(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、非円形状の絶縁性カラー部材とシール部材との位相を確実に合わせるとともに、所望のシール性を確保することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、エンドプレート１８ｂの酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａに配設される絶縁性カラー部材８４ａを備え、前記絶縁性カラー部材８４ａは、酸化剤ガス供給マニホールド１００の内周面に挿入される断面非円形状の筒状部８８を有する。筒状部８８の外周面には、内周面に摺接する第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂが装着されるとともに、前記第１Ｏリング９２ａ及び前記第２Ｏリング９２ｂと前記外周面とは、位相決め機構９３を介して相対的な位相合わせを行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層された積層体の積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及び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、積層方向に流通する冷却媒体又は反応ガスである流体を、外部マニホールド部材に対して供給又は排出させる流体マニホールド孔が形成される燃料電池スタックであって、
前記流体マニホールド孔に配設される絶縁性カラー部材を備え、
前記絶縁性カラー部材は、前記外部マニホールド部材の内周面に挿入される断面非円形状の筒状部を有し、
前記筒状部の外周面には、前記内周面に摺接するシール部材が装着されるとともに、前記シール部材と前記外周面とは、位相決め機構を介して相対的な位相合わせが行わ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、前記位相決め機構は、前記シール部材に前記外周面の周方向に交差する方向に延在して設けられる突起部と、
前記外周面に形成され、前記突起部が配置される溝部と、
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、前記シール部材は、前記外周面に装着される第１シール部及び第２シール部を備えるとともに、
前記位相決め機構は、前記第１シール部と前記第２シール部とを連結する突起部と、
前記外周面に形成され、前記突起部が配置される溝部と、
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、前記突起部は、前記積層方向に延在して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、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層された積層体の積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及び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、それぞれアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。燃料電池は、通常、所定の数（例えば、数百）の発電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】
上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード電極に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、カソード電極に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。さらに、各発電セル間又は所定数の発電セル間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路がセパレータの面方向に沿って設けられている。
【０００４】
その際、燃料電池の内部には、燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス流路から使用済みの燃料ガスを排出する燃料ガス排出連通孔、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給連通孔、前記酸化剤ガス流路から使用済みの酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出連通孔、冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給連通孔、及び前記冷却媒体流路から使用済みの冷却媒体を排出する冷却媒体排出連通孔が、それぞれ積層方向に貫通して形成されることにより、所謂、内部マニホールドを構成する場合がある。
【０００５】
この種の内部マニホールド型燃料電池では、少なくとも一方のエンドプレートには、各連通孔を外部マニホールド部材に連通するための連結構造が採用されている。例えば、特許文献１に開示されている燃料電池は、図９に示すように、セル１を含む積層体を備えている。セル１の一方の積層端部には、ターミナル２、インシュレータ３及びプレッシャプレート４が配設されている。
【０００６】
セル１は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly)５を有するとともに、前記ＭＥＡ５の両外側には、第１セパレータ６と第２セパレータ７とが配置されている。導管部材８は、プレッシャプレート４の出入口孔を挿通する管部８ｂを有し、前記プレッシャプレート４のセル積層体側に鍔部８ａを有している。鍔部８ａは、ターミナル２及びインシュレータ３の収容部に収容され、端面シール９を介してセル１の積層体に対し流路として接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５９４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の燃料電池では、導管部材８と外部マニホールド部材との気密性（液密性）を確保する必要があり、通常、部材同士の接触部位にシール部材（図示せず）が介装されている。
【０００９】
その際、燃料電池では、各反応ガス流路の形状や連通孔の配置位置等に起因して、前記連通孔の開口形状が、非円形状、例えば、楕円形状、長円形状、矩形状又は多角形状等に設定される場合がある。このため、導管部材８とシール部材との位相がずれるおそれがあり、所望のシール性能を確保することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、非円形状の導管部材（絶縁性カラー部材）とシール部材との位相を確実に合わせることができ、所望のシール性を確保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】
【００１１】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層された積層体の積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及び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、積層方向に流通する冷却媒体又は反応ガスである流体を外部マニホールド部材に対して供給又は排出させる流体マニホールド孔が形成される燃料電池スタックに関するものである。
【００１２】
この燃料電池スタックでは、流体マニホールド孔に配設される絶縁性カラー部材を備え、前記絶縁性カラー部材は、外部マニホールド部材の内周面に挿入される断面非円形状の筒状部を有している。そして、筒状部の外周面には、内周面に摺接するシール部材が装着されるとともに、前記シール部材と前記外周面とは、位相決め機構を介して相対的な位相合わせが行われている。
【００１３】
また、この燃料電池スタックでは、位相決め機構は、シール部材に、外周面の周方向に交差する方向に延在して設けられる突起部と、前記外周面に形成され、前記突起部が配置される溝部とを備えることが好ましい。
【００１４】
さらに、この燃料電池スタックでは、シール部材は、外周面に装着される第１シール部及び第２シール部を備えるとともに、位相決め機構は、前記第１シール部と前記第２シール部とを連結する突起部と、前記外周面に形成され、前記突起部が配置される溝部とを備えることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、突起部は、積層方向に延在して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、絶縁性カラー部材は、断面非円形状の筒状部を有するとともに、前記筒状部の外周面には、位相決め機構を介してシール部材が装着されている。このため、筒状部の外周面とシール部材とは、良好に位相合わせされており、これらの間に隙間が形成されることはない。これにより、簡単且つ経済的な構成で、非円形状の絶縁性カラー部材とシール部材との位相を確実に合わせることができ、所望のシール性を確保す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一部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの概略断面説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成する一方のエンドプレート側の要部分解斜視説明図である。
【図５】前記一方のエンドプレート側の、図４中、Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】前記燃料電池スタックを構成する他方のエンドプレート側の要部分解斜視説明図である。
【図７】前記他方のエンドプレート側の、図６中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する絶縁性カラー部材の斜視説明図である。
【図９】特許文献１に開示されている燃料電池の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１及び図２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、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両（図示せず）に搭載される車載用燃料電池スタックを構成する。
【００１９】
燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２が矢印Ａ方向（水平方向）に積層されて積層体１３を構成する。なお、複数の燃料電池１２は、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に積層してもよい。図２に示すように、積層体１３の積層方向一端には、ターミナルプレート１４ａ、絶縁プレート１６ａ及びエンドプレート１８ａが配設される。積層体１３の積層方向他端には、ターミナルプレート１４ｂ、絶縁プレート１６ｂ及びエンドプレート１８ｂが配設される。
【００２０】
絶縁プレート１６ａ、１６ｂには、凹部１６ａｕ、１６ｂｕが形成され、前記凹部１６ａｕ、１６ｂｕにターミナルプレート１４ａ、１４ｂが収容される。ターミナルプレート１４ａ、１４ｂから積層方向に端子１７ａ、１７ｂが延在するとともに、前記端子１７ａ、１７ｂは、エンドプレート１８ａ、１８ｂから外部に露呈する（図１参照）。エンドプレート１８ａと絶縁プレート１６ａとの間には、積層体１３への積層方向の締め付け力を調整するための厚さ調整用スペーサ部材（シム部材）１９が介装される（図２参照）。
【００２１】
図３に示すように、燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）２０が、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４に挟持される。第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４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縦長形状の金属板により構成される。第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４は、平面が矩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、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４は、例えば、カーボンセパレータにより構成してもよい。
【００２２】
燃料電池１２の矢印Ｃ方向（図３中、鉛直方向）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。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は、開口形状が略三角形状（略台形状）を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、長方形状、多角形状、長円形状又は楕円形状等を有していてもよい。
【００２４】
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及び一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂは、開口形状が長方形状を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、長円形状や楕円形状等を有していてもよい。
【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。酸化剤ガス流路３２は、酸化剤ガスを矢印Ｃ方向下方に流通させる。
【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。燃料ガス流路３４は、燃料ガスを矢印Ｃ方向下方に流通させる。
【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。冷却媒体流路３６は、冷却媒体を矢印Ｃ方向下方に流通させるとともに、前記冷却媒体流路３６の上下（上流及び下流）には、バッファ部（エンボス形状）３８ａ、３８ｂが設けられる。
【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。第１シール部材４０ａ及び第２シール部材４０ｂは、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、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を使用する。
【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電極４４及びアノード電極４６とを備える。
【００３０】
カソード電極４４及びアノード電極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。
【００３１】
図１に示すように、エンドプレート１８ａとエンドプレート１８ｂとの間には、複数本の連結部材５０が架け渡される。連結部材５０は、長尺な板状を有し、燃料電池スタック１０の長辺側に２本ずつで、且つ、前記燃料電池スタック１０の短辺側に１本ずつ配設される。連結部材５０の矢印Ａ方向の両端部は、ボルト５２を介してエンドプレート１８ａ及びエンドプレート１８ｂの側部に固定される。
【００３２】
エンドプレート１８ａ、１８ｂ間には、積層方向に所定の締め付け荷重が付与されるとともに、前記エンドプレート１８ａ、１８ｂ間の距離が一定に保持される。
【００３３】
図４に示すように、エンドプレート１８ａには、一対の冷却媒体供給連通孔３０ａに連通する冷却媒体供給マニホールド孔（流体マニホールド孔）５４ａと、一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂに連通する冷却媒体排出マニホールド孔（流体マニホールド孔）５４ｂとが形成される。スペーサ部材１９には、同様に一対の冷却媒体供給マニホールド孔５６ａと一対の冷却媒体排出マニホールド孔５６ｂとが形成される。
【００３４】
エンドプレート１８ａには、図１及び図４に示すように、冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａに一体に挿入されて絶縁性カラー部材５８ａが配設されるとともに、冷却媒体排出マニホールド孔５４ｂ、５６ｂに一体に挿入されて絶縁性カラー部材５８ｂが配置される。
【００３５】
図４及び図５に示すように、絶縁性カラー部材５８ａは、冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａに挿入される筒状部６０と前記筒状部６０の一端に設けられる大径なフランジ部６２とを一体に有する。フランジ部６２と絶縁プレート１６ａとの間には、端面シール６３が介装される。
【００３６】
筒状部６０は、冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａの形状に対応して長円形状又は楕円形状を有するとともに、前記冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａ内に隙間を設けて配設される。なお、隙間は無くてもよい。
【００３７】
筒状部６０の先端６０ａは、エンドプレート１８ａの端面から外部に露呈しており、前記先端６０ａの外周には、ラジアルシールであるＯリング（シール部材）６４が周溝６０ａｄに配置され、位相決め機構６５を介して装着される。Ｏリング６４は、長円形状又は楕円形状を有する。
【００３８】
位相決め機構６５は、筒状部６０の外周面とＯリング６４との相対的な位相を合わせる機能を有する。この位相決め機構６５は、図１に示すように、Ｏリング６４に筒状部６０の外周面の周方向に交差する方向、第１の実施形態では、積層方向に延在して設けられる一対（又は、３以上）の突起部６４ｔと、前記筒状部６０の外周面に形成され、前記突起部６４ｔが配置される溝部６０ａｅとを備える。一対の突起部６４ｔは、任意の位置に設定可能である。
【００３９】
フランジ部６２には、１つ以上、例えば、２つの位置決め孔部６６が形成される。位置決め孔部６６には、位置決めピン６８が挿入されるとともに、前記位置決めピン６８は、スペーサ部材１９からエンドプレート１８ａに形成された位置決め孔部７０ａ及び位置決め穴部７０ｂに一体に挿入される。
【００４０】
図５に示すように、絶縁性カラー部材５８ａのフランジ部６２は、スペーサ部材１９の端面に当接するとともに、前記フランジ部６２は、例えば、第２セパレータ２４の第２シール部材４０ｂにより絶縁プレート１６ａに押圧保持される。
【００４１】
絶縁性カラー部材５８ｂは、上記の絶縁性カラー部材５８ａと同様に構成されており、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。
【００４２】
図１に示すように、エンドプレート１８ａには、冷却媒体供給マニホールド（外部マニホールド部材）７２と冷却媒体排出マニホールド（外部マニホールド部材）７４とが、上下に取り付けられる。
【００４３】
冷却媒体供給マニホールド７２は、下向きのコ字状を有し、左右両端には、絶縁性カラー部材５８ａに設けられる筒状部６０の先端６０ａが嵌合する連結孔部７２ａを設ける。連結孔部７２ａは、開口断面長円形状又は楕円形状を有し、内周面にＯリング６４が当接することにより、筒状部６０が摺動可能に配置される（図５参照）。
【００４４】
冷却媒体供給マニホールド７２は、外周に設けられるフランジ部７２ｂに形成された孔部７２ｃにねじ７６が挿入されるとともに、前記ねじ７６の先端は、エンドプレート１８ａに形成されたねじ穴７８に螺合する（図４及び図５参照）。
【００４５】
図１に示すように、冷却媒体排出マニホールド７４は、冷却媒体供給マニホールド７２と同様に、絶縁性カラー部材５８ｂに設けられる筒状部６０の先端６０ａが嵌合する連結孔部７４ａを設ける。冷却媒体排出マニホールド７４は、外周に設けられるフランジ部７４ｂに形成された孔部７４ｃにねじ７６が挿入されるとともに、前記ねじ７６の先端は、エンドプレート１８ａに形成されたねじ穴７８に螺合する。
【００４６】
図６に示すように、エンドプレート１８ｂには、酸化剤ガス供給連通孔２６ａに連通する酸化剤ガス供給マニホールド孔（流体マニホールド孔）８０ａ、酸化剤ガス排出連通孔２６ｂに連通する酸化剤ガス排出マニホールド孔（流体マニホールド孔）８０ｂ、燃料ガス供給連通孔２８ａに連通する燃料ガス供給マニホールド孔（流体マニホールド孔）８２ａ及び燃料ガス排出連通孔２８ｂに連通する燃料ガス排出マニホールド孔（流体マニホールド孔）８２ｂが形成される。
【００４７】
酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド孔８０ｂ、燃料ガス供給マニホールド孔８２ａ及び燃料ガス排出マニホールド孔８２ｂは、それぞれ略三角形状（略台形状）を有する。
【００４８】
エンドプレート１８ｂには、酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド孔８０ｂに挿入されて絶縁性カラー部材８４ａ、８４ｂが配設されるとともに、燃料ガス供給マニホールド孔８２ａ、燃料ガス排出マニホールド孔８２ｂに挿入されて絶縁性カラー部材８６ａ、８６ｂが配置される。
【００４９】
図６及び図７に示すように、絶縁性カラー部材８４ａは、酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａに挿入される筒状部８８と前記筒状部８８の一端に設けられる大径なフランジ部９０とを一体に有する。筒状部８８は、酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａの形状に対応して略三角形状（略台形状）を有するとともに、前記酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａ内に隙間を設けて配設される。なお、隙間は無くてもよい。
【００５０】
筒状部８８の先端８８ａは、エンドプレート１８ｂの端面から外部に露呈しており、前記先端８８ａの外周には、ラジアルシールである第１Ｏリング（第１シール部）９２ａ及び第２Ｏリング（第２シール部）９２ｂが周溝８８ａｄ１、８８ａｄ２に配置され、位相決め機構９３を介して装着される。第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂは、略三角形状又は略台形状を有する。なお、３以上のＯリングを用いてもよい。
【００５１】
位相決め機構９３は、筒状部８８の外周面と第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂとの相対的な位相を合わせる機能を有する。この位相決め機構９３は、図６に示すように、第１Ｏリング９２ａと第２Ｏリング９２ｂとを連結する複数の突起部９２ｔと、筒状部８８の外周面に形成され、前記突起部９２ｔが配置される複数の溝部８８ａｅとを備える。突起部９２ｔは、任意の位置に設定可能であるとともに、溝部８８ａｅの両端は、周溝８８ａｄ１、８８ａｄ２に連通する。
【００５２】
フランジ部９０には、１つ以上、例えば、２つの位置決め孔部９４が形成される。位置決め孔部９４には、位置決めピン９６が挿入されるとともに、前記位置決めピン９６は、エンドプレート１８ｂに形成された位置決め穴部９８に挿入される。図７に示すように、絶縁性カラー部材８４ａのフランジ部９０は、エンドプレート１８ｂの端面に当接するとともに、前記フランジ部９０は、例えば、第１セパレータ２２の第１シール部材４０ａにより押圧保持される。
【００５３】
絶縁性カラー部材８４ｂ、８６ａ及び８６ｂは、上記の絶縁性カラー部材８４ａと同様に構成されており、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。
【００５４】
エンドプレート１８ｂには、酸化剤ガス供給マニホールド（外部マニホールド部材）１００、酸化剤ガス排出マニホールド（外部マニホールド部材）１０２、燃料ガス供給マニホールド（外部マニホールド部材）１０４及び燃料ガス排出マニホールド（外部マニホールド部材）１０６が取り付けられる。
【００５５】
酸化剤ガス供給マニホールド１００は、図７に示すように、絶縁性カラー部材８４ａに設けられる筒状部８８の先端８８ａが嵌合する連結孔部１００ａを設ける。連結孔部１００ａは、開口断面略三角形状（略台形状）を有し、内周面に第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂが当接することにより、筒状部８８が摺動可能に配置される。
【００５６】
酸化剤ガス供給マニホールド１００は、外周に設けられるフランジ部１００ｂに形成された孔部１００ｃにねじ７６が挿入されるとともに、前記ねじ７６の先端は、エンドプレート１８ｂに形成されたねじ穴７８に螺合する。
【００５７】
酸化剤ガス排出マニホールド１０２、燃料ガス供給マニホールド１０４及び燃料ガス排出マニホールド１０６は、上記の酸化剤ガス供給マニホールド１００と同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
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。
【００５９】
先ず、図６及び図７に示すように、エンドプレート１８ｂの酸化剤ガス供給マニホールド１００には、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、図６に示すように、燃料ガス供給マニホールド１０４には、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、図１に示すように、エンドプレート１８ａの冷却媒体供給マニホールド７２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。
【００６０】
このため、図７に示すように、酸化剤ガスは、絶縁性カラー部材８４ａから酸化剤ガス供給連通孔２６ａを通って第１セパレータ２２の酸化剤ガス流路３２に導入される。図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３２に沿って矢印Ｃ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体２０を構成するカソード電極４４に供給される。
【００６１】
一方、燃料ガスは、図６に示すように、絶縁性カラー部材８６ａから燃料ガス供給連通孔２８ａを通って第２セパレータ２４の燃料ガス流路３４に導入される（図３参照）。この燃料ガスは、燃料ガス流路３４に沿って矢印Ｃ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体２０を構成するアノード電極４６に供給される。
【００６２】
従って、電解質膜・電極構造体２０では、カソード電極４４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極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、発電が行われる。
【００６３】
次いで、カソード電極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。一方、アノード電極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。
【００６４】
また、冷却媒体は、図１及び図３に示すように、絶縁性カラー部材５８ａから冷却媒体供給連通孔３０ａに供給され、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４間の冷却媒体流路３６に導入され、矢印Ｃ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体２０を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３０ｂに排出される。
【００６５】
この場合、第１の実施形態では、図６に示すように、例えば、酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａに絶縁性カラー部材８４ａが挿入されるとともに、前記絶縁性カラー部材８４ａを構成する筒状部８８は、略三角形状（略台形状）を有している。そして、筒状部８８の外周面には、位相決め機構９３を介して第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂが装着されている。
【００６６】
具体的には、位相決め機構９３は、第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂを互いに連結して積層方向に延在する突起部９２ｔと、筒状部８８の外周面に形成され、前記突起部９２ｔが配置される溝部８８ａｅとを備えている。
【００６７】
このため、筒状部８８の外周面と第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂとは、相対的な位相合わせが容易且つ正確に行われ、前記筒状部８８の外周面と前記第１Ｏリング９２ａ及び前記第２Ｏリング９２ｂとの間に隙間が形成されることはない。
【００６８】
これにより、簡単且つ経済的な構成で、非円形状の絶縁性カラー部材８４ａと第１Ｏリング９２ａ及び第２Ｏリング９２ｂとの位相を確実に合わせることができ、所望のシール性を確保することが可能になるという効果が得られる。
【００６９】
なお、他の絶縁性カラー部材５８ａ、５８ｂ、８４ｂ、８６ａ及び８６ｂでは、上記の絶縁性カラー部材８４ａと同様の効果が得られる。また、シール部材としては、Ｏリングに限定されるものではなく、しめ代を有する弾性シールであればよい。
【００７０】
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を構成する絶縁性カラー部材１２０の説明図である。
【００７１】
絶縁性カラー部材１２０は、筒状部１２２と前記筒状部１２２の一端に設けられる大径なフランジ部１２３とを一体に有する。筒状部１２２は、断面略三角形状を有する。
【００７２】
筒状部１２２の先端１２２ａの外周には、周溝１２２ａｄが形成されるとともに、前記周溝１２２ａｄには、ラジアルシールである略三角形状のＯリング（シール部材）１２４が位相決め機構１２６を介して装着される。
【００７３】
位相決め機構１２６は、筒状部１２２の外周面とＯリング１２４との相対的な位相を合わせる機能を有する。この位相決め機構１２６は、Ｏリング１２４に一端が設けられる複数の突起部１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ及び１２４ｄと、筒状部１２２の外周面に形成され、前記突起部１２４ａ〜１２４ｄが配置される複数の溝部１２２ａｅとを備える。突起部１２４ａ〜１２４ｄは、任意の位置に設定可能であるとともに、前記突起部１２４ａ〜１２４ｄの他端が一体に連結される。
【００７４】
このように構成される第２の実施形態では、絶縁性カラー部材１２０の筒状部１２２に、Ｏリング１２４が位相決め機構１２６を介して外装されている。このため、上記の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同様の効果が得られる。
【００７５】
なお、第１及び第２の実施形態では、非円形状の絶縁性カラー部材として、楕円形状の絶縁性カラー部材５８ａ、５８ｂ、略三角形状の絶縁性カラー部材８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ及び１２０を用いているが、この形状に限定されるものではない。例えば、四角形状や菱形形状等の多角形状の絶縁性カラー部材が使用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…燃料電池スタック              １２…燃料電池
１３…積層体
１８ａ、１８ｂ…エンドプレート
１９…スペーサ部材                  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
４０ａ、４０ｂ…シール部材          ４２…固体高分子電解質膜
４４…カソード電極                  ４６…アノード電極
５０…連結部材
５４ａ、５６ａ…冷却媒体供給マニホールド孔
５４ｂ、５６ｂ…冷却媒体排出マニホールド孔
５８ａ、５８ｂ、８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ、１２０…絶縁性カラー部材
６０、８８、１２２…筒状部          ６０ａ…先端
６０ａｅ、８８ａｅ、１２２ａｅ…溝部
６２、９０、１２３…フランジ部
６４、９２ａ、９２ｂ、１２４…Ｏリング
６４ｔ、９２ｔ、１２４ａ〜１２４ｄ…突起部
６５、９３、１２６…位相決め機構
７２…冷却媒体供給マニホールド      ７４…冷却媒体排出マニホールド
８０ａ…酸化剤ガス供給マニホールド孔
８０ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド孔
８２ａ…燃料ガス供給マニホールド孔  ８２ｂ…燃料ガス排出マニホールド孔
１００…酸化剤ガス供給マニホールド  １０２…酸化剤ガス排出マニホールド
１０４…燃料ガス供給マニホールド    １０６…燃料ガス排出マニホールド
【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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