置している。第１波状凸部７０ｄは、連通孔ビード部５２ｄのうち短辺３１ａ側の端部の形状に沿って延在している。 The first wavy convex portion 70d is provided corresponding to the second cooling medium discharge communication hole 36b2. The first wavy convex portion 70d is located between one short side 31a of the first metal separator 30 and the communication hole bead portion 52d. The first wavy convex portion 70d extends along the shape of the end portion of the communication hole bead portion 52d on the short side 31a side.

第１波状凸部７０ｅは、第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２に対応して設けられている。第１波状凸部７０ｅは、第１金属セパレータ３０の一方の短辺３１ａと膨出形状部５３ｃとの間に位置している。第１波状凸部７０ｅは、膨出形状部５３ｃの膨出端部（短辺３１ａ側の端部）の形状に沿って延在している。第１波状凸部７０ａ～７０ｅは、シール用ビード部５１のうち最外に位置する部分（短辺３１ａ側の端部）よりも外方側（矢印Ｂ１方向）に設けられている。 The first wavy convex portion 70e is provided corresponding to the second fuel gas discharge communication hole 38b2. The first wavy convex portion 70e is located between one short side 31a of the first metal separator 30 and the bulging shape portion 53c. The first wavy convex portion 70e extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 31a side) of the bulging shape portion 53c. The first wavy convex portions 70a to 70e are provided on the outer side (direction of arrow B1) from the outermost portion (end on the short side 31a side) of the sealing bead portion 51.

第１波状凸部７０ｆは、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１に対応して設けられている。第１波状凸部７０ｆは、第１金属セパレータ３０の他方の短辺３１ｂと膨出形状部５３ｄとの間に位置している。第１波状凸部７０ｆは、膨出形状部５３ｄの膨出端部（短辺３１ｂ側の端部）の形状に沿って延在している。 The first wavy convex portion 70f is provided corresponding to the first oxidant gas discharge communication hole 34b1. The first wavy convex portion 70f is located between the other short side 31b of the first metal separator 30 and the bulging shape portion 53d. The first wavy convex portion 70f extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 31b side) of the bulging shape portion 53d.

第１波状凸部７０ｇは、第１冷却媒体供給連通孔３６ａ１に対応して設けられている。第１波状凸部７０ｇは、第１金属セパレータ３０の他方の短辺３１ｂと連通孔ビード部５２ｇとの間に位置している。第１波状凸部７０ｇは、連通孔ビード部５２ｇのうち短辺３１ｂ側の端部の形状に沿って延在している。 The first wavy convex portion 70 g is provided corresponding to the first cooling medium supply communication hole 36a1. The first wavy convex portion 70g is located between the other short side 31b of the first metal separator 30 and the communication hole bead portion 52g. The first wavy convex portion 70g extends along the shape of the end portion on the short side 31b side of the communication hole bead portion 52g.

第１波状凸部７０ｈは、燃料ガス供給連通孔３８ａに対応して設けられている。第１波状凸部７０ｈは、第１金属セパレータ３０の他方の短辺３１ｂと膨出形状部５３ｅとの間に位置している。第１波状凸部７０ｈは、膨出形状部５３ｅの膨出端部（短辺３１ｂ側の端部）の形状に沿って延在している。 The first wavy convex portion 70h is provided corresponding to the fuel gas supply communication hole 38a. The first wavy convex portion 70h is located between the other short side 31b of the first metal separator 30 and the bulging shape portion 53e. The first wavy convex portion 70h extends along the shape of the bulging end portion (end portion on the short side 31b side) of the bulging shape portion 53e.

第１波状凸部７０ｉは、第２冷却媒体供給連通孔３６ａ２に対応して設けられている。第１波状凸部７０ｉは、第１金属セパレータ３０の他方の短辺３１ｂと連通孔ビード部５２ｉとの間に位置している。第１波状凸部７０ｉは、連通孔ビード部５２ｉのうち短辺３１ｂ側の端部の形状に沿って延在している。 The first wavy convex portion 70i is provided corresponding to the second cooling medium supply communication hole 36a2. The first wavy convex portion 70i is located between the other short side 31b of the first metal separator 30 and the communication hole bead portion 52i. The first wavy convex portion 70i extends along the shape of the end portion of the communication hole bead portion 52i on the short side 31b side.

第１波状凸部７０ｊは、第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２に対応して設けられている。第１波状凸部７０ｊは、第１金属セパレータ３０の他方の短辺３１ｂと膨出形状部５３ｆとの間に位置している。第１波状凸部７０ｊは、膨出形状部５３ｆの膨出端部（短辺３１ｂ側の端部）の形状に沿って延在している。第１波状凸部７０ｆ～７０ｊは、シール用ビード部５１のうち最外に位置する部分（短辺３１ｂ側の端部）りも外方側（矢印Ｂ２方向）に設けられている。 The first wavy convex portion 70j is provided corresponding to the second oxidant gas discharge communication hole 34b2. The first wavy convex portion 70j is located between the other short side 31b of the first metal separator 30 and the bulging shape portion 53f. The first wavy convex portion 70j extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 31b side) of the bulging shape portion 53f. The first wavy convex portions 70f to 70j are provided on the outermost side (the end on the short side 31b side) of the sealing bead portion 51 on the outer side (direction of arrow B2).

図４に示すように、第２金属セパレータ３２には、シール用ビード部６１の外方側に、表面３２ａから突出した複数の第２波状凸部８０（８０ａ～８０ｊ）が一体に設けられている。 As shown in FIG. 4, the second metal separator 32 is integrally provided with a plurality of second wavy convex portions 80 (80a to 80j) protruding from the surface 32a on the outer side of the sealing bead portion 61. There is.

図５において、第２波状凸部８０の横断面は、台形状に形成される。ただし、第２波状凸部８０の横断面形状は、適宜変更可能であり、長方形状、正方形状、円弧状等であってもよい。第２波状凸部８０の突出端は、積層体１４に締付荷重が付与された締付状態で、第２波状凸部８０に実質的に締付荷重が作用しないように樹脂枠部材４６の他方の面４６ｂに接触している。すなわち、積層体１４に締付荷重が付与されていない状態で、第２波状凸部８０の高さは、シール用ビード部６１の高さに樹脂部材６１ｂの高さを加えた高さよりも低い。そのため、積層体１４の締付状態で、締付荷重はシール用ビード部６１に作用する。 In FIG. 5, the cross section of the second wavy convex portion 80 is formed in a trapezoidal shape. However, the cross-sectional shape of the second wavy convex portion 80 can be appropriately changed, and may be rectangular, square, arcuate, or the like. The protruding end of the second wavy convex portion 80 is a resin frame member 46 so that the tightening load does not substantially act on the second wavy convex portion 80 in the tightened state in which the tightening load is applied to the laminated body 14. It is in contact with the other surface 46b. That is, the height of the second wavy convex portion 80 is lower than the height of the sealing bead portion 61 plus the height of the resin member 61b when the tightening load is not applied to the laminated body 14. .. Therefore, in the tightened state of the laminated body 14, the tightening load acts on the sealing bead portion 61.

図４において、第２波状凸部８０は、複数の連通孔３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ毎に互いに独立して設けられている。具体的に、第２波状凸部８０ａは、第１燃料ガス排出連通孔３８ｂ１に対応して設けられている。第２波状凸部８０ａは、第２金属セパレータ３２の一方の短辺３５ａと膨出形状部６３ａとの間に位置している。第２波状凸部８０ａは、膨出形状部６３ａの膨出端部（短辺３５ａ側の端部）の形状に沿って延在している。 In FIG. 4, the second wavy convex portion 80 is provided independently for each of the plurality of communication holes 34a, 34b, 36a, 36b, 38a, and 38b. Specifically, the second wavy convex portion 80a is provided corresponding to the first fuel gas discharge communication hole 38b1. The second wavy convex portion 80a is located between one short side 35a of the second metal separator 32 and the bulging shape portion 63a. The second wavy convex portion 80a extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 35a side) of the bulging shape portion 63a.

第２波状凸部８０ｂは、第１冷却媒体排出連通孔３６ｂ１に対応して設けられている。第２波状凸部８０ｂは、第２金属セパレータ３２の一方の短辺３５ａと連通孔ビード部６２ｂとの間に位置している。第２波状凸部８０ｂは、連通孔ビード部６２ｂのうち短辺３５ａ側の端部の形状に沿って延在している。 The second wavy convex portion 80b is provided corresponding to the first cooling medium discharge communication hole 36b1. The second wavy convex portion 80b is located between one short side 35a of the second metal separator 32 and the communication hole bead portion 62b. The second wavy convex portion 80b extends along the shape of the end portion of the communication hole bead portion 62b on the short side 35a side.

第２波状凸部８０ｃは、酸化剤ガス供給連通孔３４ａに対応して設けられている。第２波状凸部８０ｃは、第２金属セパレータ３２の一方の短辺３５ａと膨出形状部６３ｂとの間に位置している。第２波状凸部８０ｃは、膨出形状部６３ｂの膨出端部（短辺３５ａ側の端部）の形状に沿って延在している。 The second wavy convex portion 80c is provided corresponding to the oxidant gas supply communication hole 34a. The second wavy convex portion 80c is located between one short side 35a of the second metal separator 32 and the bulging shape portion 63b. The second wavy convex portion 80c extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 35a side) of the bulging shape portion 63b.

第２波状凸部８０ｄは、第２冷却媒体排出連通孔３６ｂ２に対応して設けられている。第２波状凸部８０ｄは、第２金属セパレータ３２の一方の短辺３５ａと連通孔ビード部６２ｄとの間に位置している。第２波状凸部８０ｄは、連通孔ビード部６２ｄのうち短辺３５ａ側の端部の形状に沿って延在している。 The second wavy convex portion 80d is provided corresponding to the second cooling medium discharge communication hole 36b2. The second wavy convex portion 80d is located between one short side 35a of the second metal separator 32 and the communication hole bead portion 62d. The second wavy convex portion 80d extends along the shape of the end portion of the communication hole bead portion 62d on the short side 35a side.

第２波状凸部８０ｅは、第２燃料ガス排出連通孔３８ｂ２に対応して設けられている。第２波状凸部８０ｅは、第２金属セパレータ３２の一方の短辺３５ａと膨出形状部６３ｃとの間に位置している。第２波状凸部８０ｅは、膨出形状部６３ｃの膨出端部（短辺３５ａ側の端部）の形状に沿って延在している。第２波状凸部８０ａ～８０ｅは、シール用ビード部６１のうち最外に位置する部分（短辺３５ａ側の端部）りも外方側（矢印Ｂ１方向）に設けられている。 The second wavy convex portion 80e is provided corresponding to the second fuel gas discharge communication hole 38b2. The second wavy convex portion 80e is located between one short side 35a of the second metal separator 32 and the bulging shape portion 63c. The second wavy convex portion 80e extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 35a side) of the bulging shape portion 63c. The second wavy convex portions 80a to 80e are provided on the outermost side (the end on the short side 35a side) of the sealing bead portion 61 on the outer side (direction of arrow B1).

第２波状凸部８０ｆは、第１酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１に対応して設けられている。第２波状凸部８０ｆは、第２金属セパレータ３２の他方の短辺３５ｂと膨出形状部６３ｄとの間に位置している。第２波状凸部８０ｆは、膨出形状部６３ｄの膨出端部（短辺３５ｂ側の端部）の形状に沿って延在している。 The second wavy convex portion 80f is provided corresponding to the first oxidant gas discharge communication hole 34b1. The second wavy convex portion 80f is located between the other short side 35b of the second metal separator 32 and the bulging shape portion 63d. The second wavy convex portion 80f extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 35b side) of the bulging shape portion 63d.

第２波状凸部８０ｇは、第１冷却媒体供給連通孔３６ａ１に対応して設けられている。第２波状凸部８０ｇは、第２金属セパレータ３２の他方の短辺３５ｂと連通孔ビード部６２ｇとの間に位置している。第２波状凸部８０ｇは、連通孔ビード部６２ｇのうち短辺３５ｂ側の端部の形状に沿って延在している。 The second wavy convex portion 80g is provided corresponding to the first cooling medium supply communication hole 36a1. The second wavy convex portion 80g is located between the other short side 35b of the second metal separator 32 and the communication hole bead portion 62g. The second wavy convex portion 80g extends along the shape of the end portion on the short side 35b side of the communication hole bead portion 62g.

第２波状凸部８０ｈは、燃料ガス供給連通孔３８ａに対応して設けられている。第２波状凸部８０ｈは、第２金属セパレータ３２の他方の短辺３５ｂと膨出形状部６３ｅとの間に位置している。第２波状凸部８０ｈは、膨出形状部６３ｅの膨出端部（短辺３５ｂ側の端部）の形状に沿って延在している。 The second wavy convex portion 80h is provided corresponding to the fuel gas supply communication hole 38a. The second wavy convex portion 80h is located between the other short side 35b of the second metal separator 32 and the bulging shape portion 63e. The second wavy convex portion 80h extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 35b side) of the bulging shape portion 63e.

第２波状凸部８０ｉは、第２冷却媒体供給連通孔３６ａ２に対応して設けられている。第２波状凸部８０ｉは、第２金属セパレータ３２の他方の短辺３５ｂと下側の連通孔ビード部６２ｉとの間に位置している。第２波状凸部８０ｉは、連通孔ビード部６２ｉのうち短辺３５ｂ側の端部の形状に沿って延在している。 The second wavy convex portion 80i is provided corresponding to the second cooling medium supply communication hole 36a2. The second wavy convex portion 80i is located between the other short side 35b of the second metal separator 32 and the lower communication hole bead portion 62i. The second wavy convex portion 80i extends along the shape of the end portion of the communication hole bead portion 62i on the short side 35b side.

第２波状凸部８０ｊは、第２酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２に対応して設けられている。第２波状凸部８０ｊは、第２金属セパレータ３２の他方の短辺３５ｂと膨出形状部６３ｆとの間に位置している。第２波状凸部８０ｊは、膨出形状部６３ｆの膨出端部（短辺３５ｂ側の端部）の形状に沿って延在している。第２波状凸部８０ｆ～８０ｊは、シール用ビード部６１のうち最外に位置する部分（短辺３５ｂ側の端部）りも外方側（矢印Ｂ２方向）に設けられている。 The second wavy convex portion 80j is provided corresponding to the second oxidant gas discharge communication hole 34b2. The second wavy convex portion 80j is located between the other short side 35b of the second metal separator 32 and the bulging shape portion 63f. The second wavy convex portion 80j extends along the shape of the bulging end portion (the end portion on the short side 35b side) of the bulging shape portion 63f. The second wavy convex portions 80f to 80j are also provided on the outermost side (the end portion on the short side 35b side) of the sealing bead portion 61 on the outer side (direction of arrow B2).

図６Ａに示すように、第１波状凸部７０及び第２波状凸部８０は、例えば、正弦波として形成されている。ただし、第１波状凸部７０及び第２波状凸部８０は、矩形波等の非正弦波であってもよい。第１波状凸部７０及び第２波状凸部８０は、繰り返す周期的な形状であればよい。 As shown in FIG. 6A, the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 are formed as, for example, a sine wave. However, the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 may be non-sinusoidal waves such as a rectangular wave. The first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 may have a repeating periodic shape.

第１波状凸部７０と第２波状凸部８０とは、積層方向から見て、波形状の位相が互いにずれた状態で重なる。詳細には、第１波状凸部７０と第２波状凸部８０とは、波形状の位相が互いに半周期ずれている。発電セル１２は、積層方向から見て、第１波状凸部７０と第２波状凸部８０とが互いに交差する複数の交差部８２を有する。交差部８２において、第１波状凸部７０と第２波状凸部８０とは、樹脂枠部材４６を挟んで対向している。 The first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 overlap each other in a state where the phases of the wavy shapes are out of phase when viewed from the stacking direction. Specifically, the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 are half-cycle out of phase with each other in wave shape. The power generation cell 12 has a plurality of intersections 82 in which the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 intersect each other when viewed from the stacking direction. At the intersection 82, the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 face each other with the resin frame member 46 interposed therebetween.

第１波状凸部７０の波形状の振幅及び波長は、第２波状凸部８０の波形状の振幅及び波長と同様に設定されている。ただし、第１波状凸部７０の波形状の振幅及び波長は、第２波状凸部８０の波形状の振幅及び波長と異なるように設定されてもよい。 The amplitude and wavelength of the wave shape of the first wavy convex portion 70 are set in the same manner as the amplitude and wavelength of the wave shape of the second wavy convex portion 80. However, the amplitude and wavelength of the wave shape of the first wavy convex portion 70 may be set to be different from the amplitude and wavelength of the wave shape of the second wavy convex portion 80.

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。 The operation of the fuel cell stack 10 configured in this way will be described below.

まず、図１に示すように、酸化剤ガスは、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３４ａに供給される。燃料ガスは、エンドプレート２０ａの燃料ガス供給連通孔３８ａに供給される。冷却媒体は、エンドプレート２０ａの冷却媒体供給連通孔３６ａに供給される。 First, as shown in FIG. 1, the oxidant gas is supplied to the oxidant gas supply communication hole 34a of the end plate 20a. The fuel gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 38a of the end plate 20a. The cooling medium is supplied to the cooling medium supply communication hole 36a of the end plate 20a.

酸化剤ガスは、図３に示すように、酸化剤ガス供給連通孔３４ａから第１金属セパレータ３０の酸化剤ガス流路４８に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、図２に示すＭＥＡ２８ａのカソード電極４２に供給される。 As shown in FIG. 3, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 48 of the first metal separator 30 from the oxidant gas supply communication hole 34a. The oxidant gas moves in the direction of arrow B along the oxidant gas flow path 48 and is supplied to the cathode electrode 42 of MEA28a shown in FIG.

一方、燃料ガスは、図４に示すように、燃料ガス供給連通孔３８ａから第２金属セパレータ３２の燃料ガス流路５８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路５８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、図２に示すＭＥＡ２８ａのアノード電極４４に供給される。 On the other hand, as shown in FIG. 4, the fuel gas is introduced from the fuel gas supply communication hole 38a into the fuel gas flow path 58 of the second metal separator 32. The fuel gas moves in the direction of arrow B along the fuel gas flow path 58 and is supplied to the anode electrode 44 of the MEA 28a shown in FIG.

従って、各ＭＥＡ２８ａでは、カソード電極４２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４４に供給される燃料ガスとが、第２電極触媒層及び第１電極触媒層内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。 Therefore, in each MEA28a, the oxidant gas supplied to the cathode electrode 42 and the fuel gas supplied to the anode electrode 44 are consumed by an electrochemical reaction in the second electrode catalyst layer and the first electrode catalyst layer. , Power is generated.

次いで、カソード電極４２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔３８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。 Next, the oxidant gas supplied to and consumed by the cathode electrode 42 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas discharge communication hole 34b. Similarly, the fuel gas supplied to and consumed by the anode electrode 44 is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas discharge communication hole 38b.

また、冷却媒体供給連通孔３６ａに供給された冷却媒体は、第１金属セパレータ３０と第２金属セパレータ３２との間に形成された冷却媒体流路６８に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、ＭＥＡ２８ａを冷却した後、冷却媒体排出連通孔３６ｂから排出される。 Further, the cooling medium supplied to the cooling medium supply communication hole 36a is introduced into the cooling medium flow path 68 formed between the first metal separator 30 and the second metal separator 32, and then flows in the direction of arrow B. do. After cooling the MEA28a, this cooling medium is discharged from the cooling medium discharge communication hole 36b.

この場合、本実施形態は、以下の効果を奏する。 In this case, the present embodiment has the following effects.

本実施形態において、第１金属セパレータ３０には、シール用ビード部５１の外方側に、表面３０ａから突出した第１波状凸部７０が一体に設けられ、第２金属セパレータ３２には、シール用ビード部６１の外方側に、表面３２ａから突出した第２波状凸部８０が一体に設けられている。第１波状凸部７０と第２波状凸部８０とは、積層方向から見て波形状の位相が互いにずれた状態で重なっている。 In the present embodiment, the first metal separator 30 is integrally provided with a first wavy convex portion 70 protruding from the surface 30a on the outer side of the sealing bead portion 51, and the second metal separator 32 is provided with a seal. A second wavy convex portion 80 protruding from the surface 32a is integrally provided on the outer side of the bead portion 61. The first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 overlap each other in a state in which the phases of the wavy shapes are out of phase with each other when viewed from the stacking direction.

図５に示すように、シール用ビード部５１とシール用ビード部６１とが平面方向（積層方向と直交する方向）に互いに位置ずれした状態で積層方向の締付荷重を付与すると、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２にはモーメントが作用する。しかしながら、本実施形態では、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２に作用するモーメントを第１波状凸部７０及び第２波状凸部８０で受けることができる。これにより、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２（シール用ビード部５１、６１のシール面）が平面方向に対して傾くことを抑えることができる。 As shown in FIG. 5, when the sealing bead portion 51 and the sealing bead portion 61 are displaced from each other in the plane direction (direction orthogonal to the stacking direction) and a tightening load in the stacking direction is applied, the first metal is applied. A moment acts on the separator 30 and the second metal separator 32. However, in the present embodiment, the moments acting on the first metal separator 30 and the second metal separator 32 can be received by the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80. As a result, it is possible to prevent the first metal separator 30 and the second metal separator 32 (sealing surfaces of the sealing beads 51 and 61) from tilting in the plane direction.

また、図６Ｂに示すように、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２が平面方向（矢印Ｂ方向）に互いに位置ずれした場合に、積層方向から見たときの第１波状凸部７０と第２波状凸部８０との重なり面積（交差部８２の面積）が減少することを抑えることができる。よって、シール用ビード部５１、６１の所望のシール性を確保することができる。 Further, as shown in FIG. 6B, when the first metal separator 30 and the second metal separator 32 are displaced from each other in the plane direction (arrow B direction), the first wavy convex portion 70 when viewed from the stacking direction It is possible to suppress a decrease in the area of overlap with the second wavy convex portion 80 (the area of the intersection 82). Therefore, the desired sealing property of the sealing bead portions 51 and 61 can be ensured.

第１波状凸部７０及び第２波状凸部８０のそれぞれの突出端は、積層体１４に締付荷重が付与された締付状態で樹脂枠部材４６に接触している。 The protruding ends of the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 are in contact with the resin frame member 46 in a tightened state in which a tightening load is applied to the laminated body 14.

このような構成によれば、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２の平面方向に対して傾くことを効果的に抑えることができる。 According to such a configuration, tilting of the first metal separator 30 and the second metal separator 32 with respect to the plane direction can be effectively suppressed.

第１波状凸部７０と第２波状凸部８０とは、波形状の位相が互いに半周期ずれている。 The first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 are half-cycle out of phase with each other.

このような構成によれば、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２が平面方向（矢印Ｂ方向）に互いに位置ずれした場合に、積層方向から見たときの第１波状凸部７０と第２波状凸部８０との重なり面積（交差部８２の面積）が減少することを効果的に抑えることができる。 According to such a configuration, when the first metal separator 30 and the second metal separator 32 are displaced from each other in the plane direction (arrow B direction), the first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion when viewed from the stacking direction. It is possible to effectively suppress the decrease in the overlapping area (the area of the intersection 82) with the two wavy convex portions 80.

第１波状凸部７０は、シール用ビード部５１のうち最外に位置する部分よりも外方側に設けられている。第２波状凸部８０は、シール用ビード部６１のうち最外に位置する部分よりも外方側に設けられている。 The first wavy convex portion 70 is provided on the outer side of the outermost portion of the sealing bead portion 51. The second wavy convex portion 80 is provided on the outer side of the outermost portion of the sealing bead portion 61.

このような構成によれば、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２の平面方向に対する傾きを効果的に抑えることができる。 According to such a configuration, the inclination of the first metal separator 30 and the second metal separator 32 with respect to the plane direction can be effectively suppressed.

第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２には、反応ガス又は冷却媒体である流体を流すための複数の連通孔３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂが積層方向に貫通形成されている。シール用ビード部５１、６１は、複数の連通孔３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂを個別に囲む複数の連通孔ビード部５２、６２を含む。第１波状凸部７０及び第２波状凸部８０は、複数の連通孔３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ毎に互いに独立して設けられている。 A plurality of communication holes 34a, 34b, 36a, 36b, 38a, 38b for flowing a reaction gas or a fluid which is a cooling medium are formed through the first metal separator 30 and the second metal separator 32 in the stacking direction. .. The sealing bead portions 51 and 61 include a plurality of communication hole bead portions 52 and 62 that individually surround the plurality of communication holes 34a, 34b, 36a, 36b, 38a and 38b. The first wavy convex portion 70 and the second wavy convex portion 80 are provided independently of each other for each of the plurality of communication holes 34a, 34b, 36a, 36b, 38a, 38b.

このような構成によれば、複数の連通孔ビード部５２、６２の所望のシール性を確保することができる。 According to such a configuration, the desired sealing property of the plurality of communication hole bead portions 52 and 62 can be ensured.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

第１波状凸部７０ａ～７０ｅの少なくとも一部は、互いに繋がってもよい。第１波状凸部７０ｆ～７０ｊの少なくとも一部は、互いに繋がってもよい。第２波状凸部８０ａ～８０ｅの少なくとも一部は、互いに繋がってもよい。第２波状凸部８０ｆ～８０ｊの少なくとも一部は、互いに繋がってもよい。 At least a part of the first wavy protrusions 70a to 70e may be connected to each other. At least a part of the first wavy convex portions 70f to 70j may be connected to each other. At least a part of the second wavy protrusions 80a to 80e may be connected to each other. At least a part of the second wavy convex portions 80f to 80j may be connected to each other.

以上の実施形態をまとめると、以下のようになる。 The above embodiments can be summarized as follows.

上記実施形態は、電解質膜・電極構造体（２８ａ）と前記電解質膜・電極構造体の両側に配設された一組の金属セパレータ（３０、３２）とを有する発電セル（１２）が複数積層された積層体（１４）を備え、前記積層体には、前記発電セルの積層方向の締付荷重が付与され、前記一組の金属セパレータのそれぞれには、前記電解質膜・電極構造体が位置する側の表面（３０ａ、３２ａ）から突出したシール用ビード部（５１、６１）が形成され、前記シール用ビード部は、前記締付荷重によって前記電解質膜・電極構造体の発電面（２９）の外周側に設けられた樹脂枠部（４６）に押し付けられることにより、反応ガス又は冷却媒体である流体の漏れを防止する燃料電池スタック（１０）であって、前記一組の金属セパレータのうちの一方には、前記シール用ビード部の外方側に、前記表面から突出した第１波状凸部（７０）が一体に設けられ、前記一組の金属セパレータのうちの他方には、前記シール用ビード部の外方側に、前記表面から突出した第２波状凸部（８０）が一体に設けられ、前記第１波状凸部と前記第２波状凸部とは、前記積層方向から見て波形状の位相が互いにずれた状態で重なる、燃料電池スタックを開示している。 In the above embodiment, a plurality of power generation cells (12) having an electrolyte membrane / electrode structure (28a) and a set of metal separators (30, 32) disposed on both sides of the electrolyte membrane / electrode structure are laminated. The laminated body (14) is provided, and a tightening load in the stacking direction of the power generation cell is applied to the laminated body, and the electrolyte membrane / electrode structure is positioned on each of the pair of metal separators. Sealing bead portions (51, 61) protruding from the surface (30a, 32a) on the side to be sealed are formed, and the sealing bead portion is formed by the tightening load on the power generation surface (29) of the electrolyte membrane / electrode structure. A fuel cell stack (10) that prevents leakage of a reaction gas or a fluid that is a cooling medium by being pressed against a resin frame portion (46) provided on the outer peripheral side of the fuel cell stack (10). On one side, a first wavy convex portion (70) protruding from the surface is integrally provided on the outer side of the sealing bead portion, and the seal is provided on the other side of the set of metal separators. A second wavy convex portion (80) protruding from the surface is integrally provided on the outer side of the bead portion, and the first wavy convex portion and the second wavy convex portion are viewed from the stacking direction. It discloses a fuel cell stack in which the wave shapes overlap each other in a state of being out of phase with each other.

上記の燃料電池スタックにおいて、前記第１波状凸部及び前記第２波状凸部のそれぞれの突出端は、前記積層体に前記締付荷重が付与された締付状態で前記樹脂枠部に接触してもよい。 In the fuel cell stack, the protruding ends of the first wavy convex portion and the second wavy convex portion come into contact with the resin frame portion in a tightened state in which the tightening load is applied to the laminated body. You may.

上記の燃料電池スタックにおいて、前記第１波状凸部と前記第２波状凸部とは、前記波形状の位相が互いに半周期ずれてもよい。 In the fuel cell stack, the first wavy convex portion and the second wavy convex portion may be out of phase with each other by half a cycle.

上記の燃料電池スタックにおいて、前記第１波状凸部及び前記第２波状凸部のそれぞれは、前記シール用ビード部のうち最外に位置する部分よりも外方側に設けられてもよい。 In the fuel cell stack, each of the first wavy convex portion and the second wavy convex portion may be provided on the outer side of the outermost portion of the sealing bead portion.

上記の燃料電池スタックにおいて、前記一組の金属セパレータのそれぞれには、前記流体を流すための複数の連通孔（３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ）が前記積層方向に貫通形成され、前記シール用ビード部は、前記複数の連通孔を個別に囲む複数の連通孔ビード部（５２、６２）を含み、前記第１波状凸部及び前記第２波状凸部は、前記複数の連通孔毎に互いに独立して設けられてもよい。 In the fuel cell stack, each of the set of metal separators is formed with a plurality of communication holes (34a, 34b, 36a, 36b, 38a, 38b) for flowing the fluid through the stacking direction. The sealing bead portion includes a plurality of communication hole bead portions (52, 62) that individually surround the plurality of communication holes, and the first wavy convex portion and the second wavy convex portion are the plurality of communication holes. Each may be provided independently of each other.

１０…燃料電池スタック １２…発電セル
１４…積層体
２８ａ…ＭＥＡ（電解質膜・電極構造体）
２９…発電面 ３０…第１金属セパレータ
３２…第２金属セパレータ ３４ａ…酸化剤ガス供給連通孔
３４ｂ…酸化剤ガス排出連通孔 ３６ａ…冷却媒体供給連通孔
３６ｂ…冷却媒体排出連通孔 ３８ａ…燃料ガス供給連通孔
３８ｂ…燃料ガス排出連通孔 ４６…樹脂枠部材（樹脂枠部）
５１、６１…シール用ビード部 ５２、６２…連通孔ビード部
７０…第１波状凸部 ８０…第２波状凸部 10 ... Fuel cell stack 12 ... Power generation cell 14 ... Laminated body 28a ... MEA (electrolyte membrane / electrode structure)
29 ... Power generation surface 30 ... First metal separator 32 ... Second metal separator 34a ... Oxidizing agent gas supply communication hole 34b ... Oxidizing agent gas discharge communication hole 36a ... Cooling medium supply communication hole 36b ... Cooling medium discharge communication hole 38a ... Fuel gas Supply communication hole 38b ... Fuel gas discharge communication hole 46 ... Resin frame member (resin frame portion)
51, 61 ... Sealing bead portion 52, 62 ... Communication hole bead portion 70 ... First wavy convex portion 80 ... Second wavy convex portion

Claims (5)

電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の両側に配設された一組の金属セパレータとを有する発電セルが複数積層された積層体を備え、
前記積層体には、前記発電セルの積層方向の締付荷重が付与され、
前記一組の金属セパレータのそれぞれには、前記電解質膜・電極構造体が位置する側の表面から突出したシール用ビード部が形成され、
前記シール用ビード部は、前記締付荷重によって前記電解質膜・電極構造体の発電面の外周側に設けられた樹脂枠部に押し付けられることにより、反応ガス又は冷却媒体である流体の漏れを防止する燃料電池スタックであって、
前記一組の金属セパレータのうちの一方には、前記シール用ビード部の外方側に、前記表面から突出した第１波状凸部が一体に設けられ、
前記一組の金属セパレータのうちの他方には、前記シール用ビード部の外方側に、前記表面から突出した第２波状凸部が一体に設けられ、
前記第１波状凸部と前記第２波状凸部とは、前記積層方向から見て波形状の位相が互いにずれた状態で重なる、燃料電池スタック。 A laminated body in which a plurality of power generation cells having an electrolyte membrane / electrode structure and a set of metal separators arranged on both sides of the electrolyte membrane / electrode structure are laminated is provided.
A tightening load in the stacking direction of the power generation cell is applied to the laminated body.
Each of the set of metal separators is formed with a sealing bead portion protruding from the surface on the side where the electrolyte membrane / electrode structure is located.
The sealing bead portion is pressed against the resin frame portion provided on the outer peripheral side of the power generation surface of the electrolyte membrane / electrode structure by the tightening load to prevent leakage of the reaction gas or the fluid as the cooling medium. Fuel cell stack
One of the set of metal separators is integrally provided with a first wavy convex portion protruding from the surface on the outer side of the sealing bead portion.
On the other side of the set of metal separators, a second wavy convex portion protruding from the surface is integrally provided on the outer side of the sealing bead portion.
The fuel cell stack in which the first wavy convex portion and the second wavy convex portion overlap each other in a state where the phases of the wavy shapes are out of phase with each other when viewed from the stacking direction. 請求項１記載の燃料電池スタックであって、
前記第１波状凸部及び前記第２波状凸部のそれぞれの突出端は、前記積層体に前記締付荷重が付与された締付状態で前記樹脂枠部に接触している、燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 1.
A fuel cell stack in which the protruding ends of the first wavy convex portion and the second wavy convex portion are in contact with the resin frame portion in a tightened state in which the tightening load is applied to the laminated body. 請求項１又は２に記載の燃料電池スタックであって、
前記第１波状凸部と前記第２波状凸部とは、前記波形状の位相が互いに半周期ずれている、燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 1 or 2.
The first wavy convex portion and the second wavy convex portion are fuel cell stacks in which the phases of the wavy shapes are out of phase with each other by half a cycle. 請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックであって、
前記第１波状凸部及び前記第２波状凸部のそれぞれは、前記シール用ビード部のうち最外に位置する部分よりも外方側に設けられている、燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3.
Each of the first wavy convex portion and the second wavy convex portion is a fuel cell stack provided on the outer side of the outermost portion of the sealing bead portion. 請求項１～４のいずれか１項に記載の燃料電池スタックであって、
前記一組の金属セパレータのそれぞれには、前記流体を流すための複数の連通孔が前記積層方向に貫通形成され、
前記シール用ビード部は、前記複数の連通孔を個別に囲む複数の連通孔ビード部を含み、
前記第１波状凸部及び前記第２波状凸部は、前記複数の連通孔毎に互いに独立して設けられている、燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4.
In each of the set of metal separators, a plurality of communication holes for flowing the fluid are formed through in the stacking direction.
The sealing bead portion includes a plurality of communication hole bead portions that individually surround the plurality of communication holes.
The first wavy convex portion and the second wavy convex portion are fuel cell stacks provided independently of each other for each of the plurality of communication holes.
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