JP2010211981A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、配管継手から端板への熱伝達を抑制し、端板からの放熱を低減した燃料電池を提供する。
【解決手段】反応ガス流路および冷却流体流路を有するセルスタック２と、反応ガス流路あるいは冷却流体流路と、反応ガス供給用の外部配管Ｐあるいは冷却流体供給用の外部配管Ｐとの間に介在して接続する配管継手７と、空間を有して配管継手７が挿通される貫通孔２３を有する端板４と、を少なくとも備え、配管継手７は、空間を２つ以上に分割する分割構造と空間を実質的に閉塞する閉塞構造を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は燃料電池の放熱防止に関し、特に、セルスタックの放熱を抑制する構造に関する。

燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する空気などの酸化剤ガスとを、電気化学的に反応させることにより電力と熱とを同時に発生させるものである。そのため、燃料電池は、使用される燃料や構成材料などによって様々な種類に分けることができる。その１つに、高分子電解質膜を用いた高分子電解質形の燃料電池がある。

図７は、従来の一般的な高分子電解質形の燃料電池５１の端部を拡大した断面図である。図７に示すように、高分子電解質形の燃料電池５１は、高分子電解質膜が内蔵された単電池５２を複数段積層して形成されたセルスタック５３と、このセルスタック５３の両端に配設された集電板５４と、さらに外方に配設された端板５５とを備えている。そして、これらはボルト（図示せず）で両側から締付けることにより固定されている。また、図７に示すように、燃料電池５１の端面には、発電に必要な反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）やセルスタックを冷却するための冷却流体を供給および排出するための反応ガス供給口５６、冷却流体供給口、反応ガス排出口、冷却流体排出口が設けられている。そして、それぞれの供給口および排出口は外部配管Ｐに接続されている。

また、高分子電解質形の燃料電池５１を利用した燃料電池コージェネレーションシステムでは、燃料電池が発生する電力と共に、化学反応によって生じる熱を回収し、熱エネルギーとして供給することも重要な役割である。そのため、燃料電池スタックを断熱して、内部で発生した熱を全て反応ガスや冷却流体を介して回収することが望ましい。

しかしながら、実際には、外気との温度差によって放熱が生じるため、排熱回収量が低下するという課題があった。そこで、この課題に対して、まず、燃料電池の各部分における表面温度を測定して、放熱量を推定した。その結果、特に、表面積および熱容量の大きな端板からの放熱が大きかった。そして、この熱は、高温の流体が流通する反応ガス配管継手や冷却流体配管継手などの外部配管と端板との接触により伝熱されていることが判った。

そこで、端板と外部配管との接触を防止するために、端板と外部配管との間に空間を設けた燃料電池が提案されている（例えば、特許文献１の図３参照）。

以下に、特許文献１に示された燃料電池について、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、従来の燃料電池６１の端面部分を拡大した断面図で、図８（ｂ）は、要部斜視図である。

図８に示すように、燃料電池６１は、セルスタック６２と外部配管Ｐとを接続する配管継手６３を備えている。そして、集電板６４および端板６５には、それぞれ配管継手６３よりも径の大きい貫通孔６６、６７を設けて、配管継手６３と端板６５とが接触しない構成としている。

上記構成によれば、配管継手６３と端板６５との接触がないため、端板６５との接触による熱伝達を防止して、端板からの放熱を抑制できるとしている。

また、端板と外部配管および配管継手との間に断熱材を挿入して外部配管および配管継手から端板への熱伝達を抑制し、放熱を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−２８２８３６号公報 特開２００７−２９４３３０号公報

しかしながら、特許文献１に示された燃料電池では、端板６５と配管Ｐとの間の空間で、伝熱による放熱は低減できるが、空気への放熱が増大するため、外気温や気体の流れなどによっては逆に放熱が増大する可能性があった。

また、特許文献２に示された燃料電池では、一般的に、断熱材の剛性が不十分であるため、配管にかかる荷重によって断熱材が座屈する場合がある。その結果、端板との間に開放された空間が発生して、充分な断熱効果を得られないという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するもので、配管継手から端板への熱伝達を抑制し、端板からの放熱を低減した燃料電池を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池は、反応ガス流路および冷却流体流路を有するセルスタックと、反応ガス流路あるいは冷却流体流路と、反応ガス用の外部配管あるいは冷却流体用の外部配管との間に介在して接続する配管継手と、空間を有して配管継手が挿通される貫通孔を有する端板と、を少なくとも備え、配管継手は、空間を２つ以上に分割する分割構造と空間を実質的に閉塞する閉塞構造を有する。

これにより、配管継手と端板との接触面積を低減できるため、端板への熱伝達を最小限に抑えることができる。また、配管継手と貫通孔との間に実質的な閉空間が形成できるため、配管継手から外気への熱移動も抑制できる。

本発明の燃料電池によれば、配管部材からの熱伝達を起因とする端板からの放熱を抑制し、排熱回収量を増大することができる。

第１の発明は、反応ガス流路および冷却流体流路を有するセルスタックと、反応ガス流路あるいは冷却流体流路と、反応ガス用の外部配管あるいは冷却流体用の外部配管との間に介在して接続する配管継手と、空間を有して配管継手が挿通される貫通孔を有する端板と、を少なくとも備え、配管継手は、空間を２つ以上に分割する分割構造と空間を実質的に閉塞する閉塞構造を有する。

これにより、配管継手と端板との接触面積を低減できるため、端板への熱伝達を最小限に抑えることができる。また、配管継手と貫通孔との間に実質的な閉空間が形成できるため、配管継手から外気への熱移動も抑制できる。

第２の発明は、第１の発明において、配管継手の閉塞構造が、配管継手の外周の径方向に配置された蓋部である。これにより、配管継手周囲の空気の対流を抑制することが可能となり、より効果的に断熱することが可能となる。その結果、配管継手からの放熱を最小限にとどめ、熱回収量を向上した燃料電池を実現できる。

第３の発明は、第１の発明において、配管継手の分割構造が、配管継手の外周の径方向に配置されているリブ部である。これにより、配管継手の軸方向での温度勾配に関わる空気の対流を効果的に抑制することが可能となる。

第４の発明は、第１の発明において、配管継手の分割構造が、配管継手の外周の軸方向に配置されているリブ部である。これにより、配管継手を水平になるように配置した場合、重力によって生じる配管継手の周辺の空気の対流を効果的に抑制することが可能となる。

第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、配管継手が、端板に、セルスタック側から挿入して嵌合されている。これにより、配管継手と端板を外部から固定する必要がないため、配管継手と端板との接触面積を最小限にして、より効果的に放熱量を抑制することが可能である。

第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、端板とセルスタックの間にセルスタックで発生した電力を外部に取り出すための集電板を有し、配管継手は集電板と重ならない位置に配置され、端板とセルスタックの間に挟持されている。これにより、集電板の腐食を防止することが可能となる。

第７の発明は、第２の発明において、蓋部の外周と端板との間にシール部材を設け、シール部材により空間を密閉する。これにより、配管継手周囲の空間を密閉して、外気への放熱を確実に防止できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した従来の技術と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１における燃料電池について、詳細に説明する。

まず、本発明の実施の形態１における燃料電池１の概要を、図１から図３を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池１の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における単電池１０の分解斜視図である。図３（ａ）は本発明の実施の形態１における燃料電池１の主要部の分解斜視図で、図３（ｂ）は本発明の実施の形態１における燃料電池１に用いられる配管継手の斜視図である。

図１に示すように、燃料電池１は、セルスタック２と、集電板３と、端板４と、配管継手５〜８とを積層し、ボルト２２により挟持して構成されている。このとき、セルスタック２は、一般に、要求される出力に応じて２〜２００段程度に単電池１０を積層して形成される。

なお、単電池１０は、図２に示すように、ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）１１と、ガスシール１２と、セパレータ１３とにより構成されている。そして、ＭＥＡ１１は、高分子電解質膜１４の両側に触媒層１５を設け、その外側にガス拡散層１６を重ねて形成されている。このとき、高分子電解質膜１４は、水素イオンを選択的に輸送する陽イオン交換樹脂で構成され、触媒層１５は、白金などの触媒機能を有する金属を担持させたカーボン粉末を主成分として構成されている。さらに、ガス拡散層１６は、反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）の通気性と電子の伝導性を併せ持つ機能を有している。なお、以下では触
媒層１５およびガス拡散層１６を電極と総称して説明する場合がある。

また、単電池１０のガスシール１２は、例えば環状の形状を有し、ＭＥＡ１１の両外面に、触媒層１５およびガス拡散層１６からなる電極を囲むよう配設されている。なお、ガスシール１２は、燃料ガスや酸化剤ガスが外にリークしたり、異なるガス同士が混合するのを防止するものである。

さらに、単電池１０のセパレータ１３は、ガスシール１２の外側に配置され、その両面には流路が形成されている。そして、セパレータ１３の内面（ガスシール側）に形成された流路は反応ガス（燃料ガス又は酸化剤ガス）を触媒層１５に供給する反応ガス流路１３ａで、外面に形成された流路は冷却水を単電池１０の間に流す冷却流体流路である冷却水流路（図示せず）である。このとき、ＭＥＡ１１で発生する熱を、冷却水で回収することによって、熱エネルギーとして利用することが可能となる。さらに、セパレータ１３は導電性を有し、隣接するＭＥＡ１１を互いに電気的に直列に接続する。

そして、セパレータ１３に形成された反応ガス流路１３ａと冷却水流路は、上流端が供給マニホールド孔に接続され、下流端が排出マニホールド孔に接続される。また、ＭＥＡ１１の周縁部には、セパレータ１３の各マニホールド孔に対応してマニホールド孔が設けられている。そのため、セパレータ１３およびＭＥＡ１１からなる単電池１０を積層してセルスタック２を組み立てると、各セパレータ１３および各ＭＥＡ１１のマニホールド孔が互いに繋がって連通する。これにより、反応ガスや冷却水などの流体のマニホールド（流路）が形成される。

上記により、本実施の形態のセルスタック２には、２つの反応ガス供給マニホールド、２つの反応ガス排出マニホールド、１つの冷却水供給マニホールドおよび１つの冷却水排出マニホールドが、その積層方向に形成される。そして、２つの反応ガス供給マニホールドの一端が２つの反応ガス供給口を構成し、２つの反応ガス排出マニホールドが２つの反応ガス排出口を構成する。また、冷却水供給マニホールドの一端が冷却流体供給口を構成し、冷却水排出マニホールドの一端が冷却流体排出口を構成する。

また、上述したように、各単電池１０のセパレータ１３には複数の反応ガス流路や冷却水流路が形成されている。そのため、反応ガス流路や冷却水流路には、反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）や冷却水を供給する供給口や排出する排出口が必要である。

そこで、以下に、端板、接続継手およびセルスタックに設けられた反応ガスおよび冷却水の供給口や排出口との配置関係について、図３を用いて説明する。なお、図３（ａ）は、理解を容易にするために、外部配管と接続する側の端板４とセルスタック２の構成のみを示している。

図３（ａ）に示すように、セルスタック２の端面（最も外側に位置する単電池におけるセパレータ１３の外面）のうち一方の端面には、反応ガスを供給する２つの反応ガス供給口１７と、反応ガスを排出する２つの反応ガス排出口１８が形成されている。さらに、冷却水を供給する冷却流体供給口２０と、冷却水を排出する冷却流体排出口１９が形成されている。そして、反応ガス供給口１７と冷却流体供給口２０とから入った反応ガスや冷却水は、各単電池１０の内部または境界を通流して、反応ガス排出口１８と冷却流体排出口１９とから排出される。

また、セルスタック２と端板４との間には、セルスタック２と外部回路（図示せず）との良好な電気的接触を得るための集電板３が、セルスタック２の両外側（図３（ａ）においては一方のみ図示）に配設されている。このとき、集電板３は、通常、セルスタック２
に設けられた反応ガス供給口１７や冷却流体供給口２０および反応ガス排出口１８や冷却流体排出口１９の位置と重ならない位置でセパレータ１３内に収まるように設けられている。

さらに、端板４は、締結手段であるボルト２２（図面中、ねじ部は図示せず）を介して、セルスタック２と集電板３を両側から挟持し固定するために集電板３のさらに外方に配設されている。なお、端板４は、例えば絶縁性を有する樹脂などで構成されている。このとき、ボルト２２は、少なくとも燃料電池１のセルスタックの長さを有している。具体的には、ボルト２２を一方の端板４、集電板３およびセルスタック２および他方の端板（図示せず）に形成されたボルト用貫通孔９に通し、ナット（図示せず）で締結することにより、燃料電池１の全体を固定する。そこで、端板４には、両側から燃料電池１の全体をしっかりと均一に挟持するために、高い剛性が求められ、ある程度の厚みが必要となる。

また、外部配管と接続する側の端板４には、セルスタック２に設けられた反応ガス供給口１７や冷却流体供給口２０および反応ガス排出口１８や冷却流体排出口１９と対応する位置に、例えば円状の貫通孔２３が設けられている。

そして、貫通孔２３に、配管継手５〜８を集電板３側から挿通することにより、配管継手５〜８を介して外部配管とセルスタック２に設けられた反応ガス供給口１７や冷却流体供給口２０および反応ガス排出口１８や冷却流体排出口１９とを接続する構成となっている。

なお、端板４として、上記では樹脂からなる単一の部材で構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、集電板３側に配置する絶縁性の板（絶縁板）と、その外側に配置する、例えば金属などからなる強度保持用の板（いわゆる端板）とで構成してもよく、また、それらを一体化して２層構造などの積層構成としてもよい。

また、図３（ａ）に示すように、配管継手５は、セルスタック接続部５ａ、外部配管接続部５ｂおよび筒状部５ｃから主に構成されている。なお、以下では、配管継手５を例に説明するが、配管継手６、７、８の構成も配管継手５と同様である。そして、配管継手５のセルスタック接続部５ａは、配管継手５の基端部分に形成され、図３（ａ）に示すセルスタック２に形成された反応ガス供給口１７とシール部３０を介して接続される。さらに、外部配管接続部５ｂは、配管継手５の先端部分に形成され、以下で説明する外部配管と接続される。そして、筒状部５ｃは、セルスタック接続部５ａと外部配管接続部５ｂとの間である中央部分に形成され、反応ガスの流路となる。このとき、配管継手は、熱伝導率の低い樹脂などで形成することが好ましい。これにより、外部への熱伝導を低く抑え、より効果的に放熱の影響を低減できる。

なお、上記では、配管継手５〜８がいずれも同じ構成である例で説明したが、これに限られない。例えば、配管継手５〜８を通過する流体の性質や流量に対応して、内径を大きくするなどの変形をそれぞれに施してもよい。

また、図３（ｂ）に示すように、配管継手５の筒状部５ｃの外周には、筒状部５ｃの周方向に環状に形成された蓋部５ｄが設けられ、筒状部５ｃの軸方向と平行な方向に１つ以上のリブ部５ｅが設けられている。そして、蓋部５ｄとリブ部５ｅにより、配管継手５が挿入される端板４の貫通孔２３の空間を分割する分割構造と、閉塞する閉塞構造を実現している。

これにより、配管継手５の周辺の空気層の対流を抑制し、断熱性を向上することができる。また、配管継手５と端板４との接触面積を必要最小限に抑えることにより、端板４へ
の熱伝導による放熱も低減できる。

なお、本実施の形態では、蓋部５ｄとリブ部５ｅは、配管継手５と同一部材で配管継手５と一体に成形されている例を示したが、これに限られない。例えば、蓋部５ｄやリブ部５ｅを樹脂や木材などの熱伝導性が低い材料で形成し、配管継手５に後加工によって一体化する構造としてもよい。これにより、さらに熱伝導による放熱を低減できる。

また、本実施の形態では、すべての配管継手に蓋部５ｄとリブ部５ｅを設けた例で説明したがこれに限られず、冷却水などの冷却流体の供給口と排出口の配管継手にのみ蓋部５ｄやリブ部５ｅを設けてもよい。これにより、それ以外の配管継手の構造を簡略化できる。

以下に、本発明のポイントである、外部配管と、反応ガスおよび冷却水の供給口や排出口とを配管継手を介して接続する接続構成について、図４を用いて説明する。

図４（ａ）は本発明の実施の形態１の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図で、図４（ｂ）は配管継手の周辺の部分斜視図で、図４（ｃ）は配管継手の設置状態を示す斜視図である。なお、ここでは、冷却流体排出口１９に接続する配管継手７の周辺を例に説明するが、他の配管継手の周辺も同様である。

図４（ａ）に示すように、配管継手７の基端部分に位置するセルスタック接続部７ａは、セルスタック２の端面（最端に位置する単電池１０におけるセパレータの外面）形成されたシール溝３１に装填されたＯリング３２を介してセルスタック２に接触している。そして、端板４がセルスタック接続部７ａを押さえることにより、冷却流体排出口１９を介して通流する流体が外部に漏れないようにシールしている。

また、配管継手７の先端部分に位置する外部配管接続部７ｂは、端板４の端面よりもさらに外方に突出し、外部配管Ｐと接続できるようになっている。なお、本実施の形態では、外部配管接続部７ｂと外部配管Ｐとが、ワンタッチで接続できる構成を例で示したが、他の接続機構を採用してもよい。例えば、外部配管接続部７ｂを外部配管Ｐとねじによって接続する構成でもよい。

さらに、配管継手７の中央部分（中心部分）に位置する筒状部７ｃは、長手方向における過半部が、端板４の貫通孔２３内に位置している。ここで、配管継手７の筒状部７ｃの外周には、筒状部７ｃを周方向に環状に取り巻く蓋部７ｄが形成されている。また、筒状部７ｃの軸方向と平行な方向には複数のリブ部７ｅが形成されている。このとき、蓋部７ｄとリブ部７ｅの外形は端板４の貫通孔２３の内形よりも僅かに小さい形状で形成されている。そして、配管継手７が貫通孔２３内の空間に挿入された時に、貫通孔２３の空間を、蓋部７ｄと端板４の貫通孔２３の内壁と間隙２４を有して閉塞して封止するとともに、リブ部７ｅで分割する。

これにより、配管継手７の周辺の空気層の外部への対流を抑制して、断熱性を向上させることができる。

本実施の形態によれば、配管継手７と端板４の貫通孔２３との間を閉塞して実質的な閉空間を形成することにより、配管継手７の周囲に静止空気による断熱空間を設けることができる。それにより、例えば寒冷地で使用しても、配管継手７を介する外気への対流による放熱を大幅に抑制できる。また、配管継手７と端板４とがリブ部７ｅと蓋部７ｄだけで接触するため、接触面積の低減により、端板４への伝熱による放熱も大幅に抑制できる。
さらに、図４（ｃ）に示すように、例えば配管継手７が水平方向に設置された場合において、配管継手７のリブ部７ｅで分割された空間内で生じる重力に起因する空気の対流を抑制できる。ここで、重力に起因する空気の対流とは、加熱された空気は上昇し、冷却された空気は下降することを意味し、以下同様である。

また、本実施の形態によれば、蓋部７ｄとリブ部７ｅを配管継手７に設けることにより、配管継手７の剛性が向上する。さらに、配管継手７の蓋部７ｄとリブ部７ｅが、端板４の間に僅かな間隙２４を介して配設できるため、貫通孔２３内に配管継手７が、ほとんど傾くことなく支持できる。その結果、配管継手７と外部配管Ｐとの接続時の外部負荷による配管継手７の変形（傾き）などによる破損を未然に防止できる。

（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における燃料電池について、図５を用いて説明する。

図５（ａ）は本発明の実施の形態２の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図で、図５（ｂ）は配管継手の周辺の部分斜視図で、図５（ｃ）は配管継手の設置状態を示す斜視図である。なお、配管継手の周辺以外の燃料電池の構成は、実施の形態１と同じ構成であるため説明は省略する。なお、ここでは、冷却流体排出口１９に接続する配管継手７の周辺を例に説明するが、他の配管継手５、６、８の周辺も同様である。

つまり、図５に示すように、本実施の形態の燃料電池は、配管継手７の外周部に筒状部７ｃに、環状に取り巻くリブ部７ｆをさらに設けた点で、実施の形態１とは異なる。

具体的には、図５（ａ）と図５（ｃ）に示すように、配管継手７のセルスタック接続部７ａと蓋部７ｄ間の筒状部７ｃの外周に、リブ部７ｆを形成して配管継手７を構成したものである。

これにより、図５（ｃ）に示すように、配管継手７が垂直方向に設置された場合において、配管継手７のリブ部７ｅとリブ部７ｆで分割された空間内で生じる重力に起因する空気の対流を抑制し、配管継手７を介する外気への対流による放熱を抑制できる。すなわち、貫通孔２３の空間を、配管継手７のリブ部７ｅとリブ部７ｆのより、さらに小さい空間に分割できるため、空気の静止効果をさらに高めて、断熱効果を大幅に向上できる。その結果、高い排熱回収効率の燃料電池を実現することできる。

なお、本実施の形態では、リブ部７ｆを１つ設けた例で説明したが、これに限られず、通過する流体の性質や流量に対応して、複数のリブ部７ｆを設けてもよい。これにより、最適な断熱効果を得ることができる。

（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３における燃料電池について、図６を用いて説明する。

図６（ａ）は本発明の実施の形態３の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図で、図６（ｂ）は配管継手の周辺の部分斜視図である。なお、配管継手の周辺以外の燃料電池の構成は、実施の形態１と同じ構成であるため説明は省略する。なお、ここでは、冷却流体排出口１９に接続する配管継手７の周辺を例に説明するが、他の配管継手５、６、８の周辺も同様である。

つまり、図６に示すように、本実施の形態の燃料電池は、配管継手７の蓋部７ｄの周辺にシール部材３３を設けた点で、実施の形態１とは異なる。

具体的には、図６（ａ）に示すように、配管継手７の蓋部７ｄの外周側面に、例えばフッ素ゴムのＯリングからなるシール部材３３を設け、端板４の貫通孔２３の内壁に密着させて、密閉構造を構成したものである。

これにより、シール部材３３のシール効果によって、配管継手７の周辺空間を完全に外気と遮断できる。その結果、断熱効果をさらに向上させ、熱回収効率が格段に向上した燃料電池を実現できる。

なお、上記では、シール部材３３として、フッ素ゴムを例に説明したが、これに限られない。例えば、ＥＰＤＭ、シリコンゴムなどの一般的なシール部材を、Ｏリング形状として用いてもよい。また、液状のゴム材料やオレフィン系エラストマーなどを用いて、配管継手７の蓋部７ｄの外周辺に直接成形して一体化して設けてもよい。さらに、配管継手７を端板４の貫通孔２３内に挿入した後に、液状ゴム材料やシリコンシーラント材料で、蓋部７ｄと貫通孔２３の間隙を埋めてシール部材３３を構成してもよい。

また、上記では、実施の形態１の配管継手にシール部材を設けた例で説明したが、これに限られず、実施の形態２の配管継手に設けても同様の効果が得られる。

なお、実施の形態１では、配線継手の径方向にリブ部７ｅで４つに分割した分割構造を例に、また、実施の形態２ではさらに配管継手の長手方向に２つに分割した分割構造を例に説明したが、これに限られない。例えば、配管継手を径方向に２つ以上、長手方向に３つ以上分割してもよい。

本発明の燃料電池は、配管継手からの放熱を抑制して、熱回収効率を向上できる燃料電池などの技術分野に有用である。

本発明の実施の形態１における燃料電池の斜視図 本発明の実施の形態１における単電池の分解斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池の主要部の分解斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１における燃料電池に用いられる配管継手の斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図（ｂ）配管継手の周辺の部分斜視図（ｃ）配管継手の設置状態を示す斜視図 （ａ）本発明の実施の形態２の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図（ｂ）配管継手の周辺の部分斜視図（ｃ）配管継手の設置状態を示す斜視図 （ａ）本発明の実施の形態３の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図（ｂ）配管継手の周辺の部分斜視図 従来の一般的な高分子電解質形燃料電池の端部を拡大した断面図 （ａ）従来の燃料電池の端面部分を拡大した断面図（ｂ）斜視図

１，５１，６１ 燃料電池
２，５３，６２ セルスタック
３，５４，６４ 集電板
４，５５，６５ 端板
５，６，７，８，６３ 配管継手
５ａ，７ａ セルスタック接続部
５ｂ，７ｂ 外部配管接続部
５ｃ，７ｃ 筒状部
５ｄ，７ｄ 蓋部
５ｅ，７ｅ，７ｆ リブ部
９ ボルト用貫通孔
１０，５２ 単電池
１１ ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）
１２ ガスシール
１３ セパレータ
１３ａ 反応ガス流路
１４ 高分子電解質膜
１５ 触媒層
１６ ガス拡散層
１７，５６ 反応ガス供給口
１８ 反応ガス排出口
１９ 冷却流体排出口
２０ 冷却流体供給口
２２ ボルト
２３，６６，６７ 貫通孔
２４ 間隙
３０ シール部
３１ シール溝
３２ Ｏリング
３３ シール部材
Ｐ 外部配管

Claims (7)

1. 反応ガス流路および冷却流体流路を有するセルスタックと、
   前記反応ガス流路あるいは前記冷却流体流路と、反応ガス用の外部配管あるいは冷却流体用の外部配管との間に介在して接続する配管継手と、
   空間を有して前記配管継手が挿通される貫通孔を有する端板と、を少なくとも備え、
   前記配管継手は、前記空間を２つ以上に分割する分割構造と前記空間を実質的に閉塞する閉塞構造を有する燃料電池。
2. 前記配管継手の前記閉塞構造が、前記配管継手の外周の径方向に配置された蓋部である請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記配管継手の前記分割構造が、前記配管継手の外周の径方向に配置されているリブ部である請求項１に記載の燃料電池。
4. 前記配管継手の前記分割構造が、前記配管継手の外周の軸方向に配置されているリブ部である請求項１に記載の燃料電池。
5. 前記配管継手が、前記端板に、前記セルスタック側から挿入して嵌合されている請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池。
6. 前記端板と前記セルスタックの間に前記セルスタックで発生した電力を外部に取り出すための集電板を有し、前記配管継手は前記集電板と重ならない位置に配置され、前記端板と前記セルスタックの間に挟持されている請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池。
7. 前記蓋部の外周と前記端板との間にシール部材を設け、前記シール部材により前記空間を密閉する請求項２に記載の燃料電池。