(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、燃料電池スタックの端部からの放熱を良好に抑制することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が積層される積層体１４の積層方向両端に第１エンドプレート２２ａ及び第２エンドプレート２２ｂが配設される。第１エンドプレート２２ａの外表面には、補機収納ケーシング１００が設けられる。補機収納ケーシング１００は、第１エンドプレート２２ａと積層体１４との間に配置された第１温調用プレート２０ａに固定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両端には、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、
一方のエンドプレートの外表面には、水素系補機を収納した補機収納ケーシングが設けられるとともに、
前記補機収納ケーシングは、前記一方のエンドプレートと前記積層体との間に配置された絶縁部材に固定されてい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であって、前記絶縁部材は、前記一方のエンドプレートを貫通して外部に露呈する断熱性支柱部を設け、
前記断熱性支柱部には、前記補機収納ケーシングが締結されてい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であって、前記一方のエンドプレートと前記補機収納ケーシングとの間には、断熱性部材が介装されてい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、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両端には、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】
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の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。アノード電極及びカソード電極は、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とを有している。
【０００３】
電解質膜・電極構造体は、カソードセパレータ及びアノードセパレータによって挟持されることにより、発電セル（単位燃料電池）を構成している。カソードセパレータには、酸化剤ガスがカソード電極面に沿って流通される一方、アノードセパレータには、燃料ガスがアノード電極面に沿って流通されている。発電セルは、所定の数だけ積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車等の燃料電池電気車両に搭載されている。
【０００４】
燃料電池スタックでは、外部への放熱により他の発電セルに比べて温度低下が惹起され易い発電セルが存在している。例えば、積層方向端部に配置されている発電セル（以下、端部発電セルともいう）は、電力取り出し用ターミナルプレート（集電板）や、エンドプレート等からの放熱が多く、上記の温度低下が顕著になっている。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが提案されている。この燃料電池スタックでは、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体を有し、前記電解質・電極構造体がセパレータにより挟持された発電セルを複数積層した積層体を備えている。積層体の積層方向の少なくとも一方の端部に配設されるダミーセルは、電解質・電極構造体に対応する導電性プレートと、前記導電性プレートを挟持するとともに、発電セルを構成するセパレータと同一のセパレータとを備えている。ダミーセルは、積層体の端部を構成する発電セルに隣接している。
【０００６】
従って、ダミーセル自体が断熱層として機能するため、低温始動時の端部発電セルの昇温遅れ及び前記端部発電セルの電圧降下を有効に阻止することができる。しかも、専用の断熱プレート等を用いる必要がなく、燃料電池スタック全体を経済的に構成す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２００５−１９２２３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、ダミーセルは、導電性プレートと該導電性プレートを挟持する一対のセパレータとを備えている。このため、放熱をさらに抑制しようとすると、積層されるプレート枚数を増加させる必要がある。従って、燃料電池スタック全体の積層方向の寸法が長尺化するとともに、部品点数が増加して経済的ではないという問題がある。
【０００９】
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、燃料電池スタックの端部からの放熱を良好に抑制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】
【００１０】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両端には、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。
【００１１】
この燃料電池スタックでは、一方のエンドプレートの外表面には、水素系補機を収納した補機収納ケーシングが設けられている。そして、補機収納ケーシングは、一方のエンドプレートと積層体との間に配置された絶縁部材に固定されている。
【００１２】
また、この燃料電池スタックでは、絶縁部材は、一方のエンドプレートを貫通して外部に露呈する断熱性支柱部を設け、前記断熱性支柱部には、補機収納ケーシングが締結されていることが好ましい。
【００１３】
さらに、この燃料電池スタックでは、一方のエンドプレートと補機収納ケーシングとの間には、断熱性部材が介装されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、補機収納ケーシングは、一方のエンドプレートと積層体との間に配置された絶縁部材に固定されている。このため、一方のエンドプレートから補機収納ケーシングへの金属による熱伝導を有効に抑制することができる。従って、簡単且つ経済的な構成で、燃料電池スタックの端部からの放熱を良好に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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分解概略斜視図である。
【図２】前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する発電セルの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第１温調用プレート、第１エンドプレート及び補機収納ケーシングの、前記補機収納ケーシング側から見た分解斜視説明図である。
【図５】前記第１温調用プレート、前記第１エンドプレート及び前記補機収納ケーシングの、前記第１温調用プレート側から見た分解斜視説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、複数の発電セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）又は垂直方向（矢印Ｃ方向）に積層された積層体１４を備える。燃料電池スタック１０は、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。
【００１７】
図１及び図２に示すように、積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、第１端部発電セル１２end.（ｃ）が配設されるとともに、前記積層体１４の積層方向他端には、第２端部発電セル１２end.（ａ）が配設される。第１端部発電セル１２end.（ｃ）は、後述するように、積層方向最外部にカソードセパレータ３４を有する一方、第２端部発電セル１２end.（ａ）は、積層方向最外部にアノードセパレータ３０を有する。
【００１８】
第１端部発電セル１２end.（ｃ）には、積層方向外方に向かって、第１ターミナルプレート１６ａ、第１絶縁部材１８ａ、第１温調用プレート２０ａ及び第１エンドプレート（一方のエンドプレート）２２ａが、順次、配設される。第２端部発電セル１２end.（ａ）には、積層方向外方に向かって、第２ターミナルプレート１６ｂ、第２絶縁部材１８ｂ、第２温調用プレート２０ｂ、積層調整用の樹脂製スペーサ２４及び第２エンドプレート２２ｂが、順次、配設される。
【００１９】
燃料電池スタック１０は、例えば、長方形に構成される金属製の第１エンドプレート２２ａ及び第２エンドプレート２２ｂ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る。なお、燃料電池スタック１０は、例えば、矢印Ａ方向に延在する複数のタイロッド（図示せず）により一体的に締め付け保持されてもよい。
【００２０】
発電セル１２は、図２及び図３に示すように、アノードセパレータ３０、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３２及びカソードセパレータ３４を設ける。アノードセパレータ３０及びカソードセパレータ３４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。
【００２１】
なお、アノードセパレータ３０及びカソードセパレータ３４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用いてもよい。また、発電セル１２は、第１セパレータ、第１のＭＥＡ、第２セパレータ、第２のＭＥＡ及び第３セパレータを積層して構成してもよい。さらに、発電セル１２は、３枚以上のＭＥＡと５枚以上のセパレータとを有してもよい。
【００２２】
図３に示すように、発電セル１２の長辺方向（矢印Ｂ方向）（水平方向）の一端縁部には、それぞれ矢印Ａ方向に個別に連通して、酸化剤ガス入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３６ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス出口連通孔３８ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００２３】
発電セル１２の長辺方向（矢印Ｂ方向）の他端縁部には、それぞれ矢印Ａ方向に個別に連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔３８ａ及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔３６ｂが設けられる。
【００２４】
発電セル１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）（鉛直方向）の両端縁部一方（酸化剤ガス入口連通孔３６ａ側）には、それぞれ矢印Ａ方向に個別に連通して、冷却媒体を供給するそれぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２が上下に設けられる。冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２は、水平方向に長尺な長方形開口部の長手方向の中間部位にリブ部４１ａを設けることにより、互いに独立して分割形成される。
【００２５】
発電セル１２の短辺方向の両端縁部他方（燃料ガス入口連通孔３８ａ側）には、それぞれ矢印Ａ方向に個別に連通して、冷却媒体を排出するそれぞれ一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２が上下に設けられる。冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２は、水平方向に長尺な長方形開口部の長手方向の中間部位にリブ部４１ｂを設けることにより、互いに独立して分割形成される。
【００２６】
なお、リブ部４１ａを除去して冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２を単一の冷却媒体入口連通孔とする一方、リブ部４１ｂを除去して冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２を単一の冷却媒体出口連通孔としてもよい。また、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとは、互いに入れ替えて構成してもよい。
【００２７】
アノードセパレータ３０の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３０ａには、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとに連通する燃料ガス流路４２が形成される。燃料ガス流路４２は、複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）を有する。
【００２８】
燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス流路４２とは、複数の入口連結流路４４ａを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔３８ｂと前記燃料ガス流路４２とは、複数の出口連結流路４４ｂを介して連通する。入口連結流路４４ａ及び出口連結流路４４ｂは、蓋体４６ａ及び蓋体４６ｂにより覆われる。
【００２９】
アノードセパレータ３０の面３０ｂには、それぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２と一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２とに連通する冷却媒体流路４８の一部が形成される。
【００３０】
カソードセパレータ３４の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３４ａには、酸化剤ガス入口連通孔３６ａと酸化剤ガス出口連通孔３６ｂとに連通する酸化剤ガス流路５０が形成される。酸化剤ガス流路５０は、複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）を有する。カソードセパレータ３４の面３４ｂには、冷却媒体流路４８の一部が形成される。
【００３１】
アノードセパレータ３０の面３０ａ、３０ｂには、このアノードセパレータ３０の外周端縁部を周回して第１シール部材５２が一体成形される。カソードセパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、このカソードセパレータ３４の外周端縁部を周回して第２シール部材５４が一体成形される。
【００３２】
第１シール部材５２及び第２シール部材５４には、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。
【００３３】
図２及び図３に示すように、電解質膜・電極構造体３２は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）６０を備える。固体高分子電解質膜６０は、アノード電極６２及びカソード電極６４により挟持される。アノード電極６２は、カソード電極６４よりも小さな平面寸法を有する段差ＭＥＡを構成しているが、これとは逆に、前記カソード電極６４よりも大きな平面寸法を有することもできる。また、アノード電極６２とカソード電極６４とは、同一の平面寸法に設定されてもよい。
【００３４】
アノード電極６２及びカソード電極６４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を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布し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６０の両面に形成される。
【００３５】
図１に示すように、第１ターミナルプレート１６ａの面内中央から離間した位置（面内中央でもよい）には、積層方向外方に延在する第１電力取り出し端子６６ａが設けられる。第２ターミナルプレート１６ｂの面内中央から離間した位置（面内中央でもよい）には、積層方向外方に延在する第２電力取り出し端子６６ｂが設けられる。第１電力取り出し端子６６ａ及び第２電力取り出し端子６６ｂは、好ましくは、冷却媒体流路４８の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２よりも冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２に近い位置に設定される。
【００３６】
第１絶縁部材１８ａ及び第２絶縁部材１８ｂは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等で形成されている。図１及び図２に示すように、第１絶縁部材１８ａの第１ターミナルプレート１６ａに対向する面には、中央部に矩形状の凹部６８ａが設けられるとともに、この凹部６８ａに孔部７０ａが連通する。第１ターミナルプレート１６ａの第１電力取り出し端子６６ａは、第１絶縁部材１８ａの孔部７０ａ、第１温調用プレート２０ａの孔部７２ａ及び第１エンドプレート２２ａの孔部７４ａを介して外部に露出する。
【００３７】
第２絶縁部材１８ｂの第２ターミナルプレート１６ｂに対向する面には、中央部に矩形状の凹部６８ｂが設けられるとともに、前記凹部６８ｂに孔部７０ｂが連通する。第２ターミナルプレート１６ｂの第２電力取り出し端子６６ｂは、第２絶縁部材１８ｂの孔部７０ｂ、第２温調用プレート２０ｂの孔部７２ｂ、樹脂製スペーサ２４の孔部７６及び第２エンドプレート２２ｂの孔部７４ｂを介して外部に露呈する。
【００３８】
図１に示すように、第１絶縁部材１８ａ及び第１温調用プレート２０ａには、それぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２及びそれぞれ一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２が形成される。第２絶縁部材１８ｂ、第２温調用プレート２０ｂ、樹脂製スペーサ２４及び第２エンドプレート２２ｂには、それぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２及びそれぞれ一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２が形成される。
【００３９】
第１絶縁部材１８ａ、第１温調用プレート２０ａ及び第１エンドプレート２２ａには、酸化剤ガス入口連通孔３６ａ、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂ、燃料ガス入口連通孔３８ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが形成される。
【００４０】
第１温調用プレート２０ａ及び第２温調用プレート２０ｂは、断熱性の樹脂材で形成される。第１温調用プレート２０ａの第１絶縁部材１８ａに対向する面２０ａｓには、第１エンドプレート２２ａのプレート面方向に沿って温度調整用媒体、例えば、冷却媒体を流通させる冷却媒体通路が形成される。
【００４１】
冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ１と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ１とに連通するとともに、蛇行する複数本の第１冷却媒体通路７８ａを有する。冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ２と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ２とに連通するとともに、蛇行する複数本の第１冷却媒体通路８０ａを有する。
【００４２】
第２温調用プレート２０ｂの第２絶縁部材１８ｂに対向する面２０ｂｓには、第２エンドプレート２２ｂのプレート面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体通路が形成される。
【００４３】
冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ１と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ１とに連通するとともに、蛇行する複数本の第２冷却媒体通路７８ｂを有する。冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ２と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ２とに連通するとともに、蛇行する複数本の第２冷却媒体通路８０ｂを有する。
【００４４】
図１及び図２に示すように、第１絶縁部材１８ａの凹部６８ａには、導電性断熱部材８２ａ及び第１ターミナルプレート１６ａが収容される。導電性断熱部材８２ａは、例えば、２枚の第１断熱部材８４ａ間に１枚の第２断熱部材８６ａが挟持される。第１断熱部材８４ａは、例えば、カーボンプレートで構成される一方、第２断熱部材８６ａは、例えば、金属プレートの断面を凹凸状に形成して間に空気室が形成される。
【００４５】
第２絶縁部材１８ｂの凹部６８ｂには、導電性断熱部材８２ｂ及び第２ターミナルプレート１６ｂが収容される。導電性断熱部材８２ｂは、例えば、２枚の第１断熱部材８４ｂ間に１枚の第２断熱部材８６ｂが挟持される。第１断熱部材８４ｂは、例えば、カーボンプレートで構成される一方、第２断熱部材８６ｂは、例えば、金属プレートの断面を凹凸状に形成して間に空気室が形成される。
【００４６】
なお、導電性断熱部材８２ａ、８２ｂは、空孔を保持し且つ電気導電性を有する部材であればよく、電気導電性を有する発泡金属、ハニカム形状金属（ハニカム部材）、又は多孔質カーボン（例えば、カーボンペーパ）のいずれかにより構成してもよい。
【００４７】
図２に示すように、積層体１４は、第１ターミナルプレート１６ａ側の端部に第１端部発電セル１２end.（ｃ）が配置され、第２ターミナルプレート１６ｂ側の端部に第２端部発電セル１２end.（ａ）が配置される。第１端部発電セル１２end.（ｃ）と第２端部発電セル１２end.（ａ）との間には、複数の発電セル１２が積層された積層体１４が介装される。
【００４８】
図１、図２及び図４に示すように、第１温調用プレート（絶縁部材）２０ａの面２０ａｓとは反対の面２０ａｒには、複数本、例えば、４本の断熱性を有する円柱形状の樹脂製支柱部材（断熱性支柱部）８８が設けられる。支柱部材８８は、第１温調用プレート２０ａの各辺近傍において、それぞれ略中央位置にねじ９０を介して固定されるとともに、後述する補機収納ケーシング１００を取り付け可能な長さに設定される。なお、支柱部材８８の個数及び設定位置は、種々変更することができる。
【００４９】
第１エンドプレート２２ａには、第１温調用プレート２０ａに固定された各支柱部材８８を挿通させるための４つの孔部９２が形成される。孔部９２は、第１エンドプレート２２ａの各辺近傍において、それぞれ略中央位置に設けられ、支柱部材８８の直径よりも大きな開口直径に設定される。支柱部材８８の外周と孔部９２の内面との間には、隙間が設けられる。
【００５０】
図１及び図４に示すように、第１エンドプレート２２ａの外表面２２ａｓには、一方の対角位置に、樹脂製マニホールドである酸化剤ガス供給マニホールド９４ａと酸化剤ガス排出マニホールド９４ｂとが設けられる。酸化剤ガス供給マニホールド９４ａは、酸化剤ガス入口連通孔３６ａに連通する一方、酸化剤ガス排出マニホールド９４ｂは、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂに連通する。
【００５１】
第１エンドプレート２２ａの外表面２２ａｓには、他方の対角位置に、樹脂製マニホールドである燃料ガス供給マニホールド９６ａと燃料ガス排出マニホールド９６ｂとが設けられる。燃料ガス供給マニホールド９６ａは、燃料ガス入口連通孔３８ａに連通する一方、燃料ガス排出マニホールド９６ｂは、燃料ガス出口連通孔３８ｂに連通する。
【００５２】
酸化剤ガス供給マニホールド９４ａと燃料ガス供給マニホールド９６ａとは、水平方向に長尺な板状の樹脂製シート９８ａにより連結される。燃料ガス供給マニホールド９６ａと酸化剤ガス排出マニホールド９４ｂとは、鉛直方向に短尺な板状の樹脂製シート９８ｂにより連結される。酸化剤ガス排出マニホールド９４ｂと燃料ガス排出マニホールド９６ｂとは、水平方向に長尺な板状の樹脂製シート９８ｃにより連結される。燃料ガス排出マニホールド９６ｂと酸化剤ガス供給マニホールド９４ａとは、鉛直方向に短尺な板状の樹脂製シート９８ｄにより連結される。
【００５３】
第１エンドプレート２２ａの外表面２２ａｓには、金属製の補機収納ケーシング１００が取り付けられる。図２及び図５に示すように、補機収納ケーシング１００には、第１エンドプレート２２ａに対向する取り付け面１００ａに、各支柱部材８８を挿入させる４つの穴部１０２が形成される。穴部１０２は、先端側が細孔に連通し、前記細孔に挿入されるねじ１０４は、支柱部材８８の先端部に螺合することにより、補機収納ケーシング１００が各支柱部材８８に固定される。
【００５４】
図５に示すように、補機収納ケーシング１００は、取り付け面１００ａ側に開口する収納室１０６を設け、前記収納室１０６は、燃料ガス供給マニホールド９６ａ及び燃料ガス排出マニホールド９６ｂに連通する。取り付け面１００ａには、収納室１０６を周回してシール部材１０８が配置される。図４に示すように、シール部材１０８は、第１エンドプレート２２ａに設けられた樹脂製シート９８ａ〜９８ｄ及び樹脂製マニホールドに沿って配置される。
【００５５】
図２に示すように、補機収納ケーシング１００内には、燃料ガス循環用機器１１０が収納される。燃料ガス循環用機器１１０は、例えば、燃料ガスを燃料ガス供給マニホールド９６ａと燃料ガス排出マニホールド９６ｂとの間で循環供給するためのエジェクタ１１２及びポンプ１１４等を備える。なお、燃料ガス循環用機器１１０は、インジェクタ及びチェックバルブを備えてもよい。
【００５６】
図１に示すように、第２エンドプレート２２ｂには、冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２に連通する冷却媒体供給マニホールド１１６ａと、冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２に連通する冷却媒体排出マニホールド１１６ｂとが設けられる。
【００５７】
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。
【００５８】
まず、図１に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、第１エンドプレート２２ａの酸化剤ガス供給マニホールド９４ａから酸化剤ガス入口連通孔３６ａに供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、補機収納ケーシング１００内に供給される。図２に示すように、燃料ガスは、補機収納ケーシング１００内の燃料ガス循環用機器１１０に導入された後、図１に示すように、第１エンドプレート２２ａの燃料ガス供給マニホールド９６ａから燃料ガス入口連通孔３８ａに供給される。
【００５９】
純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、第２エンドプレート２２ｂの冷却媒体供給マニホールド１１６ａから各冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２に供給される。
【００６０】
酸化剤ガスは、図３に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３６ａからカソードセパレータ３４の酸化剤ガス流路５０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５０に沿って矢印Ｂ方向に流動して、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極６４に供給される。
【００６１】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３８ａからアノードセパレータ３０の燃料ガス流路４２に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路４２に沿って矢印Ｂ方向に流動することにより、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極６２に供給される。
【００６２】
従って、電解質膜・電極構造体３２では、カソード電極６４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極６２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。
【００６３】
次いで、カソード電極６４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３６ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極６２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３８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００６４】
さらに、図３に示すように、各冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２に供給された冷却媒体は、互いに隣接するアノードセパレータ３０とカソードセパレータ３４との間の冷却媒体流路４８に導入される。冷却媒体は、互いに近接するように、矢印Ｃ方向に流通する。冷却媒体は、さらに矢印Ｂ方向（セパレータ長辺方向）に流通して電解質膜・電極構造体３２を冷却する。次いで、冷却媒体は、互いに離間するように、矢印Ｃ方向に流通して各冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２から排出される。
【００６５】
また、図１及び図２に示すように、第１温調用プレート２０ａには、第１冷却媒体通路７８ａ、８０ａが設けられる一方、第２温調用プレート２０ｂには、第２冷却媒体通路７８ｂ、８０ｂが設けられている。
【００６６】
このため、図１に示すように、第１温調用プレート２０ａでは、冷却媒体は、下方の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２から第１冷却媒体通路７８ａ、８０ａに導入される。冷却媒体は、第１冷却媒体通路７８ａ、８０ａに沿って蛇行しながら上方に流通した後、上方の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２に排出される。
【００６７】
第２温調用プレート２０ｂでは、冷却媒体は、下方の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２から第２冷却媒体通路７８ｂ、８０ｂに導入される。冷却媒体は、第２冷却媒体通路７８ｂ、８０ｂに沿って蛇行しながら上方に流通した後、上方の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２に排出される。
【００６８】
燃料電池スタック１０では、特に、端部構造等に起因して、第１端部発電セル１２end.（ｃ）が、第２端部発電セル１２end.（ａ）よりも放熱し易い。具体的には、図１及び図２に示すように、第２エンドプレート２２ｂには、樹脂製スペーサ２４と冷却媒体供給マニホールド１１６ａ及び冷却媒体排出マニホールド１１６ｂとが隣接している。
【００６９】
従って、第２端部発電セル１２end.（ａ）では、放熱が少なくなる一方、第１端部発電セル１２end.（ｃ）では、第１エンドプレート２２ａから補機収納ケーシング１００に必要以上に放熱するおそれがある。これにより、第１エンドプレート２２ａ自体が熱を奪われて、第１端部発電セル１２end.（ｃ）から放熱され易い。このため、反応ガス流路（酸化剤ガス流路５０及び／又は燃料ガス流路４２）内では、フラッディング等が発生するおそれがある。
【００７０】
この場合、第１の実施形態では、図２、図４及び図５に示すように、補機収納ケーシング１００は、第１エンドプレート２２ａと積層体１４との間に配置された第１温調用プレート（絶縁部材）２０ａに固定されている。このため、第１エンドプレート２２ａから補機収納ケーシング１００への金属による熱伝導を良好に抑制することができる。従って、簡単且つ経済的な構成で、燃料電池スタック１０の端部からの放熱を良好に抑制することが可能になるという効果が得られる。
【００７１】
しかも、第１温調用プレート２０ａには、第１エンドプレート２２ａを貫通して外部に露呈する断熱性樹脂製の支柱部材８８が設けられるとともに、前記支柱部材８８には、補機収納ケーシング１００が締結されている。これにより、第１エンドプレート２２ａから支柱部材８８を介して補機収納ケーシング１００への放熱を一層確実に抑制することができる。
【００７２】
さらに、図１、図２及び図４に示すように、第１エンドプレート２２ａと補機収納ケーシング１００との間には、断熱性部材、すなわち、樹脂製シート９８ａ〜９８ｄ及び樹脂製マニホールドが介装されている。このため、補機収納ケーシング１００は、第１エンドプレート２２ａに、直接、接触することがなく、前記第１エンドプレート２２ａから前記補機収納ケーシング１００への放熱を可及的に阻止することが可能になる。
【００７３】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック１２０の断面説明図である。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。
【００７４】
燃料電池スタック１２０は、温調用プレート２０ａ、２０ｂを用いておらず、第１絶縁部材１２２ａが、直接、第１エンドプレート２２ａに当接する一方、第２絶縁部材１２２ｂが、直接、樹脂製スペーサ２４に当接する。
【００７５】
第１絶縁部材（絶縁部材）１２２ａの凹部６８ａが設けられる面とは反対の面１２２ａｒには、複数本、例えば、４本の支柱部材８８がねじ９０を介して固定される。支柱部材８８には、補機収納ケーシング１００が取り付けられる。
【００７６】
このように構成される第２の実施形態では、補機収納ケーシング１００は、第１エンドプレート２２ａと積層体１４との間に配置された第１絶縁部材１２２ａに締結されている。このため、第１エンドプレート２２ａから補機収納ケーシング１００への金属による熱伝導を良好に抑制することができる。従って、簡単且つ経済的な構成で、燃料電池スタック１２０の端部からの放熱を良好に抑制す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。
【符号の説明】
【００７７】
１０、１２０…燃料電池スタック        １２…発電セル
１２end.（ａ）、１２end.（ｃ）…端部発電セル
１４…積層体                          １６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８ａ、１８ｂ、１２２ａ、１２２ｂ…絶縁部材
２０ａ、２０ｂ…温調用プレート        ２２ａ、２２ｂ…エンドプレート
２２ａｓ…外表面                      ２４…樹脂製スペーサ
３０…アノードセパレータ              ３２…電解質膜・電極構造体
３４…カソードセパレータ              ３６ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３６ｂ…酸化剤ガス出口連通孔          ３８ａ…燃料ガス入口連通孔
３８ｂ…燃料ガス出口連通孔
４０ａ１、４０ａ２…冷却媒体入口連通孔
４０ｂ１、４０ｂ２…冷却媒体出口連通孔
４２…燃料ガス流路                    ４８…冷却媒体流路
５０…酸化剤ガス流路                  ６０…固体高分子電解質膜
６２…アノード電極                    ６４…カソード電極
６８ａ、６８ｂ…凹部                  ７８ａ、８０ａ…第１冷却媒体通路
７８ｂ、８０ｂ…第２冷却媒体通路      ８２ａ、８２ｂ…導電性断熱部材
８８…支柱部材                        ９０、１０４…ねじ
９２…孔部                            ９４ａ…酸化剤ガス供給マニホールド
９４ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド    ９６ａ…燃料ガス供給マニホールド
９６ｂ…燃料ガス排出マニホールド
９８ａ、９８ｂ、９８ｃ、９８ｄ…樹脂製シート
１００…補機収納ケーシング            １０２…穴部
１０６…収納室                        １０８…シール部材
１１０…燃料ガス循環用機器            １１２…エジェクタ
１１４…ポンプ
【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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