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JP2021128900A - Separator for fuel cell - Google Patents

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JP2021128900A
JP2021128900A JP2020024161A JP2020024161A JP2021128900A JP 2021128900 A JP2021128900 A JP 2021128900A JP 2020024161 A JP2020024161 A JP 2020024161A JP 2020024161 A JP2020024161 A JP 2020024161A JP 2021128900 A JP2021128900 A JP 2021128900A
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Abstract

To provide a separator for a fuel cell that can easily set a distribution amount of a reaction gas to be distributed from an inlet to each flow path groove as intended.SOLUTION: Separators 15 and 16 include reaction gas flow paths 28 and 29 having a plurality of recessed streaks through which a reaction gas flows, gas inlets 31 and 41 having an opening dimension smaller than a total flow path width of the reaction gas flow paths 28 and 29, inlet side manifolds 35 and 45 for guiding the reaction gas from the gas inlets 31 and 41 to the reaction gas flow paths 28 and 29, and a pair of gas distribution members 71 and 81 which has a plurality of integrated gas distribution grooves 72 and 82 being arranged in the inlet side manifolds 35 and 45 for radially distributing the reaction gas flowing from the gas inlets 31 and 41 to the reaction gas flow paths 28 and 29, and in which release portions of the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 are blocked by inner surfaces of the inlet side manifolds 35 and 45.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、燃料電池用セパレーターに関する。 The present invention relates to a separator for a fuel cell.

電解質である固体高分子膜を介して負極と正極とを接合した膜電極接合体を、ガスケットとセパレーターによって挟持する燃料電池セル用セパレーター構造が知られている。セパレーターは、反応ガス(燃料ガスまたは酸化剤ガス)を供給する入口と、複数の流路溝と、入口と複数の流路溝とを連絡する連絡部分に設けられて固体高分子膜を支える補強部と、を備えている。入口から複数の流路溝へ至る流路の連絡部分の一部は、複数の流路溝の面(膜電極接合体に対向する面であって、流路溝の底に相当する面)に対して反応ガスの流路が傾斜するよう掘り下げられている(例えば、特許文献1参照)。 A separator structure for a fuel cell is known in which a membrane electrode assembly in which a negative electrode and a positive electrode are bonded via a solid polymer membrane which is an electrolyte is sandwiched between a gasket and a separator. The separator is provided at an inlet for supplying a reaction gas (fuel gas or an oxidant gas), a plurality of flow path grooves, and a connecting portion connecting the inlet and the plurality of flow path grooves to support the solid polymer membrane. It has a department. A part of the connecting part of the flow path from the inlet to the plurality of flow path grooves is on the surface of the plurality of flow path grooves (the surface facing the membrane electrode assembly and corresponding to the bottom of the flow path groove). On the other hand, the flow path of the reaction gas is dug down so as to be inclined (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−342342号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-342342

従来の燃料電池用セパレーターは、複数の流路溝の全流路幅と同程度の開口幅を有する入口を備えている。そのため、入口からそれぞれの流路溝へ分配される反応ガスの分配量は、入口における反応ガスの流れに影響される。 A conventional fuel cell separator includes an inlet having an opening width similar to the total flow path width of a plurality of flow path grooves. Therefore, the amount of the reaction gas distributed from the inlet to each channel groove is affected by the flow of the reaction gas at the inlet.

一方、複数の流路溝の全流路幅と反応ガスの入口の開口寸法とが大きく異なる場合がある。例えば、反応ガスの入口の開口寸法が複数の流路溝の全流路幅より小さい場合がある。そのような場合には、入口と複数の流路溝との間には、反応ガスを分配するマニホールドが設けられる。 On the other hand, the total flow path width of the plurality of flow path grooves and the opening size of the reaction gas inlet may be significantly different. For example, the opening size of the reaction gas inlet may be smaller than the total flow path width of the plurality of flow path grooves. In such a case, a manifold for distributing the reaction gas is provided between the inlet and the plurality of flow path grooves.

そして、マニホールドを介して連絡される入口とそれぞれの流路溝との間の距離は、一定せず、不均一になる。例えば、入口が複数の流路溝の幅方向において、一方の端部に偏っている場合には、入口とそれぞれの流路溝との間の距離は、入口に近い流路溝から入口から遠い流路溝へと連続的に長くなる。そのような距離の違いは、複数の流路溝における反応ガスの分配量に意図しない差異を生じさせる。 Then, the distance between the inlet communicated via the manifold and each flow path groove is not constant and becomes non-uniform. For example, when the inlet is biased toward one end in the width direction of a plurality of flow paths, the distance between the inlet and each flow path groove is far from the flow path groove near the inlet. It becomes continuously long to the flow path groove. Such a difference in distance causes an unintended difference in the amount of reaction gas distributed in the plurality of channel grooves.

ところで、それぞれの流路溝における反応ガスの流通量を意図的に異ならせる場合がある。例えば、膜電極接合体の端部を通る流路溝と膜電極接合体の中央部を通る流路溝とで反応ガスの流通量を異ならせる場合がある。そのような場合には、入口とそれぞれの流路溝との間の距離の違いは、それぞれの流路溝における意図的な反応ガスの流通量の差異を損なう虞がある。 By the way, the flow amount of the reaction gas in each channel groove may be intentionally different. For example, the flow rate of the reaction gas may differ between the flow path groove passing through the end portion of the membrane electrode assembly and the flow path groove passing through the central portion of the membrane electrode assembly. In such a case, the difference in the distance between the inlet and each channel groove may impair the difference in the intentional flow amount of the reaction gas in each channel groove.

そこで、本発明は、入口からそれぞれの流路溝へ分配される反応ガスの分配量を容易に意図通りに設定可能な燃料電池用セパレーターを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell separator in which the distribution amount of the reaction gas distributed from the inlet to each flow path groove can be easily set as intended.

前記の課題を解決するため本発明に係る燃料電池用セパレーターは、反応ガスを流通させる複数の凹条を有する反応ガス流路と、前記反応ガス流路の全流路幅よりも小さい開口寸法を有する前記反応ガスの入口と、前記入口から前記反応ガス流路へ前記反応ガスを導くマニホールドと、前記マニホールドに配置され、前記入口から流れ込む前記反応ガスを前記反応ガス流路へ放射状に分配する複数のガス分配溝を有し、かつ前記複数のガス分配溝の解放部分を前記マニホールドの内面で閉じられた一体のガス分配部材と、を備えている。 In order to solve the above problems, the fuel cell separator according to the present invention has a reaction gas flow path having a plurality of recesses through which the reaction gas flows, and an opening size smaller than the total flow path width of the reaction gas flow path. A plurality of inlets of the reaction gas, a manifold for guiding the reaction gas from the inlet to the reaction gas flow path, and a plurality of manifolds arranged in the manifold and radially distributing the reaction gas flowing from the inlet to the reaction gas flow path. The gas distribution groove is provided, and the release portion of the plurality of gas distribution grooves is closed by the inner surface of the manifold.

本発明によれば、入口とそれぞれの流路溝との間の距離の違いによる反応ガスの分配量の差異を抑制可能な燃料電池用セパレーターを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a separator for a fuel cell capable of suppressing a difference in the distribution amount of the reaction gas due to a difference in the distance between the inlet and each flow path groove.

本発明の実施の形態に係る燃料電池の概略的な斜視図。The schematic perspective view of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃料電池セルの分解斜視図。An exploded perspective view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る燃料電池の部分断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る燃料電池の膜電極接合体側から見たアノード極側のセパレーターの模式図。The schematic diagram of the separator on the anode electrode side seen from the membrane electrode joint side of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃料電池の膜電極接合体側から見たカソード極側のセパレーターの模式図。The schematic diagram of the separator on the cathode electrode side seen from the membrane electrode joint side of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るセパレーターのガス分配部材の斜視図。The perspective view of the gas distribution member of the separator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るセパレーターのガス分配部材の斜視図。The perspective view of the gas distribution member of the separator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るセパレーターの酸素入口側マニホールドの拡大斜視図。An enlarged perspective view of the oxygen inlet side manifold of the separator according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るセパレーターのガス分配部材の他の例の斜視図。The perspective view of another example of the gas distribution member of the separator which concerns on embodiment of this invention.

本発明に係る燃料電池用セパレーターの実施形態について図1から図9を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付す。 An embodiment of the fuel cell separator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. In the plurality of drawings, the same or corresponding configurations are designated by the same reference numerals.

図1は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の概略的な斜視図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態に係る燃料電池1は、燃料ガスとしての水素ガスと酸化剤ガスとしての酸素(空気に含まれる酸素)とを反応させて発電する。燃料電池1は、積層された複数の燃料電池セル5と、複数の燃料電池セル5を積層方向Lの外側から挟み込む一対のエンドプレート6と、一対のエンドプレート6を燃料電池セル5の積層体に固定する締結部材8と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 according to the present embodiment reacts hydrogen gas as a fuel gas with oxygen as an oxidant gas (oxygen contained in air) to generate power. The fuel cell 1 is a laminated body of a plurality of stacked fuel cell cells 5, a pair of end plates 6 sandwiching the plurality of fuel cell cells 5 from the outside in the stacking direction L, and a pair of end plates 6 of the fuel cell 5. It is provided with a fastening member 8 for fixing to.

燃料電池1は、積層方向Lに沿って積層される多数の燃料電池セル5を備えている。そのため、燃料電池1は燃料電池スタックとも呼ばれる。燃料電池1は、燃料電池セル5を最小単位とし、積層された数十から数百の燃料電池セル5を備えている。積層される燃料電池セル5の数量は、燃料電池1に要求される発電能力による。 The fuel cell 1 includes a large number of fuel cell 5s that are stacked along the stacking direction L. Therefore, the fuel cell 1 is also called a fuel cell stack. The fuel cell 1 has a fuel cell 5 as a minimum unit, and includes several tens to several hundreds of stacked fuel cell cells 5. The number of stacked fuel cell cells 5 depends on the power generation capacity required of the fuel cell 1.

一対のエンドプレート6は、燃料電池セル5より大きい長方形状を有している。一対のエンドプレート6は、その間に架け渡される締結部材8によって連結されている。 The pair of end plates 6 have a rectangular shape larger than the fuel cell 5. The pair of end plates 6 are connected by a fastening member 8 bridged between them.

締結部材8は、一対のエンドプレート6を介して複数の燃料電池セル5に積層方向L内向きの荷重を付与する。 The fastening member 8 applies an inward load in the stacking direction L to the plurality of fuel cell cells 5 via the pair of end plates 6.

図2は、本発明の実施の形態に係る燃料電池セルの分解斜視図である。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.

図2に示すように、本実施形態に係る燃料電池1の燃料電池セル5は、膜電極接合体11(Membrane Electrode Assembly、MEA)と、膜電極接合体11を挟む一対のガス拡散層12(Gas Diffusion Layer、GDL)と、一対のガス拡散層12を介して膜電極接合体11を表裏から挟む一対のセパレーター15、16と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the fuel cell 5 of the fuel cell 1 according to the present embodiment has a membrane electrode assembly 11 (MEA) and a pair of gas diffusion layers 12 sandwiching the membrane electrode assembly 11 (Membrane Electrode Assembly, MEA). It includes a Gas Diffusion Layer (GDL) and a pair of separators 15 and 16 that sandwich the membrane electrode assembly 11 from the front and back via a pair of gas diffusion layers 12.

また、燃料電池セル5は、積層方向に隣り合うセパレーター15、16の間に、燃料電池1を冷却する冷媒としての空気を流通させる冷媒流通路(図示省略)を有している。 Further, the fuel cell 5 has a refrigerant flow passage (not shown) for passing air as a refrigerant for cooling the fuel cell 1 between the separators 15 and 16 adjacent to each other in the stacking direction.

図3は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の部分断面図である。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.

図4は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の膜電極接合体側から見たアノード極側のセパレーターの模式図である。 FIG. 4 is a schematic view of a separator on the anode electrode side as viewed from the membrane electrode joint side of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.

図5は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の膜電極接合体側から見たカソード極側のセパレーターの模式図である。 FIG. 5 is a schematic view of a separator on the cathode electrode side as viewed from the membrane electrode joint side of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.

図2に加えて、図3から図5に示すように、燃料電池1の膜電極接合体11は、固体高分子膜17(電解質)と、アノード極18(燃料極)と、カソード極19(空気極)と、を備えている。一対の電極18、19は、固体高分子膜17を表裏から挟んでいる。 In addition to FIG. 2, as shown in FIGS. 3 to 5, the membrane electrode assembly 11 of the fuel cell 1 includes a solid polymer membrane 17 (electrolyte), an anode electrode 18 (fuel electrode), and a cathode electrode 19 ( Air electrode) and. The pair of electrodes 18 and 19 sandwich the solid polymer membrane 17 from the front and back.

一対のガス拡散層12の周囲には、一対のサブガスケット22が配置されている。一対のサブガスケット22は、ガス拡散層12よりもガス透過係数の小さい、例えばポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂の薄膜である。 A pair of sub-gaskets 22 are arranged around the pair of gas diffusion layers 12. The pair of sub-gaskets 22 are thin films of, for example, polyethylene naphthalate (PEN) resin having a gas permeability coefficient smaller than that of the gas diffusion layer 12.

また、それぞれの燃料電池セル5は、アノード極18に水素ガスを供給する水素ガス流路28(反応ガス流路)と、カソード極19に空気を供給する空気流路29(反応ガス流路)と、を有している。水素ガス流路28は、アノード極18とアノード極18に対面するセパレーター15との間に区画されている。空気流路29は、カソード極19とカソード極19に対面するセパレーター16との間に区画されている。 Further, each fuel cell 5 has a hydrogen gas flow path 28 (reaction gas flow path) for supplying hydrogen gas to the anode pole 18 and an air flow path 29 (reaction gas flow path) for supplying air to the cathode pole 19. And have. The hydrogen gas flow path 28 is partitioned between the anode pole 18 and the separator 15 facing the anode pole 18. The air flow path 29 is partitioned between the cathode pole 19 and the separator 16 facing the cathode pole 19.

水素ガス流路28は、水素ガス入口31および水素ガス出口32に繋がっている。水素ガス流路28は、例えば長方形状の燃料電池セル5の長辺に対して平行に延びる複数の凸部33の間に複数の直線形状かつ凹条の流路溝を有している。換言すると、水素ガス流路28は、反応ガスとしての水素ガスを流通させる複数の凹条を有している。この複数の流路溝は、燃料電池セル5の一方の長辺から他方の長辺へ、他方の長辺から一方の長辺へと蛇行しながら延びるものであっても良い。 The hydrogen gas flow path 28 is connected to the hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas outlet 32. The hydrogen gas flow path 28 has, for example, a plurality of linear and concave flow path grooves between a plurality of convex portions 33 extending parallel to the long side of the rectangular fuel cell 5. In other words, the hydrogen gas flow path 28 has a plurality of recesses through which hydrogen gas as a reaction gas is circulated. The plurality of flow path grooves may meander from one long side of the fuel cell 5 to the other long side, and from the other long side to one long side.

水素ガス入口31および水素ガス出口32は、水素ガス流路28の全流路幅、つまり複数の流路溝の全流路幅よりも小さい開口寸法を有している。なお、円形の水素ガス入口31および水素ガス出口32における開口寸法は、開口径に相当する。水素ガス入口31は、水素ガス流路28の流路幅方向において、一方の端部に配置され、水素ガス出口32は、水素ガス流路28の流路幅方向において、他方の端部に配置されている。水素ガス流路28の流路幅方向において、一方の端部に近い流路溝は、水素ガス入口31に近く、水素ガス出口32から遠い。水素ガス流路28の流路幅方向において、他方の端部に近い流路溝は、水素ガス出口32に近く、水素ガス入口31から遠い。したがって、水素ガス入口31と水素ガス出口32とを最短距離で結ぶ直線は、水素ガス流路28を斜め(対角方向)に横切る。 The hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas outlet 32 have an opening dimension smaller than the total flow path width of the hydrogen gas flow path 28, that is, the total flow path width of the plurality of flow path grooves. The opening dimensions of the circular hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas outlet 32 correspond to the opening diameter. The hydrogen gas inlet 31 is arranged at one end in the flow path width direction of the hydrogen gas flow path 28, and the hydrogen gas outlet 32 is arranged at the other end in the flow path width direction of the hydrogen gas flow path 28. Has been done. In the flow path width direction of the hydrogen gas flow path 28, the flow path groove near one end is close to the hydrogen gas inlet 31 and far from the hydrogen gas outlet 32. In the flow path width direction of the hydrogen gas flow path 28, the flow path groove near the other end is close to the hydrogen gas outlet 32 and far from the hydrogen gas inlet 31. Therefore, the straight line connecting the hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas outlet 32 at the shortest distance crosses the hydrogen gas flow path 28 diagonally (diagonally).

水素ガス入口31と水素ガス流路28との間には、水素ガス入口側マニホールド35が設けられている。水素ガス入口側マニホールド35は、水素ガス入口31から流れ込む水素ガスを水素ガス流路28へ導く。水素ガス入口側マニホールド35は、水素ガス入口31から流れ込む水素ガスを、それぞれの流路溝へ分岐させる。水素ガス出口32と水素ガス流路28との間には、水素ガス出口側マニホールド36が設けられている。水素ガス出口側マニホールド36は、水素ガス流路28から流れ出る水素ガスを水素ガス出口32へ導く。水素ガス出口側マニホールド36は、水素ガス流路28から流れ出る水素ガスを、それぞれの流路溝から水素ガス出口32へ集約する。 A hydrogen gas inlet side manifold 35 is provided between the hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas flow path 28. The hydrogen gas inlet side manifold 35 guides the hydrogen gas flowing from the hydrogen gas inlet 31 to the hydrogen gas flow path 28. The hydrogen gas inlet side manifold 35 branches the hydrogen gas flowing from the hydrogen gas inlet 31 into the respective flow path grooves. A hydrogen gas outlet side manifold 36 is provided between the hydrogen gas outlet 32 and the hydrogen gas flow path 28. The hydrogen gas outlet side manifold 36 guides the hydrogen gas flowing out of the hydrogen gas flow path 28 to the hydrogen gas outlet 32. The hydrogen gas outlet side manifold 36 collects the hydrogen gas flowing out of the hydrogen gas flow path 28 into the hydrogen gas outlet 32 from each flow path groove.

空気流路29は、空気入口41および空気出口42に繋がっている。空気流路29は、例えば長方形状の燃料電池セル5の長辺に対して平行に延びる複数の凸部43の間に複数の直線形状かつ凹条の流路溝を有している。換言すると、空気流路29は、反応ガスとしての空気を流通させる複数の凹条を有している。この複数の流路溝は、燃料電池セル5の一方の長辺から他方の長辺へ、他方の長辺から一方の長辺へと蛇行しながら延びるものであっても良い。 The air flow path 29 is connected to the air inlet 41 and the air outlet 42. The air flow path 29 has, for example, a plurality of linear and concave flow path grooves between a plurality of convex portions 43 extending parallel to the long side of the rectangular fuel cell 5. In other words, the air flow path 29 has a plurality of recesses through which air as a reaction gas flows. The plurality of flow path grooves may meander from one long side of the fuel cell 5 to the other long side, and from the other long side to one long side.

空気入口41および空気出口42は、空気流路29の全流路幅、つまり複数の流路溝の全流路幅よりも小さい開口寸法を有している。なお、円形の空気入口41および空気出口42における開口寸法は、開口径に相当する。空気入口41は、空気流路29の流路幅方向において、一方の端部に配置され、空気出口42は、空気流路29の流路幅方向において、他方の端部に配置されている。空気流路29の流路幅方向において、一方の端部に近い流路溝は、空気入口41に近く、空気出口42から遠い。空気流路29の流路幅方向において、他方の端部に近い流路溝は、空気出口42に近く、空気入口41から遠い。したがって、空気入口41と空気出口42とを最短距離で結ぶ直線は、空気流路29を斜め(対角方向)に横切る。 The air inlet 41 and the air outlet 42 have an opening dimension smaller than the total flow path width of the air flow path 29, that is, the total flow path width of the plurality of flow path grooves. The opening dimensions of the circular air inlet 41 and the air outlet 42 correspond to the opening diameter. The air inlet 41 is arranged at one end in the flow path width direction of the air flow path 29, and the air outlet 42 is arranged at the other end in the flow path width direction of the air flow path 29. In the flow path width direction of the air flow path 29, the flow path groove near one end is close to the air inlet 41 and far from the air outlet 42. In the flow path width direction of the air flow path 29, the flow path groove near the other end is close to the air outlet 42 and far from the air inlet 41. Therefore, the straight line connecting the air inlet 41 and the air outlet 42 at the shortest distance crosses the air flow path 29 diagonally (diagonally).

空気入口41と空気流路29との間には、空気入口側マニホールド45が設けられている。空気入口側マニホールド45は、空気入口41から流れ込む空気を空気流路29へ導く。空気入口側マニホールド45は、空気入口41から流れ込む空気を、それぞれの流路溝へ分岐させる。空気出口42と空気流路29との間には、空気出口側マニホールド46が設けられている。空気出口側マニホールド46は、空気流路29から流れ出る空気を空気流路29へ導く。空気出口側マニホールド46は、空気流路29から流れ出る空気を、それぞれの流路溝から空気出口42へ集約する。 An air inlet side manifold 45 is provided between the air inlet 41 and the air flow path 29. The air inlet side manifold 45 guides the air flowing from the air inlet 41 to the air flow path 29. The air inlet side manifold 45 branches the air flowing from the air inlet 41 into the respective flow path grooves. An air outlet side manifold 46 is provided between the air outlet 42 and the air flow path 29. The air outlet side manifold 46 guides the air flowing out of the air flow path 29 to the air flow path 29. The air outlet side manifold 46 collects the air flowing out of the air flow path 29 from each flow path groove to the air outlet 42.

なお、図3は、図5のIII−III線のように、空気入口41近傍における燃料電池セル5の断面図である。空気出口42、水素ガス入口31、および水素ガス出口32も同様の構造を有している。そのため、空気出口42近傍における燃料電池セル5の断面図、水素ガス入口31近傍における燃料電池セル5の断面図、および水素ガス出口32近傍における燃料電池セル5の断面図を省略する。 Note that FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel cell 5 in the vicinity of the air inlet 41 as shown in lines III-III of FIG. The air outlet 42, the hydrogen gas inlet 31, and the hydrogen gas outlet 32 have similar structures. Therefore, the cross-sectional view of the fuel cell 5 in the vicinity of the air outlet 42, the cross-sectional view of the fuel cell 5 in the vicinity of the hydrogen gas inlet 31, and the cross-sectional view of the fuel cell 5 in the vicinity of the hydrogen gas outlet 32 are omitted.

セパレーター15、16は、例えば炭素繊維強化プラスチック製、導電性樹脂製、または金属製である。 The separators 15 and 16 are made of, for example, carbon fiber reinforced plastic, conductive resin, or metal.

アノード極18を臨むセパレーター15は、膜電極接合体11のカソード極19を臨むセパレーター16へ空気を供給する空気導入口51と、セパレーター15から空気を排出させる空気導出口52と、を有している。 The separator 15 facing the anode electrode 18 has an air inlet 51 for supplying air to the separator 16 facing the cathode electrode 19 of the membrane electrode assembly 11, and an air outlet 52 for discharging air from the separator 15. There is.

セパレーター15の面15aには、膜電極接合体11に向かって突出する水素ガス側シール59が設けられている。 A hydrogen gas side seal 59 projecting toward the membrane electrode assembly 11 is provided on the surface 15a of the separator 15.

水素ガス側シール59は、セパレーター15の面15aの外周縁部を周回している。水素ガス側シール59は、水素ガス流路28、水素ガス入口31、水素ガス入口側マニホールド35、水素ガス出口32、および水素ガス出口側マニホールド36の外周を周回してこれらを一続きの空間の中に納める第一部位59aを有している。また、水素ガス側シール59は、空気導入口51を個別に周回する第二部位59bと、空気導出口52を個別に周回する第三部位59cと、を有している。つまり、空気導入口51は、水素ガスが流通する空間(水素ガス流路28、水素ガス入口31、水素ガス入口側マニホールド35、水素ガス出口32、および水素ガス出口側マニホールド36)、および空気導出口52のそれぞれから縁切りされて独立している。空気導出口52は、水素ガスが流通する空間、および空気導入口51のそれぞれから縁切りされて独立している。 The hydrogen gas side seal 59 orbits the outer peripheral edge portion of the surface 15a of the separator 15. The hydrogen gas side seal 59 goes around the outer periphery of the hydrogen gas flow path 28, the hydrogen gas inlet 31, the hydrogen gas inlet side manifold 35, the hydrogen gas outlet 32, and the hydrogen gas outlet side manifold 36, and forms a continuous space around them. It has a first part 59a to be stored inside. Further, the hydrogen gas side seal 59 has a second portion 59b that individually orbits the air introduction port 51 and a third portion 59c that individually orbits the air outlet 52. That is, the air introduction port 51 is a space through which hydrogen gas flows (hydrogen gas flow path 28, hydrogen gas inlet 31, hydrogen gas inlet side manifold 35, hydrogen gas outlet 32, and hydrogen gas outlet side manifold 36), and air conduction. It is cut off from each of the exits 52 and is independent. The air outlet 52 is independent of the space through which hydrogen gas flows and the air inlet 51, respectively.

なお、第一部位59a、第二部位59b、第三部位59cは、図5のように一続きに繋がり、共有部分を有していても良いし、各部位59a、59b、59cが別個に独立していても良い。 The first part 59a, the second part 59b, and the third part 59c may be connected in succession as shown in FIG. 5 and may have a shared part, and the respective parts 59a, 59b, and 59c are independent of each other. You may be doing it.

カソード極19を臨むセパレーター16は、膜電極接合体11のアノード極18を臨むセパレーター15へ水素ガスを供給する水素ガス導入口61と、セパレーター15から水素ガスを排出させる水素ガス導出口62と、を有している。 The separator 16 facing the cathode electrode 19 includes a hydrogen gas introduction port 61 for supplying hydrogen gas to the separator 15 facing the anode electrode 18 of the membrane electrode assembly 11, and a hydrogen gas outlet 62 for discharging hydrogen gas from the separator 15. have.

セパレーター16の面16aには、膜電極接合体11に向かって突出する空気側シール69が設けられている。 An air-side seal 69 projecting toward the membrane electrode assembly 11 is provided on the surface 16a of the separator 16.

空気側シール69は、セパレーター16の面16aの外周縁部を周回している。空気側シール69は、空気流路29、空気入口41、空気入口側マニホールド45、空気出口42、および空気出口側マニホールド46の外周を周回してこれらを一続きの空間の中に納める第一部位69aを有している。また、空気側シール69は、水素ガス導入口61を個別に周回する第二部位69bと、水素ガス導出口62を個別に周回する第三部位69cと、を有している。つまり、水素ガス導入口61は、空気が流通する空間(空気流路29、空気入口41、空気入口側マニホールド45、空気出口42、および空気出口側マニホールド46)、および水素ガス導出口62のそれぞれから縁切りされて独立している。水素ガス導出口62は、空気が流通する空間、および水素ガス導入口61のそれぞれから縁切りされて独立している。 The air side seal 69 orbits the outer peripheral edge portion of the surface 16a of the separator 16. The air side seal 69 is a first portion that goes around the outer circumferences of the air flow path 29, the air inlet 41, the air inlet side manifold 45, the air outlet 42, and the air outlet side manifold 46 and stores them in a continuous space. It has 69a. Further, the air side seal 69 has a second portion 69b that individually orbits the hydrogen gas introduction port 61, and a third portion 69c that individually orbits the hydrogen gas outlet 62. That is, the hydrogen gas introduction port 61 is a space through which air flows (air flow path 29, air inlet 41, air inlet side manifold 45, air outlet 42, and air outlet side manifold 46), and a hydrogen gas outlet 62, respectively. It is cut off from and independent. The hydrogen gas outlet 62 is independent of the space through which air flows and the hydrogen gas inlet 61, respectively.

なお、第一部位69a、第二部位69b、第三部位69cは、図6のように一続きに繋がり、共有部分を有していても良いし、各部位69a、69b、69cが別個に独立していても良い。 The first part 69a, the second part 69b, and the third part 69c may be connected in succession as shown in FIG. 6 and may have a shared part, or the respective parts 69a, 69b, and 69c are independent of each other. You may be doing it.

そして、セパレーター15は、水素ガス入口側マニホールド35に配置される一体の水素ガス分配部材71を備えている。水素ガス分配部材71は、水素ガス入口31から流れ込む水素ガスを水素ガス流路28へ放射状に分配する複数の水素ガス分配溝72を有している。複数の水素ガス分配溝72の解放部分は、水素ガス入口側マニホールド35を貫通せず、水素ガス入口側マニホールド35の内面で閉塞されている。この内面は、水素ガス流路28の流路溝の底に連なっている。水素ガス分配部材71は、円形の水素ガス入口31の縁に沿って円弧形状に延びている。 The separator 15 includes an integrated hydrogen gas distribution member 71 arranged on the hydrogen gas inlet side manifold 35. The hydrogen gas distribution member 71 has a plurality of hydrogen gas distribution grooves 72 that radially distribute the hydrogen gas flowing from the hydrogen gas inlet 31 to the hydrogen gas flow path 28. The open portions of the plurality of hydrogen gas distribution grooves 72 do not penetrate the hydrogen gas inlet side manifold 35 and are closed by the inner surface of the hydrogen gas inlet side manifold 35. This inner surface is connected to the bottom of the flow path groove of the hydrogen gas flow path 28. The hydrogen gas distribution member 71 extends in an arc shape along the edge of the circular hydrogen gas inlet 31.

また、セパレーター16は、空気入口側マニホールド45に配置される一体の空気分配部材81を備えている。空気分配部材81は、空気入口41から流れ込む空気を空気流路29へ放射状に分配する複数の空気分配溝82を有している。複数の空気分配溝82の解放部分は、空気入口側マニホールド45を貫通せず、空気入口側マニホールド45の内面で閉塞されている。この内面は、空気流路29の流路溝の底に連なっている。空気分配部材81は、円形の空気入口41の縁に沿って円弧形状に延びている。 Further, the separator 16 includes an integrated air distribution member 81 arranged in the air inlet side manifold 45. The air distribution member 81 has a plurality of air distribution grooves 82 that radially distribute the air flowing from the air inlet 41 to the air flow path 29. The open portions of the plurality of air distribution grooves 82 do not penetrate the air inlet side manifold 45 and are closed by the inner surface of the air inlet side manifold 45. This inner surface is connected to the bottom of the flow path groove of the air flow path 29. The air distribution member 81 extends in an arc shape along the edge of the circular air inlet 41.

図6および図7は、本発明の実施の形態に係るセパレーターのガス分配部材の斜視図である。 6 and 7 are perspective views of the gas distribution member of the separator according to the embodiment of the present invention.

図6は、水素ガス分配部材71を水素ガス入口側マニホールド35側から見た斜視図であり、図7は、空気分配部材81を膜電極接合体11側から見た斜視図である。なお、水素ガス分配部材71を膜電極接合体側から見た構成は、図7に準ずるので省略する。また、空気分配部材81を空気入口側マニホールド45側から見た構成は、図6に準ずるので省略する。 FIG. 6 is a perspective view of the hydrogen gas distribution member 71 as viewed from the hydrogen gas inlet side manifold 35 side, and FIG. 7 is a perspective view of the air distribution member 81 as viewed from the membrane electrode assembly 11 side. The configuration of the hydrogen gas distribution member 71 viewed from the membrane electrode joint side is the same as that shown in FIG. 7, and is omitted. The configuration of the air distribution member 81 as viewed from the air inlet side manifold 45 side is the same as that shown in FIG. 6, and is omitted.

図8は、本発明の実施の形態に係るセパレーターの酸素入口側マニホールドの拡大斜視図である。 FIG. 8 is an enlarged perspective view of the oxygen inlet side manifold of the separator according to the embodiment of the present invention.

説明の便宜のため、水素ガス入口側マニホールド35および空気入口側マニホールド45を入口側マニホールド35、45と総称する。また、水素ガス分配部材71および空気分配部材81をガス分配部材71、81と総称する。さらに、水素ガス分配溝72および空気分配溝82をガス分配溝72、82と総称する。また、水素ガス入口31および空気入口41をガス入口31、41と総称する。さらに、水素ガス流路28および空気流路29を反応ガス流路28、29と総称する。 For convenience of explanation, the hydrogen gas inlet side manifold 35 and the air inlet side manifold 45 are collectively referred to as the inlet side manifolds 35 and 45. Further, the hydrogen gas distribution member 71 and the air distribution member 81 are collectively referred to as gas distribution members 71 and 81. Further, the hydrogen gas distribution groove 72 and the air distribution groove 82 are collectively referred to as gas distribution grooves 72 and 82. Further, the hydrogen gas inlet 31 and the air inlet 41 are collectively referred to as gas inlets 31 and 41. Further, the hydrogen gas flow path 28 and the air flow path 29 are collectively referred to as reaction gas flow paths 28 and 29.

図6から図8に示すように、本実施形態に係るセパレーター15、16のガス分配部材71、81は、複数のガス分配溝72、82を有している。複数のガス分配溝72、82は、全て同じ方向へ開いた溝である。複数のガス分配溝72、82の開放部分は、入口側マニホールド35、45によって閉塞されている。複数のガス分配溝72、82と入口側マニホールド35、45とで画定される流路は、反応ガスを分配する分配流路である。ガス分配部材71、81は、例えば炭素繊維強化プラスチック製、導電性樹脂製、または金属製の一体部品である。つまり、ガス分配部材71、81は、複数のガス分配溝72、82を分かつ複数の溝間凸部85と、複数の溝間凸部85を一体化する円弧形板部86と、を一体に備えている。 As shown in FIGS. 6 to 8, the gas distribution members 71 and 81 of the separators 15 and 16 according to the present embodiment have a plurality of gas distribution grooves 72 and 82. The plurality of gas distribution grooves 72 and 82 are all grooves opened in the same direction. The open portions of the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 are closed by the inlet side manifolds 35 and 45. The flow path defined by the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 and the inlet-side manifolds 35 and 45 is a distribution flow path for distributing the reaction gas. The gas distribution members 71 and 81 are integral parts made of, for example, carbon fiber reinforced plastic, conductive resin, or metal. That is, the gas distribution members 71 and 81 integrate the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 and the plurality of inter-groove convex portions 85 and the arc-shaped plate portion 86 that integrates the plurality of inter-groove convex portions 85. Be prepared for.

また、複数のガス分配溝72、82は、ガス入口31、41から遠ざかる方向、つまり円弧形のガス分配部材71、81の径方向外側へ向かって放射状に延びている。 Further, the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 extend radially outward in the direction away from the gas inlets 31 and 41, that is, in the radial direction of the arc-shaped gas distribution members 71 and 81.

さらに、それぞれのガス分配溝72、82の流路断面積は、ガス入口31、41から反応ガス流路28、29へ向かって拡大している。したがって、それぞれのガス分配溝72、82の入口72i、82iは、対応するガス分配溝72、82の出口72o、82oよりも小さい。 Further, the flow path cross-sectional areas of the gas distribution grooves 72 and 82 expand from the gas inlets 31 and 41 toward the reaction gas flow paths 28 and 29, respectively. Therefore, the inlets 72i and 82i of the respective gas distribution grooves 72 and 82 are smaller than the outlets 72o and 82o of the corresponding gas distribution grooves 72 and 82.

そして、図4から図8に示すように、本実施形態に係るセパレーター15、16の複数のガス分配溝72、82は、反応ガス流路28、29の複数の流路溝より少ない。つまり、それぞれのガス分配溝72、82の延長線上には、複数の流路溝が配置されている。換言すると、それぞれのガス分配溝72、82は、複数の流路溝を臨んでいる。したがって、それぞれのガス分配溝72、82は、いずれの流路溝とも直接的に接続されておらず、入口側マニホールド35、45の一続きの空間を介して反応ガス流路28、29に接続されている。 As shown in FIGS. 4 to 8, the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 of the separators 15 and 16 according to the present embodiment are smaller than the plurality of flow path grooves of the reaction gas flow paths 28 and 29. That is, a plurality of flow path grooves are arranged on the extension lines of the gas distribution grooves 72 and 82, respectively. In other words, the gas distribution grooves 72 and 82 face a plurality of flow path grooves, respectively. Therefore, the respective gas distribution grooves 72 and 82 are not directly connected to any of the flow path grooves, but are connected to the reaction gas flow paths 28 and 29 via a continuous space of the inlet side manifolds 35 and 45. Has been done.

それぞれのガス分配溝72、82の出口面積は、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する複数の流路溝までの距離が遠いものほど、大きい。つまり、複数のガス分配溝72、82の出口面積の大小関係は、対応する流路溝までの距離が近いほど小さく、対応する流路溝までの距離が遠いほど大きい関係にある。 The outlet area of the gas distribution grooves 72 and 82 is larger as the distance between the gas distribution grooves 72 and 82 and the plurality of flow path grooves located on the extensions of the gas distribution grooves 72 and 82 is longer. .. That is, the magnitude relationship of the outlet areas of the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 is smaller as the distance to the corresponding flow path groove is shorter, and is larger as the distance to the corresponding flow path groove is longer.

また、それぞれのガス分配溝72、82の出口72o、82oとその隣のガス分配溝72、82の出口72o、82oとの距離は、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する複数の流路溝までの距離が遠いものほど、小さい。それぞれのガス分配溝72、82の出口72o、82oとその隣のガス分配溝72、82の出口72o、82oとの距離は、それぞれの溝間凸部85の外周側の幅寸法に相当する。つまり、複数の溝間凸部85の外周側の幅寸法の大小関係は、対応する流路溝までの距離が近いほど大きく、対応する流路溝までの距離が遠いほど小さい関係にある。 Further, the distance between the outlets 72o and 82o of the respective gas distribution grooves 72 and 82 and the outlets 72o and 82o of the adjacent gas distribution grooves 72 and 82 is the distance between the respective gas distribution grooves 72 and 82 and the respective gas distribution grooves 72. , The farther the distance to the plurality of flow path grooves located on the extension of 82, the smaller. The distance between the outlets 72o and 82o of the respective gas distribution grooves 72 and 82 and the outlets 72o and 82o of the gas distribution grooves 72 and 82 adjacent to the outlets 72o and 82o corresponds to the width dimension on the outer peripheral side of each of the inter-groove protrusions 85. That is, the magnitude relationship of the width dimension on the outer peripheral side of the plurality of inter-groove convex portions 85 is larger as the distance to the corresponding flow path groove is shorter, and is smaller as the distance to the corresponding flow path groove is longer.

さらに、それぞれのガス分配溝72、82の入口面積は、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する流路溝までの距離が遠いものほど、大きい。つまり、複数のガス分配溝72、82の入口面積の大小関係は、対応する流路溝までの距離が近いほど小さく、対応する流路溝までの距離が遠いほど大きい関係にある。 Further, the inlet area of the gas distribution grooves 72 and 82 is larger as the distance between the gas distribution grooves 72 and 82 and the flow path groove located on the extension of the gas distribution grooves 72 and 82 is longer. .. That is, the magnitude relationship of the inlet areas of the plurality of gas distribution grooves 72 and 82 is smaller as the distance to the corresponding flow path groove is shorter, and is larger as the distance to the corresponding flow path groove is longer.

また、それぞれのガス分配溝72、82の入口72i、82iとその隣のガス分配溝72、82の入口72i、82iとの距離は、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する複数の流路溝までの距離が遠いものほど、小さい。それぞれのガス分配溝72、82の入口72i、82iとその隣のガス分配溝72、82の入口72i、82iとの距離は、それぞれの溝間凸部85の内周側の幅寸法に相当する。つまり、複数の溝間凸部85の内周側の幅寸法の大小関係は、対応する流路溝までの距離が近いほど大きく、対応する流路溝までの距離が遠いほど小さい関係にある。 Further, the distance between the inlets 72i and 82i of the respective gas distribution grooves 72 and 82 and the inlets 72i and 82i of the gas distribution grooves 72 and 82 adjacent thereto is the distance between the respective gas distribution grooves 72 and 82 and the respective gas distribution grooves 72. , The farther the distance to the plurality of flow path grooves located on the extension of 82, the smaller. The distance between the inlets 72i and 82i of the respective gas distribution grooves 72 and 82 and the inlets 72i and 82i of the adjacent gas distribution grooves 72 and 82 corresponds to the width dimension on the inner peripheral side of the respective inter-groove protrusions 85. .. That is, the magnitude relationship of the width dimension on the inner peripheral side of the plurality of inter-groove convex portions 85 is larger as the distance to the corresponding flow path groove is shorter, and smaller as the distance to the corresponding flow path groove is longer.

図4に戻って、アノード極18に対面するセパレーター15は、水素ガス入口側マニホールド35側に設けられて、水素ガス分配部材71のそれぞれの水素ガス分配溝72に合わさってそれぞれの水素ガス分配溝72を拡張する第二ガス分配溝88を備えている。 Returning to FIG. 4, the separator 15 facing the anode pole 18 is provided on the hydrogen gas inlet side manifold 35 side, and fits into each hydrogen gas distribution groove 72 of the hydrogen gas distribution member 71 to fit each hydrogen gas distribution groove. A second gas distribution groove 88 that extends 72 is provided.

水素ガス側の流路(水素ガス入口側マニホールド35、水素ガス流路28、および水素ガス出口側マニホールド36)は、空気側の流路(空気入口側マニホールド45、空気流路29、および空気出口側マニホールド46)に比べて燃料電池セル5の積層方向Lにおける流路高さ、つまりセパレーター15の面外方向における流路高さが低い。そのため、水素ガス入口側マニホールド35に配置される水素ガス分配部材71の厚さ寸法は、空気入口側マニホールド45に配置される空気分配部材81の厚さ寸法より小さくなければならない。つまり、水素ガス分配部材71は、空気分配部材81より薄い。そのため、水素ガス分配溝72は、空気分配溝82のような溝深さを有することができず、十分な流路断面積を確保しがたい場合がある。そのような場合には、水素ガス入口側マニホールド35側に第二ガス分配溝88を形成し、これを水素ガス分配溝72に組み合わせることによって、所望の流路断面積を容易に得ることができる。 The hydrogen gas side flow path (hydrogen gas inlet side manifold 35, hydrogen gas flow path 28, and hydrogen gas outlet side manifold 36) is the air side flow path (air inlet side manifold 45, air flow path 29, and air outlet). The flow path height in the stacking direction L of the fuel cell 5 is lower than that of the side manifold 46), that is, the flow path height in the out-of-plane direction of the separator 15. Therefore, the thickness dimension of the hydrogen gas distribution member 71 arranged in the hydrogen gas inlet side manifold 35 must be smaller than the thickness dimension of the air distribution member 81 arranged in the air inlet side manifold 45. That is, the hydrogen gas distribution member 71 is thinner than the air distribution member 81. Therefore, the hydrogen gas distribution groove 72 cannot have a groove depth like the air distribution groove 82, and it may be difficult to secure a sufficient flow path cross-sectional area. In such a case, a desired flow path cross-sectional area can be easily obtained by forming a second gas distribution groove 88 on the hydrogen gas inlet side manifold 35 side and combining this with the hydrogen gas distribution groove 72. ..

第二ガス分配溝88は、水素ガス分配部材71の外周縁よりも、さらに水素ガス流路28へ向かって延びていることが好ましい。そのような第二ガス分配溝88の延長部分の幅は、水素ガス分配溝72と同様に、水素ガス流路28へ向かって拡張されていることが好ましい。第二ガス分配溝88の延長部分は、水素ガス分配溝72の出口における流路断面積の不連続な拡大を緩和し、当該箇所およびその周辺における圧力損失の増大を抑制する。 The second gas distribution groove 88 preferably extends further toward the hydrogen gas flow path 28 than the outer peripheral edge of the hydrogen gas distribution member 71. The width of the extended portion of such a second gas distribution groove 88 is preferably extended toward the hydrogen gas flow path 28, similarly to the hydrogen gas distribution groove 72. The extension portion of the second gas distribution groove 88 alleviates the discontinuous expansion of the flow path cross-sectional area at the outlet of the hydrogen gas distribution groove 72, and suppresses the increase in pressure loss in and around the portion.

なお、アノード極18に対面するセパレーター15は、水素ガス出口側マニホールド36側に設けられて、水素ガス分配部材のそれぞれの水素ガス分配溝に合わさってそれぞれの水素ガス分配溝を拡張する第二ガス分配溝を備えていても良い。 The separator 15 facing the anode electrode 18 is provided on the side of the hydrogen gas outlet side manifold 36, and is a second gas that fits into each hydrogen gas distribution groove of the hydrogen gas distribution member and expands each hydrogen gas distribution groove. It may be provided with a distribution groove.

ところで、水素ガス側シール59と空気側シール69とは、膜電極接合体11およびガス拡散層12を間に挟んで燃料電池1の積層方向Lに向かい合っている。そのため、水素ガス側シール59と空気側シール69とは、燃料電池1に付与される積層方向L内向きの荷重によって押し合う。 By the way, the hydrogen gas side seal 59 and the air side seal 69 face each other in the stacking direction L of the fuel cell 1 with the membrane electrode assembly 11 and the gas diffusion layer 12 sandwiched between them. Therefore, the hydrogen gas side seal 59 and the air side seal 69 are pressed against each other by the load applied to the fuel cell 1 in the stacking direction L inward.

しかしながら、水素ガス側シール59の第二部位59bは空気導入口51を途切れずに囲む一方、空気側シール69の第一部位69aは、空気入口41と空気入口側マニホールド45とを繋げるために、空気入口41の全周を囲んでいない。水素ガス側シール59の第三部位59cは空気導出口52を途切れずに囲む一方、空気側シール69の第一部位69aは、空気出口42と空気出口側マニホールド46とを繋げるために、空気出口42の全周を囲んでいない。空気側シール69の第二部位69bは水素ガス導入口61を途切れずに囲む一方、水素ガス側シール59の第一部位59aは、水素ガス入口31と水素ガス入口側マニホールド35とを繋げるために、水素ガス入口31の全周を囲んでいない。空気側シール69の第三部位69cは水素ガス導出口62を途切れずに囲む一方、水素ガス側シール59の第一部位59aは、水素ガス出口32と水素ガス出口側マニホールド36とを繋げるために、水素ガス出口32の全周を囲んでいない。 However, the second portion 59b of the hydrogen gas side seal 59 surrounds the air introduction port 51 without interruption, while the first portion 69a of the air side seal 69 connects the air inlet 41 and the air inlet side manifold 45 in order to connect the air inlet 41 and the air inlet side manifold 45. It does not surround the entire circumference of the air inlet 41. The third portion 59c of the hydrogen gas side seal 59 surrounds the air outlet 52 without interruption, while the first portion 69a of the air side seal 69 is an air outlet for connecting the air outlet 42 and the air outlet side manifold 46. It does not surround the entire circumference of 42. The second portion 69b of the air side seal 69 surrounds the hydrogen gas introduction port 61 without interruption, while the first portion 59a of the hydrogen gas side seal 59 is for connecting the hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas inlet side manifold 35. , Does not surround the entire circumference of the hydrogen gas inlet 31. The third portion 69c of the air side seal 69 surrounds the hydrogen gas outlet 62 without interruption, while the first portion 59a of the hydrogen gas side seal 59 is for connecting the hydrogen gas outlet 32 and the hydrogen gas outlet side manifold 36. , Does not surround the entire circumference of the hydrogen gas outlet 32.

ここで、空気入口41と空気入口側マニホールド45とが繋がっている部位および、水素ガス入口31と水素ガス入口側マニホールド35とが繋がっている部位を、入口側流通連絡部91と呼ぶ。これら入口側流通連絡部91では、両シール59、69が向かい合わないので、両シール59、69は押し合うことができない。 Here, the portion where the air inlet 41 and the air inlet side manifold 45 are connected and the portion where the hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas inlet side manifold 35 are connected are referred to as an inlet side distribution communication unit 91. In the distribution communication unit 91 on the entrance side, since the seals 59 and 69 do not face each other, the seals 59 and 69 cannot be pressed against each other.

そこで、ガス分配部材71、81は、対応する入口側流通連絡部91に設けられている。ガス分配部材71、81の円弧形板部86は、対応するシール59、69に囲まれていないガス入口31、41の周囲全体に渡っている。 Therefore, the gas distribution members 71 and 81 are provided in the corresponding inlet side distribution communication unit 91. The arcuate plate portion 86 of the gas distribution members 71 and 81 extends over the entire circumference of the gas inlets 31 and 41 not surrounded by the corresponding seals 59 and 69.

つまり、一方のシール59、69において、反応ガス流路28、29、ガス入口31、41、ガス出口32、42、入口側マニホールド35、45、および出口側マニホールド36、46を一括して囲む第一部位59a、69a、ガス導入口51、61を囲む第二部位59b、69bの一部である第四部位59d、69d、およびガス導出口52、62を囲む第三部位59c、69cの一部である第五部位59e、69eは、サブガスケット22を間に挟んで他方のシール59、69に対向する。したがって、これら第一部位59a、69a、第四部位59d、69d、および第五部位59e、69eは、両シール59、69の間で荷重を授受し合うことができる。 That is, in one of the seals 59 and 69, the reaction gas flow paths 28 and 29, the gas inlets 31 and 41, the gas outlets 32 and 42, the inlet side manifolds 35 and 45, and the outlet side manifolds 36 and 46 are collectively enclosed. One part 59a, 69a, the fourth part 59d, 69d which is a part of the second part 59b, 69b surrounding the gas inlets 51, 61, and a part of the third part 59c, 69c surrounding the gas outlets 52, 62. The fifth portions 59e and 69e face the other seals 59 and 69 with the sub-gasket 22 in between. Therefore, the first sites 59a and 69a, the fourth sites 59d and 69d, and the fifth sites 59e and 69e can transfer and receive loads between the seals 59 and 69.

また、一方のシール59、69において、ガス導入口51、61を囲む第二部位59b、69bの残部である第六部位59f、69f、およびガス導出口52、62を囲む第三部位59c、69cの残部に沿う第七部位59g、69gは、他方のシール59、69に非対向する。したがって、これら第六部位59f、69f、および第七部位59g、69gは、両シール59、69の間で荷重を授受し合うことができない。そこで、ガス導入口51、61を囲む第二部位59b、69bの残部である第六部位59f、69fは、サブガスケット22を間に挟んで対応するガス分配部材71、81との間で荷重を授受し合う。つまり、水素ガス側シール59の第六部位59fは、空気入口側マニホールド45に配置される空気分配部材81との間で荷重を授受し合う。空気側シール69の第六部位69fは、水素ガス入口側マニホールド35に配置される水素ガス分配部材71との間で荷重を授受し合う。 Further, in one of the seals 59 and 69, the sixth portions 59f and 69f, which are the rest of the second portions 59b and 69b surrounding the gas introduction ports 51 and 61, and the third portions 59c and 69c surrounding the gas outlets 52 and 62. The seventh portions 59g and 69g along the rest of the seal do not face the other seals 59 and 69. Therefore, the sixth sites 59f and 69f, and the seventh sites 59g and 69g cannot transfer and receive loads between the two seals 59 and 69. Therefore, the sixth portions 59f and 69f, which are the remaining portions of the second portions 59b and 69b surrounding the gas introduction ports 51 and 61, load a load between the second portions 59f and 69f and the corresponding gas distribution members 71 and 81 with the sub-gasket 22 sandwiched between them. Give and receive each other. That is, the sixth portion 59f of the hydrogen gas side seal 59 transfers a load to and from the air distribution member 81 arranged in the air inlet side manifold 45. The sixth portion 69f of the air side seal 69 transfers a load to and from the hydrogen gas distribution member 71 arranged in the hydrogen gas inlet side manifold 35.

なお、空気出口42と空気出口側マニホールド46とが繋がっている部位、および水素ガス出口32と水素ガス出口側マニホールド36とが繋がっている部位を、出口側流通連絡部92と呼ぶ。これら出口側流通連絡部92でも、両シール59、69が向かい合わないので、両シール59、69は押し合うことができない。そこで、入口側流通連絡部91と同様に、出口側流通連絡部92にガス分配部材(図示省略)を設けても良い。つまり、入口側マニホールド35、45と同様に、出口側マニホールド36、46にもガス分配部材が設けられていても良い。その場合には、水素ガス側シール59の第七部位59gは、空気出口側マニホールド46に配置される空気分配部材(図示省略)との間で荷重を授受し合うことができる。また、空気側シール69の第七部位69gは、水素ガス出口側マニホールド36に配置される水素ガス分配部材(図示省略)との間で荷重を授受し合う。 The portion where the air outlet 42 and the air outlet side manifold 46 are connected and the portion where the hydrogen gas outlet 32 and the hydrogen gas outlet side manifold 36 are connected are referred to as an outlet side distribution communication unit 92. Even in these outlet-side distribution communication units 92, since the seals 59 and 69 do not face each other, the seals 59 and 69 cannot be pressed against each other. Therefore, a gas distribution member (not shown) may be provided in the outlet side distribution communication unit 92 as in the inlet side distribution communication unit 91. That is, the gas distribution member may be provided on the outlet side manifolds 36 and 46 as well as the inlet side manifolds 35 and 45. In that case, the seventh portion 59g of the hydrogen gas side seal 59 can transfer a load to and from the air distribution member (not shown) arranged in the air outlet side manifold 46. Further, the seventh portion 69g of the air side seal 69 transfers a load to and from a hydrogen gas distribution member (not shown) arranged in the hydrogen gas outlet side manifold 36.

次いで、ガス分配部材71、81の他の例について説明する。 Next, another example of the gas distribution members 71 and 81 will be described.

図9は、本発明の実施の形態に係るセパレーターのガス分配部材の他の例の斜視図である。 FIG. 9 is a perspective view of another example of the gas distribution member of the separator according to the embodiment of the present invention.

図9は、空気分配部材81を膜電極接合体側から見た斜視図である。 FIG. 9 is a perspective view of the air distribution member 81 as viewed from the membrane electrode joint side.

図9に示すように、本実施形態に係るセパレーター16は、空気分配部材81とガス拡散層12との間に挟まれる第二シール95を備えていても良い。第二シール95は、空気分配部材81の円弧形板部86に設けられる。第二シール95は、水素ガス側シール59の第六部位59fとの間で荷重を授受し合う。 As shown in FIG. 9, the separator 16 according to the present embodiment may include a second seal 95 sandwiched between the air distribution member 81 and the gas diffusion layer 12. The second seal 95 is provided on the arcuate plate portion 86 of the air distribution member 81. The second seal 95 transfers a load to and from the sixth portion 59f of the hydrogen gas side seal 59.

なお、セパレーター15もセパレーター16と同様に、水素ガス分配部材71とガス拡散層12との間に挟まれるシール材(図示省略)を備えていても良い。また、出口側流通連絡部92に設けられる分配部材も同様に、分配部材とガス拡散層12との間に挟まれる第二シール(図示省略)を備えていても良い。 Similar to the separator 16, the separator 15 may also include a sealing material (not shown) sandwiched between the hydrogen gas distribution member 71 and the gas diffusion layer 12. Similarly, the distribution member provided in the outlet-side distribution communication unit 92 may also have a second seal (not shown) sandwiched between the distribution member and the gas diffusion layer 12.

以上のように、本実施形態に係る燃料電池1のセパレーター15、16は、入口側マニホールド35、45に配置され、ガス入口31、41から流れ込む反応ガスを反応ガス流路28、29へ放射状に分配する複数のガス分配溝72、82を有し、かつ複数のガス分配溝72、82の解放部分を入口側マニホールド35、45の内面で閉じられた一体のガス分配部材71、81と、を備えている。そのため、燃料電池1のセパレーター15、16は、ガス入口31、41から反応ガス流路28、29のそれぞれの流路溝へ、反応ガスを放射状に拡散させて、それぞれの流路溝へ反応ガスを容易に意図通りに分配することができる。例えば、セパレーター15、16は、反応ガスを放射状に拡散させて、それぞれの流路溝へ反応ガスを均一に分配することができる。また、セパレーター15、16は、反応ガスを放射状に拡散させて、それぞれの流路溝へ反応ガスを意図的に不均一に分配することもできる。つまり、従来のセパレーターのように反応ガスの入口が直接的に複数の流路溝に接続されている場合には、入口からそれぞれの流路溝へ分配される反応ガスの分配量は、入口における反応ガスの流れに影響される一方、本実施形態に係るセパレーター15、16は、反応ガスを放射状に拡散させて、それぞれの流路溝への反応ガスの分配量を容易に意図的に設定できる。 As described above, the separators 15 and 16 of the fuel cell 1 according to the present embodiment are arranged on the inlet side manifolds 35 and 45, and the reaction gas flowing from the gas inlets 31 and 41 radiates to the reaction gas flow paths 28 and 29. An integral gas distribution member 71, 81 having a plurality of gas distribution grooves 72, 82 for distribution and having the open portions of the plurality of gas distribution grooves 72, 82 closed on the inner surfaces of the inlet-side manifolds 35, 45. I have. Therefore, the separators 15 and 16 of the fuel cell 1 radiately diffuse the reaction gas from the gas inlets 31 and 41 to the respective flow path grooves of the reaction gas flow paths 28 and 29, and the reaction gas is diffused into the respective flow path grooves. Can be easily distributed as intended. For example, the separators 15 and 16 can diffuse the reaction gas radially and uniformly distribute the reaction gas to the respective flow path grooves. Further, the separators 15 and 16 can also diffuse the reaction gas radially to intentionally and non-uniformly distribute the reaction gas to the respective flow path grooves. That is, when the inlet of the reaction gas is directly connected to a plurality of channel grooves as in the conventional separator, the distribution amount of the reaction gas distributed from the inlet to each channel groove is at the inlet. While being affected by the flow of the reaction gas, the separators 15 and 16 according to the present embodiment can diffuse the reaction gas radially, and the amount of the reaction gas distributed to the respective flow path grooves can be easily and intentionally set. ..

また、本実施形態に係るセパレーター15、16は、入口と流路溝とが直接的に接続されている従来のセパレーターと異なり、ガス分配部材71、81と反応ガス流路28、29との間に、一続きの空間を有する入口側マニホールド35、45を有している。つまり、従来のセパレーターにおける、入口と流路溝とを途切れることなく連結する補強部材のように、本実施形態に係るガス分配溝72、82は、入口側マニホールド35、45の全域を埋め尽くすように延伸する必要がない。そのため、セパレーター15、16は、ガス分配部材71、81の径方向寸法(ガス入口31、41から反応ガス流路28、29へ向かう方向における寸法)を小型化できる。また、セパレーター15、16は、反応ガス流路28、29の複数の流路溝よりも少ない数のガス分配溝72、82を有する簡易な構造で良い。 Further, the separators 15 and 16 according to the present embodiment are different from the conventional separators in which the inlet and the flow path groove are directly connected, and are between the gas distribution members 71 and 81 and the reaction gas flow paths 28 and 29. It also has inlet-side manifolds 35, 45 having a continuous space. That is, like the reinforcing member that connects the inlet and the flow path groove without interruption in the conventional separator, the gas distribution grooves 72 and 82 according to the present embodiment fill the entire area of the inlet side manifolds 35 and 45. There is no need to stretch to. Therefore, the separators 15 and 16 can reduce the radial dimensions of the gas distribution members 71 and 81 (dimensions in the direction from the gas inlets 31 and 41 toward the reaction gas flow paths 28 and 29). Further, the separators 15 and 16 may have a simple structure having a smaller number of gas distribution grooves 72 and 82 than the plurality of flow path grooves of the reaction gas flow paths 28 and 29.

さらに、本実施形態に係るセパレーター15、16は、一体のガス分配部材71、81で対向するシール59、69の第六部位59f、69fを支えることができる。また、セパレーター15、16は、一体のガス分配部材71、81で対向するシール59、69の第六部位59f、69fを支えるので、シール59、69の第六部位59f、69fから受ける荷重を複数の溝間凸部85で支えることができる。そのため、ガス分配部材71、81は、複数のガス分配溝72、82の溝幅に比べて小さい幅寸法の溝間凸部85にシール59、69の第六部位59f、69fから受ける荷重を分散させて支えることができる。また、一体のガス分配部材71、81は、燃料電池1に多数搭載される燃料電池セル5の数量を鑑みると、溝間凸部85を個別にセパレーター15、16に設ける場合に比べて極めて高い製造性を有している。 Further, the separators 15 and 16 according to the present embodiment can support the sixth portions 59f and 69f of the seals 59 and 69 facing each other by the integrated gas distribution members 71 and 81. Further, since the separators 15 and 16 support the sixth portions 59f and 69f of the seals 59 and 69 facing each other by the integrated gas distribution members 71 and 81, a plurality of loads received from the sixth portions 59f and 69f of the seals 59 and 69 are applied. It can be supported by the inter-groove convex portion 85 of the above. Therefore, the gas distribution members 71 and 81 distribute the load received from the sixth portions 59f and 69f of the seals 59 and 69 to the inter-groove convex portion 85 having a width smaller than the groove width of the plurality of gas distribution grooves 72 and 82. Can be supported. Further, the integrated gas distribution members 71 and 81 are extremely high as compared with the case where the inter-groove convex portions 85 are individually provided on the separators 15 and 16 in view of the number of fuel cell cells 5 mounted on the fuel cell 1 in large numbers. Has manufacturability.

本実施形態に係るセパレーター15、16は、ガス入口31、41から反応ガス流路28、29へ向かって拡大する流路断面積を有する複数のガス分配溝72、82を備えている。そのため、セパレーター15、16は、それぞれのガス分配溝72、82内で反応ガス流路28、29へ向かう反応ガスの流れの拡散を開始することができる。 The separators 15 and 16 according to the present embodiment include a plurality of gas distribution grooves 72 and 82 having a flow path cross-sectional area extending from the gas inlets 31 and 41 toward the reaction gas flow paths 28 and 29. Therefore, the separators 15 and 16 can start the diffusion of the reaction gas flow toward the reaction gas flow paths 28 and 29 in the gas distribution grooves 72 and 82, respectively.

また、本実施形態に係るセパレーター15、16は、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する流路溝までの距離に比例する出口面積を有する複数のガス分配溝72、82を備えている。さらに、セパレーター15、16は、それぞれのガス分配溝72、82の出口72o、82oとその隣のガス分配溝72、82の出口72o、82oとの距離が、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する流路溝までの距離に反比例する複数のガス分配溝72、82を備えている。また、本実施形態に係るセパレーター15、16は、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する流路溝までの距離に比例する入口面積を有する複数のガス分配溝72、82を備えている。さらに、セパレーター15、16は、それぞれのガス分配溝72、82の入口72i、82iとその隣のガス分配溝72、82の入口72i、82iとの距離が、それぞれのガス分配溝72、82とそれぞれのガス分配溝72、82の延長上に位置する流路溝までの距離に反比例する複数のガス分配溝72、82を備えている。 Further, the separators 15 and 16 according to the present embodiment have a plurality of outlet areas proportional to the distances to the respective gas distribution grooves 72 and 82 and the flow path grooves located on the extensions of the respective gas distribution grooves 72 and 82, respectively. The gas distribution grooves 72 and 82 of the above are provided. Further, in the separators 15 and 16, the distance between the outlets 72o and 82o of the gas distribution grooves 72 and 82 and the outlets 72o and 82o of the gas distribution grooves 72 and 82 adjacent thereto is different from that of the gas distribution grooves 72 and 82, respectively. A plurality of gas distribution grooves 72, 82 are provided, which are inversely proportional to the distance to the flow path groove located on the extension of each of the gas distribution grooves 72, 82. Further, the separators 15 and 16 according to the present embodiment have a plurality of inlet areas proportional to the distances between the gas distribution grooves 72 and 82 and the flow path grooves located on the extensions of the gas distribution grooves 72 and 82, respectively. The gas distribution grooves 72 and 82 of the above are provided. Further, in the separators 15 and 16, the distance between the inlets 72i and 82i of the gas distribution grooves 72 and 82 and the inlets 72i and 82i of the gas distribution grooves 72 and 82 adjacent thereto is different from that of the gas distribution grooves 72 and 82, respectively. A plurality of gas distribution grooves 72, 82 are provided, which are inversely proportional to the distance to the flow path groove located on the extension of each of the gas distribution grooves 72, 82.

これらの関係を有するガス分配溝72、82によって、セパレーター15、16は、ガス分配溝72、82と流路溝との距離が近い部位よりもガス分配溝72、82と流路溝との距離が離れている部位により多くの反応ガスを流通させて、反応ガス流路28、29における反応ガスの分配量の容易な均一化を図ることができる。 Due to the gas distribution grooves 72 and 82 having these relationships, the separators 15 and 16 have a distance between the gas distribution grooves 72 and 82 and the flow path groove rather than a portion where the distance between the gas distribution grooves 72 and 82 and the flow path groove is closer. It is possible to easily equalize the distribution amount of the reaction gas in the reaction gas flow paths 28 and 29 by allowing a larger amount of the reaction gas to flow through the parts separated from each other.

また、本実施形態に係るセパレーター15、16は、金属製のガス分配部材71、81を備えている。そのため、セパレーター15、16は、シール59、69の第六部位59f、69fを強固に支えて膜電極接合体11とシール59、69との接触部分における膜電極接合体11の撓みを抑制し、膜電極接合体11とシール59、69との間の反応ガスの漏洩や、入口側流通連絡部91における流路の閉塞を確実に防ぐことができる。 Further, the separators 15 and 16 according to the present embodiment include metal gas distribution members 71 and 81. Therefore, the separators 15 and 16 firmly support the sixth portions 59f and 69f of the seals 59 and 69 to suppress the bending of the membrane electrode assembly 11 at the contact portion between the membrane electrode assembly 11 and the seals 59 and 69. It is possible to reliably prevent the leakage of the reaction gas between the membrane electrode assembly 11 and the seals 59 and 69 and the blockage of the flow path in the inlet side flow connecting portion 91.

さらに、本実施形態に係るセパレーター15、16は、ガス分配部材71、81とガス拡散層12との間に挟まれる第二シール95を備えている。そのため、セパレーター15、16は、シール59、69の第六部位59f、69fを、他の部位59a、69a、59d、69d、部位59e、69eと同様にシールどうしで押さえ付け合って、膜電極接合体11とシール59、69との間の反応ガスの漏洩や、入口側流通連絡部91における流路の閉塞を確実に防ぐことができる。 Further, the separators 15 and 16 according to the present embodiment include a second seal 95 sandwiched between the gas distribution members 71 and 81 and the gas diffusion layer 12. Therefore, the separators 15 and 16 press the sixth portions 59f and 69f of the seals 59 and 69 against each other with the seals in the same manner as the other portions 59a, 69a, 59d and 69d and the portions 59e and 69e to join the membrane electrodes. It is possible to reliably prevent leakage of the reaction gas between the body 11 and the seals 59 and 69 and blockage of the flow path at the inlet side distribution communication unit 91.

また、アノード極18に対面するセパレーター15は、水素ガス入口側マニホールド35側に設けられて、水素ガス分配部材71のそれぞれの水素ガス分配溝72に合わさってそれぞれの水素ガス分配溝72を拡張する第二ガス分配溝88を備えている。そのため、アノード極18に対面するセパレーター15は、一般に、カソード極19に対面するセパレーター16に比べて反応ガス流路の流路高さが低いが、反応ガスの拡散に十分な放射状流路(水素ガス分配溝72および第二ガス分配溝88)を形成できる。 Further, the separator 15 facing the anode electrode 18 is provided on the hydrogen gas inlet side manifold 35 side, and fits into each hydrogen gas distribution groove 72 of the hydrogen gas distribution member 71 to expand each hydrogen gas distribution groove 72. A second gas distribution groove 88 is provided. Therefore, the separator 15 facing the anode pole 18 generally has a lower flow path height of the reaction gas flow path than the separator 16 facing the cathode pole 19, but has a radial flow path (hydrogen) sufficient for diffusion of the reaction gas. The gas distribution groove 72 and the second gas distribution groove 88) can be formed.

したがって、本発明に係る燃料電池1のセパレーター15、16によれば、ガス入口31、41から反応ガス流路28、29のそれぞれの流路溝へ分配される反応ガスの分配量を、容易に意図通りに設定できる。 Therefore, according to the separators 15 and 16 of the fuel cell 1 according to the present invention, the distribution amount of the reaction gas distributed from the gas inlets 31 and 41 to the respective flow path grooves of the reaction gas flow paths 28 and 29 can be easily determined. Can be set as intended.

1…燃料電池、5…燃料電池セル、6…エンドプレート、8…締結部材、11…膜電極接合体、12…ガス拡散層、15…セパレーター、15a…面、16…セパレーター、16a…面、17…固体高分子膜、18…アノード極、19…カソード極、22…サブガスケット、28…水素ガス流路、29…空気流路、31…水素ガス入口、32…水素ガス出口、33…水素ガス流路の凸部、35…水素ガス入口側マニホールド、36…水素ガス出口側マニホールド、41…空気入口、42…空気出口、43…空気流路の凸部、45…空気入口側マニホールド、46…空気出口側マニホールド、51…空気導入口、52…空気導出口、59…水素ガス側シール、59a…第一部位、59b…第二部位、59c…第三部位、59d…第四部位、59e…第五部位、59f…第六部位、59g…第七部位、61…水素ガス導入口、62…水素ガス導出口、69…空気側シール、69a…第一部位、69b…第二部位、69c…第三部位、69d…第四部位、69e…第五部位、69f…第六部位、69g…第七部位、71…水素ガス分配部材、72…水素ガス分配溝、72i…水素ガス分配溝の入口、72o…水素ガス分配溝の出口、81…空気分配部材、82…空気分配溝、82i…空気分配溝の入口、82o…空気分配溝の出口、85…溝間凸部、86…円弧形板部、88…第二ガス分配溝、91…入口側流通連絡部、92…出口側流通連絡部、95…第二シール。 1 ... Fuel cell, 5 ... Fuel cell, 6 ... End plate, 8 ... Fastening member, 11 ... Membrane electrode joint, 12 ... Gas diffusion layer, 15 ... Separator, 15a ... Surface, 16 ... Separator, 16a ... Surface, 17 ... solid polymer film, 18 ... anode pole, 19 ... cathode pole, 22 ... sub gasket, 28 ... hydrogen gas flow path, 29 ... air flow path, 31 ... hydrogen gas inlet, 32 ... hydrogen gas outlet, 33 ... hydrogen Convex part of gas flow path, 35 ... Hydrogen gas inlet side manifold, 36 ... Hydrogen gas outlet side manifold, 41 ... Air inlet, 42 ... Air outlet, 43 ... Convex part of air flow path, 45 ... Air inlet side manifold, 46 ... Air outlet side manifold, 51 ... Air inlet, 52 ... Air outlet, 59 ... Hydrogen gas side seal, 59a ... First part, 59b ... Second part, 59c ... Third part, 59d ... Fourth part, 59e ... 5th part, 59f ... 6th part, 59g ... 7th part, 61 ... Hydrogen gas inlet, 62 ... Hydrogen gas outlet, 69 ... Air side seal, 69a ... 1st part, 69b ... 2nd part, 69c ... Third part, 69d ... Fourth part, 69e ... Fifth part, 69f ... Sixth part, 69g ... Seventh part, 71 ... Hydrogen gas distribution member, 72 ... Hydrogen gas distribution groove, 72i ... Hydrogen gas distribution groove Inlet, 72o ... Hydrogen gas distribution groove outlet, 81 ... Air distribution member, 82 ... Air distribution groove, 82i ... Air distribution groove inlet, 82o ... Air distribution groove outlet, 85 ... Inter-groove protrusion, 86 ... Arc Shape plate part, 88 ... second gas distribution groove, 91 ... inlet side distribution communication part, 92 ... outlet side distribution communication part, 95 ... second seal.

Claims (9)

反応ガスを流通させる複数の凹条を有する反応ガス流路と、
前記反応ガス流路の全流路幅よりも小さい開口寸法を有する前記反応ガスの入口と、
前記入口から前記反応ガス流路へ前記反応ガスを導くマニホールドと、
前記マニホールドに配置され、前記入口から流れ込む前記反応ガスを前記反応ガス流路へ放射状に分配する複数のガス分配溝を有し、かつ前記複数のガス分配溝の解放部分を前記マニホールドの内面で閉じられた一体のガス分配部材と、を備える燃料電池用セパレーター。
A reaction gas flow path having a plurality of recesses through which the reaction gas flows,
An inlet of the reaction gas having an opening dimension smaller than the total flow path width of the reaction gas flow path, and an inlet of the reaction gas.
A manifold that guides the reaction gas from the inlet to the reaction gas flow path,
It has a plurality of gas distribution grooves arranged in the manifold and radially distributes the reaction gas flowing from the inlet to the reaction gas flow path, and the open portion of the plurality of gas distribution grooves is closed on the inner surface of the manifold. A separator for a fuel cell, comprising an integrated gas distribution member.
それぞれの前記ガス分配溝の流路断面積は、前記入口から前記反応ガス流路へ向かって拡大する請求項1に記載の燃料電池用セパレーター。 The fuel cell separator according to claim 1, wherein the flow path cross-sectional area of each of the gas distribution grooves expands from the inlet toward the reaction gas flow path. それぞれの前記ガス分配溝とそれぞれの前記ガス分配溝の延長上に位置する前記凹条までの距離が遠いほど、それぞれの前記ガス分配溝の出口面積が大きい請求項1または2に記載の燃料電池用セパレーター。 The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the farther the distance between each gas distribution groove and the recess located on the extension of each gas distribution groove is, the larger the outlet area of each gas distribution groove is. Separator for. それぞれの前記ガス分配溝とそれぞれの前記ガス分配溝の延長上に位置する前記凹条までの距離が遠いほど、それぞれの前記ガス分配溝の出口とその隣の前記ガス分配溝の出口との距離が小さい請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレーター。 The farther the distance between each gas distribution groove and the recess located on the extension of each gas distribution groove is, the distance between the outlet of each gas distribution groove and the outlet of the gas distribution groove adjacent to the gas distribution groove. The separator for a fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell separator is small. それぞれの前記ガス分配溝とそれぞれの前記ガス分配溝の延長上に位置する前記凹条までの距離が遠いほど、それぞれの前記ガス分配溝の入口面積が大きい請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレーター。 One of claims 1 to 4, the farther the distance between each of the gas distribution grooves and the recess located on the extension of each of the gas distribution grooves is, the larger the inlet area of each of the gas distribution grooves is. Separator for fuel cell described in. それぞれの前記ガス分配溝とそれぞれの前記ガス分配溝の延長上に位置する前記凹条までの距離が遠いほど、それぞれの前記ガス分配溝の入口とその隣の前記ガス分配溝の入口との距離が小さい請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレーター。 The farther the distance between each gas distribution groove and the recess located on the extension of each gas distribution groove is, the distance between the inlet of each gas distribution groove and the inlet of the gas distribution groove next to it. The separator for a fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the size is small. 前記ガス分配部材は、金属製である請求項1から6のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレーター。 The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 6, wherein the gas distribution member is made of metal. 前記ガス分配部材と拡散層との間に挟まれるシールを備える請求項1から7のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレーター。 The separator for a fuel cell according to any one of claims 1 to 7, further comprising a seal sandwiched between the gas distribution member and the diffusion layer. マニホールド側に設けられて、前記ガス分配部材のそれぞれの前記ガス分配溝に合わさってそれぞれの前記ガス分配溝を拡張する第二ガス分配溝を有して、アノード極に対面する請求項1から8のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレーター。 Claims 1 to 8 provided on the manifold side, having a second gas distribution groove that fits into each of the gas distribution grooves of the gas distribution member and expands each of the gas distribution grooves, and faces the anode pole. The separator for a fuel cell according to any one of the above items.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0935726A (en) * 1995-07-18 1997-02-07 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Gas plate, cooling plate for fuel cell, and fuel cell
JP2007172874A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator
JP2009076294A (en) * 2007-09-20 2009-04-09 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator
JP2009259780A (en) * 2008-03-19 2009-11-05 Hitachi Cable Ltd Metal separator for fuel cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0935726A (en) * 1995-07-18 1997-02-07 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Gas plate, cooling plate for fuel cell, and fuel cell
JP2007172874A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator
JP2009076294A (en) * 2007-09-20 2009-04-09 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator
JP2009259780A (en) * 2008-03-19 2009-11-05 Hitachi Cable Ltd Metal separator for fuel cell

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