(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積層されるとともに、積層方向両端に長方形状のエンドプレートが配設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互いに対向する長辺側の２辺には、それぞれ積層方向に連通して冷却媒体を流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と一対の冷却媒体排出連通孔とが設けられ、
一方のエンドプレートには、前記一対の冷却媒体供給連通孔に連通し、前記２辺に沿って長尺な一対の供給マニホールド部と、
前記一対の供給マニホールド部同士を、長手方向の一方の端部で連結する供給連結部と、
が設けられるとともに、
少なくとも一方の供給マニホールド部は、前記長手方向の他方の端部の積層方向から見た内側の側部内壁面にのみ、前記長手方向に延在する直線部位から湾曲部位を起点として水平方向に向かって滑らかに傾斜する湾曲面又は平坦面である傾斜部位が設けられ、
一方の冷却媒体供給連通孔は、前記一方の供給マニホールド部内で前記傾斜部位とは反対の外側の側部内壁面側に且つ前記一方の端部側に偏って設けられ、
他方の冷却媒体供給連通孔は、前記一方の冷却媒体供給連通孔と対称に設けられ、
前記一方の供給マニホールド部には、前記他方の端部に、前記積層方向に対して傾斜する方向に向かって冷却媒体供給配管が接続され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、前記一方のエンドプレートには、前記冷却媒体排出連通孔に連通し、前記２辺に沿って長尺な一対の排出マニホールド部と、
前記一対の排出マニホールド部同士を連結する排出連結部と、
が設けられるとともに、
少なくとも一方の排出マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位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又は２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は、前記長辺側が立位姿勢で水平方向に積層されており、
前記一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、
前記供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の上部に連結され、
少なくとも前記一方の供給マニホールド部の内壁面の下方角部に、前記傾斜部位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又は２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は、前記長辺側が立位姿勢で水平方向に積層されており、
前記一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、
前記供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の下部に連結され、
少なくとも前記一方の供給マニホールド部の内壁面の上方角部に、前記傾斜部位が設けら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積層されるとともに、積層方向両端に長方形状のエンドプレートが配設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、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池スタックでは、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。
【０００４】
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積層されるとともに、積層方向両端に長方形状のエンドプレートが配設される燃料電池スタックに関するものである。
【０００５】
燃料電池スタックの互いに対向する長辺側の２辺には、それぞれ積層方向に連通して冷却媒体を流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と一対の冷却媒体排出連通孔とが設けられている。そして、一方のエンドプレートには、少なくとも一対の冷却媒体供給連通孔又は一対の冷却媒体排出連通孔のいずれかに連通する一対のマニホールド部と、前記一対のマニホールド部同士を連結し且つ長辺側に沿う幅寸法が前記一対のマニホールド部の寸法よりも小さく設定される連結部とが設けられている。
【０００６】
これにより、マニホールド内に流入する冷却媒体の圧損の増加を有効に抑制することができ、前記冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−５４４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、この種の内部マニホールド型燃料電池に関連してなされたものであり、特にマニホールド内の圧損を可及的に低減させることができ、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させ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積層されるとともに、積層方向両端に長方形状のエンドプレートが配設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では、前記燃料電池スタックの互いに対向する長辺側の２辺には、それぞれ積層方向に連通して冷却媒体を流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と一対の冷却媒体排出連通孔とが設けられている。
【００１１】
そして、一方のエンドプレートには、一対の冷却媒体供給連通孔に連通し、２辺に沿って長尺な一対の供給マニホールド部と、前記一対の供給マニホールド部同士を、長手方向の一方の端部で連結する供給連結部とが設けられるとともに、少なくとも一方の供給マニホールド部は、前記長手方向の他方の端部の積層方向から見た内側の側部内壁面にのみ、前記長手方向に延在する直線部位から湾曲部位を起点として水平方向に向かって滑らかに傾斜する湾曲面又は平坦面である傾斜部位が設けられ、一方の冷却媒体供給連通孔は、前記一方の供給マニホールド部内で前記傾斜部位とは反対の外側の側部内壁面側に且つ前記一方の端部側に偏って設けられ、他方の冷却媒体供給連通孔は、前記一方の冷却媒体供給連通孔と対称に設けられ、前記一方の供給マニホールド部には、前記他方の端部に、前記積層方向に対して傾斜する方向に向かって冷却媒体供給配管が接続されている。
【００１２】
また、この燃料電池スタックでは、一方のエンドプレートには、冷却媒体排出連通孔に連通し、２辺に沿って長尺な一対の排出マニホールド部と、前記一対の排出マニホールド部同士を連結する排出連結部とが設けられるとともに、少なくとも一方の排出マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位が設けられることが好ましい。
【００１３】
さらに、この燃料電池スタックでは、電解質・電極構造体とセパレータとは、長辺側が立位姿勢で水平方向に積層されており、一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の上部に連結され、少なくとも一方の供給マニホールド部の内壁面の下方角部に、傾斜部位が設けられることが好ましい。
【００１４】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、電解質・電極構造体とセパレータとは、長辺側が立位姿勢で水平方向に積層されており、一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の下部に連結され、少なくとも一方の供給マニホールド部の内壁面の上方角部に、前記傾斜部位が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一方の供給マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位が設けられている。従って、一方の供給マニホールド部内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔への前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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の正面説明図である。
【図４】前記第１エンドプレートの側面説明図である。
【図５】比較例及び第１の実施形態の各マニホールド部の圧損を比較する図である。
【図６】本発明に関連する燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図７】前記燃料電池スタックの正面説明図である。
【図８】本発明の第２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９】前記燃料電池スタックの正面説明図である。
【図１０】本発明に関連する燃料電池スタックの正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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）又は鉛直方向（矢印Ｃ方向）に沿って互いに積層して構成される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向の両端縁部（長辺側の２辺）には、冷却媒体を供給するための一対の冷却媒体供給連通孔３０ａ、及び前記冷却媒体を排出するための一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂが、例えば、それぞれ上下に設けられる。一対の冷却媒体供給連通孔３０ａは、同一の開口面積を有する一方、一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂは、同一の開口面積を有する。なお、各冷却媒体供給連通孔３０ａ及び各冷却媒体排出連通孔３０ｂは、それぞれ上下に２以上に分割されていてもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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（図示せず）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（図示せず）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。
【００３１】
図１に示すように、第１エンドプレート１８ａの外面側には、上部側に冷却媒体供給マニホールド５０が設けられるとともに、下部側に冷却媒体排出マニホールド５２が設けられる。冷却媒体供給マニホールド５０及び冷却媒体排出マニホールド５２は、下方に開口する略コ字状を有する。
【００３２】
なお、第１エンドプレート１８ａ側に、例えば、冷却媒体供給マニホールド５０を設ける一方、第２エンドプレート１８ｂ側に、例えば、冷却媒体排出マニホールド５２を設けてもよい。また、上記とは逆の構成でもよい。
【００３３】
図１及び図３に示すように、冷却媒体供給マニホールド５０は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに連通する一対の供給マニホールド部５４ａ、５４ａと、前記一対の供給マニホールド部５４ａ、５４ａの上部側同士を連結するとともに、長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿う幅寸法Ｗ１が、前記一対の供給マニホールド部５４ａ、５４ａの寸法よりも小さく設定される供給連結部５６ａとを備える。
【００３４】
供給マニホールド部５４ａ、５４ａは、第１エンドプレート１８ａの長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部５４ａには、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体供給配管５８ａが別体（又は一体）に設けられる。この冷却媒体供給配管５８ａは、図示しない冷却媒体供給部に連通する。
【００３５】
図４に示すように、冷却媒体供給配管５８ａは、一方の供給マニホールド部５４ａの下方端部に、鉛直方向から水平方向に所定の角度θ°（例えば、１０°〜４０゜）だけ傾斜して連結される。冷却媒体供給配管５８ａは、冷却媒体を一方の供給マニホールド部５４ａ内に斜め下方から供給する。
【００３６】
図３に示すように、供給マニホールド部５４ａの内壁面には、直線部位６０ａから湾曲部位６０ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位６０ｃが設けられる。傾斜部位６０ｃは、湾曲面により構成されてもよく、又は、平坦面で構成されてもよい。以下に説明する各傾斜部位も同様である。
【００３７】
冷却媒体供給連通孔３０ａは、供給マニホールド部５４ａ内で外側に偏って設けられており、傾斜部位６０ｃは、前記供給マニホールド部５４ａの内壁面下方の内側の角部（他の供給マニホールド部５４ａに対向する角部）に設けられる。傾斜部位６０ｃは、少なくとも冷却媒体供給配管５８ａが連結される一方の供給マニホールド部５４ａの内壁面に設けられることが好ましい。
【００３８】
図１及び図３に示すように、冷却媒体排出マニホールド５２は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂ、３０ｂに連通する一対の排出マニホールド部５４ｂ、５４ｂと、前記一対の排出マニホールド部５４ｂ、５４ｂの上部側同士を連結するとともに、長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿う幅寸法Ｗ２が、前記一対の排出マニホールド部５４ｂ、５４ｂの寸法よりも小さく設定される排出連結部５６ｂとを備える。
【００３９】
排出マニホールド部５４ｂ、５４ｂは、第１エンドプレート１８ａの長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部５４ａと対角位置に位置する一方の排出マニホールド部５４ｂには、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体排出配管５８ｂが別体（又は一体）に設けられる。この冷却媒体排出配管５８ｂは、一方の排出マニホールド部５４ｂの中央部位から水平方向（矢印Ａ方向）に延在している。
【００４０】
図３に示すように、排出マニホールド部５４ｂの内壁面には、直線部位６２ａから湾曲部位６２ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位６２ｃが設けられる。冷却媒体排出連通孔３０ｂは、排出マニホールド部５４ｂ内で外側に偏って設けられており、傾斜部位６２ｃは、前記排出マニホールド部５４ｂの内壁面下方の内側の角部（他の排出マニホールド部５４ｂに対向する角部）に設けられる。傾斜部位６２ｃは、少なくとも冷却媒体排出配管５８ｂが連結される一方の排出マニホールド部５４ｂの内壁面に設けられることが好ましい。
【００４１】
第２エンドプレート１８ｂには、図示しないが、酸化剤ガス供給連通孔２６ａ、酸化剤ガス排出連通孔２６ｂ、燃料ガス供給連通孔２８ａ及び燃料ガス排出連通孔２８ｂに対応して、それぞれマニホールドが設けられる。
【００４２】
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。
【００４３】
先ず、第２エンドプレート１８ｂでは、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。
【００４４】
さらに、図１に示すように、第１エンドプレート１８ａでは、冷却媒体供給配管５８ａから冷却媒体供給マニホールド５０内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。この冷却媒体の一部分は、冷却媒体供給配管５８ａが設けられる一方の供給マニホールド部５４ａから冷却媒体供給連通孔３０ａに供給されるとともに、前記冷却媒体の残余の部分は、供給連結部５６ａを通って他方の供給マニホールド部５４ａから冷却媒体供給連通孔３０ａに供給される。
【００４５】
このため、図２に示すように、酸化剤ガスは、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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から冷却媒体排出マニホールド５２の一対の排出マニホールド部５４ｂ、５４ｂに排出される。
【００５０】
図１に示すように、一方の排出マニホールド部５４ｂに排出された冷却媒体は、直接、冷却媒体排出配管５８ｂを介して外部に排出される。他方の排出マニホールド部５４ｂに排出された冷却媒体は、排出連結部５６ｂを通って一方の排出マニホールド部５４ｂに流入した後、冷却媒体排出配管５８ｂを介して外部に排出される。
【００５１】
この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、少なくとも一方の供給マニホールド部５４ａの内壁面には、直線部位６０ａから湾曲部位６０ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位６０ｃが設けられている。そして、冷却媒体供給連通孔３０ａは、供給マニホールド部５４ａ内で外側に偏って設けられており、傾斜部位６０ｃは、供給マニホールド部５４ａの内壁面下方の内側の角部に設けられている。
【００５２】
従って、供給マニホールド部５４ａ内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔３０ａへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になるという効果が得られる。
【００５３】
なお、第１の実施形態では、他方の供給マニホールド部５４ａの他、一対の排出マニホールド部５４ｂ、５４ｂも、上記の一方の供給マニホールド部５４ａと同様に構成されている。このため、マニホールド内部の圧損の低減を図るとともに、冷却媒体の分配性が向上するという利点がある。また、以下に説明する各実施形態においても、供給マニホールド部側についてのみ説明するが、同様の効果が得られる。
【００５４】
そこで、一対の供給マニホールド部５４ａ及び一対の排出マニホールド部５４ｂの内壁面を長方形状に形成した比較例１と、一対の供給マニホールド部５４ａ及び一対の排出マニホールド部５４ｂの内壁面に傾斜部位６０ｃ、６２ｃを設けた第１の実施形態を用いて、それぞれの圧損を検出した。その結果が、図５に示されている。
【００５５】
これにより、第１の実施形態では、比較例に比べてマニホールド内部の圧損が大幅に低減するという結果が得られた。しかも、一対の冷却媒体供給連通孔３０ａに対する冷却媒体の分配性は、第１の実施形態では、比較例に比べて良好に向上している。
【００５６】
図６は、本発明に関連する燃料電池スタック７０の概略斜視説明図である。
【００５７】
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２の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
燃料電池スタック７０は、第１エンドプレート１８ａの外面側に設けられる冷却媒体供給マニホールド７２及び冷却媒体排出マニホールド７４を備える。冷却媒体供給マニホールド７２及び冷却媒体排出マニホールド７４は、略Ｈ字状を有する。
【００５９】
冷却媒体供給マニホールド７２は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに連通する一対の縦長形状の供給マニホールド部７６ａ、７６ａと、一対の前記供給マニホールド部７６ａ、７６ａの略中間位置同士を連結し且つ長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿う幅寸法が、一対の前記供給マニホールド部７６ａ、７６ａよりも小さく設定される供給連結部７８ａとを備える。一方の供給マニホールド部７６ａには、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体供給配管８０ａが設けられる。
【００６０】
冷却媒体供給配管８０ａは、一方の供給マニホールド部７６ａの中央部に、積層方向から水平方向外方（供給連結部７８ａ側とは反対側）に傾斜して連結される。冷却媒体供給配管８０ａは、冷却媒体を一方の供給マニホールド部７６ａ内に斜め側方から供給する。
【００６１】
図７に示すように、供給マニホールド部７６ａの内壁面には、直線部位８２ａから湾曲部位８２ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位８２ｃが設けられる。冷却媒体供給連通孔３０ａは、供給マニホールド部７６ａ内で外側に偏って設けられており、傾斜部位８２ｃは、前記供給マニホールド部７６ａの内壁面下方及び内壁面上方の各内側の角部（他の供給マニホールド部７６ａに対向する上下両角部）に設けられる。傾斜部位８２ｃは、少なくとも冷却媒体供給配管８０ａが連結される一方の供給マニホールド部７６ａの内壁面に設けられることが好ましい。
【００６２】
図６及び図７に示すように、冷却媒体排出マニホールド７４は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂ、３０ｂに連通する一対の排出マニホールド部７６ｂ、７６ｂと、一対の前記排出マニホールド部７６ｂ、７６ｂの略中間位置同士を連結し且つ長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿う幅寸法が、一対の前記排出マニホールド部７６ｂ、７６ｂよりも小さく設定される排出連結部７８ｂとを備える。
【００６３】
排出マニホールド部７６ｂには、冷却媒体供給配管８０ａと対角位置に、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体排出配管８０ｂが設けられる。この冷却媒体排出配管８０ｂは、一方の排出マニホールド部７６ｂの中央部位から水平方向（積層方向）に延在している。
【００６４】
図７に示すように、排出マニホールド部７６ｂの内壁面には、直線部位８４ａから湾曲部位８４ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位８４ｃが設けられる。冷却媒体排出連通孔３０ｂは、排出マニホールド部７６ｂ内で外側に偏って設けられており、傾斜部位８４ｃは、排出マニホールド部７６ｂの内壁面下方及び内壁面上方の各内側の角部（他の排出マニホールド部７６ｂに対向する上下両角部）に設けられる。傾斜部位８４ｃは、少なくとも冷却媒体排出配管８０ｂが連結される一方の排出マニホールド部７６ｂの内壁面に設けられることが好ましい。
【００６５】
このように構成される燃料電池スタック７０では、図７に示すように、一方の供給マニホールド部７６ａの中央部に冷却媒体供給配管８０ａが連結されるとともに、前記供給マニホールド部７６ａの内壁面下方及び内壁面上方の各内側の角部に、それぞれ傾斜部位８２ｃが設けられている。
【００６６】
従って、供給マニホールド部７６ａ内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔３０ａへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６７】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック９０の概略斜視説明図である。
【００６８】
燃料電池スタック９０は、第１エンドプレート１８ａの外面側に設けられる冷却媒体供給マニホールド９２及び冷却媒体排出マニホールド９４を備える。冷却媒体供給マニホールド９２及び冷却媒体排出マニホールド９４は、上方に開口する略コ字状を有する。
【００６９】
冷却媒体供給マニホールド９２は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに連通する一対の縦長形状の供給マニホールド部９６ａ、９６ａと、一対の前記供給マニホールド部９６ａ、９６ａの下部側同士を連結し且つ長辺方向に沿う幅寸法が、一対の前記供給マニホールド部９６ａ、９６ａよりも小さく設定される供給連結部９８ａとを備える。一方の供給マニホールド部９６ａには、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体供給配管１００ａが別体（又は一体）に設けられる。
【００７０】
冷却媒体供給配管１００ａは、一方の供給マニホールド部９６ａの上方端部に、鉛直方向から水平方向に傾斜して連結される。冷却媒体供給配管１００ａは、冷却媒体を一方の供給マニホールド部９６ａ内に斜め上方から供給する。
【００７１】
図９に示すように、供給マニホールド部９６ａの内壁面には、直線部位１０２ａから湾曲部位１０２ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位１０２ｃが設けられる。冷却媒体供給連通孔３０ａは、供給マニホールド部９６ａ内で外側に偏って設けられており、傾斜部位１０２ｃは、前記供給マニホールド部９６ａの内壁面上方の内側の角部（他の供給マニホールド部９６ａに対向する角部）に設けられる。傾斜部位１０２ｃは、少なくとも冷却媒体供給配管１００ａが連結される一方の供給マニホールド部９６ａの内壁面に設けられることが好ましい。
【００７２】
図８及び図９に示すように、冷却媒体排出マニホールド９４は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂ、３０ｂに連通する一対の排出マニホールド部９６ｂ、９６ｂと、一対の前記排出マニホールド部９６ｂ、９６ｂの下部側同士を連結し且つ長辺方向に沿う幅寸法が、一対の前記排出マニホールド部９６ｂ、９６ｂよりも小さく設定される排出連結部９８ｂとを備える。
【００７３】
排出マニホールド部９６ｂには、冷却媒体供給配管１００ａと対角位置に、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体排出配管１００ｂが設けられる。この冷却媒体排出配管１００ｂは、一方の排出マニホールド部９６ｂの中央部位から水平方向（積層方向）に延在している。
【００７４】
図９に示すように、排出マニホールド部９６ｂの内壁面には、直線部位１０４ａから湾曲部位１０４ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位１０４ｃが設けられる。冷却媒体排出連通孔３０ｂは、排出マニホールド部９６ｂ内で外側に偏って設けられており、傾斜部位１０４ｃは、前記排出マニホールド部９６ｂの内壁面上方の内側の角部（他の排出マニホールド部９６ｂに対向する角部）に設けられる。傾斜部位１０４ｃは、少なくとも冷却媒体排出配管１００ｂが連結される一方の排出マニホールド部９６ｂの内壁面に設けられることが好ましい。
【００７５】
このように構成される第２の実施形態では、一方の供給マニホールド部９６ａの上部に冷却媒体供給配管１００ａが連結されるとともに、前記供給マニホールド部９６ａの内壁面上方の内側の角部に、傾斜部位１０２ｃが設けられている。
【００７６】
従って、供給マニホールド部９６ａ内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔３０ａへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
図１０は、本発明に関連する燃料電池スタック１１０の正面説明図である。
【００７８】
燃料電池スタック１１０では、第１エンドプレート１８ａの外面側に冷却媒体供給マニホールド１１２と冷却媒体排出マニホールド１１４とが上下に配置される。
【００７９】
冷却媒体供給マニホールド１１２は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体供給連通孔３０ａ、３０ａに連通する一対の供給マニホールド部１１６ａ、１１６ａと、一対の前記供給マニホールド部１１６ａ、１１６ａの上部側同士を連結する供給連結部１１８ａとを備える。
【００８０】
供給マニホールド部１１６ａ、１１６ａは、第１エンドプレート１８ａの長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部１１６ａには、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体供給配管５８ａが設けられる。
【００８１】
供給マニホールド部１１６ａの内壁面には、直線部位１２０ａから湾曲部位１２０ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位１２０ｃが設けられる。冷却媒体供給連通孔３０ａは、供給マニホールド部１１６ａ内で内側に偏って設けられており、傾斜部位１２０ｃは、前記供給マニホールド部１１６ａの内壁面下方の外側の角部に設けられる。傾斜部位１２０ｃは、少なくとも冷却媒体供給配管５８ａが連結される一方の供給マニホールド部１１６ａの内壁面に設けられることが好ましい。
【００８２】
冷却媒体排出マニホールド１１４は、第１エンドプレート１８ａの一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂ、３０ｂに連通する一対の排出マニホールド部１１６ｂ、１１６ｂと、一対の前記排出マニホールド部１１６ｂ、１１６ｂの上部側同士を連結する排出連結部１１８ｂとを備える。
【００８３】
排出マニホールド部１１６ｂ、１１６ｂは、第１エンドプレート１８ａの長辺方向（矢印Ｃ方向）に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部１１６ａと対角位置に位置する一方の排出マニホールド部１１６ｂには、第１エンドプレート１８ａの外部に延在する冷却媒体排出配管５８ｂが設けられる。
【００８４】
排出マニホールド部１１６ｂの内壁面には、直線部位１２２ａから湾曲部位１２２ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位１２２ｃが設けられる。冷却媒体排出連通孔３０ｂは、排出マニホールド部１１６ｂ内で内側に偏って設けられており、傾斜部位１２２ｃは、前記排出マニホールド部１１６ｂの内壁面下方の外側の角部に設けられる。傾斜部位１２２ｃは、少なくとも冷却媒体排出配管５８ｂが連結される一方の排出マニホールド部１１６ｂの内壁面に設けられることが好ましい。
【００８５】
このように構成される燃料電池スタック１１０では、供給マニホールド部１１６ａの内壁面には、直線部位１２０ａから湾曲部位１２０ｂを介して滑らかに傾斜する傾斜部位１２０ｃが設けられている。そして、冷却媒体供給連通孔３０ａは、供給マニホールド部１１６ａ内で内側に偏って設けられており、傾斜部位１２０ｃは、前記供給マニホールド部１１６ａの内壁面下方の外側の角部に設けられている。
【００８６】
従って、供給マニホールド部１１６ａ内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔３０ａへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる等の効果が得られる。
【００８７】
なお、冷却媒体排出配管５８ｂ、８０ｂ及び１００ｂが、水平方向に延在して構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、冷却媒体排出配管５８ｂ、８０ｂ及び１００ｂは、それぞれ冷却媒体供給配管５８ａ、８０ａ及び１００ａと同様に構成してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０、７０、９０、１１０…燃料電池スタック
１２…燃料電池                      １８ａ、１８ｂ…エンドプレート
２０…電解質膜・電極構造体          ２２、２４…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
５０、７２、９２、１１２…冷却媒体供給マニホールド
５２、７４、９４、１１４…冷却媒体排出マニホールド
５４ａ、７６ａ、９６ａ、１１６ａ…供給マニホールド部
５４ｂ、７６ｂ、９６ｂ、１１６ｂ…排出マニホールド部
５６ａ、７８ａ、９８ａ、１１８ａ…供給連結部
５６ｂ、７８ｂ、９８ｂ、１１８ｂ…排出連結部
５８ａ、８０ａ、１００ａ…冷却媒体供給配管
５８ｂ、８０ｂ、１００ｂ…冷却媒体排出配管
６０ａ、６２ａ、８２ａ、８４ａ、１０２ａ、１０４ａ、１２０ａ、１２２ａ…直線部位
６０ｂ、６２ｂ、８２ｂ、８４ｂ、１０２ｂ、１０４ｂ、１２０ｂ、１２２ｂ…湾曲部位
６０ｃ、６２ｃ、８２ｃ、８４ｃ、１０２ｃ、１０４ｃ、１２０ｃ、１２２ｃ…傾斜部位
【図１】
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【図２】
0005802066.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005802066.tif 000007
【図７】
0005802066.tif 000008
【図８】
0005802066.tif 000009
【図９】
0005802066.tif 000010
【図１０】
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