(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層された積層方向両端にエンドプレートが配設されるとともに、前記発電セルの積層方向に反応ガス又は冷却媒体である流体を流通させる流体連通孔が設けられる燃料電池スタックであって、
一方の前記エンドプレートの表面には、前記流体連通孔と外部配管とを繋ぐマニホールド部材が設けられるとともに、
前記マニホールド部材は、一方の前記エンドプレートの外側に位置して前記流体連通孔に連なる第１開口部と、
前記第１開口部に隣接するとともに前記外部配管に連なり且つ前記第１開口部とは異なる開口形状を有する第２開口部と、
を設け、
一方の前記エンドプレートの正面視で、前記第１開口部の開口形状と前記第２開口部との開口形状が重なる領域には、前記流体の状態を検出するセンサ部材のセンシング部位が配置され、
前記センサ部材は、棒状形状を有し、前記流体の流通方向に交差する方向に向かって配置され、
前記センサ部材は、棒状形状の温度センサを有し、
前記温度センサは、前記第２開口部の側方の重力方向の上方から下方に向けて、斜めに配置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、前記センサ部材は、前記マニホールド部材に取り付けられるセンサブラケットを有し、
前記センサブラケットの一端側に、前記温度センサが設けられ、
前記センサブラケットの他端側に、前記マニホールド部材に螺合する取付ねじ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２記載の燃料電池スタックにおいて、前記マニホールド部材は、前記第２開口部が設けられた中空筒状の本体部と、前記本体部の外周部から外方に突出した肉厚部とを有し、
前記肉厚部に、前記取付ねじが螺合するねじ孔が形成さ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１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記第１開口部は、長軸及び短軸を有する非円形状であり、
前記長軸に沿った前記第１開口部の大きさは、前記第２開口部よりも大きいことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記センシング部位は、前記第１開口部と前記第２開口部の幅方向の中心に配置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、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層された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一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セルを構成している。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層し、積層方向両端にエンドプレートを配設することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両に組み込まれている。
【０００３】
燃料電池では、運転状況や停止状況等を好適に制御するため、種々のセンサが取り付けられている。例えば、燃料電池の運転が終了した際に、前記燃料電池内の水分を乾燥空気により除去する掃気処理が行われている。その際、燃料電池内の水分量を正確に把握するため、特許文献１に開示されている燃料電池システムが知られている。
【０００４】
この燃料電池システムでは、当該燃料電池システムの運転終了後に放置状態にある燃料電池のうち、凝縮熱の影響によって経過時間に対する温度低下が比較的少ない部位における温度を検出する温度センサを備えている。そして、温度センサが検出した温度を、燃料電池の内部温度であるとして取り扱い、温度低下が少ない時点での当該温度の挙動に基づき、当該燃料電池の内部含水量を推定している。
【０００５】
具体的には、燃料電池スタックの積層方向略中央に配置されている発電セルに温度センサが配置されている。すなわち、発電セルでは、セパレータに酸化剤ガスマニホールドが形成されており、前記酸化剤ガスマニホールドに温度センサが配置されている。酸化ガスマニホールドの表面における温度変化は、燃料電池スタック内部における温度変化に近似している。このため、酸化ガスマニホールドの表面温度を検出し、当該検出した温度を燃料電池スタックの内部温度として取り扱うことができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１では、温度センサが燃料電池スタック内部の発電セルに取り付けられるため、前記温度センサの取り付け作業が煩雑化するとともに、交換作業等が相当に手間のかかるものとなってしまう。
【０００８】
そこで、温度センサ等の種々のセンサを、燃料電池スタックの外部に取り付けることが望まれている。燃料電池スタックでは、少なくとも一方のエンドプレートに、スタック内部の各連通孔（反応ガス連通孔や冷却媒体連通孔等）に連なって流体（燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体）を供給又は排出する流体マニホールドが設けられている。このため、エンドプレートの外部に露呈する流体マニホールドにセンサを取り付けることが考えられる。
【０００９】
ところが、発電セルに設けられている各連通孔は、矩形状、例えば、長方形状や台形状等、非円形状を有する一方、流体マニホールドに接続される外部配管は、円筒形状等に設定される場合が多い。従って、流体マニホールドは、内部の流体流路形状が複雑化し、センサによるセンシングを高精度に行うことが難しいという問題がある。
【００１０】
本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、簡単且つ経済的な構成で、センサ部材による計測を精度良く行う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】
【００１１】
本発明に係る燃料電池スタックは、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層された積層方向両端にエンドプレートが配設されている。発電セルには、前記発電セルの積層方向に反応ガス又は冷却媒体である流体を流通させる流体連通孔が設けられている。
【００１２】
一方のエンドプレートの表面には、流体連通孔と外部配管とを繋ぐマニホールド部材が設けられている。マニホールド部材は、一方の前記エンドプレートの外側に位置して流体連通孔に連なる第１開口部と、第１開口部に隣接するとともに外部配管に連なり且つ前記第１開口部とは異なる開口形状を有する第２開口部と、を設けている。そして、一方のエンドプレートの正面視で、第１開口部の開口形状と第２開口部との開口形状が重なる領域には、流体の状態を検出するセンサ部材のセンシング部位が配置されている。
【００１３】
また、センサ部材は、棒状形状を有し、流体の流通方向に交差する方向に向かって配置される。
【００１４】
センサ部材は、棒状形状の温度センサを有し、温度センサは、第２開口部の側方の重力方向の上方から下方に向けて、斜めに配置される。
【００１５】
この燃料電池スタックでは、センサ部材は、マニホールド部材に取り付けられるセンサブラケットを有し、センサブラケットの一端側に、温度センサが設けられ、センサブラケットの他端側に、マニホールド部材に螺合する取付ねじが設けられることが好ましい。
【００１６】
この燃料電池スタックでは、マニホールド部材は、第２開口部が設けられた中空筒状の本体部と、本体部の外周部から外方に突出した肉厚部とを有し、肉厚部に、取付ねじが螺合するねじ孔が形成されることが好ましい。
【００１７】
この燃料電池スタックでは、第１開口部は、長軸及び短軸を有する非円形状であり、長軸に沿った前記第１開口部の大きさは、第２開口部よりも大きいことが好ましい。
【００１８】
この燃料電池スタックでは、センシング部位は、第１開口部と第２開口部の幅方向の中心に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、センサ部材のセンシング部位は、エンドプレートの正面視で、第１開口部の開口形状と第２開口部との開口形状が重なる領域に配置されている。従って、センサ部材のセンシング部位は、第１開口部と第２開口部との間で流体が流通する領域内に確実に配置されるため、前記流体の状態を良好に把握することができる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、センサ部材による計測を精度良く行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの第１エンドプレート側から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発電セルの要部分解斜視説明図である。
【図３】前記発電セルの、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成する酸化剤ガス排出マニホールド部材及びセンサ部材の分解斜視図である。
【図５】前記酸化剤ガス排出マニホールド部材の正面説明図である。
【図６】比較例である酸化剤ガス排出マニホールド部材の正面説明図である。
【図７】本願の酸化剤ガス排出マニホールド部材と前記比較例である酸化剤ガス排出マニホールド部材とによる温度検出推移の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車に搭載される。燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が電極面を立位姿勢にして水平方向（矢印Ｂ方向）に積層される。なお、複数の発電セル１２を重力方向（矢印Ｃ方向）に積層して燃料電池スタック１０を構成してもよい。
【００２２】
発電セル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、外方に向かって、順次、配設される。発電セル１２の積層方向他端には、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、外方に向かって、順次、配設される。
【００２３】
矩形状の第１エンドプレート１８ａの略中央部からは、第１ターミナルプレート１４ａに接続された第１電力出力端子２０ａが外方に向かって延在する。矩形状の第２エンドプレート１８ｂの略中央部からは、第２ターミナルプレート１４ｂに接続された第２電力出力端子２０ｂが外方に向かって延在する。
【００２４】
第１エンドプレート１８ａと第２エンドプレート１８ｂの各辺間には、連結バー２２の両端がねじ２４により固定され、複数の積層された発電セル１２に積層方向（矢印Ｂ方向）の締め付け荷重を付与する。
【００２５】
図２に示すように、発電セル１２は、電解質膜・電極構造体２６と、前記電解質膜・電極構造体２６を挟持するアノードセパレータ２８及びカソードセパレータ３０とを備える。
【００２６】
アノードセパレータ２８及びカソードセパレータ３０は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。アノードセパレータ２８及びカソードセパレータ３０は、平面が矩形状（長方形状や正方形状）を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、アノードセパレータ２８及びカソードセパレータ３０は、金属セパレータに代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００２７】
発電セル１２の長辺方向（矢印Ａ方向）の一端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔（流体連通孔）３２ａ、冷却媒体入口連通孔（流体連通孔）３４ａ及び燃料ガス出口連通孔（流体連通孔）３６ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３２ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。冷却媒体入口連通孔３４ａは、冷却媒体を供給するとともに、燃料ガス出口連通孔３６ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００２８】
酸化剤ガス入口連通孔３２ａ、冷却媒体入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３６ｂは、非円形連通孔であり、例えば、略長方形状を有する。酸化剤ガス入口連通孔３２ａ、冷却媒体入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３６ｂは、その他、正方形、台形、五角形、略三角形、菱形、多角形、楕円等、種々の形状あるいはこれらの形状の組み合わせに設定可能であり、形状は、特に限定されない。また、各辺の角部は、Ｒ形状（湾曲形状）にすることが好ましい。
【００２９】
発電セル１２の長辺方向の他端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、燃料ガス入口連通孔（流体連通孔）３６ａ、冷却媒体出口連通孔（流体連通孔）３４ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔（流体連通孔）３２ｂが設けられる。燃料ガス入口連通孔３６ａは、燃料ガスを供給し、冷却媒体出口連通孔３４ｂは、冷却媒体を排出し、酸化剤ガス出口連通孔３２ｂは、酸化剤ガスを排出する。
【００３０】
燃料ガス入口連通孔３６ａ、冷却媒体出口連通孔３４ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３２ｂは、酸化剤ガス入口連通孔３２ａ、冷却媒体入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３６ｂと同様に、非円形連通孔である。
【００３１】
図３に示すように、電解質膜・電極構造体２６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３８と、前記固体高分子電解質膜３８を挟持するアノード電極４０及びカソード電極４２とを備える。
【００３２】
アノード電極４０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層４０ａ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４０ａの表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層４０ｂとを有する。電極触媒層４０ｂは、固体高分子電解質膜３８の一方の面に形成される。
【００３３】
カソード電極４２は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層４２ａ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４２ａの表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層４２ｂとを有する。電極触媒層４２ｂは、固体高分子電解質膜３８の他方の面に形成される。
【００３４】
図２に示すように、アノードセパレータ２８の電解質膜・電極構造体２６に向かう面２８ａには、燃料ガス入口連通孔３６ａと燃料ガス出口連通孔３６ｂとを連通する燃料ガス流路４４が形成される。燃料ガス流路４４は、矢印Ａ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）により形成される。
【００３５】
カソードセパレータ３０の電解質膜・電極構造体２６に向かう面３０ａには、酸化剤ガス入口連通孔３２ａと酸化剤ガス出口連通孔３２ｂとを連通する酸化剤ガス流路４６が形成される。酸化剤ガス流路４６は、矢印Ａ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）により形成される。
【００３６】
アノードセパレータ２８の面２８ｂと隣接するカソードセパレータ３０の面３０ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３４ａと冷却媒体出口連通孔３４ｂとに連通する冷却媒体流路４８が形成される。冷却媒体流路４８は、水平方向に延在しており、電解質膜・電極構造体２６の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。
【００３７】
アノードセパレータ２８の面２８ａ、２８ｂには、このアノードセパレータ２８の外周端縁部を周回して第１シール部材５０が一体成形される。カソードセパレータ３０の面３０ａ、３０ｂには、このカソードセパレータ３０の外周端縁部を周回して第２シール部材５２が一体成形される。
【００３８】
第１シール部材５０及び第２シール部材５２としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３９】
図１に示すように、第１エンドプレート１８ａには、酸化剤ガス供給マニホールド部材５４ａ、酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂ、燃料ガス供給マニホールド部材５６ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材５６ｂが装着される。酸化剤ガス供給マニホールド部材５４ａ、酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂ、燃料ガス供給マニホールド部材５６ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材５６ｂは、樹脂材料で形成される。樹脂材料としては、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）又はＰＡＩ（ポリアミドイミド）等が使用される。なお、第１エンドプレート１８ａには、各マニホールド部材を一体に成形してもよい。
【００４０】
酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂは、外方に突出するフランジ部５８を有する。フランジ部５８には、複数、例えば、４個の孔部６０が形成される一方、第１エンドプレート１８ａには、各孔部６０と同軸的にねじ孔６２が形成される。ボルト６４は、孔部６０に挿入されてねじ孔６２に螺合されることにより、フランジ部５８が第１エンドプレート１８ａに固定される。
【００４１】
フランジ部５８は、略円筒形状の本体部６６の一端に一体成形される。図４及び図５に示すように、本体部６６には、フランジ部５８側の端部に開口され、酸化剤ガス出口連通孔３２ｂに連なる非円形状、例えば、略長方形状の第１開口部６８が形成される。第１開口部６８は、長軸６８ａ及び短軸６８ｂを有する非円形状である。第１開口部６８は、酸化剤ガス出口連通孔３２ｂと同一形状を有する。
【００４２】
図１に示すように、本体部６６には、円形状外部配管７０が接続されるとともに、前記円形状外部配管７０に連なる円形状の第２開口部７２が設けられる。円形状外部配管７０には、図示しないが、開閉弁や流体圧機器等の外部機器が接続される。図５に示すように、長軸６８ａに沿った第１開口部６８の開口寸法Ｄ１は、第２開口部７２の開口寸法Ｄ３（円形状の第２開口部７２の直径）よりも大きい。すなわち、第１開口部６８は第２開口部７２よりも縦方向（長軸６８ａと平行な矢印Ｃ方向）に長い。第２開口部７２の開口寸法Ｄ３（円形状の第２開口部７２の直径）は、短軸６８ｂに沿った第１開口部６８の開口寸法Ｄ２よりも大きい。
【００４３】
図４に示すように、本体部６６の外周一部には、取り付け台（肉厚部）７４が一体成形される。取り付け台７４は、本体部６６の外周部から外方に突出する。取り付け台７４には、ねじ孔７６が形成される。ねじ孔７６は、本体部６６を貫通しておらず、本体部６６の内側に達していない。取り付け台７４は、平坦面７４ｆを形成し、この平坦面７４ｆには、ねじ孔７６と孔部７８とが並列して形成される。ねじ孔７６は、孔部７８の下方に形成される。図５に示すように、平坦面７４ｆは、第１開口部６８の長軸６８ａ及び短軸６８ｂに対して傾斜する。孔部７８は、本体部６６及び取り付け台７４を貫通する。取り付け台７４のねじ孔７６が形成された部分の本体部６６からの突出高さは、取り付け７４台の孔部７８が取り付けられた部分の本体部６６からの突出高さよりも、高い。
【００４４】
取り付け台７４には、センサ部材８０を構成するセンサブラケット８１が取り付けられる。センサブラケット８１には、孔部８２が形成され、前記孔部８２に挿入されるボルト（取付ねじ）８４は、ねじ孔７６に螺合する。センサブラケット８１には、棒状の温度センサ８６が設けられ、前記温度センサ８６は、孔部７８に挿入されて本体部６６の内方に配置される。温度センサ８６は、重力方向の上方から下方に向けて、斜めに孔部７８に挿入される。すなわち、温度センサ８６は、その先端側（センシング部位８６ｓ側）に向かうに従って下方に寄るように、センサブラケット８１に保持される。これにより、温度センサ８６に付着した水滴が、温度センサ８６の先端から重力により落下するため、温度センサ８６に接続されたケーブルに水滴が逆流することが確実に防止される。温度センサ８６と孔部７８との間には、シール部材（例えば、Ｏリング、流体シール）が設けられる。温度センサ８６は、第１エンドプレート１８ａの面方向に沿って酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂに挿入される。
【００４５】
図５に示すように、第１開口部６８と第２開口部７２とは、異なる開口形状を有し、前記第１開口部６８は、前記第２開口部７２の中心に対して上方にオフセットして設けられる。第１エンドプレート１８ａの正面視で、第１開口部６８の開口形状と第２開口部７２との開口形状が重なる領域８８が形成される。領域８８には、温度センサ８６の先端のセンシング部位８６ｓが配置される。孔部７８は、領域８８から外れた領域で、本体部６６の内周面に開口する。第１エンドプレート１８ａの正面視で、第１開口部６８の幅方向（図５で、短軸６８ｂと平行な矢印Ａ方向）の中心と、第２開口部７２の幅方向の中心とは一致する。センシング部位８６ｓは、第１開口部６８と第２開口部７２の幅方向の略中心に配置される。
【００４６】
なお、酸化剤ガス供給マニホールド部材５４ａ、燃料ガス供給マニホールド部材５６ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材５６ｂは、取り付け台７４を除いて、上記の酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂと同様に構成される。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。
【００４７】
第２エンドプレート１８ｂには、図示しないが、冷却媒体入口連通孔３４ａに連通する冷却媒体供給マニホールド部材と、冷却媒体出口連通孔３４ｂに連通する冷却媒体排出マニホールド部材とが、それぞれ取り付けられる。
【００４８】
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。
【００４９】
先ず、図１に示すように、第１エンドプレート１８ａの酸化剤ガス供給マニホールド部材５４ａから酸化剤ガス入口連通孔３２ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。第１エンドプレート１８ａの燃料ガス供給マニホールド部材５６ａから燃料ガス入口連通孔３６ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。
【００５０】
一方、第２エンドプレート１８ｂの図示しない冷却媒体供給マニホールド部材から冷却媒体入口連通孔３４ａには、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。
【００５１】
これにより、図２に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３２ａからカソードセパレータ３０の酸化剤ガス流路４６に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４６に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２６のカソード電極４２に供給される。
【００５２】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３６ａからアノードセパレータ２８の燃料ガス流路４４に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路４４に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２６のアノード電極４０に供給される。
【００５３】
このため、電解質膜・電極構造体２６では、カソード電極４２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４０に供給される燃料ガスとが、電極触媒層４２ｂ、４０ｂ内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００５４】
次いで、電解質膜・電極構造体２６のカソード電極４２に供給されて一部が消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３２ｂに沿って矢印Ｂ方向に流通し、酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂから排出される（図１参照）。一方、電解質膜・電極構造体２６のアノード電極４０に供給されて一部が消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３６ｂに沿って矢印Ｂ方向に流通し、燃料ガス排出マニホールド部材５６ｂから排出される。
【００５５】
また、図２に示すように、冷却媒体入口連通孔３４ａに供給された冷却媒体は、カソードセパレータ３０及びアノードセパレータ２８間の冷却媒体流路４８に導入される。冷却媒体は、矢印Ａ方向に移動して電解質膜・電極構造体２６を冷却した後、冷却媒体出口連通孔３４ｂに排出される。冷却媒体は、第２エンドプレート１８ｂから排出される。
【００５６】
この場合、本実施形態では、図４及び図５に示すように、酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂには、非円形状の第１開口部６８と円形状の第２開口部７２とが、互いに連通して設けられている。第１開口部６８は、発電セル１２の非円形状の酸化剤ガス出口連通孔３２ｂに連通する一方、第２開口部７２は、円形状外部配管７０に連通している。
【００５７】
第１開口部６８と第２開口部７２とは、異なる開口形状を有し、前記第１開口部６８は、前記第２開口部７２の中心に対して上方にオフセットして設けられている。そして、第１エンドプレート１８ａの正面視で、第１開口部６８の開口形状と第２開口部７２との開口形状が重なる領域８８が形成され、前記領域８８には、温度センサ８６のセンシング部位８６ｓが配置されている（図５参照）。
【００５８】
従って、温度センサ８６のセンシング部位８６ｓは、第１開口部６８と第２開口部７２との間で酸化剤ガス（流体）が流通する領域８８内に確実に配置されるため、前記酸化剤ガスの温度（状態）を良好に把握することができる。
【００５９】
具体的には、本願の酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂと、図６に示す比較例である酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ref.とを用いて、温度検出を行った。酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ref.では、温度センサ８６のセンシング部位８６ｓが、第１開口部６８の開口形状と第２開口部７２との開口形状が重なる領域８８の外方に配置されている。領域８８にも、流速分布及び温度分布が存在するため、高流量時には、前記領域８８内のどこにセンシング部位８６ｓが配置されても、温度を計測可能である。但し、低流量時には、領域８８内の外側寄りの領域では流体の流れが弱くなる可能性があるため、センシング部位８６ｓは、該領域８８内の中心に配置されることが好ましい。
【００６０】
そこで、燃料電池スタック１０の運転が停止され、乾燥空気による酸化剤ガス流路４６の掃気処理を行うとともに、酸化剤ガス出口連通孔３２ｂの温度検出を行った。その結果、図７に示すように、本願の酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂでは、温度センサ８６により検出される温度は、電解質膜・電極構造体２６の面内温度に近似する値となった。
【００６１】
一方、酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ref.では、温度センサ８６のセンシング部位８６ｓが領域８８の外方に配置されているため、特に酸化剤ガスが低流量の際、感知精度が低下してしまう。従って、比較例では、温度センサ８６により検出される温度は、電解質膜・電極構造体２６の面内温度よりも相当に低い値となった。
【００６２】
これにより、本実施形態では、温度センサ８６のセンシング部位８６ｓを領域８８内に配置するだけでよく、簡単且つ経済的な構成で、前記温度センサ８６による計測を精度良く行うことが可能になるという効果が得られる。
【００６３】
なお、本実施形態では、酸化剤ガス排出マニホールド部材５４ｂにセンサ部材８０を取り付けた構成を採用したが、これに限定されるものではない。例えば、酸化剤ガス供給マニホールド部材５４ａ、燃料ガス供給マニホールド部材５６ａ、燃料ガス排出マニホールド部材５６ｂ、冷却媒体供給マニホールド部材又は冷却媒体排出マニホールド部材の少なくとも１つにセンサ部材を設けてもよい。
【００６４】
また、センサ部材８０は、温度センサ８６に限定されるものではない。センサ部材８０としては、圧力センサ、湿度センサ、水素センサ又は酸素センサ等、種々のセンサ類を用いることができる。なお、センサ部材８０の取り付け構造は、本実施形態に限定されるものではなく、センシング部位８６ｓが領域８８内に配置されていればよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…燃料電池スタック              １２…発電セル
１８ａ、１８ｂ…エンドプレート      ２６…電解質膜・電極構造体
２８…アノードセパレータ            ３０…カソードセパレータ
３２ａ…酸化剤ガス入口連通孔        ３２ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３４ａ…冷却媒体入口連通孔          ３４ｂ…冷却媒体出口連通孔
３６ａ…燃料ガス入口連通孔          ３６ｂ…燃料ガス出口連通孔
３８…固体高分子電解質膜            ４０…アノード電極
４２…カソード電極                  ４４…燃料ガス流路
４６…酸化剤ガス流路                ４８…冷却媒体流路
５４ａ…酸化剤ガス供給マニホールド部材
５４ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド部材
５６ａ…燃料ガス供給マニホールド部材
５６ｂ…燃料ガス排出マニホールド部材
５８…フランジ部                    ６６…本体部
６８、７２…開口部                  ７０…円形状外部配管
７４…取り付け台                    ７６…ねじ孔
７８、８２…孔部                    ８０…センサ部材
８６…温度センサ                    ８６ｓ…センシング部位
８８…領域
【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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