JP2013012334A - Fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack that reduces pressure drop in a manifold as far as possible with a simple configuration and that allows a cooling medium to be circulated smoothly and reliably.SOLUTION: A fuel cell stack 10 includes a first end plate 18a that is provided with a cooling medium supply manifold 50 and a cooling medium discharge manifold 52. The cooling medium supply manifold 50 has: a pair of supply manifold sections 54a and 54a that communicate with a pair of cooling medium supply communication holes 30a and 30a of the first end plate 18a, respectively; and a supply connection section 56a that connects upper sides of the pair of supply manifold sections 54a and 54a. On an inner wall surface of at least one of the supply manifold sections 54a, a sloping portion 60c is provided that smoothly slopes from a straight portion 60a through a curved portion 60b.

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向両端に長方形状の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。   The present invention relates to a fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and rectangular end plates are disposed at both ends in the stacking direction.

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、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位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。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode side electrode and a cathode side electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is provided by a pair of separators. The unit cell is sandwiched. This type of fuel cell is usually used as an in-vehicle fuel cell stack, for example, by stacking a predetermined number of unit cells.

この種の燃料電池スタックでは、単位セルの積層方向に貫通して燃料ガスを流すための燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔と、酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔と、冷却媒体を流すための冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔とを内部に備える、所謂、内部マニホールド型燃料電池を構成する場合が多い。   In this type of fuel cell stack, a fuel gas supply communication hole and a fuel gas discharge communication hole for flowing fuel gas through the unit cell in the stacking direction, an oxidant gas supply communication hole for flowing oxidant gas, and In many cases, a so-called internal manifold type fuel cell is provided which includes an oxidant gas discharge communication hole, a cooling medium supply communication hole for flowing a cooling medium, and a cooling medium discharge communication hole.

内部マニホールド型燃料電池に関連する技術として、例えば、特許文献1が知られている。この特許文献1は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向両端に長方形状の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。   As a technique related to the internal manifold fuel cell, for example, Patent Document 1 is known. This Patent Document 1 relates to a fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and rectangular end plates are disposed at both ends in the stacking direction. is there.

燃料電池スタックの互いに対向する長辺側の2辺には、それぞれ積層方向に連通して冷却媒体を流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と一対の冷却媒体排出連通孔とが設けられている。そして、一方のエンドプレートには、少なくとも一対の冷却媒体供給連通孔又は一対の冷却媒体排出連通孔のいずれかに連通する一対のマニホールド部と、前記一対のマニホールド部同士を連結し且つ長辺側に沿う幅寸法が前記一対のマニホールド部の寸法よりも小さく設定される連結部とが設けられている。   A pair of cooling medium supply communication holes and a pair of cooling medium discharge communication holes are provided on the two long sides facing each other of the fuel cell stack so as to communicate with each other in the stacking direction. The one end plate is connected to a pair of manifold portions communicating with at least one of the pair of cooling medium supply communication holes or the pair of cooling medium discharge communication holes, and the pair of manifold portions is connected to the long side. And a connecting portion whose width dimension is set to be smaller than the dimension of the pair of manifold portions.

これにより、マニホールド内に流入する冷却媒体の圧損の増加を有効に抑制することができ、前記冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる、としている。   Accordingly, an increase in pressure loss of the cooling medium flowing into the manifold can be effectively suppressed, and the cooling medium can be supplied and distributed to the fuel cell smoothly and uniformly.

特開2011−54425号公報JP2011-54425A

本発明は、この種の内部マニホールド型燃料電池に関連してなされたものであり、特にマニホールド内の圧損を可及的に低減させることができ、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させ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。   The present invention has been made in connection with this type of internal manifold fuel cell. In particular, the pressure loss in the manifold can be reduced as much as possible, and the cooling medium can be smoothly and uniformly supplied to the fuel cell. It is an object of the present invention to provide a fuel cell stack that can be made to operate.

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向両端に長方形状の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。   The present invention relates to a fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and rectangular end plates are disposed at both ends in the stacking direction.

この燃料電池スタックでは、前記燃料電池スタックの互いに対向する長辺側の2辺には、それぞれ積層方向に連通して冷却媒体を流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と一対の冷却媒体排出連通孔とが設けられている。   In this fuel cell stack, a pair of cooling medium supply communication holes and a pair of cooling medium discharge communication holes through which the cooling medium is circulated are respectively connected to the two long sides facing each other in the fuel cell stack. And are provided.

そして、一方のエンドプレートには、一対の冷却媒体供給連通孔に連通し、2辺に沿って長尺な一対の供給マニホールド部と、前記一対の供給マニホールド部同士を連結する供給連結部とが設けられるとともに、少なくとも一方の供給マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位が設けられている。   The one end plate includes a pair of supply manifold portions that are communicated with the pair of cooling medium supply communication holes and that are long along two sides, and a supply connection portion that connects the pair of supply manifold portions. In addition, provided on the inner wall surface of at least one supply manifold section is an inclined portion that smoothly inclines from a straight portion via a curved portion.

また、この燃料電池スタックでは、一方のエンドプレートには、冷却媒体排出連通孔に連通し、2辺に沿って長尺な一対の排出マニホールド部と、前記一対の排出マニホールド部同士を連結する排出連結部とが設けられるとともに、少なくとも一方の排出マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位が設けられることが好ましい。   Further, in this fuel cell stack, one end plate communicates with the cooling medium discharge communication hole and is connected to the pair of discharge manifold portions that are long along two sides and the pair of discharge manifold portions. It is preferable that a connecting portion is provided, and an inclined portion that smoothly inclines from a straight portion via a curved portion is provided on the inner wall surface of at least one discharge manifold portion.

さらに、この燃料電池スタックでは、一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の上部に連結され、少なくとも一方の供給マニホールド部の内壁面の下方角部に、傾斜部位が設けられることが好ましい。   Further, in this fuel cell stack, the pair of supply manifold portions are arranged in a vertically long manner, and the supply connection portion is connected to the upper portion of the pair of supply manifold portions, and at least one supply manifold portion is provided. It is preferable that an inclined portion is provided at the lower corner of the inner wall surface.

さらにまた、この燃料電池スタックでは、一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の下部に連結され、少なくとも一方の供給マニホールド部の内壁面の上方角部に、前記傾斜部位が設けられることが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell stack, the pair of supply manifold portions are arranged in a vertically long manner, and the supply connection portion is connected to the lower portion of the pair of supply manifold portions, and at least one supply manifold is provided. It is preferable that the inclined portion is provided in an upper corner portion of the inner wall surface of the portion.

また、この燃料電池スタックでは、一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の中央部に連結され、少なくとも一方の供給マニホールド部の内壁面の下方角部及び上方角部に、それぞれ傾斜部位が設けられることが好ましい。   Further, in this fuel cell stack, the pair of supply manifold portions are disposed in a long length in the vertical direction, and the supply connection portion is connected to the central portion of the pair of supply manifold portions, and at least one supply manifold is provided. It is preferable that inclined portions are respectively provided in the lower corner portion and the upper corner portion of the inner wall surface of the portion.

本発明によれば、一方の供給マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位が設けられている。従って、一方の供給マニホールド部内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔への前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる。   According to the present invention, an inclined portion that smoothly inclines from a straight portion through a curved portion is provided on the inner wall surface of one supply manifold portion. Therefore, the pressure loss of the cooling medium flowing in one supply manifold portion can be reduced as much as possible, and the distribution of the cooling medium to the pair of cooling medium supply communication holes is improved satisfactorily. This makes it possible to supply and circulate the cooling medium smoothly and uniformly to the fuel cell with a simple configuration.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。1 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。2 is an exploded perspective view of a fuel cell constituting the fuel cell stack. FIG. 前記燃料電池スタックの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the said fuel cell stack. 前記第1エンドプレートの側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the said 1st end plate. 比較例及び第1の実施形態の各マニホールド部の圧損を比較する図である。It is a figure which compares the pressure loss of each manifold part of a comparative example and 1st Embodiment. 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斜視説明図である。FIG. 5 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the said fuel cell stack. 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斜視説明図である。It is a schematic perspective view of a fuel cell stack according to a third embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the said fuel cell stack. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池スタックの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the fuel cell stack which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

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、燃料電池12を備え、複数の前記燃料電池12を水平方向(矢印A方向)又は鉛直方向(矢印C方向)に沿って互いに積層して構成される。   As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 10 according to the first embodiment of the present invention includes a fuel cell 12, and the plurality of fuel cells 12 are arranged in a horizontal direction (arrow A direction) or a vertical direction (arrow C direction). ) Are stacked on each other.

燃料電池12の積層方向一端には、第1ターミナルプレート14a、第1絶縁プレート16a及び第1エンドプレート18aが積層される一方、積層方向他端には、第2ターミナルプレート14b、第2絶縁プレート16b及び第2エンドプレート18bが積層される。   The first terminal plate 14a, the first insulating plate 16a and the first end plate 18a are stacked at one end in the stacking direction of the fuel cell 12, while the second terminal plate 14b and the second insulating plate are stacked at the other end in the stacking direction. 16b and the second end plate 18b are stacked.

長方形状に構成される第1エンドプレート18a及び第2エンドプレート18bは、矢印A方向に延在する複数のタイロッド19により一体的に締め付け保持される。なお、燃料電池スタック10は、第1エンドプレート18a及び第2エンドプレート18b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てもよい。   The first end plate 18 a and the second end plate 18 b configured in a rectangular shape are integrally clamped and held by a plurality of tie rods 19 extending in the arrow A direction. Note that the fuel cell stack 10 may be integrally held by a box-shaped casing (not shown) including the first end plate 18a and the second end plate 18b as end plates.

図2に示すように、燃料電池12は、電解質膜・電極構造体20が、第1及び第2セパレータ22、24に挟持される。第1及び第2セパレータ22、24は、例えば、カーボンセパレータの他、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等の金属セパレータにより構成される。   As shown in FIG. 2, the fuel cell 12 includes an electrolyte membrane / electrode structure 20 sandwiched between first and second separators 22 and 24. The first and second separators 22 and 24 are made of, for example, a metal separator such as a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, or a plated steel plate in addition to a carbon separator.

燃料電池12の矢印C方向(図2中、重力方向)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。   An oxidation for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, to the upper edge of the fuel cell 12 in the direction of arrow C (the gravitational direction in FIG. 2) communicates with each other in the direction of arrow A which is the stacking direction. The agent gas supply communication holes 26a and the fuel gas supply communication holes 28a for supplying a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, are arranged in the arrow B direction (horizontal direction).

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。   The lower end edge of the fuel cell 12 in the direction of arrow C communicates with each other in the direction of arrow A, and the oxidant gas discharge communication hole 26b for discharging the oxidant gas, and the fuel gas discharge for discharging the fuel gas. The communication holes 28b are arranged in the arrow B direction.

燃料電池12の矢印B方向の両端縁部(長辺側の2辺)には、冷却媒体を供給するための一対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一対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は、同一の開口面積を有する一方、一対の冷却媒体排出連通孔30bは、同一の開口面積を有する。なお、各冷却媒体供給連通孔30a及び各冷却媒体排出連通孔30bは、それぞれ上下に2以上に分割されていてもよい。   A pair of cooling medium supply communication holes 30a for supplying a cooling medium and a pair of cooling for discharging the cooling medium are provided at both end edges (two sides on the long side) of the fuel cell 12 in the arrow B direction. For example, the medium discharge communication holes 30b are provided on the upper and lower sides, respectively. The pair of cooling medium supply communication holes 30a have the same opening area, while the pair of cooling medium discharge communication holes 30b have the same opening area. Each of the cooling medium supply communication holes 30a and each of the cooling medium discharge communication holes 30b may be divided into two or more vertically.

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。   An oxidant gas flow path 32 communicating with the oxidant gas supply communication hole 26a and the oxidant gas discharge communication hole 26b is provided on the surface 22a of the first separator 22 facing the electrolyte membrane / electrode structure 20.

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。   A fuel gas passage 34 communicating with the fuel gas supply communication hole 28a and the fuel gas discharge communication hole 28b is provided on the surface 24a of the second separator 24 facing the electrolyte membrane / electrode structure 20.

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。各冷却媒体供給連通孔30aと冷却媒体流路36とは、連通路38aを介して連通するとともに、各冷却媒体排出連通孔30bと前記冷却媒体流路36とは、連通路38bを介して連通する。   A cooling medium that connects the cooling medium supply communication hole 30a and the cooling medium discharge communication hole 30b between the surface 22b of the first separator 22 and the surface 24b of the second separator 24 constituting the fuel cells 12 adjacent to each other. A flow path 36 is provided. Each cooling medium supply communication hole 30a and the cooling medium flow path 36 communicate with each other via a communication path 38a, and each cooling medium discharge communication hole 30b and the cooling medium flow path 36 communicate with each other via a communication path 38b. To do.

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。   The first seal member 40a is integrally or individually provided on the surfaces 22a and 22b of the first separator 22, and the second seal member 40b is integrally formed on the surfaces 24a and 24b of the second separator 24. Or individually.

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側電極44及びアノード側電極46とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 20 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 42 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and a cathode side electrode 44 and an anode side electrode 46 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 42. With.

カソード側電極44及びアノード側電極46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(図示せず)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。   The cathode side electrode 44 and the anode side electrode 46 are uniformly coated on the surface of the gas diffusion layer with a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface. And an electrode catalyst layer (not shown) formed. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 42.

図1に示すように、第1エンドプレート18aの外面側には、上部側に冷却媒体供給マニホールド50が設けられるとともに、下部側に冷却媒体排出マニホールド52が設けられる。冷却媒体供給マニホールド50及び冷却媒体排出マニホールド52は、下方に開口する略コ字状を有する。   As shown in FIG. 1, on the outer surface side of the first end plate 18a, a cooling medium supply manifold 50 is provided on the upper side, and a cooling medium discharge manifold 52 is provided on the lower side. The cooling medium supply manifold 50 and the cooling medium discharge manifold 52 have a substantially U-shape that opens downward.

なお、第1エンドプレート18a側に、例えば、冷却媒体供給マニホールド50を設ける一方、第2エンドプレート18b側に、例えば、冷却媒体排出マニホールド52を設けてもよい。また、上記とは逆の構成でもよい。   For example, the cooling medium supply manifold 50 may be provided on the first end plate 18a side, while the cooling medium discharge manifold 52 may be provided on the second end plate 18b side, for example. Moreover, the structure opposite to the above may be sufficient.

図1及び図3に示すように、冷却媒体供給マニホールド50は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体供給連通孔30a、30aに連通する一対の供給マニホールド部54a、54aと、前記一対の供給マニホールド部54a、54aの上部側同士を連結するとともに、長辺方向(矢印C方向)に沿う幅寸法W1が、前記一対の供給マニホールド部54a、54aの寸法よりも小さく設定される供給連結部56aとを備える。   As shown in FIGS. 1 and 3, the cooling medium supply manifold 50 includes a pair of supply manifold portions 54a and 54a communicating with the pair of cooling medium supply communication holes 30a and 30a of the first end plate 18a, and the pair of supplies. The supply connection part 56a which connects the upper part side of the manifold parts 54a and 54a, and the width dimension W1 along a long side direction (arrow C direction) is set smaller than the dimension of said pair of supply manifold parts 54a and 54a. With.

供給マニホールド部54a、54aは、第1エンドプレート18aの長辺方向(矢印C方向)に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部54aには、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体供給配管58aが別体(又は一体)に設けられる。この冷却媒体供給配管58aは、図示しない冷却媒体供給部に連通する。   The supply manifold portions 54a and 54a have a rectangular parallelepiped shape that is long along the long side direction (arrow C direction) of the first end plate 18a. On one supply manifold portion 54a, a cooling medium supply pipe 58a extending outside the first end plate 18a is provided separately (or integrally). The cooling medium supply pipe 58a communicates with a cooling medium supply unit (not shown).

図4に示すように、冷却媒体供給配管58aは、一方の供給マニホールド部54aの下方端部に、鉛直方向から水平方向に所定の角度θ°(例えば、10°〜40゜)だけ傾斜して連結される。冷却媒体供給配管58aは、冷却媒体を一方の供給マニホールド部54a内に斜め下方から供給する。   As shown in FIG. 4, the cooling medium supply pipe 58a is inclined at a lower end portion of one supply manifold portion 54a by a predetermined angle θ ° (for example, 10 ° to 40 °) from the vertical direction to the horizontal direction. Connected. The cooling medium supply pipe 58a supplies the cooling medium into one supply manifold portion 54a from obliquely below.

図3に示すように、供給マニホールド部54aの内壁面には、直線部位60aから湾曲部位60bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位60cが設けられる。傾斜部位60cは、湾曲面により構成されてもよく、又は、平坦面で構成されてもよい。以下に説明する各傾斜部位も同様である。   As shown in FIG. 3, the inner wall surface of the supply manifold portion 54a is provided with an inclined portion 60c that smoothly inclines from the straight portion 60a via the curved portion 60b. The inclined portion 60c may be configured by a curved surface, or may be configured by a flat surface. The same applies to each inclined portion described below.

冷却媒体供給連通孔30aは、供給マニホールド部54a内で外側に偏って設けられており、傾斜部位60cは、前記供給マニホールド部54aの内壁面下方の内側の角部(他の供給マニホールド部54aに対向する角部)に設けられる。傾斜部位60cは、少なくとも冷却媒体供給配管58aが連結される一方の供給マニホールド部54aの内壁面に設けられることが好ましい。   The cooling medium supply communication hole 30a is provided outwardly in the supply manifold portion 54a, and the inclined portion 60c is formed at an inner corner below the inner wall surface of the supply manifold portion 54a (to other supply manifold portions 54a). Provided at the opposite corners). The inclined portion 60c is preferably provided on the inner wall surface of at least one supply manifold portion 54a to which the cooling medium supply pipe 58a is connected.

図1及び図3に示すように、冷却媒体排出マニホールド52は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体排出連通孔30b、30bに連通する一対の排出マニホールド部54b、54bと、前記一対の排出マニホールド部54b、54bの上部側同士を連結するとともに、長辺方向(矢印C方向)に沿う幅寸法W2が、前記一対の排出マニホールド部54b、54bの寸法よりも小さく設定される排出連結部56bとを備える。   As shown in FIGS. 1 and 3, the cooling medium discharge manifold 52 includes a pair of discharge manifold portions 54b and 54b communicating with the pair of cooling medium discharge communication holes 30b and 30b of the first end plate 18a, and the pair of discharges. The upper and lower sides of the manifold portions 54b and 54b are connected to each other, and the width W2 along the long side direction (arrow C direction) is set to be smaller than the size of the pair of discharge manifold portions 54b and 54b. With.

排出マニホールド部54b、54bは、第1エンドプレート18aの長辺方向(矢印C方向)に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部54aと対角位置に位置する一方の排出マニホールド部54bには、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体排出配管58bが別体(又は一体)に設けられる。この冷却媒体排出配管58bは、一方の排出マニホールド部54bの中央部位から水平方向(矢印A方向)に延在している。   The discharge manifold portions 54b and 54b have a rectangular parallelepiped shape that is long along the long side direction (arrow C direction) of the first end plate 18a. A cooling medium discharge pipe 58b extending to the outside of the first end plate 18a is provided separately (or integrally) on one discharge manifold section 54b positioned diagonally to the one supply manifold section 54a. The cooling medium discharge pipe 58b extends in the horizontal direction (arrow A direction) from the central portion of the one discharge manifold portion 54b.

図3に示すように、排出マニホールド部54bの内壁面には、直線部位62aから湾曲部位62bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位62cが設けられる。冷却媒体排出連通孔30bは、排出マニホールド部54b内で外側に偏って設けられており、傾斜部位62cは、前記排出マニホールド部54bの内壁面下方の内側の角部(他の排出マニホールド部54bに対向する角部)に設けられる。傾斜部位62cは、少なくとも冷却媒体排出配管58bが連結される一方の排出マニホールド部54bの内壁面に設けられることが好ましい。   As shown in FIG. 3, an inclined portion 62c that smoothly inclines from the straight portion 62a through the curved portion 62b is provided on the inner wall surface of the discharge manifold portion 54b. The cooling medium discharge communication hole 30b is provided so as to be biased outward in the discharge manifold portion 54b, and the inclined portion 62c is formed at an inner corner below the inner wall surface of the discharge manifold portion 54b (to other discharge manifold portions 54b). Provided at the opposite corners). The inclined portion 62c is preferably provided on the inner wall surface of at least one discharge manifold portion 54b to which the cooling medium discharge pipe 58b is connected.

第2エンドプレート18bには、図示しないが、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に対応して、それぞれマニホールドが設けられる。   Although not shown, the second end plate 18b is provided with manifolds corresponding to the oxidant gas supply communication hole 26a, the oxidant gas discharge communication hole 26b, the fuel gas supply communication hole 28a, and the fuel gas discharge communication hole 28b. It is done.

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。   The operation of the fuel cell stack 10 configured as described above will be described below.

先ず、第2エンドプレート18bでは、酸化剤ガス供給連通孔26aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔28aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。   First, in the second end plate 18b, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas supply communication hole 26a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 28a.

さらに、図1に示すように、第1エンドプレート18aでは、冷却媒体供給配管58aから冷却媒体供給マニホールド50内に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。この冷却媒体の一部分は、冷却媒体供給配管58aが設けられる一方の供給マニホールド部54aから冷却媒体供給連通孔30aに供給されるとともに、前記冷却媒体の残余の部分は、供給連結部56aを通って他方の供給マニホールド部54aから冷却媒体供給連通孔30aに供給される。   Further, as shown in FIG. 1, in the first end plate 18a, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied into the cooling medium supply manifold 50 from the cooling medium supply pipe 58a. A part of the cooling medium is supplied to the cooling medium supply communication hole 30a from one supply manifold part 54a provided with the cooling medium supply pipe 58a, and the remaining part of the cooling medium passes through the supply connecting part 56a. The other supply manifold portion 54a supplies the coolant supply passage 30a.

このため、図2に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔26aから第1セパレータ22の酸化剤ガス流路32に導入される。この酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路32に沿って矢印C方向(重力方向)に移動し、電解質膜・電極構造体20のカソード側電極44に供給される。   For this reason, as shown in FIG. 2, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 32 of the first separator 22 from the oxidant gas supply communication hole 26a. The oxidant gas moves in the direction of arrow C (the direction of gravity) along the oxidant gas flow path 32 and is supplied to the cathode side electrode 44 of the electrolyte membrane / electrode structure 20.

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔28aから第2セパレータ24の燃料ガス流路34に導入される。この燃料ガスは、燃料ガス流路34に沿って重力方向(矢印C方向)に移動し、電解質膜・電極構造体20のアノード側電極46に供給される。   On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 34 of the second separator 24 from the fuel gas supply communication hole 28a. The fuel gas moves along the fuel gas flow path 34 in the direction of gravity (arrow C direction) and is supplied to the anode side electrode 46 of the electrolyte membrane / electrode structure 20.

従って、電解質膜・電極構造体20では、カソード側電極44に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極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て発電が行われる。   Therefore, in the electrolyte membrane / electrode structure 20, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 44 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 46 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate power. Is done.

次いで、電解質膜・電極構造体20のカソード側電極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。電解質膜・電極構造体20のアノード側電極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。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode side electrode 44 of the electrolyte membrane / electrode structure 20 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas discharge communication hole 26b. The fuel gas supplied to and consumed by the anode side electrode 46 of the electrolyte membrane / electrode structure 20 is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas discharge communication hole 28b.

一方、2つの冷却媒体供給連通孔30a、30aに供給された冷却媒体は、第1セパレータ22と第2セパレータ24との間に形成された冷却媒体流路36に導入される。この冷却媒体は、矢印C方向に移動して電解質膜・電極構造体20を冷却した後、2つの冷却媒体排出連通孔30b、30bから冷却媒体排出マニホールド52の一対の排出マニホールド部54b、54bに排出される。   On the other hand, the cooling medium supplied to the two cooling medium supply communication holes 30 a and 30 a is introduced into a cooling medium flow path 36 formed between the first separator 22 and the second separator 24. This cooling medium moves in the direction of arrow C to cool the electrolyte membrane / electrode structure 20, and then passes from the two cooling medium discharge communication holes 30 b, 30 b to the pair of discharge manifold portions 54 b, 54 b of the cooling medium discharge manifold 52. Discharged.

図1に示すように、一方の排出マニホールド部54bに排出された冷却媒体は、直接、冷却媒体排出配管58bを介して外部に排出される。他方の排出マニホールド部54bに排出された冷却媒体は、排出連結部56bを通って一方の排出マニホールド部54bに流入した後、冷却媒体排出配管58bを介して外部に排出される。   As shown in FIG. 1, the cooling medium discharged to one discharge manifold portion 54b is directly discharged to the outside via the cooling medium discharge pipe 58b. The cooling medium discharged to the other discharge manifold portion 54b flows into the one discharge manifold portion 54b through the discharge connection portion 56b, and is then discharged to the outside through the cooling medium discharge pipe 58b.

この場合、第1の実施形態では、図3に示すように、少なくとも一方の供給マニホールド部54aの内壁面には、直線部位60aから湾曲部位60bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位60cが設けられている。そして、冷却媒体供給連通孔30aは、供給マニホールド部54a内で外側に偏って設けられており、傾斜部位60cは、供給マニホールド部54aの内壁面下方の内側の角部に設けられている。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, an inclined portion 60c that smoothly inclines from the straight portion 60a through the curved portion 60b is provided on the inner wall surface of at least one supply manifold portion 54a. ing. The cooling medium supply communication hole 30a is provided outwardly in the supply manifold portion 54a, and the inclined portion 60c is provided in an inner corner below the inner wall surface of the supply manifold portion 54a.

従って、供給マニホールド部54a内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔30aへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になるという効果が得られる。   Therefore, the pressure loss of the cooling medium flowing in the supply manifold portion 54a can be reduced as much as possible, and the distribution of the cooling medium to the pair of cooling medium supply communication holes 30a is improved. Thereby, it is possible to obtain an effect that the cooling medium can be supplied and distributed to the fuel cell smoothly and uniformly with a simple configuration.

なお、第1の実施形態では、他方の供給マニホールド部54aの他、一対の排出マニホールド部54b、54bも、上記の一方の供給マニホールド部54aと同様に構成されている。このため、マニホールド内部の圧損の低減を図るとともに、冷却媒体の分配性が向上するという利点がある。また、以下に説明する各実施形態においても、供給マニホールド部側についてのみ説明するが、同様の効果が得られる。   In the first embodiment, in addition to the other supply manifold portion 54a, the pair of discharge manifold portions 54b and 54b are configured similarly to the one supply manifold portion 54a. For this reason, there are advantages that the pressure loss inside the manifold is reduced and the distribution of the cooling medium is improved. In each embodiment described below, only the supply manifold portion side will be described, but the same effect can be obtained.

そこで、一対の供給マニホールド部54a及び一対の排出マニホールド部54bの内壁面を長方形状に形成した比較例1と、一対の供給マニホールド部54a及び一対の排出マニホールド部54bの内壁面に傾斜部位60c、62cを設けた第1の実施形態を用いて、それぞれの圧損を検出した。その結果が、図5に示されている。   Therefore, Comparative Example 1 in which the inner wall surfaces of the pair of supply manifold portions 54a and the pair of discharge manifold portions 54b are formed in a rectangular shape, and the inclined portions 60c on the inner wall surfaces of the pair of supply manifold portions 54a and the pair of discharge manifold portions 54b, Each pressure loss was detected using the first embodiment provided with 62c. The result is shown in FIG.

これにより、第1の実施形態では、比較例に比べてマニホールド内部の圧損が大幅に低減するという結果が得られた。しかも、一対の冷却媒体供給連通孔30aに対する冷却媒体の分配性は、第1の実施形態では、比較例に比べて良好に向上している。   Thereby, in 1st Embodiment, the result that the pressure loss inside a manifold reduced significantly compared with the comparative example was obtained. Moreover, the distribution of the cooling medium with respect to the pair of cooling medium supply communication holes 30a is better in the first embodiment than in the comparative example.

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70の概略斜視説明図である。   FIG. 6 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack 70 according to the second embodiment of the present invention.

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。また、以下に説明する第3以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third and subsequent embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池スタック70は、第1エンドプレート18aの外面側に設けられる冷却媒体供給マニホールド72及び冷却媒体排出マニホールド74を備える。冷却媒体供給マニホールド72及び冷却媒体排出マニホールド74は、略H字状を有する。   The fuel cell stack 70 includes a cooling medium supply manifold 72 and a cooling medium discharge manifold 74 provided on the outer surface side of the first end plate 18a. The cooling medium supply manifold 72 and the cooling medium discharge manifold 74 have a substantially H shape.

冷却媒体供給マニホールド72は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体供給連通孔30a、30aに連通する一対の縦長形状の供給マニホールド部76a、76aと、一対の前記供給マニホールド部76a、76aの略中間位置同士を連結し且つ長辺方向(矢印C方向)に沿う幅寸法が、一対の前記供給マニホールド部76a、76aよりも小さく設定される供給連結部78aとを備える。一方の供給マニホールド部76aには、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体供給配管80aが設けられる。   The cooling medium supply manifold 72 is an abbreviation of a pair of vertically long supply manifold portions 76a, 76a communicating with the pair of cooling medium supply communication holes 30a, 30a of the first end plate 18a, and the pair of supply manifold portions 76a, 76a. A supply connecting portion 78a that connects the intermediate positions and has a width dimension along the long side direction (arrow C direction) is set smaller than the pair of supply manifold portions 76a and 76a. One supply manifold portion 76a is provided with a cooling medium supply pipe 80a extending to the outside of the first end plate 18a.

冷却媒体供給配管80aは、一方の供給マニホールド部76aの中央部に、積層方向から水平方向外方(供給連結部材78a側とは反対側)に傾斜して連結される。冷却媒体供給配管80aは、冷却媒体を一方の供給マニホールド部76a内に斜め側方から供給する。   The cooling medium supply pipe 80a is connected to the central portion of the one supply manifold portion 76a so as to incline from the stacking direction outward in the horizontal direction (on the side opposite to the supply connection member 78a side). The cooling medium supply pipe 80a supplies the cooling medium into one supply manifold portion 76a from an oblique side.

図7に示すように、供給マニホールド部76aの内壁面には、直線部位82aから湾曲部位82bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位82cが設けられる。冷却媒体供給連通孔30aは、供給マニホールド部76a内で外側に偏って設けられており、傾斜部位82cは、前記供給マニホールド部76aの内壁面下方及び内壁面上方の各内側の角部(他の供給マニホールド部76aに対向する上下両角部)に設けられる。傾斜部位82cは、少なくとも冷却媒体供給配管80aが連結される一方の供給マニホールド部76aの内壁面に設けられることが好ましい。   As shown in FIG. 7, an inclined portion 82c that smoothly inclines from the straight portion 82a through the curved portion 82b is provided on the inner wall surface of the supply manifold portion 76a. The cooling medium supply communication hole 30a is provided to be biased outward in the supply manifold portion 76a, and the inclined portion 82c is formed on each inner corner portion below the inner wall surface and above the inner wall surface of the supply manifold portion 76a (other (Upper and lower corners facing the supply manifold portion 76a). It is preferable that the inclined portion 82c is provided on the inner wall surface of at least one supply manifold portion 76a to which the cooling medium supply pipe 80a is connected.

図6及び図7に示すように、冷却媒体排出マニホールド74は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体排出連通孔30b、30bに連通する一対の排出マニホールド部76b、76bと、一対の前記排出マニホールド部76b、76bの略中間位置同士を連結し且つ長辺方向(矢印C方向)に沿う幅寸法が、一対の前記排出マニホールド部76b、76bよりも小さく設定される排出連結部78bとを備える。   As shown in FIGS. 6 and 7, the cooling medium discharge manifold 74 includes a pair of discharge manifold portions 76b and 76b communicating with the pair of cooling medium discharge communication holes 30b and 30b of the first end plate 18a, and a pair of the discharges. A discharge connecting portion 78b that connects substantially intermediate positions of the manifold portions 76b and 76b and has a width dimension along the long side direction (arrow C direction) set smaller than the pair of discharge manifold portions 76b and 76b. .

排出マニホールド部76bには、冷却媒体供給配管80aと対角位置に、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体排出配管80bが設けられる。この冷却媒体排出配管80bは、一方の排出マニホールド部76bの中央部位から水平方向(積層方向)に延在している。   The discharge manifold section 76b is provided with a cooling medium discharge pipe 80b extending outward from the first end plate 18a at a position diagonal to the cooling medium supply pipe 80a. The cooling medium discharge pipe 80b extends in the horizontal direction (stacking direction) from the central portion of one discharge manifold portion 76b.

図7に示すように、排出マニホールド部76bの内壁面には、直線部位84aから湾曲部位84bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位84cが設けられる。冷却媒体排出連通孔30bは、排出マニホールド部76b内で外側に偏って設けられており、傾斜部位84cは、排出マニホールド部76bの内壁面下方及び内壁面上方の各内側の角部(他の排出マニホールド部76bに対向する上下両角部)に設けられる。傾斜部位84cは、少なくとも冷却媒体排出配管80bが連結される一方の排出マニホールド部76bの内壁面に設けられることが好ましい。   As shown in FIG. 7, an inclined portion 84c that smoothly inclines from the straight portion 84a through the curved portion 84b is provided on the inner wall surface of the discharge manifold portion 76b. The cooling medium discharge communication hole 30b is provided so as to be biased outward in the discharge manifold portion 76b, and the inclined portion 84c is formed on each inner corner portion below the inner wall surface and above the inner wall surface of the discharge manifold portion 76b (other discharge holes). (Both upper and lower corners facing the manifold portion 76b). The inclined portion 84c is preferably provided on the inner wall surface of at least one discharge manifold portion 76b to which the cooling medium discharge pipe 80b is connected.

このように構成される第2の実施形態では、図7に示すように、一方の供給マニホールド部76aの中央部に冷却媒体供給配管80aが連結されるとともに、前記供給マニホールド部76aの内壁面下方及び内壁面上方の各内側の角部に、それぞれ傾斜部位82cが設けられている。   In the second embodiment configured as described above, as shown in FIG. 7, a cooling medium supply pipe 80a is connected to the central portion of one supply manifold portion 76a, and the inner wall surface of the supply manifold portion 76a is below. And the inclination part 82c is each provided in each inner corner | angular part above an inner wall surface.

従って、供給マニホールド部76a内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔30aへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させ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。   Therefore, the pressure loss of the cooling medium flowing in the supply manifold portion 76a can be reduced as much as possible, and the distribution of the cooling medium to the pair of cooling medium supply communication holes 30a is improved satisfactorily. Thereby, with the simple configuration, it is possible to supply and circulate the cooling medium smoothly and uniformly to the fuel cell, and the same effects as in the first embodiment can be obtained.

図8は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタック90の概略斜視説明図である。   FIG. 8 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack 90 according to the third embodiment of the present invention.

燃料電池スタック90は、第1エンドプレート18aの外面側に設けられる冷却媒体供給マニホールド92及び冷却媒体排出マニホールド94を備える。冷却媒体供給マニホールド92及び冷却媒体排出マニホールド94は、上方に開口する略コ字状を有する。   The fuel cell stack 90 includes a cooling medium supply manifold 92 and a cooling medium discharge manifold 94 provided on the outer surface side of the first end plate 18a. The cooling medium supply manifold 92 and the cooling medium discharge manifold 94 have a substantially U-shape that opens upward.

冷却媒体供給マニホールド92は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体供給連通孔30a、30aに連通する一対の縦長形状の供給マニホールド部96a、96aと、一対の前記供給マニホールド部96a、96aの下部側同士を連結し且つ長辺方向に沿う幅寸法が、一対の前記供給マニホールド部96a、96aよりも小さく設定される供給連結部98aとを備える。一方の供給マニホールド部96aには、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体供給配管100aが別体(又は一体)に設けられる。   The cooling medium supply manifold 92 includes a pair of vertically-shaped supply manifold portions 96a and 96a communicating with the pair of cooling medium supply communication holes 30a and 30a of the first end plate 18a, and lower portions of the pair of supply manifold portions 96a and 96a. A supply connecting portion 98a that connects the sides and has a width dimension along the long side direction is set to be smaller than the pair of supply manifold portions 96a and 96a. In one supply manifold portion 96a, a cooling medium supply pipe 100a extending outside the first end plate 18a is provided separately (or integrally).

冷却媒体供給配管100aは、一方の供給マニホールド部96aの上方端部に、鉛直方向から水平方向に傾斜して連結される。冷却媒体供給配管100aは、冷却媒体を一方の供給マニホールド部96a内に斜め上方から供給する。   The cooling medium supply pipe 100a is connected to the upper end portion of one supply manifold portion 96a so as to be inclined from the vertical direction to the horizontal direction. The cooling medium supply pipe 100a supplies the cooling medium into one supply manifold portion 96a from obliquely above.

図9に示すように、供給マニホールド部96aの内壁面には、直線部位102aから湾曲部位102bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位102cが設けられる。冷却媒体供給連通孔30aは、供給マニホールド部96a内で外側に偏って設けられており、傾斜部位102cは、前記供給マニホールド部96aの内壁面上方の内側の角部(他の供給マニホールド部96aに対向する角部)に設けられる。傾斜部位102cは、少なくとも冷却媒体供給配管100aが連結される一方の供給マニホールド部96aの内壁面に設けられることが好ましい。   As shown in FIG. 9, an inclined portion 102c that smoothly inclines from the straight portion 102a through the curved portion 102b is provided on the inner wall surface of the supply manifold portion 96a. The cooling medium supply communication hole 30a is provided so as to be biased outward in the supply manifold portion 96a, and the inclined portion 102c is formed at an inner corner (above the other inner surface of the supply manifold portion 96a). Provided at the opposite corners). The inclined portion 102c is preferably provided on the inner wall surface of at least one supply manifold portion 96a to which the cooling medium supply pipe 100a is connected.

図8及び図9に示すように、冷却媒体排出マニホールド94は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体排出連通孔30b、30bに連通する一対の排出マニホールド部96b、96bと、一対の前記排出マニホールド部96b、96bの下部側同士を連結し且つ長辺方向に沿う幅寸法が、一対の前記排出マニホールド部96b、96bよりも小さく設定される排出連結部98bとを備える。   As shown in FIGS. 8 and 9, the cooling medium discharge manifold 94 includes a pair of discharge manifold portions 96b and 96b communicating with the pair of cooling medium discharge communication holes 30b and 30b of the first end plate 18a, and a pair of the discharges. A discharge connecting portion 98b that connects lower portions of the manifold portions 96b and 96b and has a width dimension along the long side direction set smaller than the pair of discharge manifold portions 96b and 96b is provided.

排出マニホールド部96bには、冷却媒体供給配管100aと対角位置に、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体排出配管100bが設けられる。この冷却媒体排出配管100bは、一方の排出マニホールド部96bの中央部位から水平方向(積層方向)に延在している。   The discharge manifold portion 96b is provided with a cooling medium discharge pipe 100b extending outside the first end plate 18a at a position diagonal to the cooling medium supply pipe 100a. The cooling medium discharge pipe 100b extends in the horizontal direction (stacking direction) from the central portion of one discharge manifold portion 96b.

図9に示すように、排出マニホールド部96bの内壁面には、直線部位104aから湾曲部位104bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位104cが設けられる。冷却媒体排出連通孔30bは、排出マニホールド部96b内で外側に偏って設けられており、傾斜部位104cは、前記排出マニホールド部96bの内壁面上方の内側の角部(他の排出マニホールド部96bに対向する角部)に設けられる。傾斜部位104cは、少なくとも冷却媒体排出配管100bが連結される一方の排出マニホールド部96bの内壁面に設けられることが好ましい。   As shown in FIG. 9, an inclined portion 104c that smoothly inclines from the straight portion 104a through the curved portion 104b is provided on the inner wall surface of the discharge manifold portion 96b. The cooling medium discharge communication hole 30b is provided so as to be biased outward in the discharge manifold portion 96b, and the inclined portion 104c is formed on the inner corner portion above the inner wall surface of the discharge manifold portion 96b (to other discharge manifold portions 96b). Provided at the opposite corners). The inclined portion 104c is preferably provided on the inner wall surface of at least one discharge manifold portion 96b to which the cooling medium discharge pipe 100b is connected.

このように構成される第3の実施形態では、一方の供給マニホールド部96aの上部に冷却媒体供給配管100aが連結されるとともに、前記供給マニホールド部96aの内壁面上方の内側の角部に、傾斜部位102cが設けられている。   In the third embodiment configured as described above, the cooling medium supply pipe 100a is connected to the upper portion of one supply manifold portion 96a, and the inner corner portion above the inner wall surface of the supply manifold portion 96a is inclined. A portion 102c is provided.

従って、供給マニホールド部96a内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔30aへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる等、上記の第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。   Therefore, the pressure loss of the cooling medium flowing in the supply manifold portion 96a can be reduced as much as possible, and the distribution of the cooling medium to the pair of cooling medium supply communication holes 30a is improved. As a result, it is possible to obtain the same effects as those of the first and second embodiments described above, such that the cooling medium can be supplied and distributed to the fuel cell smoothly and uniformly with a simple configuration.

図10は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池スタック110の概略斜視説明図である。   FIG. 10 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack 110 according to the fourth embodiment of the present invention.

燃料電池スタック110では、第1エンドプレート18aの外面側に冷却媒体供給マニホールド112と冷却媒体排出マニホールド114とが上下に配置される。   In the fuel cell stack 110, a cooling medium supply manifold 112 and a cooling medium discharge manifold 114 are arranged vertically on the outer surface side of the first end plate 18a.

冷却媒体供給マニホールド112は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体供給連通孔30a、30aに連通する一対の供給マニホールド部116a、116aと、一対の前記供給マニホールド部116a、116aの上部側同士を連結する供給連結部118aとを備える。   The cooling medium supply manifold 112 includes a pair of supply manifold portions 116a and 116a communicating with the pair of cooling medium supply communication holes 30a and 30a of the first end plate 18a, and an upper side of the pair of supply manifold portions 116a and 116a. And a supply connecting portion 118a to be connected.

供給マニホールド部116a、116aは、第1エンドプレート18aの長辺方向(矢印C方向)に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部116aには、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体供給配管58aが設けられる。   The supply manifold portions 116a and 116a have a rectangular parallelepiped shape that is long along the long side direction (arrow C direction) of the first end plate 18a. One supply manifold portion 116a is provided with a cooling medium supply pipe 58a extending outside the first end plate 18a.

供給マニホールド部116aの内壁面には、直線部位120aから湾曲部位120bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位120cが設けられる。冷却媒体供給連通孔30aは、供給マニホールド部116a内で内側に偏って設けられており、傾斜部位120cは、前記供給マニホールド部116aの内壁面下方の外側の角部に設けられる。傾斜部位120cは、少なくとも冷却媒体供給配管58aが連結される一方の供給マニホールド部116aの内壁面に設けられることが好ましい。   The inner wall surface of the supply manifold portion 116a is provided with an inclined portion 120c that smoothly inclines from the straight portion 120a through the curved portion 120b. The cooling medium supply communication hole 30a is provided inwardly in the supply manifold portion 116a, and the inclined portion 120c is provided in an outer corner below the inner wall surface of the supply manifold portion 116a. The inclined portion 120c is preferably provided on the inner wall surface of one supply manifold portion 116a to which at least the cooling medium supply pipe 58a is connected.

冷却媒体排出マニホールド114は、第1エンドプレート18aの一対の冷却媒体排出連通孔30b、30bに連通する一対の排出マニホールド部116b、116bと、一対の前記排出マニホールド部116b、116bの上部側同士を連結する排出連結部118bとを備える。   The cooling medium discharge manifold 114 includes a pair of discharge manifold portions 116b and 116b communicating with the pair of cooling medium discharge communication holes 30b and 30b of the first end plate 18a, and an upper side of the pair of discharge manifold portions 116b and 116b. And a discharge connecting portion 118b to be connected.

排出マニホールド部116b、116bは、第1エンドプレート18aの長辺方向(矢印C方向)に沿って長尺な直方体形状を有している。一方の供給マニホールド部116aと対角位置に位置する一方の排出マニホールド部116bには、第1エンドプレート18aの外部に延在する冷却媒体排出配管58bが設けられる。   The discharge manifold portions 116b and 116b have a rectangular parallelepiped shape that is elongated along the long side direction (arrow C direction) of the first end plate 18a. A cooling medium discharge pipe 58b extending to the outside of the first end plate 18a is provided in one discharge manifold section 116b located diagonally to the one supply manifold section 116a.

排出マニホールド部116bの内壁面には、直線部位122aから湾曲部位122bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位122cが設けられる。冷却媒体排出連通孔30bは、排出マニホールド部116b内で内側に偏って設けられており、傾斜部位122cは、前記排出マニホールド部116bの内壁面下方の外側の角部に設けられる。傾斜部位122cは、少なくとも冷却媒体排出配管58bが連結される一方の排出マニホールド部116bの内壁面に設けられることが好ましい。   The inner wall surface of the discharge manifold portion 116b is provided with an inclined portion 122c that smoothly inclines from the straight portion 122a through the curved portion 122b. The cooling medium discharge communication hole 30b is provided inwardly in the discharge manifold portion 116b, and the inclined portion 122c is provided in an outer corner below the inner wall surface of the discharge manifold portion 116b. The inclined portion 122c is preferably provided on the inner wall surface of one discharge manifold portion 116b to which at least the cooling medium discharge pipe 58b is connected.

このように構成される第4の実施形態では、供給マニホールド部116aの内壁面には、直線部位120aから湾曲部位120bを介して滑らかに傾斜する傾斜部位120cが設けられている。そして、冷却媒体供給連通孔30aは、供給マニホールド部116a内で内側に偏って設けられており、傾斜部位120cは、前記供給マニホールド部116aの内壁面下方の外側の角部に設けられている。   In the fourth embodiment configured as described above, an inclined portion 120c that smoothly inclines from the straight portion 120a via the curved portion 120b is provided on the inner wall surface of the supply manifold portion 116a. The cooling medium supply communication hole 30a is provided inwardly in the supply manifold portion 116a, and the inclined portion 120c is provided in an outer corner below the inner wall surface of the supply manifold portion 116a.

従って、供給マニホールド部116a内を流動する冷却媒体の圧損を可及的に低減させることができるとともに、一対の冷却媒体供給連通孔30aへの前記冷却媒体の分配性が良好に向上する。これにより、簡単な構成で、冷却媒体を円滑且つ均一に燃料電池に供給流通させることが可能になる等、上記の第1〜第3の実施形態と同様の効果が得られる。   Therefore, the pressure loss of the cooling medium flowing in the supply manifold portion 116a can be reduced as much as possible, and the distribution of the cooling medium to the pair of cooling medium supply communication holes 30a is improved satisfactorily. Accordingly, the same effects as those of the first to third embodiments described above can be obtained, such as allowing the cooling medium to be supplied and distributed to the fuel cell smoothly and uniformly with a simple configuration.

なお、第1〜第4の実施形態では、冷却媒体排出配管58b、80b及び100bが、水平方向に延在して構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、冷却媒体排出配管58b、80b及び100bは、それぞれ冷却媒体供給配管58a、80a及び100aと同様に構成してもよい。   In the first to fourth embodiments, the cooling medium discharge pipes 58b, 80b, and 100b are configured to extend in the horizontal direction, but are not limited thereto. For example, the cooling medium discharge pipes 58b, 80b, and 100b may be configured similarly to the cooling medium supply pipes 58a, 80a, and 100a, respectively.

10、70、90、110…燃料電池スタック
12…燃料電池 18a、18b…エンドプレート
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 38a、38b…連通路
42…固体高分子電解質膜 44…カソード側電極
46…アノード側電極
50、72、92、112…冷却媒体供給マニホールド
52、74、94、114…冷却媒体排出マニホールド
54a、76a、96a、116a…供給マニホールド部
54b、76b、96b、116b…排出マニホールド部
56a、78a、98a、118a…供給連結部
56b、78b、98b、118b…排出連結部
58a、80a、100a…冷却媒体供給配管
58b、80b、100b…冷却媒体排出配管
60a、62a、82a、84a、102a、104a、120a、122a…直線部位
60b、62b、82b、84b、102b、104b、120b、122b…湾曲部位
60c、62c、82c、84c、102c、104c、120c、122c…傾斜部位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 70, 90, 110 ... Fuel cell stack 12 ... Fuel cell 18a, 18b ... End plate 20 ... Electrolyte membrane electrode assembly 22, 24 ... Separator 26a ... Oxidant gas supply communication hole 26b ... Oxidant gas discharge communication hole 28a ... Fuel gas supply communication hole 28b ... Fuel gas discharge communication hole 30a ... Cooling medium supply communication hole 30b ... Cooling medium discharge communication hole 32 ... Oxidant gas flow channel 34 ... Fuel gas flow channel 36 ... Cooling medium flow channel 38a, 38b ... Communication passage 42 ... Solid polymer electrolyte membrane 44 ... Cathode side electrode 46 ... Anode side electrodes 50, 72, 92, 112 ... Cooling medium supply manifolds 52, 74, 94, 114 ... Cooling medium discharge manifolds 54a, 76a, 96a, 116a ... Supply manifold portions 54b, 76b, 96b, 116b ... Discharge manifold portions 56a, 78a, 98 , 118a ... supply connection portions 56b, 78b, 98b, 118b ... discharge connection portions 58a, 80a, 100a ... cooling medium supply piping 58b, 80b, 100b ... cooling medium discharge piping 60a, 62a, 82a, 84a, 102a, 104a, 120a , 122a ... straight parts 60b, 62b, 82b, 84b, 102b, 104b, 120b, 122b ... curved parts 60c, 62c, 82c, 84c, 102c, 104c, 120c, 122c ... inclined parts

Claims (5)

電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向両端に長方形状の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、
前記燃料電池スタックの互いに対向する長辺側の2辺には、それぞれ積層方向に連通して冷却媒体を流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と一対の冷却媒体排出連通孔とが設けられ、
一方のエンドプレートには、前記一対の冷却媒体供給連通孔に連通し、前記2辺に沿って長尺な一対の供給マニホールド部と、
前記一対の供給マニホールド部同士を連結する供給連結部と、
が設けられるとともに、
少なくとも一方の供給マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
A fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and rectangular end plates are disposed at both ends in the stacking direction,
A pair of cooling medium supply communication holes and a pair of cooling medium discharge communication holes through which the cooling medium is circulated and respectively communicated in the stacking direction are provided on the two opposite long sides of the fuel cell stack,
One end plate communicates with the pair of cooling medium supply communication holes, and has a pair of supply manifold portions elongated along the two sides,
A supply connecting portion for connecting the pair of supply manifold portions;
Is provided,
A fuel cell stack, wherein an inclined portion that smoothly inclines from a straight portion through a curved portion is provided on an inner wall surface of at least one supply manifold portion.
請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記一方のエンドプレートには、前記冷却媒体排出連通孔に連通し、前記2辺に沿って長尺な一対の排出マニホールド部と、
前記一対の排出マニホールド部同士を連結する排出連結部と、
が設けられるとともに、
少なくとも一方の排出マニホールド部の内壁面には、直線部位から湾曲部位を介して滑らかに傾斜する傾斜部位が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the one end plate communicates with the cooling medium discharge communication hole and has a pair of discharge manifold portions elongated along the two sides;
A discharge connecting portion that connects the pair of discharge manifold portions;
Is provided,
A fuel cell stack, wherein an inclined portion that smoothly inclines from a straight portion through a curved portion is provided on an inner wall surface of at least one discharge manifold portion.
請求項1又は2記載の燃料電池スタックにおいて、前記一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、
前記供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の上部に連結され、
少なくとも前記一方の供給マニホールド部の内壁面の下方角部に、前記傾斜部位が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
3. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the pair of supply manifold portions are elongated in the vertical direction,
The supply connecting part is connected to the upper part of the pair of supply manifold parts,
The fuel cell stack, wherein the inclined portion is provided at least in a lower corner portion of an inner wall surface of the one supply manifold portion.
請求項1又は2記載の燃料電池スタックにおいて、前記一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、
前記供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の下部に連結され、
少なくとも前記一方の供給マニホールド部の内壁面の上方角部に、前記傾斜部位が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
3. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the pair of supply manifold portions are elongated in the vertical direction,
The supply connecting portion is connected to a lower portion of the pair of supply manifold portions,
The fuel cell stack, wherein the inclined portion is provided at least in an upper corner portion of an inner wall surface of the one supply manifold portion.
請求項1又は2記載の燃料電池スタックにおいて、前記一対の供給マニホールド部は、鉛直方向に長尺に配設されるとともに、
前記供給連結部は、前記一対の供給マニホールド部の中央部に連結され、
少なくとも前記一方の供給マニホールド部の内壁面の下方角部及び上方角部に、それぞれ前記傾斜部位が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
3. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the pair of supply manifold portions are elongated in the vertical direction,
The supply connecting portion is connected to a central portion of the pair of supply manifold portions,
The fuel cell stack, wherein the inclined portions are provided at least in a lower corner portion and an upper corner portion of an inner wall surface of the one supply manifold portion.
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