JP2017037804A - Separator for single cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that pressure loss in a rectifier area increases in a conventional separator for a single cell.SOLUTION: A single cell separator 3 in which a gas flow path FA (FB) is formed on one surface facing a membrane electrode assembly 2 in a single cell C and a coolant flow path (FC) is formed on the other surface, includes a flow region F corresponding to the membrane electrode assembly 2, manifold holes H1 to H6 arranged with the flow region F interposed therebetween, and a diffuser region D between the flow region F and manifold holes H1 to H6. The diffuser region D adjacent to at least the manifold holes H1 to H3 for supply is divided into an upstream side range and a downstream side range. A gas control region GA for controlling flow of the gas and a coolant control region CA for controlling flow of the coolant are arranged in different ranges at the front and back sides, whereby the distribution performance of the gas and cooling water to the flow region F is improved.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、膜電極接合体を一対のセパレータで挟持した構造を有する燃料電池の単セルに用いられるセパレータの改良に関するものである。   The present invention relates to an improvement of a separator used for a single cell of a fuel cell having a structure in which a membrane electrode assembly is sandwiched between a pair of separators.

従来における燃料電池の単セル用セパレータとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載のセパレータは、中央部にガスや冷却水の流通領域を有し、一方の端部に、アノードガス、カソードガス、及び冷却水の供給穴を有すると共に、他方の端部に、アノードガス、カソードガス、及び冷却水の排出穴を有している。   Conventional separators for single cells of a fuel cell include those described in Patent Document 1, for example. The separator described in Patent Document 1 has a circulation region of gas and cooling water at the center, and has anode gas, cathode gas, and cooling water supply holes at one end, and the other end. , Anode gas, cathode gas, and cooling water discharge holes.

このセパレータは、供給穴と流通領域との間に、多数のリブを備えた整流領域を有している。これらのリブは、ガス又は冷却水の流通方向に直交する方向を長手方向にして、前記流通方向と、これに直交する方向とに所定間隔で配列してあると共に、供給穴から流通領域に至る方向においては、リブの長さが段階的に短いものとなっている。   This separator has a rectifying region having a large number of ribs between the supply hole and the flow region. These ribs are arranged at predetermined intervals in the flow direction and the direction perpendicular to the flow direction perpendicular to the flow direction of the gas or cooling water, and from the supply hole to the flow region. In the direction, the length of the rib is gradually reduced.

特許第４７３３２３７号公報Japanese Patent No. 4733237

ところが、上記したような従来の単セル用セパレータにあっては、整流領域に配置した多数のリブによってガスや冷却水の圧力損失が高くなり、ガスや冷却水の供給に高出力の供給源を使用せざるを得ないなどの問題点があることから、このような問題点を解決することが課題であった。   However, in the conventional single cell separator as described above, the pressure loss of gas and cooling water increases due to the large number of ribs arranged in the rectifying region, and a high-output supply source is provided to supply gas and cooling water. Since there is a problem such as having to use it, it was a problem to solve such a problem.

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、ガスや冷却水の流通領域とマニホールド穴との間にディフューザ領域を有する単セル用セパレータにおいて、ディフューザ領域における圧力損失を低減することができるうえに、ガスや冷却水の流通領域に対する分配性能を向上させることができる単セル用セパレータを提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional problems, and in a single cell separator having a diffuser region between a circulation region of gas and cooling water and a manifold hole, pressure loss in the diffuser region is reduced. Another object of the present invention is to provide a separator for a single cell that can be reduced and can improve the distribution performance for the circulation region of gas and cooling water.

本発明に係わる単セル用セパレータは、燃料電池の単セルにおいて膜電極接合体に相対向する一方の面でガス流路を形成し且つ他方の面で冷却液流路を形成するものである。この単セル用セパレータは、膜電極接合体の発電領域に対応する流通領域と、流通領域を間にして配置され且つガス及び冷却液の供給及び排出を行う夫々のマニホールド穴と、流路領域とマニホールド穴との間の領域であるディフューザ領域とを有している。そして、単セル用セパレータは、少なくとも供給用のマニホールド穴に隣接するディフューザ領域を上流側の範囲と下流側の範囲に区分し、ガスの流れを制御するガス制御領域と、冷却液の流れを制御する冷却液制御領域とを、表裏で互いに異なる範囲に配置したことを特徴としている。   In the single cell separator according to the present invention, a gas flow path is formed on one surface facing the membrane electrode assembly in a single cell of a fuel cell, and a coolant flow path is formed on the other surface. This single cell separator includes a flow region corresponding to the power generation region of the membrane electrode assembly, a manifold hole disposed between the flow regions and supplying and discharging gas and coolant, and a flow channel region. And a diffuser region which is a region between the manifold holes. The single cell separator divides at least the diffuser area adjacent to the supply manifold hole into an upstream range and a downstream range, controls the gas flow, and controls the coolant flow. The cooling liquid control area is arranged in different ranges on the front and back sides.

本発明に係わる単セル用セパレータは、ガス流路側の面においては、ディフューザ領域の上流側及び下流側のうちの一方側の範囲に、ガス制御領域を配置し、冷却液流路側の面においては、ディフューザ領域の他方側の範囲に、冷却液制御領域を配置したので、いずれの面においても、ディフューザ領域における圧力損失が低くなり、流路領域に対してガスや冷却液が良好に分配されることとなる。   The single cell separator according to the present invention has a gas control region disposed in one of the upstream side and the downstream side of the diffuser region on the gas channel side surface, and on the coolant channel side surface. Since the coolant control region is arranged in the other side of the diffuser region, the pressure loss in the diffuser region is low on any surface, and gas and coolant are distributed well to the flow channel region. It will be.

これにより、単セル用セパレータは、ガスや冷却水の流通領域とマニホールド穴との間にディフューザ領域を有する単セル用セパレータにおいて、ディフューザ領域における圧力損失を低減することができるうえに、ガスや冷却水の流通領域に対する分配性能を向上させることができる。また、ガスや冷却水の供給に低出力の供給源を使用することが可能になるので、供給源の小型軽量化や低コスト化などにも貢献することができる。   As a result, the single cell separator can reduce pressure loss in the diffuser region in the single cell separator having the diffuser region between the circulation region of the gas and cooling water and the manifold hole, and can also reduce the gas and cooling. The distribution performance with respect to the distribution area of water can be improved. In addition, since it is possible to use a low-output supply source for supplying gas and cooling water, it is possible to contribute to reduction in size and weight of the supply source and cost reduction.

本発明に係わる単セル用セパレータの第１実施形において、態燃料電池スタックを説明する分解状態の斜視図（Ａ）、及び組立状態の斜視図（Ｂ）である。In the first embodiment of the single cell separator according to the present invention, there are a perspective view (A) in an exploded state and a perspective view (B) in an assembled state for explaining a fuel cell stack. 図１に示す単セルの分解状態の平面図である。It is a top view of the decomposition | disassembly state of the single cell shown in FIG. 図１に示す燃料電池スタックの要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the fuel cell stack shown in FIG. 本発明に係わる単セル用セパレータの第１実施形態を説明するガス流路側の要部の平面図（Ａ）及び冷却液流路側の要部の平面図（Ｂ）である。It is the top view (A) of the principal part by the side of the gas flow path explaining the 1st Embodiment of the separator for single cells concerning this invention, and the top view (B) of the principal part by the side of a coolant flow path. 本発明に係わる単セル用セパレータの第２実施形態を説明するガス流路側の要部の平面図（Ａ）、図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）、及び図Ａ中のＢ−Ｂ線に基づく断面図である。The top view (A) of the principal part by the side of the gas flow path explaining 2nd Embodiment of the separator for single cells concerning this invention, sectional drawing (B) based on the AA line in FIG. A, and FIG. It is sectional drawing based on a BB line. 本発明に係わる単セル用セパレータの第３実施形態を説明する冷却液流路側の要部の平面図（Ａ）、図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）、及び図Ａ中のＢ−Ｂ線に基づく断面図である。The top view (A) of the principal part by the side of the coolant channel explaining the 3rd embodiment of the separator for single cells concerning the present invention, sectional view (B) based on the AA line in Drawing A, and Drawing A It is sectional drawing based on a BB line. 本発明に係わる単セル用セパレータの変形例を説明する図であって、ガス流路側の要部の平面図（Ａ）、制御凹部の２例を示す各々断面図（Ｂ１）（Ｂ２）、制御凸部の２例を説明する各々断面図（Ｃ１）（Ｃ２）である。It is a figure explaining the modification of the separator for single cells concerning this invention, Comprising: The top view (A) of the principal part by the side of a gas flow path, sectional drawing (B1) (B2) which shows two examples of a control recessed part, control It is each sectional drawing (C1) (C2) explaining two examples of a convex part. 本発明に係わる単セル用セパレータの第４実施形態を説明する冷却液流路側の要部の平面図である。It is a top view of the principal part by the side of the cooling fluid flow path explaining 4th Embodiment of the separator for single cells concerning this invention. 本発明に係わる単セル用セパレータの第５実施形態を説明するガス流路側の要部の平面図である。It is a top view of the principal part by the side of the gas flow path explaining 5th Embodiment of the separator for single cells concerning this invention. 本発明に係わる単セル用セパレータの第６実施形態を説明するガス流路側の要部の平面図である。It is a top view of the principal part by the side of the gas flow path explaining 6th Embodiment of the separator for single cells concerning this invention.

〈第１実施形態〉
図１〜図４は、本発明に係る単セル用セパレータの第１実施形態を説明する図である。
図１に示す燃料電池スタックＦＳは、複数の単セルＣを積層して成る積層体Ａを備えている。また、燃料電池スタックＦＳは、積層体Ａの一方の端部（図中で右端部）に、集電体５４Ａ、セパレータ５５及びエンドプレート５６Ａを配置すると共に、他方の端部に、集電体５４Ｂ及びエンドプレート５６Ｂを配置している。図示の単セルＣは、矩形状を成すものである。 <First Embodiment>
FIGS. 1-4 is a figure explaining 1st Embodiment of the separator for single cells which concerns on this invention.
The fuel cell stack FS shown in FIG. 1 includes a stacked body A formed by stacking a plurality of single cells C. In the fuel cell stack FS, the current collector 54A, the separator 55, and the end plate 56A are disposed at one end (right end in the drawing) of the stacked body A, and the current collector is disposed at the other end. 54B and an end plate 56B are arranged. The illustrated single cell C has a rectangular shape.

さらに、燃料電池スタックＦＳは、単セルＣの長辺側となる両面（図１中で上下面）に、締結板５７Ａ，５７Ｂを配置すると共に、短辺側となる両面に、補強板５８Ａ，５８Ｂを配置し、締結板５７Ａ，５７Ｂ及び補強板５８Ａ，５８Ｂを、ボルトＢにより両エンドプレート５６Ａ，５６Ｂに連結する。これにより、燃料電池スタックＦＳは、図１（Ｂ）に示すようにケース一体化型構造となり、積層体Ａをその積層方向に拘束・加圧して個々の単セルＣに所定の接触面圧を加え、ガスシール性や導電性等を良好に維持する。   Further, the fuel cell stack FS has fastening plates 57A and 57B disposed on both surfaces (upper and lower surfaces in FIG. 1) on the long side of the single cell C, and reinforcing plates 58A and 57B on both surfaces on the short side. 58B is disposed, and the fastening plates 57A and 57B and the reinforcing plates 58A and 58B are connected to both end plates 56A and 56B by bolts B. As a result, the fuel cell stack FS has a case-integrated structure as shown in FIG. 1B. The stack A is constrained and pressed in the stacking direction so that a predetermined contact surface pressure is applied to each single cell C. In addition, gas sealability, conductivity, etc. are maintained well.

単セルＣは、図２にも示すように、周囲にフレーム１を有する膜電極接合体２と、フレーム１及び膜電極接合体２を挟持する一対の単セル用セパレータ（以下、「セパレータ」とする。）３，３とを備えている。この単セルＣは、図３に示すように、フレーム１及び膜電極接合体２と一方のセパレータ３との間に、アノードガス（水素含有ガス）のガス流路ＦＡを形成し、フレーム１及び膜電極接合体２と他方のセパレータ３との間に、カソードガス（酸素含有ガス：例えば空気水素含有ガス）のガス流路ＦＢを形成している。また、上記の燃料電池スタックＦＳでは、単セルＣ同士の間に冷却液（例えば水）の冷却液流路ＦＣを形成している。   As shown in FIG. 2, the single cell C includes a membrane electrode assembly 2 having a frame 1 around it and a pair of single cell separators (hereinafter referred to as “separators”) that sandwich the frame 1 and the membrane electrode assembly 2. 3) and 3). As shown in FIG. 3, this single cell C includes a gas flow path FA of an anode gas (hydrogen-containing gas) between the frame 1 and the membrane electrode assembly 2 and one separator 3. Between the membrane electrode assembly 2 and the other separator 3, a gas flow path FB of cathode gas (oxygen-containing gas: for example, air-hydrogen containing gas) is formed. In the fuel cell stack FS, a coolant channel FC for coolant (for example, water) is formed between the single cells C.

フレーム１は、例えば樹脂製であって、その中央に配置した膜電極接合体２と一体化されている。膜電極接合体２は、一般に、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly)と呼ばれるものであって、図３に一部を示すように、固体高分子から成る電解質層２Ａをアノード電極層２Ｂとカソード電極層２Ｃとで挟持した構造を有している。   The frame 1 is made of, for example, resin, and is integrated with a membrane electrode assembly 2 disposed at the center thereof. The membrane electrode assembly 2 is generally called MEA (Membrane Electrode Assembly), and as shown in part in FIG. 3, the electrolyte layer 2A made of a solid polymer is made up of an anode electrode layer 2B and a cathode electrode layer 2C. And sandwiched between the two.

各セパレータ３は、例えばステンレス製であって、少なくとも膜電極接合体１に対応する部分が、長辺方向に連続する断面凹凸形状に形成してある。各セパレータ３は、その断面凹凸形状の部分において、膜電極接合体１に波形凸部を接触させると共に、波形凹部と膜電極接合体１との間に、長辺方向に連通するガス流路を形成する。   Each separator 3 is made of, for example, stainless steel, and at least a portion corresponding to the membrane electrode assembly 1 is formed in a concavo-convex shape continuous in the long side direction. Each separator 3 has a corrugated convex portion in contact with the membrane electrode assembly 1 at a portion having a concavo-convex shape in the cross section, and a gas flow path communicating in the long side direction between the corrugated concave portion and the membrane electrode assembly 1. Form.

ここで、各単セルＣのフレーム１及びセパレータ３は、図２に示すように、積層状態で互いに連通して流体用のマニホールドを形成するマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６を有している。図示例では、単セルＣの両側の短辺に沿って、夫々３個ずつのマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３，Ｈ４〜Ｈ６を有している。また、フレーム１及びセパレータ３の周縁部や、マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３，Ｈ４〜Ｈ６の周縁部には、ガスや冷却水に対する密封性を維持するシールラインＳＬが設けてある。   Here, as shown in FIG. 2, the frame 1 and the separator 3 of each single cell C have manifold holes H1 to H6 that communicate with each other in a stacked state to form a fluid manifold. In the illustrated example, three manifold holes H1 to H3 and H4 to H6 are provided along the short sides on both sides of the single cell C, respectively. In addition, seal lines SL are provided at the peripheral portions of the frame 1 and the separator 3 and the peripheral portions of the manifold holes H1 to H3 and H4 to H6 to maintain hermeticity against gas and cooling water.

一例として、図２中の左側のマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３は、上から順に、カソードガス供給用（Ｈ１）、冷却液供給用（Ｈ２）、アノードガス供給用（Ｈ３）である。また、図２中の右側のマニホールド穴Ｈ４〜Ｈ６は、上から順に、アノードガス排出用（Ｈ４）、冷却液排出用（Ｈ５）、カソードガス排出用（Ｈ６）である。   As an example, the left manifold holes H1 to H3 in FIG. 2 are for cathode gas supply (H1), coolant supply (H2), and anode gas supply (H3) in order from the top. Moreover, the manifold holes H4 to H6 on the right side in FIG. 2 are for anode gas discharge (H4), coolant discharge (H5), and cathode gas discharge (H6) in order from the top.

また、フレーム１及びセパレータ３の周縁部や、マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６の周縁部には、ガスや冷却水に対するシーリングであるシールラインＳＬが設けてあり、とくに、マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６の周縁部においては、各層間に対して該当する流体（ガスや冷却液）を流通させるために開放部分が設けてある。   Further, seal lines SL, which are seals against gas and cooling water, are provided at the periphery of the frame 1 and the separator 3 and the periphery of the manifold holes H1 to H6, and particularly at the periphery of the manifold holes H1 to H6. Is provided with an open portion for circulating a fluid (gas or coolant) corresponding to each layer.

上記の燃料電池スタックＦＳを構成する単セルＣにおいて、セパレータ３は、図３に示すように、膜電極接合体１に相対向する一方の面でガス流路ＦＡ（ＦＢ）を形成し且つ他方の面で冷却液流路ＦＣを形成する。   In the single cell C constituting the fuel cell stack FS, as shown in FIG. 3, the separator 3 forms a gas flow path FA (FB) on one side facing the membrane electrode assembly 1 and the other side. The coolant channel FC is formed on the surface.

また、セパレータ３は、図２に示すように、膜電極接合体２の発電領域に対応する流通領域Ｆと、流通領域Ｆを間にして配置され且つガス及び冷却液の供給及び排出を行う夫々のマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６と、流路領域Ｆとマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６との間の領域であるディフューザ領域Ｄ，Ｄとを有している。なお、流通領域Ｆは、先述した膜電極接合体１に対応する部分である断面凹凸形状の部分である。   Further, as shown in FIG. 2, the separator 3 is disposed with the flow region F corresponding to the power generation region of the membrane electrode assembly 2 and the flow region F in between, and supplies and discharges gas and coolant. Manifold holes H1 to H6, and diffuser regions D and D that are regions between the flow path region F and the manifold holes H1 to H6. The distribution region F is a portion having an uneven cross section that is a portion corresponding to the membrane electrode assembly 1 described above.

そして、セパレータ３は、図４に示すように、少なくとも供給用のマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３に隣接するディフューザ領域Ｄを、マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３側である上流側の範囲と、流通領域Ｆ側である下流側の範囲に区分し、ガスの流れを制御するガス制御領域ＧＡと、冷却液の流れを制御する冷却液制御領域ＣＡとを、表裏で互いに異なる範囲に配置したものとなっている。なお、図４に示すセパレータ３は、図１及び図２に示すものに対してマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３の形状が異なっているが、機能は同等である。   As shown in FIG. 4, the separator 3 has at least the diffuser region D adjacent to the supply manifold holes H <b> 1 to H <b> 3 on the upstream range on the manifold holes H <b> 1 to H <b> 3 side and the flow region F side. The gas control area GA for controlling the gas flow and the coolant control area CA for controlling the coolant flow are divided into ranges on the downstream side and arranged in different ranges on the front and back sides. The separator 3 shown in FIG. 4 has the same function, although the manifold holes H1 to H3 have different shapes from those shown in FIGS.

より具体的には、セパレータ３は、図４（Ａ）に示すガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面における下流側（図中で右側）の範囲に、ガス制御領域ＧＡを配置すると共に、図４（Ｂ）に示す冷却液流路ＦＣ側の面における上流側（図中で左側）の範囲に、冷却液制御領ＣＡ域を配置したものとなっている。これにより、セパレータ３は、いずれの面においても、ディフューザ領域Ｄにおける圧力損失が低くなり、流路領域Ｆに対してガスや冷却液の良好な分配性が得られる。   More specifically, the separator 3 has a gas control region GA disposed in the downstream (right side in the drawing) range of the gas flow path FA (FB) side surface shown in FIG. The coolant control area CA area is arranged in the range on the upstream side (left side in the figure) on the surface on the coolant flow path FC side shown in FIG. 4 (B). Thereby, the separator 3 has a low pressure loss in the diffuser region D on any surface, and a good distribution of gas or coolant to the flow channel region F is obtained.

また、ガスと冷却液とでは、粘性や供給圧力等の条件が異なるから、とくに、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面においては、ディフューザ領域Ｄの下流側の範囲に、ガス制御領域ＧＡを配置することで、マニホールド穴Ｈ１から供給されたガスが、図４（Ａ）中の矢印で示すように、供給直後には抵抗なく流れ、流通領域Ｆの直前のガス制御領域ＧＡで拡散されるので、圧力損失を低減しつつ流通領域Ｆに対する分配性が向上する。   In addition, since the conditions such as viscosity and supply pressure are different between the gas and the coolant, the gas control region GA is provided in the range downstream of the diffuser region D, particularly on the surface on the gas flow path FA (FB) side. By arranging the gas, the gas supplied from the manifold hole H1 flows without resistance immediately after the supply, and is diffused in the gas control region GA immediately before the flow region F, as indicated by an arrow in FIG. Therefore, the distribution property with respect to the flow area | region F improves, reducing a pressure loss.

さらに、セパレータ３は、冷却液流路ＦＣ側の面において、上流側の範囲に、冷却液制御領ＣＡ域を配置することで、図４（Ｂ）中の矢印で示すように、マニホールド穴Ｈ２から供給された冷却液が供給直後に拡散され、その後は抵抗なく流れるので圧力損失を低減しつつ流通領域Ｆに対する分配性が向上する。   Furthermore, the separator 3 has a manifold hole H2 as shown by an arrow in FIG. 4B by disposing a coolant control area CA area in the upstream range on the surface on the coolant flow path FC side. Since the coolant supplied from above is diffused immediately after the supply and then flows without resistance, the dispersibility to the flow region F is improved while reducing the pressure loss.

このようにして、セパレータ３は、ガスや冷却水の流通領域Ｆとマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３との間にディフューザ領域Ｄを有する構造において、ディフューザ領域Ｄにおける圧力損失を大幅に低減することができるうえに、ガスや冷却水の流通領域Ｆに対する分配性能を向上させることができる。   In this manner, the separator 3 can significantly reduce pressure loss in the diffuser region D in the structure having the diffuser region D between the gas or cooling water flow region F and the manifold holes H1 to H3. Moreover, the distribution performance with respect to the distribution area | region F of gas or a cooling water can be improved.

また、セパレータ３は、ガスや冷却液の分配性能の向上により、流通領域Ｆにおけるガスや冷却液の流量が均一化され、発電効率や冷却効率も向上する。さらに、ガスや冷却水の供給に低出力の供給源を使用することが可能になるので、供給源の小型軽量化や低コスト化などにも貢献することができる。   In addition, the separator 3 has a uniform gas and coolant flow rate in the flow region F due to an improvement in the distribution performance of the gas and the coolant, thereby improving the power generation efficiency and the cooling efficiency. Furthermore, since it is possible to use a low-output supply source for supplying gas and cooling water, it is possible to contribute to reducing the size and weight of the supply source and reducing the cost.

図５〜図１０は、本発明に係わる燃料電池の単セル用セパレータの第２〜第６の実施形態を説明する図である。以下の各実施形態において、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   5-10 is a figure explaining the 2nd-6th embodiment of the separator for single cells of the fuel cell concerning this invention. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

〈第２実施形態〉
図５（Ａ）に示すセパレータ３は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面において、ディフューザ領域Ｄの下流側の範囲に、ガス制御領域ＧＡを配置すると共に、図示の裏面である冷却液流路ＦＣ側の面において、上流側の範囲に、冷却液制御領域ＣＡを配置している。 Second Embodiment
The separator 3 shown in FIG. 5A has a gas control area GA disposed in a range downstream of the diffuser area D on the surface on the gas flow path FA (FB) side, and a coolant flow that is the back surface shown in the figure. On the surface on the path FC side, the coolant control area CA is arranged in the upstream range.

そして、セパレータ３は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面において、下流側のガス制御領域ＧＡに、少なくとも１つ以上の拡散用の制御凸部１０を備えていると共に、冷却液制御領域ＣＡの裏側領域（下流側の範囲）に、少なくとも１つ以上の容積拡大用の制御凹部２０を備えている。   The separator 3 includes at least one or more diffusion control projections 10 in the gas control area GA on the downstream side of the gas flow path FA (FB) side, and the coolant control area CA. At least one or more volumetric control recesses 20 are provided in the rear side region (downstream range).

ガス制御領域ＧＡに設けた制御凸部１０は、図５（Ｃ）に示すように、セパレータ３に対して、一体的に突出成形されている。また、冷却液制御領域ＣＡの裏側領域（下流側の範囲）に設けた制御凹部２０は、セパレータ素材を表裏反転形状に成形することで形成してある。このため、図５（Ｂ）に示すように、冷却液流路ＦＣ側である冷却液制御領域ＣＡには、制御凹部２０の反転形状である制御凸部１０が形成されている。   As shown in FIG. 5C, the control projection 10 provided in the gas control area GA is integrally projected and formed with respect to the separator 3. Moreover, the control recessed part 20 provided in the back side area | region (downstream range) of the coolant control area | region CA is formed by shape | molding a separator raw material in the front-and-back reverse shape. For this reason, as shown in FIG. 5B, a control convex portion 10 that is the inverted shape of the control concave portion 20 is formed in the coolant control area CA on the coolant flow path FC side.

ガス制御領域ＧＡに設けた制御凸部１０は、平面視円形状を成しており、縦横に所定間隔で配列してある。図示例の制御凸部１０は多数である。また、冷却液制御領域ＣＡの裏側領域に設けた制御凹部２０は、一方向に連続する溝状を成しており、セパレータ３の短辺に沿う方向を長手方向にして所定間隔で配列してある。図示例の制御凹部２０は３個である。ここで、制御凹部２０は、溝状であるから、図５（Ａ）の裏側である冷却液制御領域ＣＡでは、一方向に連続するリブ状の制御凸部１０になっている。   The control projections 10 provided in the gas control region GA have a circular shape in plan view, and are arranged at predetermined intervals in the vertical and horizontal directions. The control convex part 10 of the example of illustration is many. In addition, the control recess 20 provided in the back side region of the coolant control region CA has a groove shape continuous in one direction, and is arranged at predetermined intervals with the direction along the short side of the separator 3 as the longitudinal direction. is there. There are three control recesses 20 in the illustrated example. Here, since the control recessed part 20 is groove-shaped, in the cooling liquid control area | region CA which is the back side of FIG. 5 (A), it becomes the rib-shaped control convex part 10 which continues in one direction.

上記構成を備えたセパレータ３は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面のディフューザ領域Ｄにおいて、マニホールド穴Ｈ１から供給されたガスが、図５（Ａ）中の矢印で示すように、抵抗なく流れた後に、流通領域Ｆの直前のガス制御領域ＧＡで拡散されるので、圧力損失を低減しつつ流通領域Ｆに対する分配性が向上する。   In the separator 3 having the above-described configuration, the gas supplied from the manifold hole H1 in the diffuser region D on the surface on the gas flow path FA (FB) side has no resistance, as indicated by an arrow in FIG. After flowing, the gas is diffused in the gas control area GA immediately before the circulation area F, so that the distribution property to the circulation area F is improved while reducing the pressure loss.

さらに、セパレータ３は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面のディフューザ領域Ｄにおいて、冷却液制御領域ＣＡの裏側領域（上流側の範囲）では、制御凹部２０により流路の容積が部分的に拡大され、ガスの流れの偏りが防止されるので、圧力損失を低減しつつ流通領域Ｆに対する分配性を高めることができる。   Further, in the diffuser region D on the surface on the gas flow path FA (FB) side, the separator 3 has a flow volume partially reduced by the control recess 20 in the back region (upstream range) of the coolant control region CA. Since it is enlarged and the deviation of the gas flow is prevented, it is possible to improve the distribution of the flow region F while reducing the pressure loss.

すなわち、単セルＣでは、例えばディフューザ領域Ｄに制御部分がない場合、マニホールド穴Ｈ１から供給されたガス（冷却液）は、最短距離を流れようとして一部に集中し、流通領域Ｆに対するガス（冷却液）の分配性が低下する。これに対して、上記のセパレータ３は、制御突起１０によりガス（冷却液）を拡散させることにより、流通領域Ｆに対するガス（冷却液）の分配性を高めることができる。また、セパレータ３は、制御凹部２０により流路の容積を部分的に拡大することによっても、ガス（冷却液）の流れが一部に集中するのを防止し、流通領域Ｆに対する分配性を高めることができる。   That is, in the single cell C, for example, when there is no control part in the diffuser region D, the gas (cooling liquid) supplied from the manifold hole H1 concentrates in part to flow through the shortest distance, and the gas ( (Distribution of cooling liquid) is reduced. On the other hand, the separator 3 described above can increase the distribution of the gas (coolant) with respect to the flow region F by diffusing the gas (coolant) with the control protrusion 10. Further, the separator 3 also prevents the gas (coolant) flow from concentrating in part by partially expanding the volume of the flow path by the control recess 20 and improves the distribution to the flow region F. be able to.

また、この実施形態のセパレータ３では、図５（Ａ）の裏側である冷却液流路ＦＡ（ＦＢ）側の面において、ディフューザ領域Ｄの冷却液制御領域ＣＡに制御凸部１０が形成されているので、マニホールド穴Ｈ２から供給された冷却液が、制御凸部１０によって供給直後に拡散された後に流通領域Ｆに流れる（図４Ｂ参照）ので、圧力損失を低減しつつ流通領域Ｆに対する冷却液の分配性を向上させることができる。   Moreover, in the separator 3 of this embodiment, the control convex part 10 is formed in the coolant control area | region CA of the diffuser area | region D in the surface at the side of the coolant flow path FA (FB) which is the back side of FIG. Since the coolant supplied from the manifold hole H2 is diffused immediately after the supply by the control projection 10 and then flows into the flow region F (see FIG. 4B), the coolant for the flow region F is reduced while reducing pressure loss. Can be improved in distribution.

〈第３実施形態〉
図６（Ａ）に示すセパレータ３は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面において、ディフューザ領域Ｄの下流側の範囲に、ガス制御領域ＧＡを配置すると共に、冷却液流路ＦＣ側の面において、ディフューザ領域Ｄの上流側の範囲に、冷却液制御領域ＣＡを配置している。 <Third Embodiment>
The separator 3 shown in FIG. 6A has a gas control region GA disposed in a range downstream of the diffuser region D on the gas flow path FA (FB) side surface, and a surface on the coolant flow path FC side. , The coolant control area CA is arranged in the range upstream of the diffuser area D.

また、セパレータ３は、冷却液流路ＦＣ側の面において、ガス制御領域ＧＡの裏側領域（下流側の範囲）に、少なくとも１つ以上の容積拡大用の制御凹部２０を備えると共に、冷却液制御領域ＣＡに、冷却液の拡散を行うための少なくとも１つ以上の制御凸部１０を備えている。   Further, the separator 3 includes at least one or more volume-increasing control recesses 20 in the back side region (downstream range) of the gas control region GA on the surface on the coolant flow path FC side, and the coolant control. The area CA includes at least one control projection 10 for diffusing the cooling liquid.

冷却液制御領域ＣＡに設けた制御凸部１０は、図６（Ｂ）に示すように、セパレータ３に対して、一体的に突出成形されている。また、ガス制御領域ＧＡの裏側領域に設けた制御凹部２０は、セパレータ素材を表裏反転形状に成形することで形成してある。このため、図６（Ｃ）に示すように、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側であるガス制御領域ＧＡには、制御凹部２０の反転形状である制御凸部１０が形成されている。   As shown in FIG. 6B, the control projection 10 provided in the coolant control area CA is integrally projected and formed with respect to the separator 3. Moreover, the control recessed part 20 provided in the back side area | region of the gas control area | region GA is formed by shape | molding a separator raw material in front and back inversion shape. For this reason, as shown in FIG. 6C, the control convex portion 10 that is the inverted shape of the control concave portion 20 is formed in the gas control region GA on the gas flow path FA (FB) side.

冷却液制御領域ＣＡに設けた制御凸部１０は、平面視で一方向に連続するリブ状を成しており、セパレータ３の短辺に沿う方向を長手方向にして所定間隔で配列してある。図示例の制御凸部１０は３個である。また、ガス制御領域ＧＡの裏側領域（下流側の範囲）に設けた制御凹部２０は、平面視で円形を成しており、縦横に所定間隔で配列してある。図示例の制御凹部２０は多数である。これにより、図６（Ａ）の裏側であるガス制御領域ＧＡには、制御凹部２０の反転形状である制御凸部１０が縦横に多数配列されている。   The control projections 10 provided in the coolant control area CA have a rib shape continuous in one direction in a plan view, and are arranged at predetermined intervals with the direction along the short side of the separator 3 as the longitudinal direction. . There are three control convex portions 10 in the illustrated example. Moreover, the control recessed part 20 provided in the back side area | region (range of the downstream side) of the gas control area | region GA has comprised the circle | round | yen in planar view, and is arranged at predetermined intervals vertically and horizontally. There are many control recesses 20 in the illustrated example. As a result, in the gas control area GA, which is the back side of FIG. 6A, a large number of control convex portions 10 that are inverted shapes of the control concave portions 20 are arranged vertically and horizontally.

上記構成を備えたセパレータ３は、冷却液流路ＦＣ側の面のディフューザ領域Ｄにおいて、マニホールド穴Ｈ２から供給された冷却液が、図６（Ａ）中の矢印で示すように、制御凸部１０によって供給直後に拡散され、流通領域Ｆに対する冷却液の分配性を向上させることができる。また、セパレータ３は、ガス制御領域ＧＡの裏側領域（下流側の範囲）では、制御凹部２０により流路の容積が部分的に拡大され、冷却液の流れが一部に集中するのを防止する。これにより、上記のセパレータ３は、圧力損失を低減しつつ冷却液の分配性を高めることができる。   In the separator 3 having the above-described configuration, the coolant supplied from the manifold hole H2 in the diffuser region D on the surface on the coolant flow path FC side is controlled by the control protrusion as shown by the arrow in FIG. 10 is diffused immediately after the supply, and the distribution of the cooling liquid to the flow region F can be improved. Further, the separator 3 prevents the flow of the coolant from concentrating in part in the back side region (downstream range) of the gas control region GA by partially expanding the volume of the flow path by the control recess 20. . Thereby, said separator 3 can improve the distribution property of a cooling fluid, reducing a pressure loss.

また、この実施形態のセパレータ３では、図６（Ａ）の裏側であるガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面において、ディフューザ領域Ｄのガス液制御領域ＧＡに制御凸部１０が形成されているので、マニホールド穴Ｈ１から供給されたガスが、供給直後は抵抗なく流れ、流通領域Ｆの直前のガス制御領域ＧＡで拡散（図４Ａ参照）されるので、圧力損失を低減しつつ流通領域Ｆに対するガスの分配性が向上する。   Moreover, in the separator 3 of this embodiment, the control convex part 10 is formed in the gas liquid control area | region GA of the diffuser area | region D in the surface by the side of the gas flow path FA (FB) which is the back side of FIG. 6 (A). Therefore, the gas supplied from the manifold hole H1 flows without resistance immediately after the supply, and diffuses in the gas control area GA immediately before the flow area F (see FIG. 4A), so that the pressure loss is reduced while reducing the pressure loss. Gas distribution is improved.

〈変形例〉
ここで、図７は、本発明に係わる単セル用セパレータの変形例を説明する図である。
セパレータ３の制御凸部１０は、先の図５（Ｃ）及び図６（Ｂ）に示すように、セパレータ３に一体成形することが可能である。また、セパレータ３の制御凸部１０は、図７（Ｂ１）及び（Ｃ１）に示すように、別部品により形成しても良いし、図７（Ｂ２）及び（Ｃ２）に示すように、表裏反転形状にすることで、その裏側を制御凹部２０を形成することもできる。 <Modification>
Here, FIG. 7 is a figure explaining the modification of the separator for single cells concerning this invention.
The control convex portion 10 of the separator 3 can be integrally formed with the separator 3 as shown in FIGS. 5 (C) and 6 (B). Moreover, the control convex part 10 of the separator 3 may be formed by separate parts as shown in FIGS. 7 (B1) and (C1), or as shown in FIGS. 7 (B2) and (C2). By making it an inverted shape, the control recess 20 can be formed on the back side.

セパレータ３は、セパレータ素材を熱間プレス、冷間プレス、及びハイドロフォーミングのいずれかで成形することにより、表裏反転形状に形成することができる。これにより、容易に大量生産することが可能であると共に、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すセパレータ３、すなわち表裏に制御凸部１０及び制御凹部２０を有するセパレータ３を一度の加工で得ることができる。   The separator 3 can be formed in a reversed shape by forming the separator material by any one of hot pressing, cold pressing, and hydroforming. Thus, mass production can be easily performed, and the separator 3 shown in FIGS. 5A and 6A, that is, the separator 3 having the control convex portion 10 and the control concave portion 20 on the front and back is processed once. Can be obtained at

また、セパレータ３に設ける制御凸部１０及び制御凹部２０は、その形状が特に限定されるものではないが、例えば、一方向に連続するリブ形、円形、及び楕円形のいずれかにすることができる。とくに、制御凸部１０は、円形や楕円形にした場合には、流路抵抗の低減を図ることができる。   Moreover, the shape of the control convex part 10 and the control concave part 20 provided in the separator 3 is not particularly limited. For example, the control convex part 10 and the control concave part 20 may be any one of a rib shape, a circular shape, and an elliptic shape that are continuous in one direction. it can. In particular, when the control convex part 10 is circular or elliptical, the flow resistance can be reduced.

さらに、セパレータ３の制御凸部１０は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）又は冷却液流路ＦＣを形成する相手部品に当接する突出高さを有する構成にすることができる。相手部品とは、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面ではフレーム１であり、冷却液流路ＦＣ側の面では、図６（Ｂ）に示すように単セルＣを積層した際に隣接する単セルＣのセパレータ３である。   Furthermore, the control convex part 10 of the separator 3 can be made into the structure which has the protrusion height contact | abutted to the other components which form gas flow path FA (FB) or the cooling fluid flow path FC. The counterpart component is the frame 1 on the surface on the gas flow path FA (FB) side, and is adjacent on the surface on the coolant flow path FC side when the single cells C are stacked as shown in FIG. The separator 3 is a single cell C.

上記のセパレータ３は、制御凸部１０を相手部品に当接させることで、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）及び冷却液流路ＦＣを高さ（厚さ）を維持すると同時に、各流路の狭窄を防止し、ガスや冷却液の流通性を良好に保つことができる。   The separator 3 maintains the height (thickness) of the gas flow path FA (FB) and the coolant flow path FC by bringing the control convex portion 10 into contact with the counterpart component, and at the same time narrows each flow path. Can be prevented, and the flowability of gas and coolant can be kept good.

〈第５実施形態〉
図８に示すセパレータ３は、冷却液流路ＦＣ側の面において、ディフューザ領域Ｄの冷却液制御領域ＣＡに、平面視で円形状と楕円形状の制御凸部１０を複数配置したものである。図示例では、図中で右方向となる冷却液の供給方向に対して、円形の制御凸部１０と楕円形の制御凸部１０とを所定間隔で直列配置して、これを１組とし、前記供給方向に直交する方向に複数組を所定間隔で配置したものである。 <Fifth Embodiment>
The separator 3 shown in FIG. 8 has a plurality of circular and elliptical control convex portions 10 arranged in a plan view in the coolant control area CA of the diffuser area D on the surface on the coolant flow path FC side. In the illustrated example, a circular control convex portion 10 and an elliptical control convex portion 10 are arranged in series at a predetermined interval with respect to the coolant supply direction which is the right direction in the drawing, and this is set as one set. A plurality of sets are arranged at predetermined intervals in a direction orthogonal to the supply direction.

上記のセパレータ３は、マニホールド穴Ｈ２から供給された冷却液が、図中の矢印で示すように、制御凸部１０によって供給直後に放射状に拡散され、その後抵抗なく流れるので、圧力損失を低減しつつ流通領域Ｆに対する冷却液の分配性をより向上させることができる。   In the separator 3 described above, the coolant supplied from the manifold hole H2 is diffused radially immediately after the supply by the control projection 10 as shown by the arrows in the figure, and then flows without resistance, thereby reducing pressure loss. In addition, the distribution of the coolant with respect to the flow region F can be further improved.

〈第５及び第６の実施形態〉
図９及び図１０に示すセパレータ３は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）側の面において、ガス制御領域ＧＡとガス用のマニホールド穴Ｈ１，Ｈ３との間に、別の制御凸部１１を設けた構成である。 <Fifth and sixth embodiments>
The separator 3 shown in FIGS. 9 and 10 is provided with another control convex portion 11 between the gas control region GA and the gas manifold holes H1 and H3 on the surface on the gas flow path FA (FB) side. It is a configuration.

図９に示すセパレータ３は、ガス制御領域ＧＡとガス用のマニホールド穴Ｈ１，Ｈ３との間に、平面視で楕円形状の制御凸部１１を２個配列した構成であり、冷却液制御領域ＣＡの裏側領域に、制御凹部２０を備えている。また、図１０に示すセパレータ３は、ガス制御領域ＧＡとガス用のマニホールド穴Ｈ１，Ｈ３との間に、平面視で円形状の制御凸部１１を４個配列した構成である。   The separator 3 shown in FIG. 9 has a configuration in which two elliptical control projections 11 are arranged in plan view between the gas control area GA and the gas manifold holes H1 and H3. The control recessed part 20 is provided in the back side area | region. Further, the separator 3 shown in FIG. 10 has a configuration in which four circular control convex portions 11 are arranged in plan view between the gas control region GA and the gas manifold holes H1 and H3.

これらの制御凸部１１は、ガス流路ＦＡ（ＦＢ）を形成する相手部品、すなわちフレーム１に当接する突出高さを有する構成にすることがより望ましい。   These control convex portions 11 are more preferably configured to have a protruding height that abuts against a counterpart component that forms the gas flow path FA (FB), that is, the frame 1.

上記構成を備えたセパレータ３は、先の各実施形態と同様の作用及び効果を得ることができるうえに、ガス制御領域ＧＡとガス用のマニホールド穴Ｈ１，Ｈ３との間に設けた制御凸部１１により、マニホールド穴Ｈ１，Ｈ３から供給された直後のガスを拡散させる。これにより、セパレータ３は、ガス制御領域ＧＡにおけるガスの拡散をより促進させて、流通領域Ｆに対するガスの分配性をより向上させる。   The separator 3 having the above-described configuration can obtain the same operations and effects as those of the previous embodiments, and the control projection provided between the gas control area GA and the gas manifold holes H1 and H3. 11, the gas immediately after being supplied from the manifold holes H1 and H3 is diffused. Thereby, the separator 3 further promotes the diffusion of the gas in the gas control area GA and further improves the gas distribution property with respect to the flow area F.

また、セパレータ３は、上記の制御凸部１１を相手部材であるフレーム１に当接させることで、ガス流路の高さ（厚み）を維持すると同時に、フレーム１を支持することができる。これにより、例えば、薄型化に有利なフィルム状のフレーム１を使用した単セルＣにも適用することができ、フレーム１の撓みを防止しつつガスの良好な流通性を確保することができる。   Further, the separator 3 can support the frame 1 while maintaining the height (thickness) of the gas flow path by bringing the control convex portion 11 into contact with the frame 1 which is the counterpart member. Thereby, for example, it can be applied to the single cell C using the film-like frame 1 that is advantageous for thinning, and it is possible to ensure good gas circulation while preventing the frame 1 from being bent.

上記の各実施形態で説明した単セル用セパレータ３を備えた単セルＣ、及び単セルＣを複数積層して成る燃料電池スタックＦＳは、ガス及び冷却液の流通性の向上に伴って、発電機能及び冷却機能がより一層高められる。   The single cell C provided with the single cell separator 3 described in each of the above embodiments, and the fuel cell stack FS formed by laminating a plurality of single cells C, generate power as the flow of gas and coolant improves. Function and cooling function are further enhanced.

本発明に係わる燃料電池スタックは、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、例えば、制御凸部及び制御凹部の形状や大きさ、数などを適宜変更することができ、上記各実施形態の構成を適宜組み合わせたりすることも可能である。また、各実施形態では、セパレータの供給用のマニホールド穴側のみを図示したが、排出用のマニホールド穴Ｈ４〜Ｈ６側（図２参照）に同等の構成を設けることも当然可能である。   The configuration of the fuel cell stack according to the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the shape, size, number, and the like of the control protrusions and the control recesses can be changed as appropriate. It is also possible to appropriately combine the configurations of the embodiments. In each embodiment, only the manifold hole side for supplying the separator is illustrated, but it is naturally possible to provide an equivalent configuration on the side of the discharge manifold holes H4 to H6 (see FIG. 2).

Ｃ 単セル
ＣＡ 冷却液制御領域
Ｄ ディフューザ領域
Ｆ 流通領域
ＦＡ，ＦＢ ガス流路
ＦＳ 燃料電池スタック
１ 膜電極接合体
ＦＣ 冷却液流路
ＧＡ ガス制御領域
Ｈ１〜Ｈ３ 供給用のマニホールド穴
Ｈ４〜Ｈ６ 排出用のマニホールド穴
３ セル用セパレータ
１０，１１ 制御凸部
２０ 制御凹部 C Single cell CA Coolant control area D Diffuser area F Distribution area FA, FB Gas flow path FS Fuel cell stack 1 Membrane electrode assembly FC Coolant flow path GA Gas control area H1-H3 Supply manifold holes H4-H6 Discharge Manifold hole 3 Cell separator 10, 11 Control projection 20 Control recess

Claims (12)

燃料電池の単セルにおいて膜電極接合体に相対向する一方の面でガス流路を形成し且つ他方の面で冷却液流路を形成する単セル用セパレータであって、
膜電極接合体の発電領域に対応する流通領域と、流通領域を間にして配置され且つガス及び冷却液の供給及び排出を行う夫々のマニホールド穴と、流路領域とマニホールド穴との間の領域であるディフューザ領域とを有し、
少なくとも供給用のマニホールド穴に隣接するディフューザ領域を上流側の範囲と下流側の範囲に区分し、ガスの流れを制御するガス制御領域と、冷却液の流れを制御する冷却液制御領域とを、表裏で互いに異なる範囲に配置したことを特徴とする単セル用セパレータ。 A separator for a single cell in which a gas flow path is formed on one surface facing a membrane electrode assembly in a single cell of a fuel cell and a coolant flow path is formed on the other surface,
A flow area corresponding to the power generation area of the membrane electrode assembly, a manifold hole arranged between the flow areas and supplying and discharging gas and coolant, and a region between the flow path area and the manifold hole And a diffuser region that is
At least a diffuser region adjacent to the supply manifold hole is divided into an upstream range and a downstream range, and a gas control region for controlling the flow of gas and a coolant control region for controlling the flow of coolant are provided. A separator for a single cell, which is arranged in different ranges on the front and back sides. ガス流路側の面において、ディフューザ領域の下流側の範囲に、ガス制御領域を配置すると共に、冷却液流路側の面において、ディフューザ領域の上流側の範囲に、冷却液制御領域を配置したことを特徴とする請求項１に記載の単セル用セパレータ。   The gas control region is arranged in the range downstream of the diffuser region on the gas channel side surface, and the coolant control region is arranged in the range upstream of the diffuser region on the surface of the coolant channel side. The single cell separator according to claim 1, wherein the separator is a single cell separator. ガス流路側の面において、ガス制御領域に、少なくとも１つ以上の拡散用の制御凸部を備えていると共に、冷却液制御領域の裏側領域に、少なくとも１つ以上の容積拡大用の制御凹部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の単セル用セパレータ。   In the surface on the gas flow path side, the gas control region is provided with at least one or more diffusion control convex portions, and at least one or more volume expansion control concave portions are provided on the back side region of the coolant control region. The single-cell separator according to claim 1, wherein the single-cell separator is provided. 冷却液流路側の面において、ガス制御領域の裏側領域に、少なくとも１つ以上の容積拡大用の制御凹部を備えていると共に、冷却液制御領域に、少なくとも１つ以上の拡散用の制御凸部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の単セル用セパレータ。   On the surface of the coolant flow path side, at least one or more volume-increasing control recesses are provided in the back region of the gas control region, and at least one or more diffusion control projections are provided in the coolant control region. The single-cell separator according to claim 1, wherein the single-cell separator is provided. 凹凸が表裏反転形状に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の単セル用セパレータ。   5. The single cell separator according to claim 3, wherein the unevenness is formed in an inverted shape. セパレータ素材を熱間プレス、冷間プレス、及びハイドロフォーミングのいずれかで成形することにより、表裏反転形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の単セル用セパレータ。   6. The separator for single cells according to claim 5, wherein the separator material is formed in a reverse shape by forming the separator material by any one of hot pressing, cold pressing, and hydroforming. 制御凸部が、別部品により形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の単セル用セパレータ。   The single-cell separator according to claim 3 or 4, wherein the control convex portion is formed of a separate part. 制御凸部が、平面視において、一方向に連続するリブ形、円形、及び楕円形のいずれかであることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の単セル用セパレータ。   The single-cell separator according to any one of claims 3 to 7, wherein the control convex portion is any one of a rib shape, a circular shape, and an elliptic shape that are continuous in one direction in a plan view. ガス流路側の面において、ガス制御領域とガス用のマニホールド穴との間に、別の制御凸部を設けたことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の単セル用セパレータ。   9. The single cell according to claim 3, wherein another control convex portion is provided between the gas control region and the gas manifold hole on the gas flow path side surface. Separator. 制御凸部が、ガス流路又は冷却液流路を形成する相手部品に当接する突出高さを有していることを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の単セル用セパレータ。   10. The unit cell according to claim 3, wherein the control convex portion has a protruding height that abuts against a mating part that forms a gas flow path or a coolant flow path. Separator. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセパレータを備えたことを特徴とする単セル。   A single cell comprising the separator according to any one of claims 1 to 10. 請求項１１に記載の単セルを複数積層して成ることを特徴とする燃料電池スタック。   A fuel cell stack comprising a plurality of the single cells according to claim 11 stacked.
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