JP2002343409A

JP2002343409A - 燃料電池のマニホールド

Info

Publication number: JP2002343409A
Application number: JP2001148311A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hotta; 裕堀田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JP4507453B2

Abstract

(57)【要約】【課題】省スペース化とシール性の両方を共に達成で
きる燃料電池のマニホールドの提供。【解決手段】（１）燃料電池において、スタック２３
内のマニホールド２８、２９とスタック外配管３０、３
１との接続部で、カソードガスの流路と冷却水の流路と
で、シールラインを少なくとも一部共有させ、該シール
ラインを構成するＯリング３７を１つのフランジ３４で
押さえた燃料電池のマニホールド。（２）複数スタックを有する燃料電池において、スタッ
ク２３内のマニホールドと配管３０、３１との接続部
で、隣り合う同種流体のマニホールドを１つの共通のＯ
リング３７で囲んでシールした燃料電池のマニホール
ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池のマニホ
ールドに関し、とくに燃料電池スタック内のマニホール
ドとスタック外の配管内流路との接続部およびその近傍
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池は、イオン
交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置さ
れた触媒層および拡散層からなる電極（アノード、燃料
極）および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡
散層からなる電極（カソード、空気極）とからなる膜−
電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assem
bly ）と、アノード、カソードに燃料ガス（アノードガ
ス、水素）および酸化ガス（カソードガス、酸素、通常
は空気）を供給するための流体通路を形成するセパレー
タとからセルを構成し、複数のセルを積層してモジュー
ルとし、モジュールを積層してモジュール群を構成し、
モジュール群のセル積層方向両端に、ターミナル、イン
シュレータ、エンドプレートを配置してスタックを構成
し、スタックをスタックの外側でセル積層体積層方向に
延びる締結部材（たとえば、テンションプレート）にて
締め付け、固定したものからなる。固体高分子電解質型
燃料電池では、アノード側で、水素が水素イオンと電子
にされ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動
し、カソード側で酸素と水素イオンおよび電子（隣りの
ＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通して
くる）から水が生成される。アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏジュール熱およびカソードでの水生成反応で出る熱を冷
却するために、セパレータ間には、各セル毎にあるいは
複数個のセル毎に、冷却媒体（通常は冷却水）が流れる
流路が形成されており、燃料電池を冷却している。上記
の反応が正常に行われるように、燃料ガス、酸化ガス、
冷媒等の流体が、スタック外の配管を通してスタック内
の流体が流れるマニホールドに供給、排出される。特許
第３０５０４０８号は、スタック外配管の、燃料電池ス
タックへの取付けおよびスタック内マニホールドへの接
続構造を開示している。そこでは、スタック内マニホー
ルドとスタック外配管との接続部は、各配管ごとにシー
ルされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の各配管
ごとのシール構造を、一般的な配管のスタックエンドプ
レートへの取付け部のシール構造、すなわちフランジ付
き配管をフランジ部でスタックエンドプレートにボルト
締結しＯリングによりシールする構造、に適用すると、
隣接するマニホールド間に別々のＯリングとそれを押さ
える別々のフランジが配置されることとなり、マニホー
ルド間スペースが大となる。通常、スタック内マニホー
ルドはセル端部に配置されセル端部に沿う細長の横断面
形状を有しているため隣接するマニホールド間のスペー
スは小さい。したがって、マニホールド間スペースが小
さいまま、上記の各配管ごとのシール構造をとるには、
スタックエンドプレートへの配管接続部における、省ス
ペース化された、かつ省スペース化にかかわらずシール
性は確保された、シール構造の案出が要求される。本発
明の目的は、省スペース化とシール性の両方を共に達成
できる燃料電池のマニホールド（とくに配管とスタック
内マニホールドとの接続部のシール構造）を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。（１）セル積層体の両端にエンドプレートを配して構
成したスタック内に形成された流体のマニホールドと、
フランジを有し該フランジ部で前記スタックの一端のエ
ンドプレートに締結された配管と、からなる燃料電池の
マニホールドであって、前記スタック内のマニホールド
と前記配管との接続部で、カソードガスの流路と冷却水
の流路とで、シールラインを少なくとも一部共有させ、
該シールラインを構成するＯリングを１つのフランジで
押さえた燃料電池のマニホールド。（２）セル積層体の両端にエンドプレートを配して構
成したスタック内に形成された流体のマニホールドと、
フランジを有し該フランジ部で前記スタックの一端のエ
ンドプレートに締結された配管と、からなる燃料電池の
マニホールドであって、前記スタック内のマニホールド
と前記配管との接続部で、隣接する異種流体のマニホー
ルド間で、シールラインを少なくとも一部共有させ、該
シールラインを構成するＯリングを１つのフランジで押
さえた燃料電池のマニホールド。（３）並列に配した２つのセル積層体の両端に共通の
エンドプレートを配して構成した２スタックの各スタッ
ク内に形成された流体のマニホールドと、フランジを有
し該フランジ部で前記２スタックの一端のエンドプレー
トに締結された配管と、からなる燃料電池のマニホール
ドであって、前記スタック内のマニホールドと前記配管
との接続部で、隣り合う同種流体のマニホールドを１つ
の共通のＯリングで囲んでシールした燃料電池のマニホ
ールド。

【０００５】上記（１）の燃料電池のマニホールドで
は、スタック内のマニホールドと配管との接続部で、カ
ソードガスの流路と冷却水の流路とで、シールラインを
少なくとも一部共有させたので、シールライン共有部分
がカソードガスの流路と冷却水の流路との中間部に位置
する場合、カソードガスの流路と冷却水の流路との中間
部のシールラインを１本とすることができ、カソードガ
スの流路と冷却水の流路との中間部にシールラインが２
本ある場合（比較例）に比べて、カソードガスの流路と
冷却水の流路との中間部を省スペース化することができ
る。また、カソードガスの流路と冷却水の流路との中間
部のシールラインのＯリングを１つの共通のフランジで
押さえたので、２本のシールラインを別々のフランジで
押さえる場合（比較例）に比べて、カソードガスの流路
と冷却水の流路との中間部のフランジ幅を減少させるこ
とができ、かつカソードガスの流路と冷却水の流路との
中間部のフランジを締結するボルトの本数も、比較例の
４本から２本で済み、削減分の２本のボルト設置分のス
ペースを除去でき、カソードガスの流路と冷却水の流路
との間を、省スペース化することができる。なお、カソ
ードガスの流路と冷却水の流路との間で、共有部の１本
のＯリングを通して、たとえ流体が微小量透過しても、
アノードガスのもれの場合と異なり問題ないので、燃料
電池としては、別々にシールラインを設けた場合と同等
のシールの安全性が確保される。上記（２）の燃料電池
のマニホールドでは、上記（１）のカソードガスの流路
と冷却水の流路間のシールラインの共有構造を、隣接す
る任意の異種流体間のシールラインの共有構造に拡張し
たもので、上記（１）の作用に準じた作用が得られる。
上記（３）の燃料電池のマニホールドでは、スタック内
のマニホールドと配管との接続部で、隣り合う同種流体
のマニホールドを１つの共通のＯリングで囲んでシール
したので、隣り合う同種流体のマニホールド間にシール
ラインを除去でき、シールラインが２本ある場合（比較
例）に比べて隣り合う同種流体のマニホールド間を省ス
ペース化することができる。また、隣り合う同種流体の
マニホールド間に別々にフランジとボルトを設ける必要
がないので、隣り合う同種流体のマニホールド間を更に
省スペース化することができる。なお、隣り合う同種流
体のマニホールド間で流体の行き来があっても、同種同
士であるので、何ら支障は生じず、別々にシールライン
を設けた場合と同様にシール性の問題は生じない。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の燃料電池を図１
〜図７を参照して、説明する。本発明の燃料電池１０は
固体高分子電解質型燃料電池である。本発明の燃料電池
１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただ
し、自動車以外に用いられてもよい。

【０００７】固体高分子電解質型燃料電池１０は、図
１、図２に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜
１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層１２
および拡散層１３からなる電極１４（アノード、燃料
極）および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５
および拡散層１６からなる電極１７（カソード、空気
極）とからなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membra
ne-Electrode Assembly ）と、電極１４、１７に燃料ガ
ス（アノードガス、水素）および酸化ガス（カソードガ
ス、酸素、通常は空気）を供給するための流体通路２７
（燃料ガス流路２７Ａ、酸化ガス流路２７Ｂ）および燃
料電池冷却用の冷媒（冷却水）が流れる冷媒流路（冷却
水流路）２６を形成するセパレータ１８とを重ねてセル
を形成し、該セルを複数積層してモジュール１９とし、
モジュール１９を積層してモジュール群を構成し、モジ
ュール１９群のセル積層方向両端に、ターミナル２０、
インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置してス
タック２３を構成し、スタック２３を積層方向に締め付
けセル積層体の外側で燃料電池積層体積層方向に延びる
締結部材２４（たとえば、テンションプレート、テンシ
ョンプレートはスタック２３の一部）とボルト２５で固
定したものからなる。冷媒流路２６はセル毎に、または
複数のセル毎に、設けられる。たとえば、２つのセル毎
に１つの冷媒流路２６が設けられる。

【０００８】セパレータ１８は、燃料ガスと酸化ガス、
燃料ガスと冷却水、酸化ガスと冷却水、の何れかを互い
に分離するとともに、隣り合うセルのアノードからカソ
ードに電子が流れる電気の通路を形成している。セパレ
ータ１８は、カーボン板に冷媒流路２６やガス流路２７
（燃料ガス流路２７ａ、酸化ガス流路２７ｂ）を形成し
たもの、または、流路２６、２７を形成する凹凸のある
金属板を複数枚重ね合わせたもの、または、導電製樹脂
板（たとえば、導電材粒子を混入して導電性をもたせた
樹脂板）に冷媒流路２６やガス流路２７を形成したも
の、の何れかからなる。図示例はセパレータ１８がカー
ボン板からなる場合を示している。セル内ガス流路２７
（燃料ガス流路２７ａ、酸化ガス流路２７ｂ）は、１本
の溝状流路、または並行する複数本の溝状流路の群、ま
たは複数突起により隔てられた一対の板間の面状流路、
の何れであってもよい。

【０００９】燃料電池スタック２３内には、冷媒マニホ
ールド２８が設けられており、冷媒マニホールド２８は
セルの冷媒流路２６に連通している。冷媒は入側の冷媒
マニホールド２８から冷媒流路２６に流れ、冷媒流路２
６から出側の冷媒マニホールド２８に流れる。同様に、
燃料電池スタック２３内には、ガスマニホールド２９が
設けられており、ガスマニホールド２９は燃料ガスマニ
ホールド２９ａと酸化ガスマニホールド２９ｂとからな
る。燃料ガスマニホールド２９ａと酸化ガスマニホール
ド２９ｂは、それぞれ、セルの燃料ガス流路２７ａと酸
化ガス流路２７ｂに連通している。燃料ガスは入側の燃
料ガスマニホールド２９ａからセルの燃料ガス流路２７
ａに流れ、燃料ガス流路２７ａから出側の燃料ガスマニ
ホールド２９ａに流れる。酸化ガスは入側の酸化ガスマ
ニホールド２９ｂからセルの酸化ガス流路２７ｂに流
れ、酸化ガス流路２７ｂから出側の酸化ガスマニホール
ド２９ｂに流れる。

【００１０】スタック２３は２列並列に水平に配置され
てもよく、その場合は、スタック２３の両端のエンドプ
レート２２は、２列のスタック２３に対して共用され
る。スタック２３の一端にあるエンドプレート２２に
は、冷媒（冷却水）を燃料電池スタック２３内の冷媒マ
ニホールド２８に供給・排出する冷媒配管３０が接続さ
れており、反応ガスを燃料電池スタック内のガスマニホ
ールド２９に供給・排出するガス配管３１が接続されて
いる。ガス配管３１は、燃料ガスを燃料電池スタック内
の燃料ガスマニホールド２９ａに供給・排出する燃料ガ
ス配管３１ａと、酸化ガスを燃料電池スタック内の酸化
ガスマニホールド２９ｂに供給・排出する酸化ガス配管
３１ｂとからなる。冷媒、燃料ガス、酸化ガスは、スタ
ック２３の一端にあるエンドプレート２２から燃料電池
セル積層体に入り、Ｕターンして、同じエンドプレート
２２から出る。配管３０、３１の内部は流体流路３５で
ある。流体流路３５はスタック内マニホールドに連通す
る。

【００１１】１スタック燃料電池の場合、たとえば、つ
ぎの配管配置をとる。冷媒（冷却水）は入側冷媒配管３
０からエンドプレート２２の左右方向端部の下部でスタ
ック２３に入り、スタック２３からエンドプレート２２
の左右方向端部の上部で出側冷媒配管３０に流出する。
燃料ガスは、入側燃料ガス配管３１ａからエンドプレー
ト２２の左右方向端部の上部でスタック２３に入り、ス
タック２３からエンドプレート２２の左右方向端部の下
部で出側燃料ガス配管３１ａに流出する。酸化ガスは、
入側酸化ガス配管３１ｂからエンドプレート２２の左右
方向端部の下部でスタック２３に入り、スタック２３か
らエンドプレート２２の左右方向端部の上部で出側酸化
ガス配管３１ｂに流出する。複数スタック（たとえば、
２スタック）を並列配置した燃料電池の場合は、たとえ
ば、上記の配管配置と、上記の配管配置の左右対称配置
とを、燃料ガス配管をエンドプレート２２の左右方向中
央部に配して、左右に並べた配置をとる。

【００１２】スタック２３の他端にあるエンドプレート
２２の内側には、プレッシャプレート３２が設けられ、
プレッシャプレート３２とエンドプレート２２との間に
はスタック締め付け荷重の変動を吸収するばね機構（た
とえば、皿ばね機構）３３が設けられる。スタック２３
の他端にあるエンドプレート２２側には、冷媒、反応ガ
スの配管は接続されない。

【００１３】図３、図４に示すように、１スタック配置
の、または２スタック並列配置の、燃料電池において、
スタック２３内のマニホールド２８、２９と配管３０、
３１との接続部（配管３０、３１が接続される側のエン
ドプレート２２と配管フランジ３４との接触部）で、カ
ソードガスの流路とそれと隣り合う冷却水の流路とで、
シールライン（Ｏリング３７の中心またはＯリング溝３
９の中心を連ねたライン）を少なくとも一部共有させて
ある。すなわち、酸化ガスマニホールド２９ｂ（図３の
例では、出側の酸化ガスマニホールド２９ｂ）を囲むＯ
リング３７およびＯリング溝３９と、冷媒マニホールド
２８（図３の例では出側の冷媒マニホールド２８）を囲
むＯリング３７およびＯリング溝３９とを、少なくとも
一部共用させてある。たとえば、Ｏリング３７およびＯ
リング溝３９の形状を、図４の（Ｂ）（比較例で本発明
に含まず）の互いに独立の２つの矩形状の形状から図４
の（Ａ）（本発明）の「θ」状に形成し、「θ」の中央
の横線に対応する部分で共用させてある。

【００１４】また、図３、図４に示すように、シールラ
インを構成するＯリング３７（酸化ガスマニホールド２
９ｂを囲む部分と冷媒マニホールド２８を囲む部分を合
わせたＯリング３７）を１つのフランジ３４で押さえて
ある。すなわち、酸化ガスマニホールド２９ｂを囲むＯ
リング部分を押さえるフランジと冷媒マニホールド２８
を囲むＯリング部分を押さえるフランジとは、別々では
なく、互いに一体のフランジである。そのため、フラン
ジ３４をエンドプレート２２に固定するボルト・ボルト
穴も、酸化ガスマニホールド２９ｂと冷媒マニホールド
２８との間の部位には、比較例（図４のＢ）で４本設け
られていたところを、２本とされる（図４のＡ）か、ま
たは省略される。上記では、カソードガス流路と冷却水
流路との間でシールラインを少なくとも一部共有した場
合であるが、シールラインの少なくとも一部共有構造
は、カソードガス流路と冷却水流路との間に限定される
ものではなく、隣接する任意の異種流体のマニホールド
間でのシールラインの少なくとも一部共有に拡張されて
もよい。

【００１５】また、図５〜図７に示すように、２スタッ
クの燃料電池において、スタック２３内のマニホールド
２８、２９と配管３０、３１との接続部（配管３０、３
１が接続される側のエンドプレート２２と配管フランジ
３４との接触部）で、隣り合う同種流体のマニホールド
を、１つの共通のＯリング３７で囲んでシールしてあ
る。２スタック２３を並列配置し２つのスタック２３の
流体流路をエンドプレート２２の左右方向の中心に対し
て左右対称に配置した燃料電池では、エンドプレート２
２の左右方向中心近傍に配された左右スタックの同種流
体のマニホールド２８、２９は、エンドプレート２２と
配管フランジ３４との接触部において、左右方向に近接
している。図７の例では、左右スタックの入側アノード
ガスマニホールド２９ａが左右方向に近接しており、左
右スタックの出側アノードガスマニホールド２９ａが左
右方向に近接しており、左右スタックの入側冷媒マニホ
ールド２８が左右方向に近接している。

【００１６】そして、近接した２つの入側アノードガス
マニホールド２９ａが１つのＯリング３７、Ｏリング溝
３９で囲まれており（１つのＯリング３７、Ｏリング溝
３９で囲まれた領域に２つの入側アノードガスマニホー
ルド２９ａが配されており）、シールされている。同様
に、近接した２つの出側アノードガスマニホールド２９
ａが１つのＯリング３７、Ｏリング溝３９で囲まれてお
り（１つのＯリング３７、Ｏリング溝３９で囲まれた領
域に２つの出側アノードガスマニホールド２９ａが配さ
れており）、シールされている。また、近接した２つの
入側冷媒マニホールド２８が１つのＯリング３７、Ｏリ
ング溝３９で囲まれており（１つのＯリング３７、Ｏリ
ング溝３９で囲まれた領域に２つの入側冷媒マニホール
ド２８が配されており）、シールされている。

【００１７】近接した２つの入側アノードガスマニホー
ルド２９ａを囲む１つのＯリング３７、Ｏリング溝３９
は、１つのフランジ３４で押さえられている。同様に、
近接した２つの出側アノードガスマニホールド２９ａを
囲む１つのＯリング３７、Ｏリング溝３９は、１つのフ
ランジ３４で押さえられている。また、近接した２つの
入側冷媒マニホールド２８を囲む１つのＯリング３７、
Ｏリング溝３９は、１つのフランジ３４で押さえられて
いる。

【００１８】つぎに、本発明実施例の燃料電池のマニホ
ールドの作用を説明する。まず、図３、図４に示すよう
に、スタック２３内のマニホールド２８、２９と配管３
０、３１との接続部で、カソードガスの流路と冷却水の
流路とで、シールラインを少なくとも一部共有させたの
で、シールライン共有部分がカソードガスの流路と冷却
水の流路との中間部に位置する場合、カソードガスの流
路と冷却水の流路との中間部のシールラインを１本とす
ることができ（図４の本発明Ａ）、カソードガスの流路
と冷却水の流路との中間部にシールラインが２本ある場
合（図４の比較例Ｂ）に比べて、カソードガスの流路と
冷却水の流路との中間部を省スペース化（小型化）する
ことができる。

【００１９】また、カソードガスの流路と冷却水の流路
との中間部のシールラインのＯリング３７を１つの共通
のフランジ３４で押さえたので（図４の本発明Ａ）、２
本のシールラインを別々のフランジで押さえる場合（図
４の比較例Ｂ）に比べて、カソードガスの流路と冷却水
の流路との中間部のフランジ幅を減少させることがで
き、かつカソードガスの流路と冷却水の流路との中間部
のフランジを締結するボルト３６、ボルト穴３８の数
も、比較例の４本から２本で済み、削減分の２本のボル
ト、ボルト穴設置分のスペースを除去でき、カソードガ
スの流路と冷却水の流路との間を、省スペース化するこ
とができる。

【００２０】なお、カソードガスの流路と冷却水の流路
との間で、シールライン共有部の１本のＯリングを通し
て、たとえ流体が一方の流路から他方の流路に微小量透
過しても、アノードガスのもれの場合と異なり問題ない
ので、燃料電池としては、別々にシールラインを設けた
場合と同等のシールの安全性が確保される。また、本発
明を、隣接する異種流体のマニホールド間でのシールラ
インの少なくとも一部共有構造に拡張して適用した場合
は、隣接する異種流体のマニホールド間を省スペース化
することができる。

【００２１】また、図５〜図７に示すように、スタック
２３内のマニホールド２８、２９と配管３０、３１との
接続部で、隣り合う同種流体のマニホールドを１つの共
通のＯリング３６で囲んでシールしたので、隣り合う同
種流体のマニホールド間（隣合う入側燃料ガスマニホー
ルド２９ａ間、および隣合う出側燃料ガスマニホールド
２９ｂ間、および隣合う入側冷媒マニホールド２８間）
にシールラインを除去でき（図７のＡ）、シールライン
が２本あった場合（図７のＢ）に比べて隣り合う同種流
体のマニホールド間を省スペース化することができる。
また、隣り合う同種流体のマニホールド間（隣合う入側
燃料ガスマニホールド２９ａ間、および隣合う出側燃料
ガスマニホールド２９ｂ間、および隣合う入側冷媒マニ
ホールド２８間）に別々にフランジとボルトを設ける必
要がないので、隣り合う同種流体のマニホールド間を更
に省スペース化することができる。なお、隣り合う同種
流体のマニホールド間で流体の行き来があっても、同種
同士であるので、何ら支障は生じず、別々にシールライ
ンを設けた場合と同様にシール性の問題は生じない。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の燃料電池のマニホールドによ
れば、スタック内のマニホールドと配管との接続部で、
カソードガスの流路と冷却水の流路とで、シールライン
を少なくとも一部共有させたので、シールライン共有部
分がカソードガスの流路と冷却水の流路との中間部に位
置する場合、カソードガスの流路と冷却水の流路との中
間部を省スペース化することができる。また、カソード
ガスの流路と冷却水の流路との中間部のシールラインの
Ｏリングを１つの共通のフランジで押さえたので、２本
のシールラインを別々のフランジで押さえる場合に比べ
て、フランジ幅の減少と、フランジ締結ボルト本数の削
減により、カソードガスの流路と冷却水の流路との間
を、省スペース化することができる。なお、カソードガ
スの流路と冷却水の流路との間にたとえ流体が微小量透
過しても、アノードガスのもれの場合と異なり問題ない
ので、燃料電池としては、別々にシールラインを設けた
場合と同等のシール性が確保される。したがって、省ス
ペース化とシール性の両方が達成される。請求項２の燃
料電池のマニホールドによれば、カソードガスの流路と
冷却水の流路間のシールラインの共有構造を、隣接する
任意の異種流体間のシールラインの共有構造に拡張した
ので、その隣接する異種流体間を、省スペース化するこ
とができる。請求項３の燃料電池のマニホールドによれ
ば、スタック内のマニホールドと配管との接続部で、隣
り合う同種流体のマニホールドを１つの共通のＯリング
で囲んでシールしたので、隣り合う同種流体のマニホー
ルド間にシールラインを除去でき、シールラインが２本
ある場合に比べて隣り合う同種流体のマニホールド間を
省スペース化することができる。なお、隣り合う同種流
体のマニホールド間で流体の行き来があっても、同種同
士であるので、何ら支障は生じず、別々にシールライン
を設けた場合と同様にシール性の問題は生じない。した
がって、省スペース化とシール性の両方が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池のマニホールドが適用された
燃料電池の側面図である。

【図２】図１の燃料電池の一部分の拡大断面図である。

【図３】本発明の燃料電池のマニホールドが適用された
燃料電池（図示例は１スタックの燃料電池の場合を示
す）の斜視図である。

【図４】Ａは、図３の燃料電池の配管が取付けられる側
のエンドプレートとそれに取り付けられる配管フランジ
との展開斜視図であり、Ｂは、比較例の燃料電池のエン
ドプレートとそれに取り付けられる配管フランジとの展
開斜視図である。

【図５】本発明の燃料電池のマニホールドが適用された
燃料電池（図示例は２スタックの燃料電池の場合を示
す）の斜視図である。

【図６】図５の燃料電池のエンドプレートへの配管接続
部とその近傍の断面図である。

【図７】Ａは、図５の燃料電池の配管が取付けられる側
のエンドプレートとそれに取り付けられる配管フランジ
との展開斜視図であり、Ｂは、比較例の燃料電池のエン
ドプレートとそれに取り付けられる配管フランジとの展
開斜視図である。

【符号の説明】

１０（固体高分子電解質型）燃料電池１１電解質膜１２触媒層１３拡散層１４電極（アノード、燃料極）１５触媒層１６拡散層１７電極（カソード、空気極）１８セパレータ１９モジュール２０ターミナル２１インシュレータ２２エンドプレート２３スタック２４テンションプレート２５ボルト２６冷媒流路２７ガス流路２７ａ燃料ガス流路２７ｂ酸化ガス流路２８冷媒マニホールド２９ガスマニホールド２９ａ燃料ガスマニホールド２９ｂ酸化ガスマニホールド３０冷媒配管３１ガス配管３１ａ燃料ガス配管３１ｂ酸化ガス配管３２プレッシャプレート３３ばね機構３４フランジ３５配管内の流体流路３６ボルト３７Ｏリング３８ボルト穴３９Ｏリング溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セル積層体の両端にエンドプレートを配
して構成したスタック内に形成された流体のマニホール
ドと、フランジを有し該フランジ部で前記スタックの一端のエ
ンドプレートに締結された配管と、からなる燃料電池の
マニホールドであって、前記スタック内のマニホールドと前記配管との接続部
で、カソードガスの流路と冷却水の流路とで、シールラ
インを少なくとも一部共有させ、該シールラインを構成
するＯリングを１つのフランジで押さえた燃料電池のマ
ニホールド。
【請求項２】セル積層体の両端にエンドプレートを配
して構成したスタック内に形成された流体のマニホール
ドと、フランジを有し該フランジ部で前記スタックの一端のエ
ンドプレートに締結された配管と、からなる燃料電池の
マニホールドであって、前記スタック内のマニホールドと前記配管との接続部
で、隣接する異種流体のマニホールド間で、シールライ
ンを少なくとも一部共有させ、該シールラインを構成す
るＯリングを１つのフランジで押さえた燃料電池のマニ
ホールド。
【請求項３】並列に配した２つのセル積層体の両端に
共通のエンドプレートを配して構成した２スタックの各
スタック内に形成された流体のマニホールドと、フランジを有し該フランジ部で前記２スタックの一端の
エンドプレートに締結された配管と、からなる燃料電池
のマニホールドであって、前記スタック内のマニホールドと前記配管との接続部
で、隣り合う同種流体のマニホールドを１つの共通のＯ
リングで囲んでシールした燃料電池のマニホールド。