KR20160057320A

KR20160057320A - 연료 전지용 세퍼레이터, 연료 전지용 집전판, 연료 전지, 및 연료 전지 스택

Info

Publication number: KR20160057320A
Application number: KR1020150155004A
Authority: KR
Inventors: 겐지 사토; 히로키 이타쿠라; 다카히로 아오키
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤; 스미토모 리코 가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2016-05-23
Also published as: KR101838782B1; CN105609806A; DE102015119164A1; US9991524B2; CN105609806B; CA2911067C; JP2016095966A; JP6258839B2; CA2911067A1; US20160141637A1

Abstract

연료 전지용 세퍼레이터 등에 있어서, 유체를 정류하는 유로 리브의 박리를 억제하는 기술이 요망되고 있다. 연료 전지에 사용되는 세퍼레이터이며, 반응 가스 또는 냉매를 흘리는 유체 유통 영역과, 반응 가스 또는 냉매가 흐르는 관통 구멍과, 유체 유통 영역과 관통 구멍을 연결하는 접속부를 구비하는 세퍼레이터 본체와, 접속부에 접착하여 배치되고, 유체 유통 영역과 관통 구멍 사이의 반응 가스 또는 냉매의 흐름을 조정하는 정류부를 구비하고, 정류부는, 복수의 돌기부와, 복수의 돌기부보다도 두께가 얇게, 복수의 돌기부를 연결하는 연결부를 구비한다.

Description

연료 전지용 세퍼레이터, 연료 전지용 집전판, 연료 전지, 및 연료 전지 스택{FUEL CELL SEPARATOR, FUEL CELL CURRENT COLLECTOR PLATE, FUEL CELL AND FUEL CELL STACK}

본원은, 2014년 11월 13일에 출원된 출원번호 제2014-230402호의 일본 특허출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부가 참조에 의해 본원에 도입된다.

본 발명은, 연료 전지에 관한 것이다.

연료 전지에 사용되는 세퍼레이터에 있어서, 종래, 반응 가스 또는 냉매를 흘리기 위한 내부 유로(流路)와, 반응 가스 또는 냉매를 공급 또는 배출하는 관통 구멍이 형성되는 구성이 알려져 있다. 세퍼레이터에 있어서, 상기 관통 구멍과 내부 유로 사이의 유체(반응 가스, 냉매)의 흐름을 조정하기 위한 돌기(이하, 「유로 리브」라고 함)를 설치하는 구성이 제안되어 있다(JP2007-172874A).

JP2007-172874A에 있어서, 유로 리브는, 세퍼레이터 본체와 상이한 재료로 형성되고, 세퍼레이터 본체에 접착되어 있다. 유로 리브에는, 반응 가스나 냉매의 흐름에 수반하여 압력이 가해지기 때문에, 세퍼레이터 본체로부터 박리할 우려가 있다. 따라서, 연료 전지용 세퍼레이터에 있어서, 유로 리브의 박리를 억제하는 기술이 요망되고 있었다.

본 발명은, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.

(1) 본 발명의 일 형태에 의하면, 연료 전지에 사용되는 세퍼레이터가 제공된다. 이 세퍼레이터는, 반응 가스 또는 냉매가 흐르는 유체 유통 영역과, 상기 유체 유통 영역의 주위에 상기 유체 유통 영역과 이격하여 배치되고, 상기 반응 가스 또는 상기 냉매가 흐르는 관통 구멍과, 상기 유체 유통 영역과 상기 관통 구멍을 연결하는 접속부를 구비하는 세퍼레이터 본체와, 상기 접속부에 접착하여 배치되고, 상기 유체 유통 영역과 상기 관통 구멍 사이의 상기 반응 가스 또는 상기 냉매의 흐름을 조정하는 정류부를 구비하고, 상기 정류부는, 복수의 돌기부와, 상기 복수의 돌기부보다도 두께가 얇고, 상기 복수의 돌기부를 연결하는 연결부를 구비한다.

이 형태의 세퍼레이터에 의하면, 정류부를 구비하기 때문에, 유체 유통 매체와 관통 구멍 사이의 유체(반응 가스 또는 냉매)의 흐름을 조정할 수 있다. 또한, 정류부가 복수의 돌기부와 연결부를 구비하고, 복수의 돌기부가 연결부에 의해 연결되어 있기 때문에, 복수의 돌기부가 각각 독립적으로 설치되는 경우와 비교하여, 세퍼레이터 본체와 접착되는 접착 면적이 크기 때문에, 유체의 흐름에 수반하는 압력에 의한 세퍼레이터 본체로부터의 박리를 억제할 수 있다.

(2) 상기 형태의 세퍼레이터에 있어서, 상기 연결부는, 상기 돌기부에 대하여, 상기 유체 유통 영역측 또는 상기 관통 구멍측에 배치되어도 된다. 이와 같이 하면, 연결부를, 각 돌기부 간을 직접 연결하도록 각 돌기부 간에 배치하는 경우에 비하여, 유체(반응 가스 또는 냉매)의 흐르는 유로 단면적을 확보할 수 있어, 유체의 유통 저해를 억제할 수 있다.

(3) 상기 형태의 세퍼레이터에 있어서, 돌기부는, 대략 원기둥 형상으로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 유체의 흐름에 방향성을 갖게 하지 않아, 넓은 방향으로 확산시킬 수 있다. 여기서, 대략 원기둥 형상이라 함은, 평면 형상이 진원 형상으로 한정되지 않고, 진원으로부터 다소 벗어나는 형상도 포함하는 의미이다.

(4) 상기 형태의 세퍼레이터에 있어서, 상기 돌기부 및 상기 연결부는, 동일한 탄성 재료로부터 사출 성형에 의해 일체적으로 형성되어도 된다. 이와 같이 하면, 사출 성형에 의해 용이하게 정류부를 형성할 수 있어, 성형 불량을 저감할 수 있다.

(5) 상기 형태의 세퍼레이터에 있어서, 상기 관통 구멍의 주위에 형성되고, 탄성 재료로 이루어지는 시일부를 구비하며, 상기 정류부는, 상기 시일부와 동일한 탄성 재료로 이루어지고, 상기 시일부와 상기 정류부는, 사출 성형에 의해 동시 성형되어도 된다. 이와 같이 하면, 제조 공정을 삭감할 수 있다. 그 결과, 제조 시간 단축, 비용 저감에 도움이 될 수 있다.

(6) 본 발명의 다른 형태에 의하면, 연료 전지에 사용되는 집전판이 제공된다. 이 집전판은, 냉매가 흐르는 냉매 유통 영역과, 상기 냉매 유통 영역의 주위에 상기 냉매 유통 영역과 이격하여 배치되고, 상기 냉매가 흐르는 관통 구멍을 구비하는 집전판 본체와, 상기 접속부에 접착하여 배치되고, 상기 냉매 유통 영역과 상기 관통 구멍 사이의 상기 냉매의 흐름을 조정하는 정류부를 구비하며, 상기 정류부는, 복수의 돌기부와, 상기 복수의 돌기부보다도 두께가 얇고, 상기 복수의 돌기부를 연결하는 연결부를 구비하여도 된다.

이 형태의 집전판에 의하면, 정류부를 구비하기 때문에, 냉매 유통 영역과 관통 구멍 사이의 냉매 흐름을 조정할 수 있다. 또한, 정류부가 복수의 돌기부와 연결부를 구비하고, 복수의 돌기부가 연결부에 의해 연결되어 있기 때문에, 복수의 돌기부가 각각 독립적으로 설치되는 경우와 비교하여, 집전판 본체와 접착되는 접착 면적이 크기 때문에, 냉매의 흐름에 수반하는 압력에 의한 집전판 본체로부터의 박리를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은, 다양한 형태로 실현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 세퍼레이터를 구비하는 연료 전지, 복수의 연료 전지가 적층된 연료 전지 스택, 집전판을 구비하는 연료 전지 스택, 연료 전지 시스템, 연료 전지 시스템을 탑재한 이동체, 세퍼레이터의 제조 방법, 집전판의 제조 방법, 연료 전지의 제조 방법 등의 형태로 실현할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태로서의 연료 전지 스택(10)의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는, 집전판과 연료 전지의 배치 모습을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은, 제1 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터를 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다.
도 4는, 제1 실시 형태의 정류부의 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 5는, 제2 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터를 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다.
도 6은, 제2 실시 형태의 제2 정류부의 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 7은, 제3 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터를 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다.
도 8은, 제3 실시 형태의 제2 정류부의 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 9는, 제4 실시 형태의 집전판을 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다.

A. 제1 실시 형태:

A1. 연료 전지 스택의 구성:

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태로서의 연료 전지 스택(10)의 구성을 나타내는 개략 사시도이다. 연료 전지 스택(10)은, 하나의 발전 단위로서의 연료 전지(100)를 z 방향(이하, 「적층 방향」이라고도 함)에 복수 적층한 적층체(12)를, 집전판(160F, 160E), 절연판(165F, 165E)을 개재하여, 엔드 플레이트(170F, 170E)로 끼움 지지한 스택 구조를 갖고 있다. 연료 전지(100)와, 집전판(160F, 160E)과, 절연판(165F, 165E), 및 엔드 플레이트(170F, 170E)는, 각각 대략 직사각형상(직사각형의 네 코너가 네모나게 절결되고, 긴 변의 한쪽 중앙이 대략 반원형으로 절결되어 있음)의 평면 형상을 갖는 플레이트 구조를 갖고 있으며, 긴 변이 x 방향(수평 방향)이고 짧은 변이 y 방향(수직 방향, 연직 방향)을 따르도록 배치되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 도 1에 있어서의 z축 플러스 방향을 앞, z축 마이너스 방향을 뒤라고 표현한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 연료 전지 스택(10)은, 일반적으로, 단순히 「연료 전지」라고도 불린다.

전단부측에 있어서의 엔드 플레이트(170F)와 절연판(165F)과 집전판(160F)은, 연료 가스 공급 구멍(172IN) 및 연료 가스 배출 구멍(172OT)과, 산화제 가스 공급 구멍(174IN) 및 산화제 가스 배출 구멍(174OT)과, 냉각수 공급 구멍(176IN) 및 냉각수 배출 구멍(176OT)을 갖는다. 이하, 이들 공급 구멍 및 배출 구멍을 통합하여, 「급배 구멍」이라고도 부른다. 이들 급배 구멍은, 각 연료 전지(100)가 대응하는 위치에 형성되어 있는 각각의 구멍(도시생략)과 연결하여, 각각에 대응하는 가스 또는 냉각수의 공급 매니폴드 및 배출 매니폴드를 구성한다. 그 한편, 후단부측에 있어서의 엔드 플레이트(170E)와 절연판(165E)과 집전판(160E)에는, 이들 급배 구멍은 형성되지 않는다. 이것은, 반응 가스(연료 가스, 산화제 가스) 및 냉각수를 전단부측의 엔드 플레이트(170F)로부터 각각의 연료 전지(100)에 대하여 공급 매니폴드를 통해 공급하면서, 각각의 연료 전지(100)로부터의 배출 가스 및 배출수를 전단부측의 엔드 플레이트(170F)로부터 외부에 대하여 배출 매니폴드를 통해 배출하는 타입의 연료 전지인 것에 의한다. 단, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 전단부측의 엔드 플레이트(170F)로부터 반응 가스 및 냉각수를 공급하고, 후단부측의 엔드 플레이트(170E)로부터 배출 가스 및 배출수(냉각수)가 외부로 배출되는 타입 등의 다양한 타입으로 할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 냉각수는, 연료 전지(100)를 가열 혹은 냉각해서 원하는 온도로 제어하는 열 매체이며, 청구항에 있어서의 냉매에 상당한다.

산화제 가스 공급 구멍(174IN)은, 전단부측의 엔드 플레이트(170F)의 하단부의 외측 테두리부에 x 방향(긴 변 방향)을 따라 배치되어 있으며, 산화제 가스 배출 구멍(174OT)은, 상단부의 외측 테두리부에 x 방향을 따라 배치되어 있다. 연료 가스 공급 구멍(172IN)은, 전단부측의 엔드 플레이트(170F)의 우측 단부의 외측 테두리부 y 방향(짧은 변 방향)의 상단부에 배치되어 있으며, 연료 가스 배출 구멍(172OT)은, 좌측 단부의 외측 테두리부 y 방향의 하단부에 배치되어 있다. 냉각수 공급 구멍(176IN)은, 산화제 가스 공급 구멍(174IN)의 하측에 y 방향을 따라 배치되어 있으며, 냉각수 배출 구멍(176OT)은, 산화제 가스 배출 구멍(174OT)의 상측에 y 방향을 따라 배치되어 있다. 또한, 상기한 각 급배 구멍은, 연료 전지(100)에 있어서는, 후술하는 바와 같이 복수의 급배 구멍으로 나뉘어 있다.

도 2는 집전판(160F)과 연료 전지(100)와 집전판(160E)의 배치 모습을 개략적으로 나타내는 설명도이다. 전단부측의 집전판(160F) 및 후단부측의 집전판(160E)은, 각 연료 전지(100)의 발전 전력을 집전하고, 집전 단자(161)를 통해 외부로 출력한다. 도시한 바와 같이, 연료 전지(100)는, 그 주연에, 연료 가스 공급 구멍(102IN) 및 연료 가스 배출 구멍(102OT)과, 6개의 산화제 가스 공급 구멍(104IN) 및 7개의 산화제 가스 배출 구멍(104OT)과, 3개의 냉각수 공급 구멍(106IN) 및 3개의 냉각수 배출 구멍(106OT)을 구비한다. 이들 급배 구멍은, 엔드 플레이트(170F)에 있어서의 연료 가스 공급 구멍(172IN) 등과 연결된다. 연료 전지(100)를 복수 적층하여, 연료 전지 스택(10)을 구성하면, 이 급배 구멍에 의해, 각 연료 전지(100)에 연료 가스, 산화제 가스 및 냉각수를 공급하는 매니폴드나, 각 연료 전지(100)로부터 연료 가스, 산화제 가스 및 냉각수를 배출시키는 매니폴드가 형성된다.

연료 전지(100)는, 도시한 바와 같이, 애노드측 세퍼레이터(120)와 캐소드측 세퍼레이터(130)와 시일 부재 일체형 MEA(Membrane Electrode Assembly: 막 전극 접합체)(140)를 구비한다. 시일 부재 일체형 MEA(140)는, MEA의 외주에, 프레임형상의 시일 부재가, MEA와 일체적으로 형성되어 있다. MEA는, 전해질막 한쪽 면에 애노드, 애노드측 확산층의 순으로 적층되고, 다른 쪽 면에 캐소드, 캐소드측 확산층의 순으로 적층되어 구성된다. 시일 부재 일체형 MEA(140)를 애노드측 세퍼레이터(120)와 캐소드측 세퍼레이터(130)로 끼움 지지하면, 시일 부재에 의해, 연료 전지(100)의 주연부가 시일된다. 본 실시 형태에 있어서, MEA로서, 전해질막과 촉매 전극과 가스 확산층이 접합된 구성을 예시하였지만, 이에 한정되지 않고, 가스 확산층을 구비하지 않는 구성으로 하여도 되며, 가스 확산층을 별체로서 구성하여도 된다. 또한, MEA와 시일 부재가 일체적으로 형성되는 구성을 예시하였지만, 이에 한정되지 않으며, MEA와 시일 부재를 별체로서 구성하여도 된다.

애노드측 세퍼레이터(120) 및 캐소드측 세퍼레이터(130)는, 티타늄제의 박판강판이며, 상기의 급배 구멍으로 둘러싸이는 영역에는, 반응 가스나 냉각수가 유통하는 유로가 프레스 가공에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 애노드측 세퍼레이터(120)의 캐소드측 세퍼레이터(130)와 접촉하는 면(도 2에 있어서 도시한 면)에는, 냉각수 유로가 형성되고, 시일 부재 일체형 MEA(140)와 접촉하는 면에는 연료 가스 유로(도시생략)가 형성되어 있다. 캐소드측 세퍼레이터(130)의 애노드측 세퍼레이터(120)와 접촉하는 면(도시생략)에는, 냉각수 유로가 형성되고, 시일 부재 일체형 MEA(140)와 접촉하는 면에는 산화제 가스 유로(도시생략)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 세퍼레이터로서, 유로가 형성되어 있는 것을 예시하고 있지만, 유로가 형성되어 있지 않아, 별도의 부재로서 구성된 유로 부재를 개재하여 연료 전지, 연료 전지 스택을 구성하여도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 유로가 형성된 영역이, 청구항에 있어서의 유체 유통 영역에 상당한다.

또한, 애노드측 세퍼레이터(120) 및 캐소드측 세퍼레이터(130)는, 가스 차단성 및 전자 전도성을 갖는 부재에 의해 구성되어 있으면 되며, 구성 재료는, 본 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 카본 입자를 압축해서 가스 불투과로 한 치밀질 카본 등의 카본제 부재나, 스테인리스강, 알루미늄, 그들 합금 등의 금속 부재에 의해 형성되어도 된다. 또한, 이 각 플레이트는, 냉각수에 노출되므로, 내식성이 높은 금속을 사용하는 것이 바람직하다.

A2. 애노드측 세퍼레이터의 구성:

도 3은, 애노드측 세퍼레이터를 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다. 도 3에서는, 애노드측 세퍼레이터(120)의 냉각수 유로(도시생략)가 형성된 면(이하, '냉각면'이라고도 함)을 나타내고 있다. 애노드측 세퍼레이터(120)는, 티타늄제의 세퍼레이터 본체(121)와, 고무제의 시일부(302, 304, 306)와, 이들과 동일한 고무제의 제1, 제2 정류부(20IN, 20OT)를 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 시일부(302, 304, 306) 및 제1, 제2 정류부(20IN, 20OT)를 형성하는 고무로서는, 시일성, 탄성, 및 접착성을 갖는 에틸렌·프로필렌·디엔 고무(EPDM)를 사용하였다.

세퍼레이터 본체(121)의 주연부에는, 상기한 연료 전지(100)에 있어서 연료 가스 공급 구멍(102IN), 연료 가스 배출 구멍(102OT), 산화제 가스 공급 구멍(104IN), 산화제 가스 배출 구멍(104OT), 냉각수 공급 구멍(106IN) 및 냉각수 배출 구멍(106OT)을 구성하는, 연료 가스 공급 구멍(122IN), 연료 가스 배출 구멍(122OT), 산화제 가스 공급 구멍(124IN), 산화제 가스 배출 구멍(124OT), 냉각수 공급 구멍(126IN), 및 냉각수 배출 구멍(126OT)이 형성되어 있다. 세퍼레이터 본체(121)의 냉각면은, 상기의 각 급배 구멍으로 둘러싸이는 부분에 냉각수 유통 영역(26)을 구비하고, 냉각수 유통 영역(26)에 냉각수 유로(도시생략)가 형성되어 있다. 즉, 냉각수 공급 구멍(126IN) 및 냉각수 배출 구멍(126OT)은, 냉각수 유통 영역(26)과 이격하여 배치되어 있다. 그리고, 냉각수 공급 구멍(126IN) 및 냉각수 배출 구멍(126OT)은, 각각, 접속부(27IN, 27OT)(도 3에 있어서 일점쇄선으로 도시함)에서 냉각수 유통 영역(26)과 접속되어 있다. 또한, 도 3에 있어서, 접속부(27IN, 27OT)를 명료하게 나타내기 위해서, 냉각수 공급 구멍(126IN), 냉각수 배출 구멍(126OT) 및 냉각수 유통 영역(26)과 이격해서 나타내고 있다. 냉각수 공급 구멍(126IN)을 통해 공급된 냉각수는, 접속부(27IN)를 통하여 냉각수 유통 영역(26)에 들어가고, 냉각수 유통 영역(26)을 유통하고, 접속부(27OT)를 거쳐서 냉각수 배출 구멍(126OT)을 통해 외부로 배출된다. 본 실시 형태에 있어서의 냉각수가 청구항에 있어서의 냉매에, 냉각수 유통 영역(26)이 청구항에 있어서의 유체 유통 영역에, 냉각수 공급 구멍(126IN) 및 냉각수 배출 구멍(126OT)이 청구항에 있어서의 관통 구멍에, 각각 상당한다.

연료 가스용 시일부(302)는, 연료 가스 공급 구멍(122IN), 연료 가스 배출 구멍(122OT) 각각의 주위에 형성되어 있다. 산화제용 시일부(304)는, 6개의 산화제 가스 공급 구멍(124IN)을 둘러싸도록 1개, 7개의 산화제 가스 배출 구멍(124OT)를 둘러싸도록 1개, 형성되어 있다. 냉각수용 시일부(306)는, 냉각수 공급 구멍(126IN), 냉각수 배출 구멍(126OT), 제1 정류부(20IN), 제2 정류부(20OT), 냉각수 유통 영역(26)을 둘러싸도록 1개, 형성되어 있다. 이 시일부(302, 304, 306)에 의해, 연료 전지(100)가 적층되었을 때의 세퍼레이터 간 및 세퍼레이터와 집전판 간에 있어서의 매니폴드의 시일성을 확보하고 있다.

제1, 제2 제1 정류부(20IN, 20OT)에 대하여, 도 3, 도 4에 기초하여 설명한다. 도 4는, 정류부의 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 4의 (A)는 도 3에 있어서의 A-A 단면을 나타내고, 도 4의 (B)는 도 3에 있어서의 B-B 단면을 나타낸다. 도 4에 있어서, 애노드측 세퍼레이터(120)의 냉각면과 접촉하는 집전판(160F)을 이점쇄선으로 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 애노드측 세퍼레이터(120)의 냉각면은, 냉각수 공급 구멍(126IN)과 냉각수 유통 영역(26) 사이의 접속부(27IN)에 제1 정류부(20IN)를 구비하고, 냉각수 배출 구멍(126OT)과 냉각수 유통 영역(26) 사이의 접속부(27OT)에 제2 정류부(20OT)를 구비한다. 제1 정류부(20IN)와 제2 정류부(20OT)는, 마찬가지의 형상이기 때문에, 이하에, 제2 정류부(20OT)에 대하여 설명하고, 제1 정류부(20IN)의 설명을 생략한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제2 정류부(20OT)는, 12개의 돌기부(22OT)와, 연결부(24OT)를 구비하고, 12개의 돌기부(22OT)가 연결부(24OT)에 의해 연결되어 있다. 또한, 도 3에 있어서, 지면의 사정상, 12개의 돌기부(22OT)의 일부에 부호를 붙이고, 다른 돌기부(22OT)의 부호를 생략하였다. 돌기부(22OT)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 평면 형상이 4코너가 라운딩된 직사각형(2개의 동등한 길이의 평행선과 2개의 반원형으로 이루어지는 형상)의 기둥 형상(도 4)을 이룬다. 연결부(24OT)는, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 돌기부(22OT)보다도 두께가 얇게, 도 3에 도시한 바와 같이, 돌기부(22OT)에 대하여 냉각수 유통 영역(26)측에 배치되어 있다. 상세하게는, 연결부(24OT)는, 각 돌기부(22OT)로부터 세퍼레이터 본체(121)의 긴 변과 평행하게 냉각수 유통 영역(26)측으로 연신된 12의 가지부와, 그들 가지부를 연결하는 줄기부로 구성된다. 본 실시 형태에 있어서, 돌기부(22OT)와 연결부(24OT)는, 사출 성형에 의해 일체적으로 형성된다. 또한, 연결부(24OT)에는, 사출 성형 시에 공기를 빼내기 위한 공기 제거 구멍(도시생략)이 복수 설치되어 있으며, 사출 성형에 의해 제2 정류부(20OT)를 적절한 형상으로 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1, 제2 정류부(20IN, 20OT)는, 시일부(302, 304, 306)와 동일한 EPDM에 의해 형성된다. 제1, 제2 정류부(20IN, 20OT), 및 시일부(302, 304, 306)는, 세퍼레이터 본체(121)에 대하여 사출 성형에 의해 동시에 형성된다.

냉각수 공급 구멍(126IN)을 통해 공급된 냉각수는, 제1 정류부(20IN)에 의해 정류되고, 냉각수 유로를 따라 냉각수 유통 영역(26)을 유통한 후, 제2 정류부(20OT)에 의해 정류되고, 냉각수 배출 구멍(126OT)을 통해 배출된다.

A3. 제1 실시 형태의 효과:

전술한 바와 같이, 제1 실시 형태의 연료 전지 스택(10)에 의하면, 제1, 제2 정류부(20IN, 20OT)를 구비하기 때문에, 냉각수 공급 구멍(126IN)과 냉각수 유통 영역(26) 사이의 접속부(27IN)의 냉각수의 흐름, 및 냉각수 유통 영역(26)과 냉각수 배출 구멍(126OT) 간의 접속부(27OT)의 냉각수의 흐름을 조정하여, 냉각수를 적절하게 유통시킬 수 있다. 그 결과, 발전 영역의 면 내의 온도 변동을 억제할 수 있어, 연료 전지의 발전 성능의 저하를 억제할 수 있다.

이하, 제1 정류부(20IN)와 제2 정류부(20OT)의 구별이 필요 없는 경우에는, 제1, 제2 정류부를 합쳐서 정류부(20)라 부른다. 마찬가지로, 돌기부(22IN)와 돌기부(22OT)의 구별이 필요 없는 경우에는, 함께 돌기부(22)라 부르고, 연결부(24IN)와 연결부(24OT)의 구별이 필요 없는 경우에는, 함께 연결부(24)라 부른다.

정류부(20)에 있어서, 정류하는 기능을 갖는 돌기부(22)는, 연결부(24)에 의해 연결되어 있기 때문에, 12개의 돌기부(22)가 각각 독립적으로 설치되는 경우와 비교하여, 세퍼레이터 본체(121)와 접착되는 접착 면적이 크기 때문에, 냉각수압에 의한 세퍼레이터 본체(121)로부터의 박리를 억제할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 연결부(24)는, 돌기부(22)에 대하여 냉각수 유통 영역(26)측에 배치되어 있다. 그로 인해, 연결부(24)를, 각 돌기부(22) 사이를 직접 연결하도록 각 돌기부(22) 사이에 배치[환언하면, 연결부(24)를 돌기부(22)와 세퍼레이터 본체(121)의 사이에 배치]하는 경우에 비하여, 냉각수가 흐르는 유로 단면적[예를 들어, 도 4의 (A)에 있어서의 각 돌기부(22OT) 간의 면적]을 확보할 수 있어, 냉각수의 유통 저해를 억제할 수 있다.

또한, 예를 들어 12개의 돌기부(22)를 각각 독립적으로 설치하는 경우에, 사출 성형에 의해 형성하고자 하면, 금형에 각 돌기부(22)에 대응하는 게이트를 설치할 필요가 있기 때문에, 금형이 고가로 된다. 또한 금형의 게이트 밸런스의 불량에 의한 성형 불량이 발생할 가능성이 높았다. 이에 반하여, 본 실시 형태에 있어서, 정류부(20)는, 12개의 돌기부(22)를 연결하는 연결부(24)를 구비하기 때문에, 각 돌기부(22)에 대응하는 게이트는 불필요하게 되어, 금형 비용을 억제할 수 있다. 또한, 12개의 돌기부(22)를 각각 독립적으로 설치하는 경우에 비교하여, 사출 성형에 의해 용이하게 형성하는 것이 가능해져서, 불량률을 저감할 수 있다. 또한, 정류부(20)를 사출 성형에 의해 용이하게 형성할 수 있도록 되었기 때문에, 시일부(302, 304, 306)와 동시에, 정류부(20)를 형성할 수 있어, 제조 공정을 삭감할 수 있다. 그 결과, 제조 시간 단축, 비용 저감에 도움을 줄 수 있다.

이하에, 제2, 제3 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터에 대하여, 도 5 내지 8에 기초하여 설명한다. 제2, 제3 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터는, 제1, 제2 정류부의 구성이, 제1 실시 형태와 상이하지만, 다른 구성은 제1 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터(120)와 동일하기 때문에, 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

B. 제2 실시 형태:

도 5는, 제2 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터를 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다. 도 5에서는, 애노드측 세퍼레이터(120A)의 냉각면을 나타내고 있다. 도 5에서는, 도 3과 마찬가지로, 냉각수 유로의 도시를 생략하였다. 제2 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터(120A)의 냉각면은, 냉각수 공급 구멍(126IN)과 냉각수 유통 영역(26) 사이의 접속부(27IN)에 제1 정류부(20INA)를 구비하고, 냉각수 배출 구멍(126OT)과 냉각수 유통 영역(26) 사이의 접속부(27OT)에 제2 정류부(20OTA)를 구비한다. 제1 정류부(20INA)와 제2 정류부(20OTA)는, 마찬가지의 구성이기 때문에, 이하, 제2 정류부(20OTA)에 대하여 설명하고, 제1 정류부(20INA)에 대한 설명을 생략한다.

도 6은, 제2 실시 형태의 제2 정류부의 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 6은 도 5에 있어서의 C-C 단면을 나타낸다. 도 6에 있어서, 애노드측 세퍼레이터(120A)의 냉각면과 접촉하는 집전판(160F)을 이점쇄선으로 도시하고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 정류부(20OTA)는, 12개의 돌기부(22OTA)와, 연결부(24OTA)를 구비한다. 또한, 도 5에 있어서, 지면의 사정상, 12개의 돌기부(22OTA)의 일부에 부호를 붙이고, 다른 돌기부(22OTA)의 부호를 생략하였다. 제2 실시 형태의 돌기부(22OTA)는 제1 실시 형태의 돌기부(22OTA)와 동일한 형상(평면 형상이 4코너가 라운딩된 직사각형의 기둥 형상)을 이룬다. 연결부(24OTA)는, 제1 실시 형태와 달리, 돌기부(22OTA)보다 두께가 얇은, 평면 형상이 직사각형의 평판 형상을 이룬다. 도 6에 도시한 바와 같이, 연결부(24OTA)는, 돌기부(22OTA)와 세퍼레이터 본체(121)의 사이에 배치되어 있다.

제2 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터(120A)에 있어서도, 정류부(20A)[제1, 제2 정류부(20INA, 20OTA)]는, 12개의 돌기부(22A)[돌기부(22INA, 22OTA)]를 연결하는 연결부(24A)[연결부(24INA, 24OTA)]를 구비하기 때문에, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 세퍼레이터 본체(121)로부터의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 정류부(20A)를 사출 성형에 의해 비교적 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 금형 비용의 억제, 불량률의 저감, 제조 공정의 삭감, 제조 시간 단축, 비용 저감 등의 효과를 발휘한다. 단, 제1 실시 형태의 연료 전지 스택(10)에 있어서의 애노드측 세퍼레이터(120)와 비교하면, 냉각수가 흐르는 유로 단면적이 작아지기 때문에, 정류부의 형상으로서는, 제1 실시 형태에서 나타낸 형상이, 냉각수의 유통면에서 바람직하다.

C. 제3 실시 형태:

도 7은, 제3 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터를 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다. 도 7에서는, 애노드측 세퍼레이터(120B)의 냉각면을 나타내고 있다. 도 7에서는, 도 3과 마찬가지로, 냉각수 유로의 도시를 생략하였다. 제3 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터(120B)의 냉각면은, 냉각수 공급 구멍(126IN)과 냉각수 유통 영역(26) 사이의 접속부(27IN)에 제1 정류부(20INB)를 구비하고, 냉각수 배출 구멍(126OT)과 냉각수 유통 영역(26) 사이의 접속부(27OT)에 제2 정류부(20OTB)를 구비한다. 제1 정류부(20INB)와 제2 정류부(20OTB)는, 마찬가지의 구성이기 때문에, 이하, 제2 정류부(20OTB)에 대하여 설명하고, 제1 정류부(20INB)에 대한 설명을 생략한다.

도 8은, 제3 실시 형태의 제2 정류부의 단면 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 8의 (A)는 도 7에 있어서의 D-D 단면, 도 8의 (B)는 도 7에 있어서의 E-E 단면을 나타낸다. 도 8에 있어서, 애노드측 세퍼레이터(120)의 냉각면과 접촉하는 집전판(160F)을 파선으로 도시하고 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 정류부(20OTB)는, 38개의 돌기부(22OTB)와, 연결부(24OTB)를 구비한다. 또한, 도 7에 있어서, 지면의 사정상, 38개의 돌기부(22OTB)의 일부에 부호를 붙이고, 다른 돌기부(22OTB)의 부호를 생략하였다. 제3 실시 형태의 돌기부(22OTB)는 제1 실시 형태의 돌기부(22OTA)와 달리, 원기둥 형상을 이룬다(도 7, 도 8). 38개의 돌기부(22OTB)는, 세퍼레이터 본체(121)의 짧은 변과 평행하게, 10개 배열한 A열과, 9개 배열한 B열이 교대로 합계 4열로서 배치되어 있다. A열의 돌기부(22OTB)와 B열의 돌기부(22OTB)는, 엇갈리게 되도록(y축 방향의 위치를 어긋나게 하여) 배치되어 있다. 연결부(24OTB)는, 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 돌기부(22OTB)보다도 두께가 얇게 형성됨과 함께, 도 7에 도시한 바와 같이, 돌기부(22OTB)에 대하여 냉각수 유통 영역(26)측으로 돌출되어 배치되어 있다. 상세하게는, 연결부(24OTB)는, 각 돌기부(22OTB)로부터 세퍼레이터 본체(121)의 긴 변과 평행하게 냉각수 유통 영역(26)측으로 연신된 가지부와, 그들 가지부를 연결하는 줄기부로 구성된다. 각 가지부는, y축 방향의 위치가 동등한 각 돌기부(22OTB)를 연결하고 있다.

제3 실시 형태의 애노드측 세퍼레이터(120B)에 있어서도, 정류부(20B)[제1, 제2 정류부(20INB, 20OTB)]는, 복수의 돌기부(22B)[돌기부(22INB, 22OTB]를 연결하는 연결부(24B)[연결부(24INB, 24OTB)]를 구비하기 때문에, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 세퍼레이터 본체(121)로부터의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 정류부(20B)를 사출 성형에 의해 비교적 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 금형 비용의 억제, 불량률의 저감, 제조 공정의 삭감, 제조 시간 단축, 비용 저감 등의 효과를 발휘한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 정류부(20B)는, 돌기부(22B)가 원기둥 형상이기 때문에, 방향성이 없어 냉각수를 넓은 방향으로 확산시킬 수 있다.

D. 제4 실시 형태:

도 9는, 제4 실시 형태의 집전판을 평면에서 볼 때 나타내는 설명도이다. 도 9에서는, 전단부측의 집전판(160FC)의 연료 전지(100)와 접촉하는 면이며, 냉각수가 유통하는 면(이하, '냉각면'이라고도 함)을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 집전판(160F)은, 금속제의 집전판 본체(16)와, 고무제의 제1, 제2 정류부(20INC, 20OTC)를 구비한다. 집전판 본체(16)는, 집전 단자(161)를 갖는 알루미늄제의 금속판의 양면에, 티타늄제의 금속판을 적층한 금속판이다. 집전판 본체(16)의 주연부에는, 연료 가스 공급 구멍(162IN) 및 연료 가스 배출 구멍(162OT)과, 산화제 가스 공급 구멍(164IN) 및 산화제 가스 배출 구멍(164OT)과, 냉각수 공급 구멍(166IN) 및 냉각수 배출 구멍(166OT)을 구비한다. 이들 급배 구멍은, 복수의 연료 전지를 적층하여 연료 전지 스택을 구성하는 경우에, 엔드 플레이트나 연료 전지가 대응하는 각 급배 구멍과 연결되어, 연료 전지에 각 반응 가스·냉각수를 공급하는 매니폴드로서 기능한다. 집전판 본체(16)의 냉각면은, 상기의 각 급배 구멍으로 둘러싸이는 부분에 냉각수 유통 영역(26C)을 구비한다. 본 실시 형태의 집전판(160FC)을 사용하여 연료 전지 스택을 구성한 경우에, 집전판(160FC)의 냉각면은, 연료 전지의 세퍼레이터 냉각면과 접촉한다. 집전판(160FC)의 냉각수 유통 영역(26C)에는, 세퍼레이터의 냉각면에 형성된 냉각수 유로가 접촉하고, 당해 냉각수 유로를 따라 집전판(160FC)의 냉각수 유통 영역(26C)을 냉각수가 유통한다. 본 실시 형태에 있어서의 냉각수 유통 영역(26C)이 청구항에 있어서의 유체 유통 영역에, 냉각수 공급 구멍(166IN) 및 냉각수 배출 구멍(166OT)이 청구항에 있어서의 관통 구멍에, 각각 상당한다.

집전판(160FC)의 냉각면은, 냉각수 공급 구멍(166IN)과 냉각수 유통 영역(26C) 사이의 접속부(27IN)에 제1 정류부(20INC)를 구비하고, 냉각수 배출 구멍(166OT)과 냉각수 유통 영역(26C) 사이의 접속부(27OT)에 제2 정류부(20OTC)를 구비한다. 제1 정류부(20INC)와 제2 정류부(20OTC)는, 제1 실시 형태에 있어서의 제1 정류부(20IN)와 제2 정류부(20OT)와 동일한 형상을 이룬다.

본 실시 형태의 집전판(160FC)을 사용하여 연료 전지 스택을 구성하면, 제1, 제2 정류부(20INC, 20OTC)를 구비하기 때문에, 냉각수 공급 구멍(166IN)과 냉각수 유통 영역(26C) 사이의 냉각수의 흐름 및 냉각수 유통 영역(26C)과 냉각수 배출 구멍(166OT) 간의 냉각수의 흐름을 조정하여, 냉각수를 적절하게 유통시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 집전판(160FC)을 사용하여 연료 전지 스택을 구성하는 경우, 집전판(160FC)과 접촉하는 세퍼레이터는, 그 냉각면에 정류부를 구비하지 않는 구성으로 하여도 된다.

제4 실시 형태의 집전판(160FC)에 있어서도, 정류부(20C)[제1, 제2 정류부(20INC, 20OTC)]는, 12개의 돌기부(22C)[돌기부(22INC, 22OTC)]를 연결하는 연결부(24C)[연결부(24INC, 24OTC)]를 구비하기 때문에, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 집전판 본체(16)로부터의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 정류부(20C)를 사출 성형에 의해 비교적 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 금형 비용의 억제, 불량률의 저감, 비용 저감 등의 효과를 발휘한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 집전판(160FC)의 각 급배 구멍의 주위에는, 시일부가 형성되지 않았지만, 집전판(160FC)의 각 급배 구멍의 주위에, 고무제의 시일부를 구비하는 구성으로 하고, 시일부와 정류부(20C)를 동시에 사출 성형에 의해 형성하여도 된다. 집전판(160FC)의 각 급배 구멍의 주위에, 시일부를 구비하는 구성으로 한 경우에는, 집전판(160FC)과 접촉하는 세퍼레이터는, 그 냉각면의 급배 구멍의 주위에 시일부를 구비하지 않는 구성으로 하여도 된다.

E. 변형예:

또한, 본 발명은 상기의 실시 형태나 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 형태에 있어서 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태의 기술적 특징은, 전술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해서, 혹은, 전술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해서, 적절히 바꾸기나, 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것이 가능하다. 예를 들어 다음과 같은 변형도 가능하다.

(1) 상기 실시 형태에 있어서, 애노드측 세퍼레이터의 냉각면에 냉각수의 흐름을 조정하는 정류부를 구비하는 구성을 예시하였지만, 정류부가 형성되는 대상물 및 정류부가 정류하는 유체는, 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 애노드측 세퍼레이터의 MEA와 접촉하는 면(이하, '가스면'이라고도 함)에, 연료 가스의 흐름을 조정하는 정류부를 구비하는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 애노드측 세퍼레이터의 가스면의, 연료 가스가 유통하는 영역(이하, '연료 가스 유통 영역'이라고 함)과 연료 가스 공급 구멍의 사이, 및 연료 가스 유통 영역과 연료 가스 배출 구멍 사이에 정류부를 구비한다. 이 경우, 연료 가스 유통 영역이 청구항에 있어서의 유체 유통 영역에, 연료 가스 공급 구멍과 연료 가스 배출 구멍이 청구항에 있어서의 관통 구멍에, 각각 상당한다. 마찬가지로, 캐소드측 세퍼레이터의 MEA와 접촉하는 면(이하, '가스면'이라고도 함)에, 산화제 가스의 흐름을 조정하는 정류부를 구비하는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 캐소드측 세퍼레이터의 가스면의, 산화제 가스가 유통하는 영역(이하, '산화제 가스 유통 영역'이라고 함)과 산화제 가스 공급 구멍 사이의 접속부 및 산화제 가스 유통 영역과 산화제 가스 배출 구멍 사이의 접속부에 정류부를 구비한다. 이 경우, 산화제 가스 유통 영역이 청구항에 있어서의 유체 유통 영역에, 산화제 가스 공급 구멍과 산화제 가스 배출 구멍이 청구항에 있어서의 관통 구멍에, 각각 상당한다. 또한, 캐소드측 세퍼레이터의 냉각면에, 상기 실시 형태와 마찬가지의 냉각수의 흐름을 조정하는 정류부를 구비하는 구성으로 하여도 된다. 연료 전지 스택을 구성하는 경우, 냉각수의 흐름을 조정하는 정류부는, 애노드측 세퍼레이터, 캐소드측 세퍼레이터 중 어느 한쪽이 구비하는 구성으로 하여도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 냉각수 공급 구멍과 냉각수 유통 영역의 사이, 냉각수 배출 구멍과 냉각수 유통 영역 사이의 양쪽에 정류부를 구비하는 구성을 예시하였지만, 공급측, 배출측 중 어느 한쪽에만 구비하는 구성으로 하여도 된다. 이와 같이 하여도, 적어도 어느 한쪽의 냉각수 흐름을 조정할 수 있다. 연료 가스, 산화제 가스에 관해서도 마찬가지이다.

(2) 정류부의 형상은, 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 실시 형태에 있어서, 돌기부(22)의 형상을 평면 형상이 코너가 라운딩된 직사각형(2개의 동등한 길이의 평행선과 2개의 반원형으로 이루어지는 형상)의 기둥 형상으로 하였지만, 제1 실시 형태보다도 각 R(각의 둥근 반경)이 작은 코너가 라운딩된 직사각형의 기둥 형상이어도 된다. 다른 코너가 라운딩된 다각 기둥 형상이어도 되며, 사각 기둥 형상, 다각 기둥 형상이어도 된다. 평면 형상의 대략의 형상이, 직선 형상(대략 직사각 형상)이 아니라, 곡선 형상, 꺾은 선 형상이어도 된다. 또한, 돌기부의 개수도 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 연결부의 형상도, 상기 실시 형태에 한정되지 않으며, 예를 들어 제1 실시 형태에 있어서의 가지부를 구비하지 않고, 돌기부를 줄기부로 연결하는 형상으로 하여도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 연결부가 돌기부에 대하여 냉각수 유통 영역측에 배치되는 구성을 예시하였지만, 연결부가 돌기부에 대하여 급배 구멍측에 배치되는 구성으로 하여도 된다.

(3) 상기 실시 형태에 있어서, 정류부를 에틸렌·프로필렌·디엔 고무(EPDM)에 의해 형성하는 예를 나타내었지만, 재료는 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 니트릴 고무(NBR), 불소 고무(FKM) 등을 사용하여도 된다. 또한, 고무에 한정되지 않고, 시일성, 탄성, 접착성을 갖는 다른 수지 재료를 사용하여도 된다. 수지 이외의 재료(금속 등)를 사용하여도 된다. 접착성이 낮은 재료를 사용해서 형성한 경우, 접착제에 의해 세퍼레이터 본체에 접착하여도 된다. 시일성, 탄성, 접착성을 갖는 수지 재료를 사용하면, 사출 성형에 의해, 세퍼레이터 본체 위에 직접 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.

(4) 상기 실시 형태에 있어서, 각 급배 구멍의 주위에 형성되는 시일부와, 정류부를, 동일한 재료로 사출 성형에 의해 동시에 형성하는 예를 나타내었지만, 시일부와 정류부는 동시에 형성되지 않아도 된다. 또한, 상이한 재료로 형성하여도 된다.

10: 연료 전지 스택
12: 적층체
16: 집전판 본체
20, 20A, 20B, 20C: 정류부
20IN, 20INA, 20INB, 20INC: 제1 정류부
20OT, 20OTA, 20OTB, 20OTC: 제2 정류부
22, 22IN, 22INA, 22INB, 22INC, 22OT, 22OTA, 22OTB, 22OTC: 돌기부
24, 24IN, 24INA, 24INB, 24INC, 24OT, 24OTA, 24OTB, 24OTC: 연결부
26, 26C: 냉각수 유통 영역
27IN, 27OT: 접속부
100: 연료 전지
102IN: 연료 가스 공급 구멍
102OT: 연료 가스 배출 구멍
104IN: 산화제 가스 공급 구멍
104OT: 산화제 가스 배출 구멍
106IN: 냉각수 공급 구멍
106OT: 냉각수 배출 구멍
120, 120A, 120B: 애노드측 세퍼레이터
121: 세퍼레이터 본체
122IN: 연료 가스 공급 구멍
122OT: 연료 가스 배출 구멍
124IN: 산화제 가스 공급 구멍
124OT: 산화제 가스 배출 구멍
126IN: 냉각수 공급 구멍
126OT: 냉각수 배출 구멍
130: 캐소드측 세퍼레이터
160E, 160F, 160FC: 집전판
161: 집전 단자
162IN: 연료 가스 공급 구멍
162OT: 연료 가스 배출 구멍
164IN: 산화제 가스 공급 구멍
164OT: 산화제 가스 배출 구멍
165E, 165F: 절연판
166IN: 냉각수 공급 구멍
166OT: 냉각수 배출 구멍
170E, 170F: 엔드 플레이트
172IN: 연료 가스 공급 구멍
172OT: 연료 가스 배출 구멍
174IN: 산화제 가스 공급 구멍
174OT: 산화제 가스 배출 구멍
176IN: 냉각수 공급 구멍
176OT: 냉각수 배출 구멍
302: 연료 가스용 시일부
304: 산화제용 시일부
306: 냉각수용 시일부

Claims

연료 전지에 사용되는 세퍼레이터이며,
반응 가스 또는 냉매가 흐르는 유체 유통 영역과, 상기 유체 유통 영역의 주위에 상기 유체 유통 영역과 이격하여 배치되고, 상기 반응 가스 또는 상기 냉매가 흐르는 관통 구멍과, 상기 유체 유통 영역과 상기 관통 구멍을 연결하는 접속부를 구비하는 세퍼레이터 본체와,
상기 접속부에 접착하여 배치되고, 상기 유체 유통 영역과 상기 관통 구멍 사이의 상기 반응 가스 또는 상기 냉매의 흐름을 조정하는 정류부
를 구비하고,
상기 정류부는,
복수의 돌기부와, 상기 복수의 돌기부보다도 두께가 얇고, 상기 복수의 돌기부를 연결하는 연결부
를 구비하는, 세퍼레이터.
제1항에 있어서,
상기 연결부는, 상기 돌기부에 대하여, 상기 유체 유통 영역측 또는 상기 관통 구멍측에 배치되는, 세퍼레이터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 돌기부는, 대략 원기둥 형상인, 세퍼레이터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 돌기부 및 상기 연결부는, 동일한 탄성 재료로부터 사출 성형에 의해 일체적으로 형성되는, 세퍼레이터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관통 구멍의 주위에 형성되고, 탄성 재료로 이루어지는 시일부를 구비하고,
상기 정류부는, 상기 시일부와 동일한 탄성 재료로 이루어지고, 상기 시일부와 상기 정류부는, 사출 성형에 의해 동시 성형되는, 세퍼레이터.
연료 전지에 사용되는 집전판이며,
냉매가 흐르는 냉매 유통 영역과, 상기 냉매 유통 영역의 주위에 상기 냉매 유통 영역과 이격하여 배치되고, 상기 냉매가 흐르는 관통 구멍과, 상기 냉매 유통 영역과 상기 관통 구멍을 연결하는 접속부를 구비하는 집전판 본체와,
상기 접속부에 접착하여 배치되고, 상기 냉매 유통 영역과 상기 관통 구멍 사이의 상기 냉매의 흐름을 조정하는 정류부
를 구비하고,
상기 정류부는,
복수의 돌기부와, 상기 복수의 돌기부보다도 두께가 얇고, 상기 복수의 돌기부를 연결하는 연결부
를 구비하는, 집전판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 세퍼레이터를 구비하는, 연료 전지.
연료 전지 스택이며,
제7항에 기재된 연료 전지를 복수 적층하여 이루어지는 적층체를 구비하는, 연료 전지 스택.
연료 전지 스택이며,
복수의 연료 전지를 적층하여 이루어지는 적층체와,
제6항에 기재된 집전판
을 구비하는, 연료 전지 스택.