(57)【要約】  燃料電池スタックに流入し燃料電池スタックから流出する流体流れを、端子プレートから遮断し、流体流れと端子プレートとが互いに接触しないようにする。流体流れが端子プレートと接触しないようにすることにより、端子プレートと関連した腐食の懸念をなくす。本発明は、流体流れを燃料電池内及び／又は燃料電池外に流す流体通路を持つヘッダを使用することによって、前記遮断を行い、一方、流体流れと端子プレートとの間の接触を阻止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池アッセンブリであって、
互いに隣接して配置されて燃料電池スタックを形成する複数の燃料電池と、
前記燃料電池スタックと導電可能に接触し、電流を前記燃料電池スタックから伝達するように作動できる端子プレートとを備え、前記端子プレートは、流体流れを前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから輸送するための開口部を有しており、
前記燃料電池アッセンブリは、また、
前記燃料電池スタックと密封可能に係合し、前記端子プレートの前記開口部を通過する非導電性ヘッダを備えており、前記非導電性ヘッダは、前記流体流れを、前記端子プレートの前記開口部を通して、前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる流体輸送通路を有しており、
前記ヘッダにより、前記流体流れが前記端子プレートと接触しないようにする、燃料電池アッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、更に、
前記ヘッダと前記燃料電池スタックとの間に配置されたシール部材を含み、
前記シール部材は、前記ヘッダと前記燃料電池スタックとの間を流体密可能に係合する、燃料電池アッセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダは、前記シール部材が配置される凹所部分を有する、燃料電池アッセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、更に、
前記流体流れを前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる開口部を持つエンドプレートを備えており、
前記端子プレートは、前記燃料電池スタックと前記エンドプレートとの間に配置されており、
前記ヘッダは、前記エンドプレートの前記開口部を通過し、前記前記流体流れを、前記ヘッダ通路を介することにより、前記端子プレート及び前記エンドプレートを通して、前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができ、また、前記ヘッダは、前記流体流れが前記端子プレート及び前記エンドプレートと接触しないようにする、燃料電池アッセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、更に、
前記エンドプレートと前記端子プレートとの間に配置された電気絶縁プレートを備え、
前記絶縁プレートは、前記前記流体流れを前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる開口部を有し、
前記ヘッダは、前記絶縁体プレートの前記開口部を通過し、前記流体流れを、前記ヘッダ通路を介することにより、前記端子プレート、前記絶縁体プレート、及び前記エンドプレートを通して、前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができ、また、前記ヘッダは、前記流体流れが、前記端子プレート、前記絶縁体プレート、及び前記エンドプレートと接触しないようにする、燃料電池アッセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記端子プレートは、複数の流体流れを前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる複数の開口部を有し、
前記ヘッダは、前記端子プレートの前記開口部を通過し、
前記ヘッダは、前記流体流れを前記端子プレートの前記開口部を通して前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる複数の流体輸送通路を有しており、
前記ヘッダは、前記流体流れが前記端子プレートと接触しないようにする、燃料電池アッセンブリ。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダは、複数の流体輸送通路を備えた単一の一体の構成要素である、燃料電池アッセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダはポリマーである、燃料電池アッセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダは射出成形されている、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記端子プレートの前記開口部は、複数の流体流れを前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる複数の開口部のうちの一つの開口部であり、
前記ヘッダは少なくとも二つのヘッダであり、これらのヘッダの各々は、前記燃料電池スタックと密封可能に係合しており、また、前記ヘッダの各々が、前記端子プレートの前記開口部のうちの少なくとも一つの開口部を通過し、
前記ヘッダの各々は、流体流れを前記端子プレートの開口部を通して前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる少なくとも一つの流体輸送通路を有し、
前記ヘッダは、流体流れが前記端子プレートと接触しないようにする、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダ通路は、前記燃料電池スタックの流体通路の形状と整合する形状に形成されている、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１２】
請求項１に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダ通路の端部は、流体配管構成要素と密封可能に係合している、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１３】
燃料電池アッセンブリであって、
互いに隣接して配置されて燃料電池スタックを形成する複数の燃料電池と、
前記燃料電池スタックと導電的に接触しており、電流を前記燃料電池スタックから伝達するように作動できる端子プレートと、
前記燃料電池スタックに圧縮力を加えるように作動できるエンドプレートとを備え、
前記エンドプレートは、流体流れを、前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる貫通開口部を有しており、
前記燃料電池アッセンブリは、また、
前記エンドプレートと前記端子プレートとの間に配置された非導電性絶縁プレートを備えており、前記非導電性絶縁プレートは、前記エンドプレートを前記端子プレートから電気的に絶縁しており、
前記燃料電池アッセンブリは、また、
前記燃料電池スタック及び流体配管構成要素と密封可能に係合する非導電性のヘッダを備えており、前記ヘッダは、前記エンドプレートの開口部を通過し、前記ヘッダは、前記流体流れを、前記エンドプレートの前記開口部を通して、前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる流体輸送通路を有しており、
前記ヘッダは、前記流体流れが、前記端子プレート、前記絶縁体プレート、及び前記エンドプレートと接触しないようにする、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、更に、
前記ヘッダと前記燃料電池スタックとの間に配置されたシール部材を含み、該シール部材は、前記ヘッダと前記燃料電池スタックとの間を流体密可能に係合する、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダは、前記端子プレートと直接接触している、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１６】
請求項１３に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダは、複数の流体輸送通路を持つ単一の一体の構成要素である、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１７】
請求項１３に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記ヘッダはポリマーである、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１８】
請求項１３に記載の燃料電池アッセンブリにおいて、
前記エンドプレートの前記開口部は、複数の流体流れを前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる複数の開口部のうちの一つの開口部であり、
前記ヘッダは少なくとも二つのヘッダであり、これらのヘッダの各々は、前記燃料電池スタックと密封可能に係合しており、また、前記ヘッダの各々は、前記エンドプレートの前記開口部のうちの少なくとも一つの開口部を通過し、前記ヘッダの各々は、流体流れを前記エンドプレートの開口部を通して前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流すことができる少なくとも一つの流体輸送通路を有しており、
前記ヘッダは、前記流体流れが前記端子プレート、前記絶縁体プレート、及び前記エンドプレートと接触しないようにする、燃料電池アッセンブリ。
【請求項１９】
流体通路を持つ非導電性のヘッダを使用することにより、端子プレートを通って燃料電池スタックに流入する流体流れが、前記端子プレートと接触しないようにする方法であって、
（ａ）前記ヘッダ通路が前記端子プレートの通し開口部を通過するように、前記ヘッダを前記端子プレートの前記開口部に位置決めする工程と、
（ｂ）前記ヘッダ通路を前記燃料電池スタックと密封可能に係合する工程と、
（ｃ）流体流れを、前記ヘッダ通路を通して前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流す工程と、
（ｄ）前記ヘッダによって前記流体流れを前記端子プレートから遮断し、これによって、前記流体流れが前記端子プレートと接触しないようにする工程とを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
前記工程（ｂ）は、前記ヘッダと前記燃料電池スタックとの間にシール部材を位置決めする工程と、前記ヘッダ通路を前記燃料電池スタックと前記シール部材で密封可能に係合する工程を含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、
前記工程（ｂ）は、前記流体通路を取り囲む前記ヘッダの凹所部分に前記シール部材を位置決めする工程を含む、方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法において、更に、
前記端子プレートの側部うち前記燃料電池スタックとは反対側の側部に位置決めされたエンドプレートで前記燃料電池スタックを圧縮する工程を含み、
前記工程（ａ）は、前記ヘッダ通路が前記エンドプレートの前記開口部を通過するように、前記ヘッダを前記エンドプレートの通し開口部に位置決めする工程を含む、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、更に、
非導電性の絶縁体プレートを前記エンドプレートと前記端子プレートとの間に位置決めする工程を含み、
前記工程（ａ）は、前記ヘッダを前記絶縁体プレートの通し開口部に位置決めする工程を含み、
前記工程（ｄ）は、前記ヘッダによって、前記流体流れを前記絶縁体プレートから遮断し、これによって前記流体流れが前記絶縁体プレートと接触しないようにする工程を含む、方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法において、更に、
前記ヘッダ通路を、前記燃料電池スタックの流体通路と整合する形状に形成する工程を含む、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、
前記ヘッダ通路を形成する前記工程は、前記ヘッダを型成形する工程を含む、方法。
【請求項２６】
請求項１９に記載の方法において、
前記端子プレートは複数の開口部を有し、前記ヘッダは複数の流体通路を有し、
前記工程（ａ）は、少なくとも一つの流体通路が前記端子プレートの前記開口部の各々を通過するように、前記ヘッダを、前記端子プレートの前記開口部に位置決めする工程を含み、
前記工程（ｃ）は、流体流れを前記ヘッダ通路の各々を通して前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流す工程を含む、方法。
【請求項２７】
請求項１９に記載の方法において、
前記端子プレートは複数の開口部を有し、前記ヘッダは、少なくとも一つの流体通路を各々有する複数のヘッダのうちの一つのヘッダであり、
前記工程（ａ）は、少なくとも一つの流体通路が、前記端子プレートの前記開口部の各々を通過するように、ヘッダを前記端子プレートの前記開口部の各々に位置決めする工程を含み、
前記工程（ｃ）は、流体流れを、前記ヘッダ通路の各々を通して、前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流す工程を含む、方法。
【請求項２８】
請求項１９に記載の方法において、更に、
前記ヘッダ通路の端部を流体配管部材と密封可能に係合する工程を更に含む、方法。
【請求項２９】
流体通路を持つ非導電性のヘッダを使用することによって、エンドプレートを通して燃料電池スタックに流入する流体流れが、端子プレートと接触しないようにする方法において、
（ａ）前記ヘッダ通路が前記エンドプレートの前記開口部を通過するように、前記ヘッダを前記エンドプレートの通し開口部に位置決めする工程と、
（ｂ）前記ヘッダ通路を、前記燃料電池スタック及び流体配管構成要素と密封可能に係合する工程と、
（ｃ）流体流れを、前記ヘッダ通路を通して前記燃料電池スタックから又は前記燃料電池スタックに流す工程と、
（ｄ）前記流体流れを、前記ヘッダによって、前記端子プレート及び前記エンドプレートから遮断し、これによって前記流体流れが前記端子プレート及び前記エンドプレートと接触しないようにする工程とを含む、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、
前記工程（ｂ）は、シール部材を前記ヘッダと前記燃料電池スタックとの間に位置決めする工程と、前記シール部材によって、前記ヘッダを前記燃料電池スタックと密封可能に係合する工程とを含む、方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の方法において、更に、
前記燃料電池スタックを前記エンドプレートによって圧縮する工程を含む、方法。
【請求項３２】
請求項２９に記載の方法において、
前記エンドプレートは複数の開口部を有し、前記ヘッダは複数の流体通路を有し、
前記工程（ａ）は、少なくとも一つの流体通路が前記エンドプレートの前記開口部の各々を通過するように、前記ヘッダを前記エンドプレートの前記開口部に位置決めする工程を含み、
前記工程（ｃ）は、流体流れを、前記ヘッダ通路の各々を通して前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流す工程を含む、方法。
【請求項３３】
請求項２９に記載の方法において、
前記エンドプレートは複数の開口部を有し、
前記ヘッダは、少なくとも一つの流体通路を各々有する複数のヘッダのうちの一つのヘッダであり、
前記工程（ａ）は、少なくとも一つの流体通路が前記エンドプレートの前記開口部の各々を通過するように、ヘッダを前記エンドプレートの前記開口部の各々に位置決めする工程を含み、
前記工程（ｃ）は、流体流れを、前記ヘッダ通路の各々を通して、前記燃料電池スタックに又は前記燃料電池スタックから流す工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池スタックに関し、更に詳細には、燃料電池スタック内の入口／出口マニホールドヘッダに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途で電源として使用するため、燃料電池が提案され、今なお提案されている。代表的な燃料電池アッセンブリは、互いに重ねられて燃料電池スタックを形成する複数の個々の燃料電池を含む。燃料電池スタックは、圧縮状態に保持される。代表的には、各燃料電池は、アノード層、カソード層、及びアノード層とカソード層との間の電解質を含む。燃料電池スタックは、スタックの燃料電池を互いに押し付けるため、かなりの量の圧縮力を必要とする。圧縮力に対する必要性は、燃料電池内の反応体の内部ガス圧により生じ、及び燃料電池の内部構成要素間に良好な電気的接触を維持する必要により生じる。
【０００３】
圧縮力を加えるため、燃料電池スタックに圧縮力を加える一対の剛性エンドプレート間に燃料電池スタックを位置決めする。導電性端子プレートが、エンドプレートと燃料電池スタックとの間に配置され、該導電性端子プレートを使用して、燃料電池スタックと、燃料電池アッセンブリが使用されるシステムとの間で電流を伝達させる。燃料電池スタックは、電気を発生するために燃料電池スタックに供給され及び燃料電池スタックから除去されるべきガス状反応体（アノード反応体及びカソード反応体）を必要とする。更に、スタックを所望の作動温度に保持するため、クーラント流が燃料電池スタックに提供され及び燃料電池スタックから徐去される。これらのガス状反応体及びクーラントは、湿潤された流れであってもよく、マニホールドヘッダによって燃料電池スタックに供給される。これらのヘッダは、エンドプレートの一方又は両方を通過し、端子プレートに対してシールされる。ガス状反応体及びクーラントは、ヘッダを介して燃料電池スタックに供給される。ヘッダシールが端子プレートに当てることにより、湿潤された流体（ガス状反応体及び／又はクーラント）が端子プレートと接触する。端子プレートに適用される周囲条件及び電圧（電位）により電気分解が生じ、端子プレートを腐食する。端子プレートの腐食は、燃料電池アッセンブリの寿命を短くするため、及びヘッダを通って流れる流れを汚染するため、望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
端子プレートは、燃料電池スタックと、燃料電池アッセンブリが使用されたシステムとの間で、電流が容易に流れるように、良導体（例えばアルミニウムや銅）から形成されている。端子プレートを腐食から保護するため、端子プレートで様々なコーティングが使用されてきた。しかしながら、これらのコーティングは高価であり、値段がひどく高かった（例えば金でできていた）。また、これらのコーティングは、寿命が限られており、燃料電池アッセンブリの寿命は、コーティングを使用した場合でも短い。更に、これらのコーティングは、引っ掻き傷等の些細な損傷の影響も受け易く、そのため性能が劣化したり腐食プロセスを生じたりした。かくして、端子プレートの腐食が起こらないようにする安価な方法が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、燃料電池スタックに流入し流出する流体流れと端子プレートとが互いに接触しないように、流体流れを端子プレートから遮断する。流体流れが端子プレートと接触しないようにすることにより、端子プレートと関連した腐食の懸念をなくす。これらの腐食の懸念をなくすことによって、高価な保護コーティングが端子プレートで必要とされない。本発明は、流体流れを燃料電池スタックに流入し及び／又は流出する通路を持つヘッダを使用することによって、この遮断を行うと同時に、流体流れと端子プレートとの間が接触しないようにする。
【０００６】
本発明の一つの特徴では、燃料電池アッセンブリを開示する。この燃料電池アッセンブリは、互いに隣接して配置されて燃料電池スタックを形成する複数の燃料電池を含む。燃料電池スタックと導電的に接触した端子プレートが設けられている。端子プレートは、電流を燃料電池スタックから伝達するように作動できる。端子プレートは、流体流れを燃料電池スタックに又は燃料電池スタックから輸送するための開口部を有する。更に、燃料電池スタックと密封係合した非導電性のヘッダが設けられている。ヘッダは、端子プレートの開口部を通過する。ヘッダは、流体輸送通路を有しており、該流体輸送通路によって、流体流れを、端子プレートの開口部を通して燃料電池スタックに流入させることができ、あるいは、流体流れを、端子プレートの開口部を通して燃料電池スタックから流出させることができる。ヘッダにより、流体流れの、端子プレートと接触を防止している。
【０００７】
本発明の別の特徴では、流体通路を持つ非導電性ヘッダを使用し、端子プレートを通って燃料電池スタックに流入する流体流れが、端子プレートと接触しないようにする方法を開示する。この方法は、（１）ヘッダの通路が端子プレートの貫通した開口部を通過するように、ヘッダを、端子プレートの貫通した開口部を通して位置決めする工程と、（２）ヘッダ通路を燃料電池スタックと密封係合する工程と、（３）流体流れをヘッダ通路を通して燃料電池スタックから又は燃料電池スタックまで流す工程と、及び（４）流体流れをヘッダによって端子プレートから遮断し、これによって流体流れが端子プレートと接触しないようにする工程とを含む。
【０００８】
本発明のこのほかの適用領域は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施例を示すけれども、単に例示を目的としたものであって、本発明の範囲を限定しようとするものではないということは理解されるべきである。
【０００９】
本発明は、以下の詳細な説明及び添付図面から更に完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好ましい実施例の以下の説明は、単なる例示であって、本発明、その用途又は使用を限定しようとするものではない。
図１を参照すると、この図には本発明の特徴を示す燃料電池アッセンブリ２０が示してある。燃料電池アッセンブリ２０は、積み重ね形体で配置されて燃料電池スタック２４を形成する複数の燃料電池２２を含む（図５参照）。燃料電池スタック２４は、上エンドアッセンブリ２６と下エンドアッセンブリ２８との間に配置されている。上エンドアッセンブリ２６は、流体流れ（カソード反応体及びアノード反応体、カソード流出液及びアノード流出液、及びクーラント）が上エンドアッセンブリ２６を通って燃料電池スタック２４に流入し、燃料電池スタックから流出するため、ウェットエンドアッセンブリ（ｗｅｔ  ｅｎｄ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）として参照する。これとは対照的に、下エンドアッセンブリ２８は、流体流れがこれを通って流れないため、ドライエンドアッセンブリとして参照する。エンドアッセンブリ２６、２８を以下に更に詳細に説明する。エンドアッセンブリ２６、２８は、一つ又はそれ以上のサイドプレート３０によって、固定された空間関係に保持される。サイドプレート３０は、燃料電池スタック２４に圧縮力が加えられるように、上エンドアッセンブリ２６及び下エンドアッセンブリ２８を間隔が隔てられた関係に保持する。しかしながら、圧縮力を加えるこの他の方法を、本発明の範囲から逸脱することなく、使用してもよい。燃料電池アッセンブリ２０は、代表的には、カソード反応体（酸素又は空気等）、アノード反応体（水素等）、及びクーラントを供給するための適当な供給配管（図示せず）を含む、燃料電池システム（図示せず）の一部である。供給配管は、ウェットエンドアッセンブリ２６に連結され、供給配管を通って燃料電池アッセンブリ２０内の燃料電池スタック２４に流入する。同様に、燃料電池システムは、ウェットエンドアッセンブリ２６に連結された適当な戻し配管（図示せず）を含む。戻し配管により、カソード流出液、アノード流出液、及び戻しクーラント流体流れを燃料電池スタック２４から燃料電池システム内の他の構成要素に流すことができる。
【００１１】
次に、図２及び図３を参照すると、これらの図にはウェットエンドアッセンブリ２６が示してある。ウェットエンドアッセンブリ２６は、エンドプレート３２と、絶縁体プレート３４と、端子プレート３６と、一対のヘッダ３８、４０と、一対のガスケット即ちシール４２とを含む。端子プレート３６は、図５に示すように、絶縁体プレート３４と燃料電池スタック２４の端部との間に位置決めされる。端子プレート３６は、電流を、燃料電池スタック２４に、又は燃料電池スタック２４から伝達する。従って、端子プレート３６は、燃料電池アッセンブリ２０による発電で遭遇する電流密度を取り扱うことができる高度に導電性の材料から形成される。例えば、端子プレート３６は、アルミニウムから形成でき、燃料電池アッセンブリ２０の特定の形体及び電力出力に応じて、約８Ａ／ｍｍ２又はそれ以上の電流密度を取り扱うことができる。端子プレート３６は、他の構成要素への燃料電池アッセンブリ２０の電気的接続を容易にするため、サイドプレート３０を通って延びる延長部３６ａを有する。絶縁体プレート３４は、燃料電池スタック２４に流入する電流又は燃料電池スタックから流出する電流がエンドプレート３２を通って流れないように、エンドプレート３２を端子プレート３６から絶縁するのに役立つ。従って、絶縁体プレート３４は、非導電性材料から形成される。
【００１２】
ヘッダ３８、４０は、非導電性であり、流体流れを、燃料電池スタック２４と燃料電池アッセンブリ２０の外部の供給／戻し配管（図示せず）との間に差し向けるように作動できる。燃料電池スタック２４と配管との間に流体流れを容易に流すため、各ヘッダ３８、４０は、ベース４４と、このベース４４からほぼ直交方向に延びる複数の流体輸送通路４６と有する。各通路４６は、ウェットエンドアッセンブリ２６を通過しており、各通路４６は、流体流れを、燃料電池スタック２４と、適当な戻し配管又は供給配管との間に、差し向けるように形成されている。通路４６は、燃料電池スタック２４及び適当な配管と密封係合しており、これらの間に流体密可能なシールが形成されている。この密封係合を容易にするため、各通路４６は、Ｏ−リング等のガスケットやシールを受け入れて適当な配管と密封係合するように形成された凹所をなしたチャンネル４８を有する。同様に、ベース４４の底部にある各通路４６の反対側にも、凹所をなしたチャンネル５０が設けられており、この凹所内にシール４２が位置決めされ、ヘッダ３８、４０を燃料電池スタック２４と密封係合させることができる。
【００１３】
各通路４６は、ベース４４から、ウェットエンドアッセンブリ２６の反対側まで延びている。エンドプレート３２は、複数の開口部５２を有し、これらの開口部を通って通路４６が延びている。ヘッダ３８の通路４６は、更に、絶縁体プレート３４の開口部５４及び端子プレート３６の開口部５６を通って延びる。これは、端子プレート３６の延長部３６ａがその方向で外に延びており、かくして端子プレート３６及び絶縁体プレート３４が、燃料電池スタック２４内で流れチャンネルに亘って延びるため、必然的である。
【００１４】
ヘッダ３８、４０は、通路４６を通って燃料電池スタック２６に流入する、又はこの燃料電池スタックから流出する流体流れから、端子プレート３６、絶縁体プレート３４、及びベースプレート３２を絶縁するように作動する。通路４６は、この通路を通って流れる流体流れが、端子プレート３６、絶縁体プレート３４、及びエンドプレート３２と接触しないようにする。流体流れがこれらのプレートと接触しないようにすることによって、流体流れとの接触によりこれらのプレートで生じる腐食の問題を回避する。この流体接触をなくすことによって、端子プレート３６は、従来技術で行われていたような、流体流れと接触しないように保護するための保護コーティングを必要としない。追加として、電流の収集及び移動を容易にするため、錫等の更に望ましいコーティングを端子プレート３６に施してもよい。更に、ヘッダ３８、４０を使用することにより、プレートの製造が容易になる。詳細には、エンドプレート３２、絶縁体プレート３４、及び端子プレート３６の夫々の開口部５２、５４、５６は、機械加工によりこれらのプレートに容易に形成される一般的な開口部であってもよい。ヘッダ３８、４０は、この場合、これらの開口部と適合する外部形体を有する通路４６であって、燃料電池スタック２４内の流れヘッダの形状と供給／戻し配管の形体とに対応する内部形体を持つ通路４６を備えることができる。
【００１５】
ヘッダ３８、４０は非導電性であり、型成形又は鋳造によってヘッダ３８、４０を所望の形状に容易に製造できる。例えば、ヘッダ３８、４０は、流体流れの酸性環境に耐えることができるポリマー材料から射出成形してもよい。ヘッダ３８、４０は、更に、ガラス繊維入りポリフェニルスルフィド（polyphenyl  sulfide）又はポリスルホン（polysulfone）で射出成形してもよい。所望であれば、ヘッダ３８、４０は、圧縮成形してもよい。ヘッダ３８、４０のこれらの製造方法により、燃料電池スタック２４内の流れヘッダと供給／戻し配管との間に必須の移行部を提供する、所望の配向／形体への通路４６の形成を容易にする。ヘッダ３８、４０にポリマーを使用することにより、更に、燃料電池アッセンブリ２０の様々な構成要素の熱膨張と関連した懸念を最少にする。エンドプレート３２、絶縁体プレート３４、及び端子プレート３６の熱膨張率は、異なっていてもよく、これにより、これらのプレート間で相対的移動が生じる。しかしながら、ヘッダ３８、４０は、これらの全てのプレートを通って延びており、燃料電池スタック２４と供給／戻し配管との間に、流体密可能に封止された流体連通路を提供し、その結果、これらのプレートの熱膨張は、ヘッダ３８、４０の密封係合に何ら影響を及ぼさない。
【００１６】
ドライエンド２８（詳細には示さず）は、ウェットエンドアッセンブリ２６と非常に類似しており、燃料電池スタック２４の反対側の端部と隣接して位置決めされた、電流を燃料電池スタック２４に又はこの燃料電池スタックから伝達する端子プレートを含む。更に、エンドプレートを端子プレートから電気的に絶縁するため、エンドプレートと端子プレートとの間に挟まれた絶縁体プレートが設けられている。ドライエンドアッセンブリ２８における主な相違点は、燃料電池スタック２４に流入する、又は燃料電池スタックから流出する流体流れが、ドライエンドアッセンブリ２８を通過しないということである。従って、ドライエンドアッセンブリ２８は、端子プレート、絶縁体プレート、及びエンドプレート内での開口部も、ヘッダ３８、４０も使用しない。しかしながら、所望であれば、二つ又はそれ以上の燃料電池アッセンブリを互いにカスケード接続する場合等で、燃料電池アッセンブリ２０は、両方がウェットの２つのエンドアッセンブリを備えていてもよく、これにより流体流れを燃料電池アッセンブリを通して流すことができるということは理解されるべきである。この場合、本発明の原理によるヘッダ３８、４０は、エンドプレート、絶縁体プレート、及び端子プレートを流体流れと接触しないように隔離し保護するのに使用してもよい。
【００１７】
図示の実施例及びその特定の形体は、例示を目的とするものであって、単なる例であり、及びかくして本発明の要旨から逸脱しない変更は本発明の範囲内に含まれるということは理解されるべきである。例えば、ヘッダ３８、４０は、三つの通路を各々備えており、また、単一の一体のユニットとして形成されているように示してある。しかしながら、ヘッダ３８、４０を、別体の構成要素とし、各々、流体流れを差し向けて、これらの流体流れと接触しないようにプレートを保護する、一つ又はそれ以上の通路を備えることができる。更に、様々なプレート内の開口部は、三つの別個の開口部として示してある。しかしながら、これらの開口部を組み合わせてより大きな開口部とすることができる。また、ヘッダの通路を組み合わせて、これらのプレートの開口部の形態と対応する多数の通路にすることができる。更に、絶縁体プレート５４及び端子プレート５６が燃料電池スタック２４内で流れヘッダの頂部に亘って延びる場合には、ヘッダ４０は、その通路４６が、絶縁体プレートの開口部５４及び端子プレートの開口部５６を通って延びるように形成されていてもよい。更に、端子プレート３６の延長部３６ａは、燃料電池アッセンブリ２０から、ヘッダ３８、４０の位置と隣接していても隣接していなくてもよい他の位置から、外方に延びていてもよいということは理解されるべきである。更に、本発明によるヘッダは、所望であれば、計装等のための通路をエンドアッセンブリを通して形成するのにも使用できるが、本発明の全ての利点が実現されないかもしれない。従って、このような変更は、本発明の精神及び範囲からの逸脱であるとは考えられない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の特徴を示す燃料電池アッセンブリの概略斜視図である。
【図２】図２は、図１の燃料電池アッセンブリで使用される本発明の特徴を示すウェットエンドアッセンブリの概略斜視図である。
【図３】図３は、図２のウェットエンドアッセンブリの概略分解斜視図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、図２及び図３のウェットエンドアッセンブリで使用される、本発明の特徴を示す絶縁されたヘッダの両側の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の特徴を示す燃料電池アッセンブリの好ましい実施例を示す、図１の燃料電池アッセンブリの５−５線に沿った部分断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
２０  燃料電池アッセンブリ
２２  燃料電池
２４  燃料電池スタック
２６  上エンドアッセンブリ
２８  下エンドアッセンブリ
３０  サイドプレート
３２  エンドプレート
３４  絶縁体プレート
３６  端子プレート
３８、４０  ヘッダ
４２  シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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