(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質をアノード側電極およびカソード側電極で挟んで構成される単位燃料電池セルと、セパレータとを交互に積層するとともに、
少なくとも燃料ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれかの流体を、前記単位燃料電池セルに分配するための入口連通孔と、前記流体を前記単位燃料電池セルから排出するための出口連通孔とが設けられた燃料電池スタックであって、
前記入口連通孔および前記出口連通孔には、複数の前記単位燃料電池セルに跨って入口挿入部材および出口挿入部材が一体的に挿入され、
前記入口挿入部材および前記出口挿入部材は、前記入口連通孔の静圧と前記出口連通孔の静圧との差圧を均一化させる形状に設定されるとともに、
前記入口連通孔の圧力が流体の供給流れ方向に沿って減少し、かつ、前記入口挿入部材は、前記供給流れ方向に沿って前記入口連通孔の開口断面積を拡大させる形状に設定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、前記出口連通孔の圧力が流体の排出流れ方向に沿って減少するとともに、前記出口挿入部材は、前記排出流れ方向に沿って前記出口連通孔の開口断面積を拡大させる形状に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
電解質をアノード側電極およびカソード側電極で挟んで構成される単位燃料電池セルと、セパレータとを交互に積層するとともに、
少なくとも燃料ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれかの流体を、前記単位燃料電池セルに分配するための入口連通孔と、前記流体を前記単位燃料電池セルから排出するための出口連通孔とが設けられた燃料電池スタックであって、
前記入口連通孔および前記出口連通孔には、複数の前記単位燃料電池セルに跨って入口挿入部材および出口挿入部材が一体的に挿入され、
前記入口挿入部材および前記出口挿入部材は、前記入口連通孔の静圧と前記出口連通孔の静圧との差圧を均一化させるために、前記入口連通孔および前記出口連通孔内で該入口連通孔および該出口連通孔の開口断面積を前記燃料電池スタックの流体出入口から該燃料電池スタックの内部側に向かって変化させる楔部材を備え、
前記楔部材は、少なくとも冷却媒体用入口連通孔に挿入されるとともに、前記冷却媒体が接する平面部位の長さ方向中央部に凹凸部分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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質をアノード側電極とカソード側電極で挟んで構成される単位燃料電池セルとセパレータとを、交互に積層した燃料電池スタックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池では、通常、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質の両側にそれぞれアノード側電極およびカソード側電極を配置した単位燃料電池セルを、セパレータによって挟持することにより互いに積層して燃料電池スタックを構成している。
【０００３】
この種の燃料電池スタックにおいて、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、水素ガスは、触媒電極上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、酸素ガスあるいは空気が供給されているために、このカソード側電極において、前記水素イオン、前記電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
この場合、高分子イオン交換膜からなる電解質は、イオン透過性を保持するために十分に加湿させておく必要がある。このため、一般的には、燃料電池の外部に設けられているガス加湿装置を用いて酸化剤ガスと燃料ガスとを加湿し、これらを水蒸気として燃料電池スタックに送ることにより、電解質を加湿するように構成されている。
【０００５】
ところで、燃料電池スタックには、複数の単位燃料電池セルがセパレータを介装して積層されており、この燃料電池スタック内には、各単位燃料電池セルに燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水（冷却媒体）を供給するための連通孔が複数の単位燃料電池セルを一体的に貫通して形成されている。その際、燃料電池スタック内に積層されている各単位燃料電池セルには、それぞれの発電性能を維持するために燃料ガス等の流体を均等に供給する必要がある。
【０００６】
そこで、例えば、特開平８−２１３０４４号公報に開示された燃料電池が知られている。この従来技術では、流入口から流入した燃料を複数の単電池のそれぞれに分配する分配流路を備え、この分配流路内に、前記流入口との間に隙間を設けて燃料整流部材が配置されている。この整流部材は、燃料を透過する多孔質体により所定の厚みに形成されており、分配流路内の燃料を整流するように機能している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池スタックでは、単位燃料電池セルとセパレータとが交互に積層されているため、連通孔内には前記セパレータ毎に段差が生じてしまい、燃料等の流体が前記連通孔内を円滑に流れることができず、圧損が増大する。これにより、単位燃料電池セル毎に、流体を均一に分配することができないという問題が指摘されている。そこで、連通孔の開口断面積を拡大することが考えられるが、これによりスタックが大きくなってしまい、システム全体が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、連通孔内の圧損を低減して各単位燃料電池セルに流体を均一に分配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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料電池スタックでは、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれかの流体をそれぞれ単位燃料電池セルに分配するための入口連通孔（以下、単に連通孔という）と、前記流体を前記単位燃料電池セルから排出するための出口連通孔（以下、単に連通孔という）とに、複数の前記単位燃料電池セルに跨って入口挿入部材および出口挿入部材（以下、単に挿入部材という）が一体的に挿入されている。さらに、入口連通孔の圧力が流体の供給流れ方向に沿って減少し、かつ、入口挿入部材は、前記供給流れ方向に沿って前記入口連通孔の開口断面積を拡大させる形状に設定されている。これにより、連通孔内に段差がなくなるため、連通孔内の圧損を減少させて流体の分配を均一化することができる。従って、連通孔の開口断面積を大きくすることなく積層数を増加させ得るとともに、単位燃料電池セル当たりの圧損を均一化し、各単位燃料電池セルに対して流体を均一に分配することが可能になる。
【００１０】
さらに、複数の単位燃料電池セルに跨って挿入部材が一体的に挿入されるため、燃料電池スタック全体としての剛性を有効に向上させることができる。その上、単位燃料電池セルとセパレータとの位置決め用部材、例えば、ノックピン等が不要になり、構成の簡素化が図られる。
【００１１】
また、挿入部材は、連通孔内でこの連通孔の開口断面積を流体出入口から内部側に向かって変化させる楔部材を備えている。従って、例えば、連通孔の開口断面積を縮小させることにより、流体速度を速めて流体圧力を下げることができ、前記連通孔のインレット（入口）側の静圧分布とアウトレット（出口）側の静圧分布との差圧を均一にして流体の均一分配が容易に遂行される。この楔部材は、流体が接する面に平滑化処理が施されており、連通孔内での圧損を有効に低減して流体の均一分配性が一層向上する。
【００１２】
ここで、楔部材には、平面部位の長さ方向中央部に凹凸部分が設けられている。このため、燃料電池スタック内の流体、特に、冷却水の分配を意識的に変化させることが可能になり、比較的高温となり易いスタック中央部の冷却水流量を増加させることによって、前記燃料電池スタック内全体の温度分布を均一化することができる。
【００１３】
さらに、セパレータ自体には、同一寸法の連通孔を形成すればよく、寸法の異なる連通孔を有した多種類のセパレータを用意する必要がない。これにより、量産に適し、極めて汎用性に優れるという効果がある。なお、楔部材は絶縁材料で形成されているため、隣接する単位燃料電池セルが短絡することがなく、各単位燃料電池セルの発電に影響を及ぼすことがない。その上、楔部材の傾斜に沿って排水することができ、燃料電池スタック外への生成水の排出が有効に行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に関連する燃料電池スタック１０の要部縦断面説明図であり、図２は、前記燃料電池スタック１０の一部分解斜視説明図である。
【００１７】
燃料電池スタック１０は、単位燃料電池セル１２と、この単位燃料電池セル１２を挟持する第１および第２セパレータ１４、１６とを備え、必要に応じてこれらが複数組だけ積層されている。単位燃料電池セル１２は、固体高分子電解質膜１８と、この電解質膜１８を挟んで配設されるアノード側電極２０およびカソード側電極２２とを有する。
【００１８】
図２に示すように、単位燃料電池セル１２の両側には、第１および第２ガスケット２４、２６が設けられ、前記第１ガスケット２４は、アノード側電極２０を収容するための大きな開口部２８を有する一方、前記第２ガスケット２６は、カソード側電極２２を収容するための大きな開口部３０を有する。
【００１９】
単位燃料電池セル１２と第１および第２ガスケット２４、２６とが、第１および第２セパレータ１４、１６によって挟持され、これらが水平方向に複数組積層される。単位燃料電池セル１２と第１および第２セパレータ１４、１６の積層方向両端部には、第１および第２エンドプレート３２、３４が配置され、タイロッド３６を介して前記第１および第２エンドプレート３２、３４が一体的に締め付け固定されている（図１および図３参照）。
【００２０】
図２に示すように、燃料電池スタック１０内には、連通孔として上部側に燃料ガス供給流路３８、酸化剤ガス供給流路４０および冷却水供給流路４２が一体的に形成されるとともに、下部側には、燃料ガス排出流路４４、酸化剤ガス排出流路４６および冷却水排出流路４８が一体的に形成されている。
【００２１】
図３に示すように、第１エンドプレート３２の上部側には、燃料ガス供給流路３８に連通する燃料ガス用入口５０と、酸化剤ガス供給流路４０に連通する酸化剤ガス用入口５２と、冷却水供給流路４２に連通する冷却水用入口５４とが形成されるとともに、この第１エンドプレート３２の下部側には、燃料ガス排出流路４４に連通する燃料ガス用出口５６と、酸化剤ガス排出流路４６に連通する酸化剤ガス用出口５８と、冷却水排出流路４８に連通する冷却水用出口６０とが形成される。
【００２２】
図２に示すように、第１セパレータ１４のアノード側電極２０に対向する面部１４ａには、燃料ガス供給流路３８と燃料ガス排出流路４４とを連通して左右に蛇行しながら上下方向に延在する第１流路６２が形成される。第２セパレータ１６のカソード側電極２２に対向する面部１６ａには、酸化剤ガス供給流路４０と酸化剤ガス排出流路４６とを連通して左右に蛇行しながら上下方向に延在する第２流路６４が形成される。第１および第２セパレータ１４、１６のそれぞれ他方の面部には、冷却水供給流路４２と冷却水排出流路４８とを連通して左右に蛇行しながら上下方向に延在する第３流路６６が形成される（図１参照）。
【００２３】
図１および図４に示すように、燃料ガス供給流路３８および燃料ガス排出流路４４には、複数の単位燃料電池セル１２に跨って楔部材（挿入部材）７０が一体的に挿入される。この楔部材７０は、絶縁材料、例えば、樹脂系材料で形成されており、少なくとも燃料ガス（例えば、水素ガス）が接する面７０ａに鏡面仕上げ等の平滑化処理が施されている。酸化剤ガス供給流路４０および酸化剤ガス排出流路４６と、冷却水供給流路４２および冷却水排出流路４８とには、同様に楔部材７０が挿入されている。
【００２４】
燃料電池スタック１０は、第１エンドプレート３２に燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水の出入口が設けられる、所謂、カウンタフロータイプである。このタイプでは、スタック内の流路圧損が大きい場合に、図５に示すような静圧分布を有する一方、スタック内の流路圧損が小さい場合に、図８に示すような静圧分布を有する。
【００２５】
この場合、燃料電池スタック１０では、連通孔である燃料ガス供給流路３８および燃料ガス排出流路４４がそれほど長尺ではなく、それぞれの流路抵抗が小さいために、図５に示すような静圧分布を示す。そこで、燃料ガス供給流路３８および燃料ガス排出流路４４には、楔部材７０が燃料電池スタック１０の内部側に向かって開口断面積が縮小するように配置される。一方、酸化剤ガス供給流路４０および酸化剤ガス排出流路４６と、冷却水供給流路４２および冷却水排出流路４８とには、同様に楔部材７０が内部に向かうに従って開口断面積が縮小するように配置されている。
【００２６】
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。
【００２７】
予め水蒸気が含まれた水素ガス（燃料ガス）が、第１エンドプレート３２に形成された燃料ガス用入口５０から燃料ガス供給流路３８に対して供給されるとともに、水蒸気が含まれた酸化剤ガスである空気（または酸素ガス）が、酸化剤ガス用入口５２から酸化剤ガス供給流路４０に対して供給される。
【００２８】
燃料ガス供給流路３８に導入された水素ガスは、第１流路６２に沿って下方向に移動しながら単位燃料電池セル１２のアノード側電極２０に供給される。一方、酸化剤ガス供給流路４０に導入された空気は、同様に第２流路６４に沿って下方向に移動しながら単位燃料電池セル１２を構成するカソード側電極２２に供給される。これにより、水素ガスは、水素イオン化されて電解質膜１８を介してカソード側電極２２側へと移動し、各単位燃料電池セル１２で発電が行われる。
【００２９】
なお、未使用の水素ガスは、燃料ガス排出流路４４から燃料ガス用出口５６に送られるとともに、未使用の空気は、酸化剤ガス排出流路４６から酸化剤ガス用出口５８に導出される。また、冷却水供給流路４２には、冷却水用入口５４から冷却水が供給されている。この冷却水は、第１および第２セパレータ１４、１６の第３流路６６を流れることによって各単位燃料電池セル１２の冷却を行った後、冷却水用出口６０から導出される。
【００３０】
ところで、カウンタフロータイプの燃料電池スタック１０において、連通孔、例えば、燃料ガス供給流路３８および燃料ガス排出流路４４がさほど長尺ではなくかつ流路抵抗が小さい場合、図５に示すような静圧分布を有している。すなわち、燃料ガス用入口５０から奥にいくに従って圧力が上昇するとともに、燃料ガス用出口５６から奥にいくにしたがって圧力が上昇している。
【００３１】
そこで、燃料ガス供給流路３８および燃料ガス排出流路４４に、内部側に向かって開口断面積を縮小させるように楔部材７０が配置されている。このため、燃料ガス供給流路３８に供給された水素ガスは、この燃料ガス供給流路３８の奥側にいくに従って、楔部材７０を介して流速が速められ、この奥側のガス圧力が減少することになる。一方、燃料ガス排出流路４４に導入された未使用の水素ガスは、燃料ガス用出口５６に向かって流速が遅くなり、前記燃料ガス用出口５６側のガス圧力が上昇する。
【００３２】
これにより、連通孔内の圧損を低減させるとともに、この連通孔のインレット側の静圧とアウトレット側の静圧との差圧が均一化され、燃料電池スタック１０内の各単位燃料電池セル１２への水素ガスの分配性が改善されて各単位燃料電池セル１２の発電性能が有効に向上するという効果が得られる。
【００３３】
さらに、楔部材７０は、互いに積層されている単位燃料電池セル１２と第１および第２セパレータ１４、１６とを一体的に貫通しており、連通路である燃料ガス供給流路３８および燃料ガス排出流路４４内に、前記第１および第２セパレータ１４、１６による段差が生じることがない。このため、水素ガスの流れが阻止されることがなく、この水素ガスが燃料電池スタック１０内を円滑かつ確実に流れて各単位燃料電池セル１２に良好に供給されることになる。
【００３４】
その際、楔部材７０の水素ガスに接する面７０ａが平滑化処理されているため、水素ガスの流れが一層に円滑になるという利点がある。また、楔部材７０が一体的に挿入されるため、燃料電池スタック１０全体の剛性が有効に向上するとともに、前記楔部材７０の傾斜に沿って前記燃料電池スタック１０内に生成された水を外部に容易に排出することが可能になる。さらにまた、単位燃料電池セル１２と第１および第２セパレータ１４、１６とを互いに位置決めするノックピン等が不要になり、構成の簡素化が図られる。
【００３５】
一方、酸化剤ガス供給流路４０および酸化剤ガス排出流路４６と、冷却水供給流路４２および冷却水排出流路４８とにも、同様に楔部材７０が挿入されている。従って、酸化剤ガスである空気または酸素ガスと冷却水とは、各単位燃料電池セル１２に均一に分配されるという効果が得られる。
【００３６】
図６は、本発明に関連する燃料電池スタックを構成する楔部材（挿入部材）８０の斜視説明図である。この楔部材８０は、第１の楔部材７０と同様に、水素ガス等の流体が接する面８０ａに鏡面仕上げ等の平滑化処理が施されている。楔部材８０の両側部には、例えば、燃料ガス供給流路３８を構成する両壁面に挿入される断面円弧状のガイド部８２ａ、８２ｂが設けられる。
【００３７】
このため、楔部材８０では、例えば、燃料ガス供給流路３８に挿入される際、ガイド部８２ａ、８２ｂが前記燃料ガス供給流路３８を構成する両壁面に支持される。これにより、楔部材８０が、燃料ガス供給流路３８内で位置ずれを惹起することを確実に阻止することができる。また、ガイド部８２ａ、８２ｂの流体に接する面に鏡面仕上げを施すことにより、連通孔内の圧損を一層低減でき、流体の分配を均一化することが可能になるという効果が得られる。
【００３８】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する楔部材（挿入部材）９０の概略斜視説明図である。この楔部材９０では、燃料ガス等の流体が接する面９０ａに平滑化処理が施されるとともに、この面９０ａの途上に凹凸部分、例えば、凹状部分９２が設けられている。
【００３９】
これにより、第１の実施形態では、楔部材９０の凹状部分９２に対応して燃料電池スタックの中央部分における連通孔の開口断面積が拡大し、前記凹状部分９２で流速が減速されて静圧が高くなる。従って、楔部材９０を冷却水供給流路４２に装着すれば、特に温度が高くなり易い燃料電池スタックの中央部分の冷却水の流量を増加させることができ、前記燃料電池スタック内の温度分布を全体として均一化することができるという効果が得られる。
【００４０】
なお、カウンタフロータイプでは、図５に示すように、連通孔内の流路圧損が大きい場合について説明したが、図８に示すように、連通孔の開口断面積が小さかったり、その長さが長尺である、あるいは、摩擦係数が大きい場合には、流路抵抗が大きくなって流体入口から内部に向かって圧力が低下する場合がある。
【００４１】
そこで、図９に示す第２の実施形態に係る燃料電池スタック１０ａが用いられる。なお、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。
【００４２】
この燃料電池スタック１０ａでは、流体供給流路である供給連通孔１００に楔部材７０が配置されるとともに、この楔部材７０は、流体入口側から内部に向かって開口断面積が拡大するように設定されている。流体排出流路である排出連通孔１０２にも、同様に楔部材７０が配置されるとともに、この楔部材７０は、燃料電池スタック１０ａの内部から流体出口側に向かって開口断面積が拡大するように配置されている。
【００４３】
このように構成される燃料電池スタック１０ａでは、第１エンドプレート３２の流体入口側から供給連通孔１００に流体が導入されると、この流体が楔部材７０の面７０ａに沿って内部に移動する際に流速が減速され、流体圧力が上昇する。一方、排出連通孔１０２では、内部から流体出口側に向かって流体圧力が増大する。これにより、供給連通孔１００内の静圧と排出連通孔１０２内の静圧との差圧を均一化することができる。
【００４４】
図１０は、本発明に関連する燃料電池スタック１０ｂの概略説明図である。なお、第２の実施形態に係る燃料電池スタック１０ａ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。
【００４５】
燃料電池スタック１０ｂは、第１エンドプレート３２に流体入口１１０が設けられるとともに、第２エンドプレート３４に流体出口１１２が設けられており、所謂、クロスフロータイプである。このタイプでは、燃料電池スタック１０ｂ内の流路圧損が大きい場合に、図１１に示すような静圧分布を有する一方、燃料電池スタック１０ｂ内の流路圧損が小さい場合に、図１２に示すような静圧分布を有する。
【００４６】
燃料電池スタック１０ｂでは、図１１に示すような静圧分布を示しており、供給連通孔１００には、第１エンドプレート３２から第２エンドプレート３４に向かって開口断面積が縮小するように楔部材７０が配置される一方、排出連通孔１０２には、前記第１エンドプレート３２から前記第２エンドプレート３４に向かって開口断面積が拡大するように前記楔部材７０が配置されている。
【００４７】
これにより、流体入口１１０から供給連通孔１００に流体が供給されると、この流体が第２エンドプレート３４側に向かって移動する際に圧力が減少する。一方、排出連通孔１０２に導入された流体は、流体出口１１２側に向かって昇圧される。このため、供給連通孔１００内および排出連通孔１０２内の静圧の差圧を容易に均一化することができるという効果が得られる。
【００４８】
さらにまた、図１２に示す圧力分布を有する場合には、図１３に示すように、第３の実施形態に係る燃料電池スタック１０ｃが用いられる。なお、燃料電池スタック１０ｂ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。
【００４９】
この燃料電池スタック１０ｃでは、供給連通孔１００内の流体圧力を第１エンドプレート３２から第２エンドプレート３４側にいくに従って上昇させるように、楔部材７０が配置されている。これにより、第３の実施形態では、供給連通孔１００および排出連通孔１０２内の差圧を有効に均一化することができるという効果が得られる。
【００５０】
図１４は、本発明に関連する燃料電池スタック１２０の要部縦断面説明図である。なお、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。
【００５１】
燃料電池スタック１２０は、連通孔である燃料ガス供給流路３８、酸化剤ガス供給流路４０および冷却水供給流路４２と、燃料ガス排出流路４４、酸化剤ガス排出流路４６および冷却水排出流路４８とに配置される管体（挿入部材）１２２を備える。
【００５２】
図１５に示すように、管体１２２は、各単位燃料電池セル１２側に開放される切り欠き部１２４を有するとともに、この切り欠き部１２４の大きさが、連通孔内で燃料電池スタック１２０の流体出入口から該燃料電池スタック１２０の内部側に向かって変化している。例えば、切り欠き部１２４は、流体出入口が形成されている第１エンドプレート３２から燃料電池スタック１２０の内部側に向かって幅広に設定されている。
【００５３】
管体１２２の一部には、第２エンドプレート３４に形成された溝部１２６に嵌合してこの管体１２２の回転を防止するための止め部１２８が膨出形成されている。管体１２２は、樹脂等の絶縁材料で形成されるとともに、流体が接する内面１３０に平滑化処理が施されている。
【００５４】
このように構成される燃料電池スタック１２０では、例えば、燃料ガス供給流路３８に水素ガスが供給されると、この水素ガスは、管体１２２の切り欠き部１２４から第１流路６２に沿って各単位燃料電池セル１２のアノード側電極２０に供給される。
【００５５】
ここで、切り欠き部１２４は、第１エンドプレート３２から第２エンドプレート３４に向かって幅広に設定されており、入口側である前記第１エンドプレート３２側の第１流路６２に水素ガスが流れ込みにくい一方、従来、ガス分配性が悪い奥側、すなわち、第２エンドプレート３４側の第１流路６２には、前記水素ガスが流れ込み易くなる。
【００５６】
これにより、例えば、燃料電池スタック１２０内に積層されている各単位燃料電池セル１２を構成するアノード側電極２０に対して水素ガスを均一に分配することができ、各単位燃料電池セル１２の発電性能を有効に維持することが可能になるという効果が得られる。
【００５７】
なお、切り欠き部１２４は、流体出入口が形成されている第１エンドプレート３２から燃料電池スタック１２０の内部側に向かって幅広に設定されているが、連通孔内で前記第１エンドプレート３２側に向かって幅広に設定してもよく、直線状の他、曲線状に設定してもよい。
【００５８】
また、燃料電池スタック１２０では、連通孔である燃料ガス供給流路３８、酸化剤ガス供給流路４０および冷却水供給流路４２と、燃料ガス排出流路４４、酸化剤ガス排出流路４６および冷却水排出流路４８とに管体１２２が配置されているが、いずれかの連通孔に、この管体１２２に代替して楔部材７０、８０または９０を組み込んでもよい。
【００５９】
さらにまた、管体１２２内に楔部材７０、８０または９０を挿入して構成してもよい。その際、管体１２２の切り欠き部１２４は、連通孔内で第１エンドプレート３２から第２エンドプレート３４側に向かって大きさを変化させたり、同一寸法に設定するようにしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池スタックでは、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれかの流体を単位燃料電池セルに分配するための連通孔に、複数の単位燃料電池セルに跨って挿入部材が一体的に挿入されており、この挿入部材を介して複数の単位燃料電池セルに対し前記流体を均一に分配することができる。
【００６１】
しかも、連通孔に段差が存在することがなく、流体の圧損を有効に低減することが可能になる。さらに、燃料電池スタック全体としての剛性を確保するとともに、単位燃料電池セルとセパレータとの位置決め用の手段が不要になり、構成の簡素化が図られる。
【００６２】
さらに、複数の単位燃料電池セルに流体を均一に分配するためには、通常、大きな開口断面積を有する連通孔が必要であるが、この連通孔内に楔部材を挿入することにより、前記連通孔の開口断面積を小さくすることができ、燃料電池スタック全体の小型化およびシステム全体の小型化が容易に図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に関連する燃料電池スタックの要部縦断面説明図である。
【図２】  前記燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。
【図３】  前記燃料電池スタックの斜視説明図である。
【図４】  前記燃料電池スタックを構成する単位燃料電池セルと第１および第２セパレータとに楔部材が挿入された状態の斜視説明図である。
【図５】  カウンタフロータイプの連通孔の静圧分布説明図である。
【図６】  本発明に関連する燃料電池スタックを構成する楔部材の斜視説明図である。
【図７】  本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する楔部材の概略斜視説明図である。
【図８】  カウンタフロータイプの連通孔の別の静圧分布説明図である。
【図９】  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概略説明図である。
【図１１】  クロスフロータイプの連通孔の静圧分布説明図である。
【図１２】  クロスフロータイプの連通孔の別の静圧分布説明図である。
【図１３】  本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックの概略説明図である。
【図１４】  本発明に関連する燃料電池スタックの要部縦断面説明図である。
【図１５】  前記燃料電池スタックを構成する管体の斜視説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ〜１０ｃ、１２０…燃料電池スタック
１２…単位燃料電池セル              １４、１６…セパレータ
１８…電解質膜                      ２０…アノード側電極
２２…カソード側電極                ３２、３４…エンドプレート
３８…燃料ガス供給流路              ４０…酸化剤ガス供給流路
４２…冷却水供給流路                ４４…燃料ガス排出流路
４６…酸化剤ガス排出流路            ４８…冷却水排出流路
６２、６４、６６…流路              ７０、８０、９０…楔部材
７０ａ、８０ａ、９０ａ…面          ８２ａ、８２ｂ…ガイド部
９２…凹状部分                      １００…供給連通孔
１０２…排出連通孔                  １１０…流体入口
１１２…流体出口                    １２２…管体
１２４…切り欠き部                  １２８…止め部
１３０…内面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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