(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池が積層され、単電池の積層方向に連通しかつ少なくとも積層方向の一方の端面にそれぞれ開口された第１流路および第２流路を有するセルスタックと、
第１流路の開口および第２流路の開口に接続されるマニホールド配管と、を備え、
マニホールド配管は、
第１流路の開口にシール部材を介して接続される第１接続用配管と、
第２流路の開口にシール部材を介して接続される第２接続用配管と、
第１接続用配管と第２接続用配管とを連結するとともに、セルスタックの端面上に配置される板状部材とを備え、
板状部材のセルスタック側の第１表面において、第１接続用配管および第２接続用配管の周囲それぞれに、シール部材が当接するシール当接面が設けられ、
第１接続用配管の周囲のシール当接面と第２接続用配管の周囲のシール当接面との間において、板状部材の第１表面または第１表面の裏面側の第２表面に溝部、または第１表面と第２表面とを貫通する開口部が形成されている、燃料電池スタック。
【請求項２】
板状部材の第１表面または第２表面において、一方の端縁から他方の端縁にまで延びるように溝部が形成されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
板状部材において、溝部および開口部が形成され、開口部は溝部と接続されている、請求項１または２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
開口部は、溝部の形成方向に沿った長孔形状を有する、請求項３に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
板状部材において、セルスタック側の第１表面に溝部が形成されている、請求項１から４のいずれか１つに記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
溝部の開口端縁における幅は、底面における幅よりも大きい、請求項１から５のいずれか１つに記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
マニホールド配管は絶縁性樹脂材料で形成されている、請求項１から６のいずれか１つに記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池スタックのマニホールド配管構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する空気などの酸化剤ガスとを、電気化学的に反応させることにより電力と熱とを同時に発生させるものである。そのため、燃料電池は、使用される燃料や構成材料などによって様々な種類に分けることができる。そのひとつに、高分子電解質膜を用いた高分子電解質型燃料電池がある。【０００３】
燃料電池スタックには、端面に燃料ガスおよび酸化剤ガス、冷却流体用の供給口、排出口がそれぞれ設けられる。これらの供給口／排出口には、外部より燃料ガス、酸化剤ガスを単電池に送るための配管、および発生した熱を回収するための冷却流体を流すための配管が接続される。そして、これらの配管は、マニホールド配管として一体的に形成されている。【０００４】
従来のマニホールド配管構造としては、特許文献１に開示されるものが知られている。特許文献１では、３つの配管を一体にし、シール性を向上させたマニホールド配管構造が提案されている。【０００５】
図８は、特許文献１に記載のマニホールド配管構造を有する燃料電池スタック９１の一部分解図を示す。【０００６】
図８において、マニホールド構造は、複数の配管９２と、配管９２よりも高強度の樹脂または金属から成る板状部材９３とを備え、それぞれの配管９２と板状部材９３とを樹脂等で一体成形したものを端板９４にボルト９５で固定するものである。端板９４にはめ込んだ補強部材９６と高強度の板状部材９３とでシール性を確実に保持するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６５３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、シール性を確実に保証するために板状部材は各配管で一体となって連続しており、隣接する配管に流れる流体間の断熱を行う断熱性能においてはなんら工夫されることはない。【０００９】
本開示は、前記従来の課題を解決するもので、複数の配管を連結して一体化されたマニホールド配管を備える燃料電池スタックにおいて、隣接する配管に流れる流体間の断熱性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本開示の燃料電池スタックは、以下の特徴を有する。【００１１】
本開示の一の態様によれば、複数の単電池が積層され、単電池の積層方向に連通しかつ少なくとも積層方向の一方の端面にそれぞれ開口された第１流路および第２流路を有するセルスタックと、第１流路の開口および第２流路の開口に接続されるマニホールド配管と、を備え、マニホールド配管は、第１流路の開口にシール部材を介して接続される第１接続用配管と、第２流路の開口にシール部材を介して接続される第２接続用配管と、第１接続用配管と第２接続用配管とを連結するとともに、セルスタックの端面上に配置される板状部材とを備え、板状部材のセルスタック側の第１表面において、第１接続用配管および第２接続用配管の周囲それぞれに、シール部材が当接するシール当接面が設けられ、第１接続用配管の周囲のシール当接面と第２接続用配管の周囲のシール当接面との間において、板状部材の第１表面または第１表面の裏面側の第２表面に溝部、または第１表面と第２表面とを貫通する開口部が形成されている、燃料電池スタックを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、燃料電池スタックが備える複数の配管を連結して一体化されたマニホールド配管において、隣接する配管に流れる流体間の断熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施の形態１における燃料電池スタックの一部分解斜視図
【図２】実施の形態１の燃料電池スタックにおける単電池を分解した展開図
【図３】実施の形態１の燃料電池スタックにおけるマニホールド配管を配管側から見た斜視図
【図４】実施の形態１の燃料電池スタックにおけるマニホールド配管を底面側から見た斜視図
【図５】（ａ）実施の形態１の燃料電池スタックにおけるマニホールド配管の上面図、（ｂ）マニホールド配管の断面図、（ｃ）マニホールド配管の底面図
【図６】実施の形態１の燃料電池スタックのマニホールド配管における開口部の他の例を示したマニホールド配管を正面側から見た斜視図
【図７】本開示の実施の形態２における燃料電池スタックの一部分解斜視図
【図８】特許文献１に記載された従来のマニホールド配管構造を持つ燃料電池スタックの一部分解図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の第１態様によれば、複数の単電池が積層され、単電池の積層方向に連通しかつ少なくとも積層方向の一方の端面にそれぞれ開口された第１流路および第２流路を有するセルスタックと、第１流路の開口および第２流路の開口に接続されるマニホールド配管と、を備え、マニホールド配管は、第１流路の開口にシール部材を介して接続される第１接続用配管と、第２流路の開口にシール部材を介して接続される第２接続用配管と、第１接続用配管と第２接続用配管とを連結するとともに、セルスタックの端面上に配置される板状部材とを備え、板状部材のセルスタック側の第１表面において、第１接続用配管および第２接続用配管の周囲それぞれに、シール部材が当接するシール当接面が設けられ、第１接続用配管の周囲のシール当接面と第２接続用配管の周囲のシール当接面との間において、板状部材の第１表面または第１表面の裏面側の第２表面に溝部、または第１表面と第２表面とを貫通する開口部が形成されている、燃料電池スタックを提供する。
【００１５】
本開示の第２態様によれば、板状部材の第１表面または第２表面において、一方の端縁から他方の端縁にまで延びるように溝部が形成されている、第１態様に記載の燃料電池スタックを提供する。
【００１６】
本開示の第３態様によれば、板状部材において、溝部および開口部が形成され、開口部は溝部と接続されている、第１または第２態様に記載の燃料電池スタックを提供する。
【００１７】
本開示の第４態様によれば、開口部は、溝部の形成方向に沿った長孔形状を有する、第３態様に記載の燃料電池スタックを提供する。
【００１８】
本開示の第５態様によれば、板状部材において、セルスタック側の第１表面に溝部が形成されている、第１から第４態様のいずれか１つに記載の燃料電池スタックを提供する。
【００１９】
本開示の第６態様によれば、溝部の開口端縁における幅は、底面における幅よりも大きい、第１から第５態様のいずれか１つに記載の燃料電池スタックを提供する。
【００２０】
本開示の第７態様によれば、マニホールド配管は絶縁性樹脂材料で形成されている、第１から第６態様のいずれか１つに記載の燃料電池スタックを提供する。
【００２１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本開示が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１における燃料電池スタック１の一部分解斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池スタック１は、セルスタック１０の片側にマニホールド配管１１を配置し、セルスタック１０の両側に、集電板１２と、端板４とを積層し、ボルトとナット（図示せず）により締結されて構成される。
【００２４】
ここで、締結方法は、ベルト締結などボルト締結以外でも構わない。このとき、セルスタック１０は、要求出力に応じて２〜２００段程度に単電池１３を積層して形成される。
【００２５】
図２は、単電池１３を分解した展開図を示したものである。
【００２６】
図２に示す通り、単電池１３は、ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）１４と、ガスシール１５を設けたセパレータ１６とを備える。ガスシール１５とセパレータ１６は別体でも構わない。そして、ＭＥＡ１４は、高分子電解質膜の両側に触媒層を設け、その外側にガス拡散層を重ねて形成されている（図示せず）。このとき、高分子電解質膜は、水素イオンを選択的に輸送する陽イオン交換樹脂で構成され、触媒層は、白金などの触媒機能を有する金属を担持させたカーボン粉末を主成分として構成されている。
【００２７】
更に、ガス拡散層は、反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）の通気性と電子の伝導性とを併せ持つ機能を有している。触媒およびガス拡散層を電極と説明する場合もある。
【００２８】
また、単電池１３のセパレータ１６は、ＭＥＡ１４の外側に配置され、その両面には流路１７が形成されている。そして、セパレータ１６の内面（ＭＥＡ１４側）に形成された流路１７は反応ガスを触媒層に供給する流路１７で、外面に形成された流路（図示せず）は冷却流体（例えば、冷却水）を単電池１３の間に流す流路である。このとき、ＭＥＡ１４で発生する熱を、冷却水で回収することによって、熱エネルギーとして利用することが可能となる。更に、セパレータ１６は導電性を有し、隣接するＭＥＡ１４を互いに電気的に直列に接続する。
【００２９】
そして、セパレータ１６に形成された反応ガスの流路１７と冷却水の流路は、上流端が供給口１８に接続され、下流端が排出口１９に接続される。また、ＭＥＡ１４の周縁部には、セパレータの供給口１８および排出口１９に対応してマニホールド孔（ＭＥＡに設けられる孔部）２０が設けられている。そのため、セパレータ１６およびＭＥＡ１４からなる単電池１３を積層してセルスタック１０を組み立てると、各々のセパレータ１６の供給口１８および排出口１９とＭＥＡ１４のマニホールド孔（ＭＥＡに設けられる孔部）２０が互いに繋がって連通する。これにより、反応ガスや冷却水などの流体のマニホールド、すなわち単電池１３の積層方向に連通され、各単電池内の流体の流路と連通された流路が形成される。なお、本実施の形態１では、これら反応ガスや冷却水のマニホールドが、第１流路、第２流路の一例となっている。
【００３０】
また、単電池１３のガスシール１５は、電極と供給口１８および排出口１９の外周を囲うようにセパレータ１６に配設されている。なお、ガスシール１５は、燃料ガスや酸化剤ガスが外にリークしたり、異なるガス同士が混合したりするのを防止するものである。
【００３１】
図１に示す燃料電池スタック１において、セルスタック１０には、２つの反応ガスの供給マニホールド２１、２つの反応ガスの排出マニホールド２２、１つの冷却水の供給マニホールド２１および１つの冷却水の排出マニホールド２２が、単電池１３の積層方向に形成される。そして２つの反応ガスの供給マニホールド２１の一端が２つの反応ガスの供給口１８を構成し、２つの反応ガスの排出マニホールド２２が２つの反応ガスの排出口１９を構成する。また、冷却水の供給マニホールド２１の一端が冷却水の供給口１８を構成し、冷却水の排出マニホールド２２の一端が冷却水の排出口１９を構成する。
【００３２】
セルスタック１０の端面（最も外側に位置する単電池１３におけるセパレータ１６の外面）のうち一方の端面には、反応ガスを供給する２つの反応ガスの供給口１８と、反応ガスを排出する２つの反応ガスの排出口１９が形成されている。
【００３３】
更に、冷却水を供給する冷却水の供給口１８と、冷却水を排出する冷却水の排出口１９が形成されている。そして、反応ガスの供給口１８と冷却水の供給口１８とから入った反応ガスや冷却水は、各単電池１３の内部または境界を通流して、反応ガスの排出口１９と冷却水の排出口１９とから排出される。本実施の形態１では、セルスタック１０の端面に開口されたそれぞれの供給口１８、排出口１９が、第１流路、第２流路の開口の一例となっている。
【００３４】
また、セルスタック１０と端板４との間には、セルスタック１０と外部回路との良好な電気的接触を得るための集電板１２が、セルスタック１０の両外側に配設されている。このとき、集電板１２は、セルスタック１０に設けられた反応ガスの供給口１８および排出口１９や冷却水の供給口１８および排出口１９の位置と重ならない位置で端板４内に収まるように設けられている。
【００３５】
更に、端板４は締結手段であるボルト（図示せず）を介して、セルスタック１０と集電板１２を両側から狭持し固定するために集電板１２の更に外方に配設されている。なお、端板４は例えば絶縁性を有する樹脂などで構成されている。このとき、ボルトは、端板４に形成されたボルト孔２３を通し、ナット（図示せず）で締結することにより燃料電池スタック１の全体を固定する。そこで、端板４には、両側から燃料電池スタック１の全体をしっかりと均一に狭持するために、高い剛性が求められ、ある程度の厚みが必要となる。
【００３６】
なお、端板４として、上述の説明では樹脂からなる単一の部材で構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、集電板１２側に配置する絶縁性の板（絶縁板）と、その外側に配置する、例えば金属からなる強度保持用の板（端板）とで構成してもよく、また、それらを一体化して２層構造などの積層構成としてもよい。
【００３７】
また、外部配管と接続する側の端板４には、セルスタック１０に設けられた反応ガスの供給口１８や冷却水の供給口１８および反応ガスの排出口１９や冷却水の排出口１９と対応する位置に、例えば円孔状の貫通孔２４が設けられている。
【００３８】
そして、貫通孔２４に、複数の配管２が連結されたマニホールド配管１１をセルスタック１０側から挿入することにより、マニホールド配管１１を介して外部配管とセルスタック１０に設けられた反応ガスの供給口１８や冷却水の供給口１８および反応ガスの排出口１９や冷却水の排出口１９とを接続する構成となっている。セルスタック１０の反応ガスの供給口１８や冷却水の供給口１８および反応ガスの排出口１９や冷却水の排出口１９の外周囲には、ガスシール１５が配設される。マニホールド配管１１でガスシール１５を圧縮することによって、供給口１８や排出口１９とマニホールド配管１１との接続部分の周囲がシールされる。
【００３９】
図３、図４、図５でマニホールド配管１１の構成を詳細に説明する。
【００４０】
図３は、マニホールド配管１１を正面側から見た斜視図として示したものである。図４は、マニホールド配管１１を底面側（シール当接面２５側）から見た斜視図として示したものである。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、マニホールド配管１１の上面図（正面図）、断面図、底面図（裏面図）を示した図面である。
【００４１】
図３から図５に示すように、本実施の形態１におけるマニホールド配管１１は、燃料電池スタック１外部の流体の配管と接続可能な第１および第２接続用配管である複数の配管２（短管）と、それぞれの配管２を連結させて一体的な状態とさせる板状部材であるフランジ２６とを備える。配管２は、反応ガス、冷却水の３つの配管であり、それぞれの配管２の一方の端縁がフランジ２６に接合されている。マニホールド配管１１は、例えば樹脂を用いて射出成形により一体的に形成される。なお、図３から図５では、それぞれの配管２が、同じサイズ、同じ形状にて形成される場合を例とするが、これに限られない。例えば、配管２を通過する流体の性質や流量に応じて、内径を大きくするなどの変形をそれぞれの配管２に施してもよい。
【００４２】
図４および図５（ｂ）、（ｃ）に示す通り、マニホールド配管１１のフランジ２６の底面である第１表面２６ａ（セルスタック１０側の表面）には、それぞれの配管２に対応したマニホールド孔（すなわち、配管２の孔）２９が開口して設けられている。フランジ２６の第１表面２６ａにおいて、それぞれのマニホールド孔２９の周囲には、マニホールド孔２９の周囲全体を取り囲むようにシール当接面（溝）２５が設けられている。マニホールド配管１１のフランジ２６の第１表面２６ａがセルスタック１０の端面上に配置され状態にて、セルスタック１０の端面において供給口１８、排出口１９の外周囲に配置されたガスシール１５が溝状のシール当接面２５に当接する。これにより、それぞれの配管２と、供給口１８、排出口１９との接続部分の周囲がシールされる。
【００４３】
また、図３から図５に示すように、フランジ２６の第１表面２６ａにおいて、隣接する配管２の孔、すなわちマニホールド孔２９の間には、配管２の配列方向と直交する方向に延在する溝部が設けられている。この溝部は、フランジ２６の第１表面２６ａにおいて、隣接する一方の配管２の周囲領域と、他方の配管２の周囲領域とを分割する（すなわち、表面が連続しないように分割する）ように、フランジ２６の一方の端縁から他方の端縁にまで繋がるように形成されている。そのため、本実施の形態１では、この溝部を分割部２７と称する。また、それぞれの分割部２７は、隣接する配管２の周囲のシール当接面２５の間に形成されている。なお、本実施の形態１の溝状の分割部２７は、フランジ２６の端縁において開放されている。
【００４４】
また、分割部２７（溝部）における内底面には、フランジ２６の第１表面２６ａ側から第２表面２６ｂ（第１表面２６ａの裏面側の表面）側へと厚さ方向に貫通する開口部２８が形成されている。この開口部２８は、分割部２７と接続、すなわち、分割部２７における溝の内側空間と連通されて分割部２７の一部ともなっており、分割部２７の延在方向に沿った長孔形状を有し、延在方向のほぼ中央付近に形成されている。図５（ｂ）に示すように、分割部２７は、溝の開口端縁における幅が、底面における幅よりも大きい台形断面形状をしている。
【００４５】
このように、マニホールド配管１１のフランジ２６の第１表面２６ａにおいて、隣接する配管２の間に溝状の分割部２７が設けられていることにより、隣接する一方の配管２の周囲領域と、他方の配管２の周囲領域とを分割することができる。そのため、隣接する一方の配管２を流れる流体と、他方の配管２を流れる流体との間の伝熱を第１表面２６ａ側の表面近傍において抑制することが可能となり、流体間の断熱性を向上させることができる。このような流体間の伝熱抑制は、分割部２７において第１表面２６ａが連続しないようにしていること、さらに、分割部２７が設けられている位置において、伝熱方向におけるフランジ２６の断面積を小さくできることにより実現される。
【００４６】
また、隣接する配管２の間にフランジ２６を厚さ方向に貫通する開口部２８がさらに形成されていることにより、配管２の間の伝熱をさらに抑制できる。特に、開口部２８が、フランジ２６の第２表面２６ｂ側にも開口されていることにより、フランジ２６の第２表面２６ｂ側の表面近傍における伝熱を抑制できる。したがって、マニホールド配管１１において、フランジ２６に分割部２７に加えて開口部２８を設けることにより、それぞれの配管２から他の配管２への伝熱をさらに抑制することができ、断熱効果が向上するという効果がある。
【００４７】
また、フランジ２６に分割部２７が設けられていることにより、シール当接面２５の平面度を高めることができる。フランジ２６の第１表面２６ａを溝状の分割部２７により３つの平面領域に分割しているため、個々の平面領域の面積がフランジ２６全体の面積に比して小さくなる。そのため、フランジ２６全体を１つの平面領域とするような場合に比して、個々の平面領域の平面度を高めることができる。また、フランジ２６を射出成形により形成するような場合では、溝状の分割部２７が設けられていることにより、隣接する平面領域同士が互いに影響し合うことを低減できるため、平面度を高めることができる。さらに、セルスタック１０にマニホールド配管１１を組み付ける際に、分割部２７においてフランジ２６を変形させやすくなり、それぞれのシール当接面２５における組み付け時の平面度が確保しやすくなる。よって、マニホールド配管１１とセルスタック１０との間におけるシール性が向上する。
【００４８】
図６は、フランジ２６を厚さ方向に貫通する開口部の他の例を示したマニホールド配管１１を正面側からの斜視図として示したものである。図６に示すとおり、開口部２８は、フランジ２６の中央部ではなく両端縁に２箇所設けられている。フランジ２６の第１表面２６ａ側（シール当接面２５側）において、隣接する配管２の間が非連続となるように溝状の分割部２７が形成されていれば、このように中央付近ではなく両端縁に開口部２８が設けられるような場合であってもよい。ただし、図３から図５に示すように、隣接する配管２同士が最短距離となるルートを分割するように開口部２８を設けることにより、伝熱を抑制する効果をより高めることができる。
【００４９】
（実施の形態２）
以下に、本開示の実施の形態２における燃料電池スタック５１について、図７を用いて説明する。なお、実施の形態１の燃料電池スタック５１と同じ構成部材については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図７は、本開示の実施の形態２における燃料電池スタック５１の一部分解斜視図である。燃料電池スタック５１は、セルスタック１０の両側に集電板１２と、マニホールド配管１１と、端板４とを積層し、ボルトとナット（図示せず）により締結されて構成される。
【００５１】
実施の形態２における燃料電池スタック１は、セルスタック１０の端面（最も外側に位置する単電池１３におけるセパレータ１６の外面）のうち一方の端面（図示手前側）には、反応ガスを供給する２つの反応ガスの供給口と、冷却水を供給する冷却水の供給口が形成されている。
【００５２】
また、セルスタックの端面（最も外側に位置する単電池１３におけるセパレータ１６の外面）のもう一方の端面（図示奥側）には、反応ガスを排出する２つの反応ガスの排出口と、冷却水を排出する冷却水の排出口が形成されている。
【００５３】
そして、反応ガスの供給口と冷却水の供給口とから入った反応ガスや冷却水は、各単電池の内部または境界を通流して、セルスタック１０の反対面（図示奥側）に位置する反応ガスの排出口と冷却水の排出口とから排出される。
【００５４】
また、セルスタック１０と端板４との間には、セルスタック１０と外部回路との良好な電気的接触を得るための集電板１２が、セルスタック１０の両端面に配設されている。このとき、集電板１２は、セルスタックに設けられた反応ガスの供給口および排出口や冷却水の供給口および排出口の位置と重ならない位置で端板４内に収まるように設けられている。
【００５５】
また、両側の端板４には、セルスタック１０に設けられた反応ガスの供給口や冷却水の供給口および反応ガスの排出口や冷却水の排出口と対応する位置に、例えば円状の貫通孔２４が設けられている。
【００５６】
そして、貫通孔２４に、マニホールド配管１１をセルスタック１０側から挿入することにより、マニホールド配管１１を介して外部配管とセルスタック１０に設けられた反応ガスの供給口１８や冷却水の供給口１８および反応ガスの排出口１９や冷却水の排出口１９とを接続する構成となっている。セルスタック１０の反応ガスの供給口１８や冷却水の供給口１８および反応ガスの排出口１９や冷却水の排出口１９の外周囲には、ガスシール１５が配設され、マニホールド配管１１で圧縮することによってシールされる。
【００５７】
本実施の形態２の燃料電池スタック５１のように、セルスタック１０の両側にマニホールド配管１１を配置することにより、集電板１２、端板４が両端で同じ形状で構成することができ、部品数を削減できるという効果を得ることができる。
【００５８】
上述の実施の形態では、マニホールド配管１１のフランジ２６に形成された溝状の分割部２７が、配管２の配列方向と直交する方向に延在する場合を例としたが、このような場合のみに限られない。配管２の配列方向と交差する方向に延在していればよく、配列方向と直交する方向に対して傾斜した方向に分割部が延在してもよい。
【００５９】
また、分割部２７の内底面に開口部２８が形成される場合を例としたが、分割部２７と開口部２８とが異なる位置に形成され、互いに接続されていない場合であってもよい。なお、溝状の分割部２７のみが設けられ、開口部２８が設けられないような場合であっても、分割部２７による伝熱抑制の効果を得ることができる。また、開口部２８のみが設けられ、溝状の分割部２７が設けられないような場合であっても、開口部２８による伝熱抑制の効果を得ることができる。開口部２８のみが設けられる場合、開口部２８は、配管２の配列方向と交差する方向に延在する長孔形状とすることが好ましい。
【００６０】
また、分割部２７がフランジ２６の第１表面２６ａ側に設けられる場合を例としたが、第２表面２６ｂ側に分割部２７が設けられる場合であってもよい。マニホールド配管１１のフランジ２６の第２表面２６ｂにおいて、隣接する配管２の間に溝状の分割部２７を設けることにより、隣接する一方の配管２の周囲領域と、他方の配管２の周囲領域とを分割することができ、伝熱を抑制できる。すなわち、隣接する一方の配管２の周囲のシール当接面２５と、他方の配管２の周囲のシール当接面２５との間において、フランジ２６の第１表面２６ａまたは第２表面２６ｂに溝状の分割部２７が形成されていれば、伝熱抑制の効果を得ることができる。
【００６１】
また、フランジ２６の第１表面２６ａにおいて、配管２の周囲を囲むように配置されるシール当接面２５は溝状の形態のみに限られない。シール当接面はガスシール１５が当接する面であればよく、溝状ではない平面状の当接領域をシール当接面としてもよい。
【００６２】
また、分割部２７が台形断面形状を有している場合を例としたが、その他様々な断面形状を採用してもよい。例えば、分割部２７の断面形状を、溝の開口端縁における幅が底面における幅よりも大きい形状とすることにより、フランジ２６を射出成形にて形成する場合に型抜きがしやすくなる。また、分割部２７の溝の内表面がエッジ部分を有さないようにする（例えば、湾曲面とする等）ことで、応力集中を防ぐことができる。
【００６３】
また、セルスタック１０の端面が、積層された単電池１３のうちの最も外側の単電池１３の端面である場合を例として説明したが、単電池１３および端板４を含めてセルスタック１０として、セルスタック１０の端面が端板４の端面であるとする場合であってもよい。このような構成において、セルスタック１０の端面、すなわち、端板４の端面にマニホールド配管１１のフランジ２６を配置するような構成を採用してもよい。
【００６４】
なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００６５】
本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本開示の燃料電池スタックは、マニホールド配管を用いて組立性と共にシール性が向上するだけでなく、断熱効果の高い配管構造を提供できる。したがって、この燃料電池は家庭用コージェネレーションシステムや自動車用燃料電池への応用が好適であると考えられる。
【符号の説明】
【００６７】
１  燃料電池スタック
２  配管
３  板状部材
４  端板
５  ボルト
６  補強部材
１０  セルスタック
１１  マニホールド配管
１２  集電板
１３  単電池
１４  ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）
１５  ガスシール
１６  セパレータ
１７  流路
１８  供給口
１９  排出口
２０  マニホールド孔（ＭＥＡに設けられる孔部）
２１  供給マニホールド
２２  排出マニホールド
２３  ボルト孔
２４  貫通孔
２５  シール当接面
２６  フランジ
２７  分割部（溝部）
２８  開口部
２９  マニホールド孔（配管に設けられる孔部）
【要約】
燃料電池スタックにおいて、単電池の積層方向に連通しかつ端面にそれぞれ開口された第１流路および第２流路を有するセルスタックと、第１および第２流路の開口にそれぞれ接続されるマニホールド配管とを備え、マニホールド配管は、第１流路の開口に連通される第１接続用配管と、第２流路の開口に連通される第２接続用配管と、第１接続用配管と第２接続用配管とを連結するとともに、セルスタックの端面上に配置される板状部材とを備え、第１接続用配管の周囲のシール当接面と第２接続用配管の周囲のシール当接面との間において、板状部材の第１表面または第２表面に溝部、または開口部が形成されている。【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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