專利名稱：燃料電池及其隔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池及其隔板。如果更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及對形成 有用于形成流體的流道的凹凸形狀的隔板的結(jié)構(gòu)的改良。
背景技術(shù)：
一般來說，燃料電池(例如固體高分子型燃料電池)是通過層疊多個(gè) 由隔板夾持電解質(zhì)的單體而構(gòu)成的。另外，在隔板上，形成有用于向各單 體供給或從各單體排出反應(yīng)氣體(燃料氣體、氧化氣體)、冷卻用的 的歧管。
以往，關(guān)于用于這樣供給以及排出各流體而設(shè)置的歧管，公開了這樣
的才支術(shù)方案在這些各歧管的周圍的密封構(gòu)件(密封墊、粘接劑等)的外 側(cè)(外周側(cè))，形成有作為密封構(gòu)件與相鄰隔板之間的襯墊的肋(在本說 明書中也稱作定寸部(定寸部))(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。 專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-77499號7>4艮

發(fā)明內(nèi)容
但是，在如上所述的以往結(jié)構(gòu)的隔板的情況下，密封構(gòu)件會收縮而變 形，這一點(diǎn)不夠令人滿意。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制密封構(gòu)件收縮變形的燃料 電池及其隔板。
為了解決該課題，本發(fā)明者進(jìn)行了各種研究。在隔板中、特別是在形 成有歧管的邊緣的部分或其附近，由于流體(反應(yīng)氣體或者冷卻用冷媒) 的壓力變動(dòng)而受到的影響較大。即，在歧管中流通的流體的壓力變動(dòng)容易直接作用于設(shè)置在該邊緣的周圍的密封構(gòu)件，其結(jié)果，會有如上所述密封 構(gòu)件會收縮變形，有損密封構(gòu)件的本來的功能的情況。關(guān)于這一點(diǎn)，本發(fā) 明者著眼于隔板的以往結(jié)構(gòu)的特征、尤其是與通過歧管的流體的關(guān)系，發(fā) 現(xiàn)了能夠解決上述那樣的課題的技術(shù)。
本發(fā)明是基于該發(fā)現(xiàn)的發(fā)明，即， 一種隔板，至少用于形成流體的流 道的凹凸形狀為在正面和背面反轉(zhuǎn)的關(guān)系，并且形成有用于供給以及排出
所述流體的歧管，其中沿著形成歧管的輪廓的該隔板的緣邊設(shè)置有用于 密封流體的密封構(gòu)件，并且在該密封構(gòu)件與緣邊之間具有凸部，該凸部在 與該隔板相鄰的其它構(gòu)件之間能夠作為襯墊而起作用。
在隔板上形成有歧管，該歧管用于向各燃料電池單體供給或者從該單 體排出例如燃料氣體、氧化氣體、冷卻用冷媒的這些流體。另外，在隔板 中的該歧管的周圍設(shè)有密封構(gòu)件，各流體不會從預(yù)定的流道泄漏。在本發(fā) 明所涉及的隔板中，在這樣的密封構(gòu)件與形成歧管的隔板的緣邊之間設(shè)有 凸部，在層疊隔板時(shí)，這些凸部彼此直接(或者也可以是間接)對接而作 為襯墊起作用。此時(shí)，通過這些凸部和密封構(gòu)件的外側(cè)(外周側(cè))的例如 由肋(定寸部)所構(gòu)成的其他凸部，形成預(yù)定寬度的村墊。
另外，優(yōu)選，上述那樣的隔板中的凸部至少形成在以局部互相接觸的 方式層疊的該隔板的各板之上，并且形成為在層疊時(shí)這些凸部彼此接觸。 在層疊這樣的隔板時(shí)，形成在各隔板上的凸部彼此接觸而形成空間。
進(jìn)而，凸部也可以至少形成在從歧管向該隔板的面方向供給和排出流 體的部分以外的部分上。在這種情況下，不會給朝向隔板的面方向(如果 換其他的表達(dá)，為與層疊方向垂直的方向)的各流體的流動(dòng)帶來影響，能 夠確保預(yù)定寬度的空間而抑制密封構(gòu)件變形(收縮)。
進(jìn)而，優(yōu)選，在這樣的隔板中，在歧管的輪廓中、不向該隔板的面方 向供給和排出流體的部分形成有連續(xù)的凸部，在供給和排出流體的部分形 成有不連續(xù)的凸部。不連續(xù)地形成的凸部，能夠一邊允許各流體在各凸部 之間通過而流動(dòng)、 一邊形成用于避免密封構(gòu)件變形(收縮)的空間。
另夕卜，優(yōu)選，在上述這樣的隔板中，在密封構(gòu)件的外側(cè)也形成有凸部。在這樣的情況下，通過形成在密封構(gòu)件的外側(cè)的凸部和形成在密封構(gòu)件的 內(nèi)側(cè)的凸部(即沿著歧管的輪廓而形成的凸部)，能夠形成能夠抑制密封 構(gòu)件變形的空間。
進(jìn)而，本發(fā)明是具備技術(shù)方案1 ~ 5中的任意一項(xiàng)所述的隔板的燃料電 池，其中在設(shè)置在該隔板中凸部的背面?zhèn)鹊臉?gòu)件上，形成有用于從背面 側(cè)支撐凸部的其他的凸部。
形成在隔板的局部的凸部，在層疊隔板時(shí)對接，從而作為襯墊而起作 用，形成能夠抑制密封構(gòu)件變形的空間。另外，i殳置在位于該凸部的背面 側(cè)的構(gòu)件上的其他的凸部，從背面?zhèn)戎С旨粗紊鲜龅耐共?，抑制該凸?變形。
在這樣的燃料電池中，優(yōu)選，其他的凸部由不連續(xù)地形成的多個(gè)突起 形成，在這多個(gè)突起之間形成有所述流體的流道。此時(shí)，能夠一邊確保用 于供給和排出各流體的流道、 一邊支撐形成在隔板上的凸部而抑制變形。
進(jìn)而在這樣的燃料電池中，設(shè)置在凸部的背面?zhèn)鹊臉?gòu)件可以設(shè)為樹脂框。


圖l是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的分解立體圖，分解表示本實(shí)施方 式中的燃料電池的隔板的單體。
圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的隔板的俯視圖。
圖3是表示層疊的單體的結(jié)構(gòu)例的圖，表示圖2中的III-III線上的剖面。
圖4是放大表示在樹脂框上設(shè)置其他凸部的情況下、通過不連續(xù)地形
成的多個(gè)突起構(gòu)成該其他凸部時(shí)的結(jié)構(gòu)例的剖;現(xiàn)圖。 圖5是表示燃料電池的結(jié)構(gòu)的一例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，基于附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1~圖5表示本發(fā)明所涉及的燃料電池及其隔板的實(shí)施方式。本實(shí) 施方式中的隔板20 (在圖1中分別用符號20a、 20b表示2枚隔板)，具 備用于向各單體2供給以及排出反應(yīng)氣體(例如燃料氣體、氧化氣體)或 者冷卻用冷媒(例如冷卻水)的歧管15、 16、 17 (在圖1中各歧管由符號 15a、 15b、 16a、 16b、 17a、 17b表示)，通過與膜-電極組件30—起層疊 而構(gòu)成單體2 (參照圖2)。另外，對于該隔板20，至少用于形成流體的 流道的凹凸形狀為在正面和背面反轉(zhuǎn)的關(guān)系。
在這里，在本實(shí)施方式中，沿著形成歧管15~17的輪廓的隔板20的 邊緣20e設(shè)置有用于密封流體的密封構(gòu)件13 (在圖1中由符號13a、 13b、 13c表示)。進(jìn)而，在這些密封構(gòu)件13與邊緣20e之間具有凸部21，該凸 部21在與該隔板20相鄰的其它構(gòu)件之間能夠作為襯墊而起作用(參照圖 3等)。利用這樣的凸部21，密封構(gòu)件13難以收縮，由此能夠抑制收縮變 形。
在下面^L明的實(shí)施方式中，首先對燃料電池l的概略結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成該 燃料電池1的單體2的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，然后對如上所述的單體20的結(jié) 構(gòu)進(jìn)行說明。
燃料電池l設(shè)為下述的結(jié)構(gòu)包括層疊多個(gè)單體2而成的單體層疊體 3，并且在位于該單體層疊體3的兩端的端部單體2的層疊方向外側(cè)，還包 括帶輸出端子5a的接線板5、絕緣體(絕,)6以及端板7(參照圖5)。 相對于單體層疊體3，通過以將兩端板7連接的方式架設(shè)的張力板8施加 朝向?qū)盈B方向的預(yù)定的壓縮力。進(jìn)而，在單體層疊體3的一端側(cè)的端板7 與絕緣體6之間設(shè)有壓力板9和彈簧機(jī)構(gòu)9a，以吸收作用在單體2上的載 荷的變動(dòng)。
接線板5是作為集電板而起作用的構(gòu)件，由例如鐵、不銹鋼、銅、鋁 等金屬形成為板狀。在接線板5中的端部單體2側(cè)的表面上實(shí)施有電鍍處 理等表面處理，通過該表面處理確保與端部單體2的接觸電阻。作為電鍍， 可以列舉鍍金、銀、鋁、鎳、鋅、錫等，例如在本實(shí)施方式中，考察了導(dǎo) 電性、加工性以及廉價(jià)性而實(shí)施了鍍錫處理。絕緣體6 A^到使接線板5與端板7電絕緣的功能的構(gòu)件。為了實(shí)現(xiàn) 這樣的功能，該絕緣體6由例如聚碳酸酯等樹脂材料形成為板狀。另外， 在作為絕緣體6的材料采用耐熱性優(yōu)異的工程塑料時(shí)在牢固性方面也有 利，另外在實(shí)現(xiàn)燃料電池1的輕量化方面也優(yōu)選。
端板7與接線板5同樣，由各種金屬(鐵、不銹鋼、銅、鋁等)形成 為板狀。例如在本實(shí)施方式中使用銅形成該端板7，但這只不過是一個(gè)例 子，也可以由其他的金屬形成。
另外，這樣的燃料電池1能夠用于例如燃料電池車輛(FCHV: Fuel Cell Hybrid Vehicle)的車栽發(fā)電系統(tǒng)，但并不局限于此，也可以用于各種移動(dòng) 體(例如船舶、飛機(jī)等)、機(jī)器人等這些能夠自動(dòng)移動(dòng)的物體所搭載的發(fā) 電系統(tǒng)，進(jìn)而也能夠作為固定設(shè)置的燃料電池使用。
接下來，在圖1中表示本實(shí)施方式中的燃料電池l的單體2的概略結(jié)構(gòu)。
單體2包括電解質(zhì)，作為具體例子為膜-電極組件(下面稱作MEA: Membrane Electrode Assembly ) 30;和夾持MEA30的一對隔板20 (在圖 1中分別標(biāo)以符號20a、 20b表示)(參照圖1) 。 MEA30以及各隔板20a、 20b形成為大致矩形的板狀。另外，MEA30形成得其外形比各隔板20a、 20b的外形小。進(jìn)而，MEA30與各隔板20a、 20b，它們之間的外周邊緣 附近與第1密封構(gòu)件13a、第2密封構(gòu)件13b —起被制模(mold)。
MEA30包括由高分子材料的離子交換膜構(gòu)成的高分子電解質(zhì)膜(下 面，簡稱作電解質(zhì)膜)31,從兩面夾持電解質(zhì)膜31的一對電極(陽極以及 陰極)32a、 32b。其中，電解質(zhì)膜31形成得比各電極32a、 32b稍大。在 該電解質(zhì)膜31上，以留出其外周邊緣部33的狀態(tài)通過例如熱壓接法^ 有各電極32a、 32b。
構(gòu)成MEA30的電極32a、 32b由具有較細(xì)的白金顆粒等的催化劑的例 如多孔的碳元件(擴(kuò)散層)構(gòu)成。向一方的電極(陽極)32a供給作為燃 料氣體(反應(yīng)氣體)的氫氣，向另一方的電極(陰極)32b供給空氣、氧 化劑等氧化氣體(反應(yīng)氣體)，通過這2種反應(yīng)氣體在MEA30內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而得到單體2的電動(dòng)勢。
隔板20a、 20b由非透氣性的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。作為導(dǎo)電性材料，除了 例如碳、具有導(dǎo)電性的硬質(zhì)樹脂之外，還可以列舉鋁、不銹鋼等金屬(金 屬)。本實(shí)施方式的隔板20a、 20b的基體材料由板狀的金屬形成(金屬隔 板)，在該基體材料的電極32a、 32b側(cè)的面上形成有耐腐蝕性優(yōu)異的膜(例 如由鍍金形成的覆蓋膜)。
另夕卜，在隔板20a、 20b的兩面上，形成有由多個(gè)凹部構(gòu)成的槽狀的流 道。在例如由板狀的金屬形成基體材料的本實(shí)施方式的隔板20a、 20b的情 況下，這些流道可以通過擠壓成形形成。這樣形成的槽狀的流道構(gòu)成了氧 化氣體的氣體流道34、氫氣的氣體流道35或者冷卻水流道36。如果更具 體說明，則在隔板20a的成為電極32a側(cè)的內(nèi)側(cè)的面上形成有多條氬氣的 氣體流道35，在其背面(外側(cè)的面)上形成有多條冷卻水流道36 (參照圖 1)。同樣，在隔板20b的成為電極32b側(cè)的內(nèi)側(cè)的面上形成有多條氧化 氣體的氣體流道34，在其背面(外側(cè)的面)上形成有多條冷卻水流道36 (參照圖1)。例如在本實(shí)施方式的情況下，單體2中的這些氣體流道34 以及氣體流道35形成為互相平行。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，關(guān)于相鄰的2 個(gè)單體2、 2，形成這樣的構(gòu)造在將一方的單體2的隔板20a的外面與和 其相鄰的單體2的隔板20b的外面對接的情況下，兩者的冷卻水流道36 形成為一體，形成剖面為例如矩形的流道(參照圖1)。另外，相鄰的單 體2、 2的隔板20a與隔板20b，它們之間的外周邊緣附近通過密封構(gòu)件13 被制模。
另外，如上所述，各隔板20a、 20b，至少用于形成流體的流道的凹凸 形狀為在正面和背面反轉(zhuǎn)的關(guān)系。如果更具體地說明，在隔板20a上，形 成氫氣的氣體流道35的凸形狀(凸肋)的背面為形成冷卻水流道36的凹 形狀(凹槽)，形成氣體流道35的凹形狀(凹槽)的背面為形成冷卻水流 道36的凸形狀(凸肋)。進(jìn)而，在隔板20b上，形成氧化氣體的氣體流道 34的凸形狀(凸肋)的背面為形成冷卻水流道36的凹形狀(凹槽)，形肋)。
另夕卜，在隔板20a、 20b的長度方向的端部附近(如果是本實(shí)施方式的 情況，則是圖1中左側(cè)所示的一個(gè)端部的附近)，形成有氧化氣體的入口 側(cè)的歧管15a、氫氣出口側(cè)的歧管16b以及冷卻水的出口側(cè)的歧管17b。 例如在本實(shí)施方式的情況下，這些歧管15a、 16b、 17b由設(shè)置在各隔板20a、 20b上的大致矩形乃至梯形的通孔形成(參照圖1、圖2)。進(jìn)而，在隔板 20a、 20b中的相反側(cè)的端部上，形成有氧化氣體的出口側(cè)的歧管15b、氬 氣入口側(cè)的歧管16a以及冷卻水的入口側(cè)的歧管17a。在本實(shí)施方式的情 況下，這些歧管15b、 16a、 17a由大致矩形乃至梯形的通孔形成(參照圖 1、圖2)。另外，在圖1中冷卻水由符號W表示。
在上述那樣的各歧管中，隔板20a上的氫氣用的入口側(cè)歧管16a與出 口側(cè)歧管16b,經(jīng)由以槽狀形成在隔板20a上的入口側(cè)的連通通路61以及 出口側(cè)的連通通路62分別與氫氣的氣體流道35連通。同樣，隔板20b上 的氧化氣體用的入口側(cè)歧管15a與出口側(cè)歧管15b，經(jīng)由以槽狀形成在隔 板20b上的入口側(cè)的連通通路63以及出口側(cè)的連通通路64分別與氧化氣 體的氣體流道34連通(參照圖1)。進(jìn)而，各隔板20a、 20b上的冷卻水 的入口側(cè)歧管17a與出口側(cè)歧管17b，經(jīng)由以槽狀形成在隔板20a、 20b上 的入口側(cè)的連通通路65以及出口側(cè)的連通通路66分別與冷卻水流道36 連通。通過此前所說明的各隔板20a、 20b的結(jié)構(gòu)，對單體2供給氧化氣體、 氫氣以及冷卻水。在這里如果列舉具體例子，例如氬氣從隔板20a的入口 側(cè)歧管16a穿過連通通路61而流入氣體流道35，供MEA30的發(fā)電后，穿 過連通通路62而從出口側(cè)歧管16b流出。
第1密封構(gòu)件13a、第2密封構(gòu)件13b都由多個(gè)構(gòu)件(例如小型的4 個(gè)矩形框體和用于形成流體流道的較大的框體)形成(參照圖1)。這些 密封構(gòu)件中，第1密封構(gòu)件13a被設(shè)置在MEA 30與隔板20a之間，更詳 細(xì)地說，被i殳置成其一部分介于電解質(zhì)膜31的外周邊緣部33與隔板20a 中的氣體流道35的周圍的部分之間。另外，第2密封構(gòu)件13b被設(shè)置在 MEA 30與隔板20b之間，更詳細(xì)地說，被設(shè)置成其一部分介于電解質(zhì)膜31的外周邊緣部33與隔板20b中的氣體流道34的周圍的部分之間。
進(jìn)而，在相鄰的單體2、 2的隔板20a與隔板20b之間，設(shè)有由多個(gè)構(gòu) 件(例如小型的4個(gè)矩形框體和用于形成流體流道的較大的框體)形成的 第3密封構(gòu)件13c (參照圖1)。該第3密封構(gòu)件13c被設(shè)置成介于隔板 20b上的冷卻水流道36的周圍的部分與隔板20a上的冷卻水流道36的周 圍的部分之間而對它們之間進(jìn)行密封的構(gòu)件。
接下來，對隔板20的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明(參照圖1~4)。另外，在圖2 中省略流體流道(例如冷卻水流道36)的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的圖示。
如上所述，在隔板20上，形成有用于向各單體2供給或者從該單體2 排出燃料氣體、氧化氣體、冷卻用W之類的流體的歧管15a、 15b、 16a、 16b、 17a、 17b(參照圖2等)。另外，在隔板20中這些歧管15a、 15b、 16a、 16b、 17a、 17b的周圍設(shè)有密封構(gòu)件13，各流體不會從預(yù)定的流道 漏出。
在這里，在本實(shí)施方式中，在這樣的密封構(gòu)件13與用于形成歧管15a、 15b、 16a、 16b、 17a、 17b而設(shè)置在隔板20上的孔的邊緣20e之間，設(shè)有 向單體層疊方向突出的形狀的凸部21 (參照圖3等)。另外，在密封構(gòu)件 13 (13c)的外側(cè)(在這里所稱的外側(cè)為外周側(cè)，更具體地說是與各歧管 15a、 15b、 16a、 16b、 17a、 17b相反的一側(cè))，形成有例如由凸肋(在本 說明書中也稱作定寸部)構(gòu)成的其他的凸部22 (參照圖3、圖4)。另夕卜， 在表示隔板20(20b)的俯視構(gòu)造的圖2中，為了使其與密封構(gòu)件13(13c) 的區(qū)別更加明了 ，通過粗線表示形成有凸部21以及凸部22的部分。
在將如上所述的結(jié)構(gòu)的隔板20層疊時(shí)，如圖3所示，可以設(shè)為將隔板 (例如設(shè)為20b )的內(nèi)周側(cè)的凸部21與另外的隔板(例如設(shè)為20c )的內(nèi) 周側(cè)的凸部21直接對接的狀態(tài)，進(jìn)而可以設(shè)為將隔板20b的外周側(cè)的凸部 22與另外的隔板20c的外周側(cè)的凸部22直接對接的狀態(tài)。在這樣的情況 下，凸部21以及凸部22可以作為在它們之間形成預(yù)定的空間的襯墊而起 作用(參照圖3)。
在本實(shí)施方式的情況下，由凸部21與凸部22形成的空間(作為一例，為剖面大致蜂窩形狀的空間)，成為收納有上述的密封構(gòu)件13 (13c)的 形狀。在使凸部21與凸部22作為襯墊而起作用的本實(shí)施方式的燃料電池 1的情況下，容易將密封構(gòu)件13的收納空間保持為預(yù)定寬度(預(yù)定高度)。 因此，能夠抑制密封構(gòu)件13受到壓迫等而收縮，能夠?qū)⒃撁芊鈽?gòu)件13( 13c ) 設(shè)為難以收縮變形的結(jié)構(gòu)。
而且，隔板20 (20b)的凸部21和與其相鄰的隔板20 (20c)的凸部 21在形成歧管15 ~ 17 (例如作為流體FL的氬氣H2流過的16b )的邊緣 20e互相接觸，所以能夠容易地將這些流體密封，使其不會向歧管15~17 之外泄漏。因此，也具有能夠進(jìn)一步提高各流體的密封性能的優(yōu)點(diǎn)。
另外，凸部21也可以圍繞各歧管15 17(例如16b)地形成，但才艮據(jù) 需要，也可以僅形成在從各歧管15 ~ 17向該隔板20的面方向供給以及排 出流體的部分以外的部分上。例如在本實(shí)施方式中，關(guān)于冷卻水用的歧管 17a、 17b，在從歧管17a向冷卻水流道36連通的流道以及從冷卻水流道 36向歧管17b連通的流道上沒有設(shè)置凸部21 (參照圖2 )。通過這樣，不 會給朝向隔板20 (20b)的面方向的各流體的流動(dòng)帶來影響，能夠在該部 位以外的部位使凸部21作為襯墊而起作用，能夠確保預(yù)定寬度的空間而抑 制密封構(gòu)件13變形。
進(jìn)而，也可以在歧管17a、 17b等的輪廓中的在不向隔板20 (20b)的 面方向供給以及排出流體的部分上形成有連續(xù)的凸部21,而且在供給以及 排出流體(例如冷卻水)的部分上形成有不連續(xù)的凸部21，。不連續(xù)的凸部 21，可以通過例如等間隔地配置的多個(gè)圓形突起等構(gòu)成(參照圖2)。這樣 不連續(xù)地形成的凸部21，能夠允許各流體(例如冷卻水)在各凸部21，之間 通過而流動(dòng)，同時(shí)能夠確保用于避免密封構(gòu)件13 (13c)變形(收縮)的 空間，所以從這一點(diǎn)來看優(yōu)選。
另外，在上述那樣的隔板20 (20b)中，優(yōu)選，在密封構(gòu)件13 (13c) 的外側(cè)也形成有其他的凸部。如果列舉一例，可以如圖2所示，形成沿著 該隔板20b的外周邊緣的形狀的凸部23 (參照圖2)。在這樣的情況下， 可以通過形成在密封構(gòu)件13 (13c)的外側(cè)的凸部23與形成在密封構(gòu)件13(13c)的內(nèi)側(cè)的凸部21 (即沿著歧管17等的輪廓而形成的凸部21)，形 成能夠抑制密封構(gòu)件13 (13c)變形的空間。
進(jìn)而，在隔板20中的凸部21的背面?zhèn)仍O(shè)有隔板20以外的構(gòu)件的情況 下，優(yōu)選，形成用于從背面?zhèn)戎瓮共?1的其他凸部。例如在本實(shí)施方式 中，使例如樹脂制的框架(下面稱作樹脂框)40介于隔板20和與其相鄰 的隔板20之間，進(jìn)而在該樹脂框40上形成有其他凸部41。如果更具體地 說明，在介于隔板20a、 20b之間的樹脂框40a、 40b，還有介于隔板20c、 20d之間的樹脂框40c、 40d的各框之上，形成有用于從背面?zhèn)戎胃鞲舭?20a~20d的凸部21的凸部41 (參照圖3)。例如在本實(shí)施方式的情況下， 這些凸部41形成為^形成在各凸部21的背面?zhèn)鹊陌佳?、凹坑的形態(tài)， 能夠作為支撐構(gòu)件而起作用，使得這些凸部21即使受到壓迫也難以變形。
另外，在這里例示了支撐凸部21的其他凸部41，但同樣，也可以在 這些樹脂框40上設(shè)置從背面?zhèn)戎胃舭?0的凸部22的另外的其他凸部 42 (參照圖3)。這樣的其他凸部42也與上述的凸部41同樣，能夠從背 面?zhèn)戎涡纬稍诟舭?0上的凸部22而抑制變形。
另外，在如上所述在各樹脂框40上設(shè)置具有支撐功能的其他凸部41 的情況下，優(yōu)選，通過不連續(xù)地形成的多個(gè)突起構(gòu)成這些其他的凸部41。 例如如圖4所示，可以在樹脂框40上形成用于使氧化氣體在氧化氣體用的 歧管15與MEA30之間流通的流道(入口側(cè)的連通通路63或者出口側(cè)的 連通通路64)。在這種情況下，可以一邊通過不連續(xù)地形成的突起、槽等 確保流體的流道， 一邊通過該突起部分構(gòu)成其他的凸部41、 42(參照圖4 )。 在這樣的情況下，能夠一邊形成流體流道， 一邊也實(shí)現(xiàn)支撐功能。
另夕卜，存在于樹脂框40與樹脂框40之間的用符號44表示的部分，為 粘接劑或者由粘接劑形成的粘接層(參照圖3)。作為一例，作為此時(shí)的 粘接劑，除了環(huán)氧樹脂系的粘接劑，也可以是聚硅氧烷系的粘接劑等，也 可以是作為彈性粘接劑而使用的聚硅氧烷RTV橡膠、聚氨酯RTV橡膠等。
上面，根據(jù)此前所說明的本實(shí)施方式的燃料電池l的隔板20，由于在 各歧管15~17的周圍部分也形成凸部21，在隔板20的層疊時(shí)，將這些凸部21彼此進(jìn)而將其他的凸部22對接，從而作為襯墊而起作用，所以具有 容易在它們之間確保空間的優(yōu)點(diǎn)。因此，即使在作用有例如壓迫被收納在 該空間內(nèi)的密封構(gòu)件13等的壓縮力的情況下，也能夠抑制變形。
而且，在本實(shí)施方式中，在設(shè)置在這些隔板20的背面?zhèn)鹊臉?gòu)件(作為 一例，為樹脂框40)上另行設(shè)有上述那樣的能夠從背面?zhèn)戎瓮共?1、 22 的其他的凸部41、 42，所以也具有能夠抑制這些凸部21、 22的變形的進(jìn) 一步的優(yōu)點(diǎn)(參照圖3等)。
另外，上述的實(shí)施方式是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，但是本發(fā)明并 不局限于此，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠?qū)嵤└鞣N變形。例如， 在上述的實(shí)施方式中，主要例示了相鄰的隔板20b、 20c的情況，但不言而 喻，并不局限于此，在層疊的各隔板(例如圖3中的20a、 20d)中也能夠 設(shè)為同樣的結(jié)構(gòu)。
另外，在本實(shí)施方式中，對于在形成歧管15~17的輪廓的該隔板20 的邊緣20e與密封構(gòu)件13之間設(shè)置有凸部21的情況進(jìn)行了說明，但這里 所說的凸部只要是從一個(gè)面觀察時(shí)的凸部即可。即，在例如進(jìn)行了擠壓成 形的情況下，只要在一個(gè)面上形成凹部(例如凹穴)，^更會在背面?zhèn)刃纬?相反形狀的突起，所以能夠使該突起作為本說明書中所稱的凸部21而起作 用。重要的是，只要本說明書中所稱的凸部21 (還有凸部22)形成在任何 一方的面上、并且能夠在單體層疊時(shí)作為襯墊而起作用即可，在其背面?zhèn)?是否形成有凹部都沒有關(guān)系。
另外，在本實(shí)施方式中作為與隔板20相鄰的其他的構(gòu)件的一例例示了 其他的隔板20，但也有在它們之間存在其他的構(gòu)件(例如膜狀的構(gòu)件等) 的情況，即便在這樣的情況下也能夠應(yīng)用本發(fā)明。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式中例示了凸部21與凸部21直接對接的情況，但 也可以間接地對接。例如，只要是如上所述有其他部件介于隔板20彼此之 間的情況下，凸部21彼此經(jīng)由其他的構(gòu)件而間接對接的情況也是自然的。
根據(jù)本發(fā)明，通過將密封構(gòu)件設(shè)為難以收縮的結(jié)構(gòu)，能夠抑制該密封 構(gòu)件收縮變形。因此，本發(fā)明能夠廣泛利用于具有這種要求的燃料電池及其隔板。
權(quán)利要求
1. 一種隔板，至少用于形成流體的流道的凹凸形狀為在正面和背面反轉(zhuǎn)的關(guān)系，并且形成有用于給排所述流體的歧管，其中沿著形成所述歧管的輪廓的該隔板的邊緣設(shè)置有用于密封所述流體的密封構(gòu)件，并且在該密封構(gòu)件與所述邊緣之間具有凸部，該凸部在與該隔板相鄰的其它構(gòu)件之間能夠作為襯墊而起作用。
2.如權(quán)利要求1所述的隔板，其中所述凸部，至少形成在局部互相接觸地層疊的該隔板的各片之上，并 且形成為在層疊時(shí)這些凸部彼此接觸。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的隔板，其中所述凸部，至少形成在從所述歧管向該隔板的面方向給排所述流體以 外的部分上。
4. 如權(quán)利要求3所述的隔板，其中在所述歧管的輪廓中的、不向該隔板的面方向給排所述流體的部分形 成有連續(xù)的所述凸部，在給排所述流體的部分形成有不連續(xù)的所述凸部。
5. 如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的隔板，其中 在所述密封部件的外側(cè)也形成有所述凸部。
6. —種燃料電池，具備如權(quán)利要求1~5中的任項(xiàng)所述的隔板，其中 在設(shè)置在該隔板中的所述凸部的背面?zhèn)鹊臉?gòu)件上，形成有用于從背面?zhèn)葘λ鐾共窟M(jìn)行支持的其他的凸部。
7. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池，其中所述其它的凸部由不連續(xù)地形成的多個(gè)突起形成，在這些多個(gè)突起之 間形成有所述流體的流道。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的燃料電池，其中 設(shè)置在所述凸部的背面?zhèn)鹊臉?gòu)件為樹脂框。
全文摘要
抑制密封構(gòu)件收縮變形。為了實(shí)現(xiàn)該目的，在至少用于形成流體的流道的凹凸形狀為在正面和背面反轉(zhuǎn)的關(guān)系、并且形成有用于供給和排出流體的歧管(16b)的隔板(20(20a～20d))中，在沿著形成該歧管(16b)的輪廓的隔板(20)的緣邊(20e)設(shè)置有用于密封流體的密封構(gòu)件(13c)的情況下，在該密封構(gòu)件(13c)與緣邊(20e)之間，在與該隔板(20)相鄰的其它構(gòu)件之間具有能夠作為襯墊而起作用的凸部(21)。
文檔編號H01M8/02GK101432916SQ20078001482
公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者八神裕一, 合崎次郎, 山本佳位, 白濱淳一 申請人:豐田自動(dòng)車株式會社