(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが水平方向に積層される燃料電池スタックであって、
前記燃料電池スタックの両側部には、積層方向に連通して冷却媒体を流通させる複数の冷却媒体連通孔が上下に設けられるとともに、
上方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体を前記セパレータ間に設けられる冷却媒体流路に供給する一対の冷却媒体供給連通孔である一方、
下方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体を前記冷却媒体流路から排出する一対の冷却媒体排出連通孔であり、
前記一対の冷却媒体供給連通孔と前記一対の冷却媒体排出連通孔とを接続する冷却媒体連通孔接続部を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの積層方向両端に、エンドプレートが配設されるとともに、
少なくとも一方の前記エンドプレートには、前記冷却媒体連通孔接続部が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの積層方向両端に、絶縁プレートを介装してエンドプレートが配設されるとともに、
少なくとも一方の前記絶縁プレートには、前記冷却媒体連通孔接続部が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、少なくとも１つの前記セパレータには、前記冷却媒体連通孔接続部が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、少なくとも前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの積層方向一端に配置されるエンドプレートの外部には、前記冷却媒体連通孔接続部である配管部材が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項６】
電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが水平方向に積層される燃料電池スタックであって、
前記燃料電池スタックの両側部には、積層方向に連通して冷却媒体を流通させる複数の冷却媒体連通孔が上下に設けられるとともに、
上方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体を前記セパレータ間に設けられる冷却媒体流路に供給する一対の冷却媒体供給連通孔である一方、
下方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体を前記冷却媒体流路から排出する一対の冷却媒体排出連通孔であり、
セパレータ面に形成された一対の空気通路を介して前記一対の冷却媒体供給連通孔に連通して前記積層方向に延在するマニホールド連通孔と、
少なくとも前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの積層方向一端に配置されるエンドプレートに設けられ、前記マニホールド連通孔と前記一対の冷却媒体排出連通孔とを接続する冷却媒体連通孔接続部と、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池スタックにおいて、前記冷却媒体連通孔接続部は、前記エンドプレートの外部に配置される配管部材により構成されることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが水平方向に積層される燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路が設けられるとともに、他方のセパレータの面内に、カソード側電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路が設けられている。また、セパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が、前記セパレータの面方向に沿って設けられている。
【０００４】
さらに、この種の燃料電池では、単位セルの積層方向に貫通して燃料ガスを流すための燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔と、酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔と、冷却媒体を流すための冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔とを内部に備える、所謂、内部マニホールド型燃料電池を構成する場合が多い。
【０００５】
内部マニホールド型燃料電池に関連する技術として、例えば、特許文献１が知られている。この特許文献１では、図１１に示すように、冷却媒体通路を確保するためのスペーサ１を備えており、このスペーサ１の周辺部２には、上下に一方の反応ガス流路となる孔３と、他方の反応ガス流路となる孔４とが設けられている。周辺部２の両側部には、それぞれ冷却媒体通路となる一対の孔５が上下に設けられており、前記孔５は、連通路６を介して中央部の冷却媒体用空間７に連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６０４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池では、組み立て時やメンテナンス時等に、この燃料電池内に冷却媒体を充填する作業が行われている。しかしながら、上記のスペーサ１では、周辺部２の両側部下部側に設けられている各孔５の上部には、連通路６から上方に離間した開口部分８が存在している。このため、この開口部分８に空気が滞留し易く、この空気を抜き取ることができないという問題がある。
【０００８】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、冷却媒体連通孔に進入した空気を容易且つ確実に外部に排出させることができ、燃料電池内部に前記空気が滞留することを可及的に阻止することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが水平方向に積層される燃料電池スタックに関するものである。
【００１０】
この燃料電池スタックは、燃料電池スタックの両側部には、積層方向に連通して冷却媒体を流通させる複数の冷却媒体連通孔が上下に設けられるとともに、上方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体をセパレータ間に設けられる冷却媒体流路に供給する一対の冷却媒体供給連通孔である一方、下方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体を前記冷却媒体流路から排出する一対の冷却媒体排出連通孔であり、前記一対の冷却媒体供給連通孔と前記一対の冷却媒体排出連通孔とを接続する冷却媒体連通孔接続部を備えている。
【００１２】
さらに、この燃料電池スタックは、電解質・電極構造体とセパレータとの積層方向両端に、エンドプレートが配設されるとともに、少なくとも一方の前記エンドプレートには、冷却媒体連通孔接続部が設けられることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、この燃料電池スタックは、電解質・電極構造体とセパレータとの積層方向両端に、絶縁プレートを介装してエンドプレートが配設されるとともに、少なくとも一方の前記絶縁プレートには、冷却媒体連通孔接続部が設けられることが好ましい。
【００１４】
また、この燃料電池スタックは、少なくとも１つのセパレータには、冷却媒体連通孔接続部が設けられることが好ましい。
【００１５】
さらに、この燃料電池スタックは、少なくとも電解質・電極構造体とセパレータとの積層方向一端に配置されるエンドプレートの外部には、冷却媒体連通孔接続部である配管部材が設けられることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る燃料電池スタックは、燃料電池スタックの両側部には、積層方向に連通して冷却媒体を流通させる複数の冷却媒体連通孔が上下に設けられるとともに、上方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体をセパレータ間に設けられる冷却媒体流路に供給する一対の冷却媒体供給連通孔である一方、下方の前記冷却媒体連通孔は、前記冷却媒体を前記冷却媒体流路から排出する一対の冷却媒体排出連通孔であり、セパレータ面に形成された一対の空気通路を介して前記一対の冷却媒体供給連通孔に連通して前記積層方向に延在するマニホールド連通孔と、少なくとも電解質・電極構造体と前記セパレータとの積層方向一端に配置されるエンドプレートに設けられ、前記マニホールド連通孔と前記一対の冷却媒体排出連通孔とを接続する冷却媒体連通孔接続部と、を備えている。
【００１７】
また、冷却媒体連通孔接続部は、エンドプレートの外部に配置される配管部材により構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料電池スタックの側部には、上下に冷却媒体連通孔が設けられるとともに、上方の冷却媒体連通孔と下方の冷却媒体連通孔とは、冷却媒体連通孔接続部を介して接続されている。このため、下方の冷却媒体連通孔に進入した空気は、冷却媒体連通孔接続部を通って上方の冷却媒体連通孔に移動することが可能になる。
【００１９】
これにより、冷却媒体連通孔に進入した空気を容易且つ確実に外部に排出させることができ、燃料電池内部に前記空気が滞留することを可及的に阻止することが可能になる。
【００２０】
また、本発明によれば、燃料電池スタックの側部には、積層方向に連通して冷却媒体を流通させる複数の冷却媒体連通孔が上下に設けられるとともに、上方の冷却媒体連通孔に連通して前記積層方向に延在するマニホールド連通孔と、前記積層方向一端に配置されるエンドプレートに設けられ、前記マニホールド連通孔と下方の前記冷却媒体連通孔とを接続する冷却媒体連通孔接続部を備えている。従って、下方の冷却媒体連通孔に進入した空気は、冷却媒体連通孔接続部を通ってマニホールド連通孔側に移動することが可能になる。
【００２１】
これにより、冷却媒体連通孔に進入した空気を容易且つ確実に外部に排出させることができ、燃料電池内部に前記空気が滞留することを可及的に阻止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する第１エンドプレートの斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成する第２エンドプレートの斜視説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの一部省略斜視説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックの一部省略斜視説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図８】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図１１】特許文献１のスペーサの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、燃料電池１２を備え、複数の前記燃料電池１２を水平方向（矢印Ａ方向）に沿って互いに積層して構成される。
【００２４】
燃料電池１２の積層方向一端には、第１ターミナルプレート１４ａ、第１絶縁プレート１６ａ及び第１エンドプレート１８ａが積層される一方、積層方向他端には、第２ターミナルプレート１４ｂ、第２絶縁プレート１６ｂ及び第２エンドプレート１８ｂが積層される。
【００２５】
長方形状に構成される第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂは、矢印Ａ方向に延在する複数のタイロッド１９により一体的に締め付け保持される。なお、燃料電池スタック１０は、第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂを端板として含む箱状ケーシング（図示せず）により一体的に保持されてもよい。
【００２６】
図２に示すように、燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体２０が、第１及び第２セパレータ２２、２４に挟持される。第１及び第２セパレータ２２、２４は、例えば、カーボンセパレータの他、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等の金属セパレータにより構成される。
【００２７】
燃料電池１２の矢印Ｃ方向（図２中、重力方向）の上端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔２６ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔２８ａが、矢印Ｂ方向（水平方向）に配列して設けられる。
【００２８】
燃料電池１２の矢印Ｃ方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔２６ｂ、及び燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔２８ｂが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２９】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向の両端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔（冷却媒体連通孔）３０ａ、及び前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔（冷却媒体連通孔）３０ｂが、例えば、それぞれ上下に設けられる。
【００３０】
第１セパレータ２２の電解質膜・電極構造体２０に向かう面２２ａには、酸化剤ガス供給連通孔２６ａと酸化剤ガス排出連通孔２６ｂとに連通する酸化剤ガス流路３２が設けられる。
【００３１】
第２セパレータ２４の電解質膜・電極構造体２０に向かう面２４ａには、燃料ガス供給連通孔２８ａと燃料ガス排出連通孔２８ｂとに連通する燃料ガス流路３４が設けられる。
【００３２】
互いに隣接する燃料電池１２を構成する第１セパレータ２２の面２２ｂと、第２セパレータ２４の面２４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔３０ａと冷却媒体排出連通孔３０ｂとを連通する冷却媒体流路３６が設けられる。各冷却媒体供給連通孔３０ａと冷却媒体流路３６とは、連通路３８ａを介して連通するとともに、各冷却媒体排出連通孔３０ｂと前記冷却媒体流路３６とは、連通路３８ｂを介して連通する。
【００３３】
連通路３８ａは、冷却媒体供給連通孔３０ａの上方に設けられる一方、連通路３８ｂは、冷却媒体排出連通孔３０ｂの下部側に設けられる。冷却媒体供給連通孔３０ａ及び冷却媒体排出連通孔３０ｂは、矢印Ｃ方向に長尺に設定することにより、冷却媒体の圧力損失を削減させて、図示しない水ポンプの出力を低減させることができる。さらに、連通路３８ａ及び３８ｂを、冷却媒体供給連通孔３０ａの上部側及び冷却媒体排出連通孔３０ｂの下部側に設定することにより、冷却媒体流路３６の上下両端まで冷却媒体を良好に行き渡らせることができる。
【００３４】
第１セパレータ２２の面２２ａ、２２ｂには、第１シール部材４０ａが、一体的に又は個別に設けられるとともに、第２セパレータ２４の面２４ａ、２４ｂには、第２シール部材４０ｂが、一体的に又は個別に設けられる。
【００３５】
電解質膜・電極構造体２０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するカソード側電極４４及びアノード側電極４６とを備える。
【００３６】
カソード側電極４４及びアノード側電極４６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４２の両面に形成されている。
【００３７】
図３に示すように、第１エンドプレート１８ａの第１絶縁プレート１６ａ側の面５０ａには、冷却媒体供給連通孔３０ａと冷却媒体排出連通孔３０ｂとを上下方向に連通（接続）する溝部（冷却媒体連通孔接続部）５２ａが左右両側に形成される。
【００３８】
第１エンドプレート１８ａには、各溝部５２ａ内に位置し、冷却媒体供給連通孔３０ａに連通する冷却媒体入口５４ａと、冷却媒体排出連通孔３０ｂに連通する冷却媒体出口５４ｂとが貫通形成される。
【００３９】
図４に示すように、第２エンドプレート１８ｂの第２絶縁プレート１６ｂ側の面５０ｂには、冷却媒体供給連通孔３０ａと冷却媒体排出連通孔３０ｂとを上下に連通する溝部（冷却媒体連通孔接続部）５２ｂが左右両側に形成される。
【００４０】
第２エンドプレート１８ｂの上部には、酸化剤ガス供給連通孔２６ａに連通する酸化剤ガス入口５６ａと、燃料ガス供給連通孔２８ａに連通する燃料ガス入口５８ａとが貫通形成される。第２エンドプレート１８ｂの下部側には、酸化剤ガス排出連通孔２６ｂに連通する酸化剤ガス出口５６ｂと、燃料ガス排出連通孔２８ｂに連通する燃料ガス出口５８ｂとが形成される。
【００４１】
図１に示すように、第１エンドプレート１８ａの外面側には、上部側に供給マニホールド６０が取り付けられるとともに、下部側に排出マニホールド６２が取り付けられる。
【００４２】
供給マニホールド６０は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体入口５４ａ、５４ａに連通するとともに、前記供給マニホールド６０の上端部側には、空気抜き用ジョイント部６４が設けられる。排出マニホールド６２は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体出口５４ｂ、５４ｂに連通する。
【００４３】
第２エンドプレート１８ｂには、図示しないが、酸化剤ガス入口５６ａ、燃料ガス入口５８ａ、酸化剤ガス出口５６ｂ及び燃料ガス出口５８ｂにそれぞれマニホールドが設けられる。
【００４４】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００４５】
先ず、第２エンドプレート１８ｂの酸化剤ガス入口５６ａから酸化剤ガス供給連通孔２６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口５８ａから燃料ガス供給連通孔２８ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。
【００４６】
さらに、図１に示すように、供給マニホールド６０から第１エンドプレート１８ａの冷却媒体入口５４ａ、５４ａを介して冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００４７】
このため、酸化剤ガスは、図２に示すように、酸化剤ガス供給連通孔２６ａから第１セパレータ２２の酸化剤ガス流路３２に導入される。この酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３２に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、電解質膜・電極構造体２０のカソード側電極４４に供給される。
【００４８】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔２８ａから第２セパレータ２４の燃料ガス流路３４に導入される。この燃料ガスは、燃料ガス流路３４に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体２０のアノード側電極４６に供給される。
【００４９】
従って、電解質膜・電極構造体２０では、カソード側電極４４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極４６に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００５０】
次いで、電解質膜・電極構造体２０のカソード側電極４４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔２６ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。電解質膜・電極構造体２０のアノード側電極４６に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔２８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５１】
一方、２つの冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ２２と第２セパレータ２４との間に形成された冷却媒体流路３６に導入される。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向に移動して電解質膜・電極構造体２０を冷却した後、２つの冷却媒体排出連通孔３０ｂ、３０ｂから排出マニホールド６２を介して外部に排出される。
【００５２】
この場合、燃料電池スタック１０では、組み付け時やメンテナンス時に冷却媒体を充填する作業が行われている。具体的には、排出マニホールド６２から冷却媒体が重力注水される。冷却媒体は、冷却媒体排出連通孔３０ｂ、３０ｂに充填された後、各冷却媒体流路３６に沿って水位が上昇して冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに充填されるとともに、供給マニホールド６０に充填される。
【００５３】
その際、第１の実施形態では、第１エンドプレート１８ａの面５０ａ及び第２エンドプレート１８ｂの面５０ｂに、それぞれ冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａと冷却媒体排出連通孔３０ｂ、３０ｂとを連通する溝部５２ａ、５２ｂが形成されている（図３及び図４参照）。
【００５４】
このため、図２に示すように、特に、冷却媒体排出連通孔３０ｂの上部、すなわち、連通路３８ｂの上方に滞留し易い空気は、前記冷却媒体排出連通孔３０ｂの上部側に沿って矢印Ａ方向に移動して溝部５２ａ又は溝部５２ｂに導入された後、上方に移動する。冷却媒体の充填時には、燃料電池スタック１０を前後方向に揺動させる作業が行われるからである。
【００５５】
従って、溝部５２ｂの上方側に移動した空気は、冷却媒体供給連通孔３０ａに沿って第１エンドプレート１８ａ側に移動する一方、溝部５２ａの上方側に移動した空気は、この第１エンドプレート１８ａの上部側に設けられた冷却媒体入口５４ａから供給マニホールド６０内に導入される。供給マニホールド６０の上方には、ジョイント部６４が設けられており、空気は、このジョイント部６４から外部に排出される。
【００５６】
これにより、第１の実施形態では、燃料電池スタック１０の下方側に位置する冷却媒体排出連通孔３０ｂに進入した空気は、溝部５２ａ、５２ｂを通って上方側の冷却媒体供給連通孔３０ａに移動することが可能になる。
【００５７】
このため、冷却媒体排出連通孔３０ｂに進入した空気を容易且つ確実に外部に排出させることができ、燃料電池１２の内部に前記空気が滞留することを可及的に阻止することが可能になるという効果が得られる。なお、第１の実施形態では、第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂに、それぞれ溝部５２ａ、５２ｂを設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、前記第１エンドプレート１８ａにのみ前記溝部５２ａを設けてもよい。
【００５８】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック７０の一部省略斜視説明図である。
【００５９】
なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態以降においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
燃料電池スタック７０は、第１絶縁プレート７２ａ及び第２絶縁プレート７２ｂを備える。第１絶縁プレート７２ａには、燃料電池１２側の面７６ａに冷却媒体供給連通孔３０ａと、冷却媒体排出連通孔３０ｂとを上下方向に連通する一対の溝部（冷却媒体連通孔接続部）７８ａ、７８ａが形成される。
【００６１】
第２絶縁プレート７２ｂの燃料電池１２側の面７６ｂには、同様に、冷却媒体供給連通孔３０ａと冷却媒体排出連通孔３０ｂとを上下方向に連通する一対の溝部（冷却媒体連通孔接続部）７８ｂ、７８ｂが形成される。
【００６２】
溝部７８ａ、７８ｂは、第１の実施形態の第１エンドプレート１８ａに設けられた溝部５２ａ及び第２エンドプレート１８ｂに設けられた溝部５２ｂに代えて設けられる。従って、第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第２の実施形態では、第１絶縁プレート７２ａにのみ溝部７８ａを設けてもよい。
【００６３】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタック９０の一部省略斜視説明図である。
【００６４】
燃料電池スタック９０は、少なくとも１枚のセパレータ９２を備える。このセパレータ９２は、実質的に、第１セパレータ２２又は第２セパレータ２４と同様に構成され、例えば、前記第２セパレータ２４に設けられる第２シール部材４０ｂを切り欠いて冷却媒体供給連通孔３０ａと冷却媒体排出連通孔３０ｂとを上下方向に連通する溝部９４を形成する。これにより、第３の実施形態では、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６５】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタック１００の概略斜視説明図である。
【００６６】
燃料電池スタック１００は、複数の燃料電池１０２を積層して構成するとともに、燃料電池１０２は、図８に示すように、上部側に空気抜き孔１０４が積層方向に貫通形成される。空気抜き孔１０４は、第２セパレータ２４の面２４ｂに形成された一対の空気通路１０６を介して冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに連通する。
【００６７】
この第４の実施形態では、例えば、第１の実施形態の溝部５２ａ、５２ｂを設けた第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂ、第２の実施形態の溝部７８ａ、７８ｂを設けた第１絶縁プレート７２ａ及び第２絶縁プレート７２ｂ又は第３の実施形態の溝部９４を設けたセパレータ９２のいずれかを用いることができる。
【００６８】
従って、第４の実施形態では、冷却媒体排出連通孔３０ｂの上部側に進入した空気は、冷却媒体供給連通孔３０ａ側に移動した後、空気通路１０６から空気抜き孔１０４に排出される。さらに、第１エンドプレート１８ａに設けられたジョイント部１０８から外部に排出される。このため、第４の実施形態では、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
図９は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池スタック１２０の概略斜視説明図である。
【００７０】
燃料電池スタック１２０は、第１エンドプレート１２２を備えるとともに、前記第１エンドプレート１２２には、供給マニホールド１２４と排出マニホールド１２６とが設けられる。供給マニホールド１２４の上端部側には、一対の冷却媒体入口５４ａ、５４ａに連通する空気抜き用ジョイント部１２８が設けられる一方、排出マニホールド１２６の上端部側には、一対の冷却媒体出口５４ｂ、５４ｂに連通する空気抜き用ジョイント部１３０が設けられる。
【００７１】
ジョイント部１２８、１３０は、配管部材（冷却媒体連通孔接続部）１３２を介して接続される。ジョイント部１２８には、空気抜き配管１３４が接続されるとともに、前記空気抜き配管１３４と配管部材１３２の上部位置とは、ジョイント部１２８を挟んで同一高さに設定される。
【００７２】
このように構成される第５の実施形態では、冷却媒体排出連通孔３０ｂの上部に滞留し易い空気は、第１エンドプレート１２２の冷却媒体出口５４ｂを通って排出マニホールド１２６に導入された後、前記排出マニホールド１２６の上端部側に設けられたジョイント部１３０に移動する。この空気は、ジョイント部１３０から配管部材１３２を通って供給マニホールド１２４の上部側に設けられたジョイント部１２８に送られる。
【００７３】
供給マニホールド１２４では、冷却媒体供給連通孔３０ａに存在する空気が、第１エンドプレート１２２の冷却媒体入口５４ａから前記供給マニホールド１２４に導入された後、ジョイント部１２８に集められる。このため、排出マニホールド１２６及び供給マニホールド１２４に導入された空気は、ジョイント部１２８に一端が接続される空気抜き配管１３４を介して外部に排出される。
【００７４】
これにより、第５の実施形態では、上記の第１〜第４の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、配管部材１３２と空気抜き配管１３４とは、ジョイント部１２８を挟んで同一高さに配置されており、エア抜き処理が円滑且つ確実に遂行される。
【００７５】
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池スタック１４０の概略斜視説明図である。
【００７６】
燃料電池スタック１４０は、第４の実施形態に係る燃料電池スタック１００と同様に、燃料電池１０２を備えるとともに、前記燃料電池１０２の積層方向一端には、第１エンドプレート１４２が配置される。第１エンドプレート１４２の上部側には、複数の燃料電池１０２に設けられた空気抜き孔（マニホールド連通孔）１０４に連通する空気抜き用ジョイント部１４４が設けられる。
【００７７】
第１エンドプレート１４２には、排出マニホールド１４６が設けられるとともに、前記排出マニホールド１４６の上端部側には、空気抜き用ジョイント部１４８が設けられる。ジョイント部１４４、１４８は、配管部材（冷却媒体連通孔接続部）１５０により連結されるとともに、前記ジョイント部１４４には、空気抜き配管１５２の端部が接続される。配管部材１５０と空気抜き配管１５２とは、ジョイント部１４４を挟んで互いに同一高さに配置される。
【００７８】
このように構成される第６の実施形態では、第１エンドプレート１４２の外部に、空気抜き孔１０４と冷却媒体出口５４ｂとを接続する配管部材１５０が設けられており、上記の第１〜第５の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７９】
１０、７０、９０、１００、１２０、１４０…燃料電池スタック
１２、１０２…燃料電池
１８ａ、１８ｂ、１２２、１４２…エンドプレート
２０…電解質膜・電極構造体          ２２、２４、９２…セパレータ
２６ａ…酸化剤ガス供給連通孔        ２６ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
２８ａ…燃料ガス供給連通孔          ２８ｂ…燃料ガス排出連通孔
３０ａ…冷却媒体供給連通孔          ３０ｂ…冷却媒体排出連通孔
３２…酸化剤ガス流路                ３４…燃料ガス流路
３６…冷却媒体流路                  ３８ａ、３８ｂ…連通路
４２…固体高分子電解質膜            ４４…カソード側電極
４６…アノード側電極
５２ａ、５２ｂ、７８ａ、７８ｂ、９４…溝部
６０、１２４…供給マニホールド
６２、１２６、１４６…排出マニホールド
６４、１０８、１２８、１３０、１４４、１４８…ジョイント部
７２ａ、７２ｂ…絶縁プレート        １０４…空気抜き孔
１０６…空気通路                    １３２、１５０…配管部材
１３４、１５２…空気抜き配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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