JP2016051575A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体マニホールド内部を冷却媒体が円滑且つ均等に流通することを可能にする。
【解決手段】燃料電池スタック１０を構成する第２エンドプレート１８ｂには、一対の冷却媒体供給連通孔５０ａに連通する樹脂製の冷却媒体供給マニホールド部材７２ａが取り付けられる。冷却媒体供給マニホールド部材７２ａには、流路幅方向の中央部に入口管路部７８ａが設けられる一方、前記入口管路部７８ａの両側には、マニホールド内部７２ａ_inに向かって膨出する凸部８２ａが設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されて積層方向両端に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。

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一方の面側にアノード電極が、他方の面側にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セルを構成している。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして、燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。

燃料電池では、セパレータの面内に、アノード電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、カソード電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路とが設けられている。また、互いに隣接するセパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が前記セパレータの面方向に沿って設けられている。

燃料電池では、さらに積層方向に貫通して燃料ガスを流通させる燃料ガス連通孔と、酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連通孔と、冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔とを設けた内部マニホールド型燃料電池が採用されている。燃料ガス連通孔は、燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔を有し、酸化剤ガス連通孔は、酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔を有し、冷却媒体連通孔は、冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔を有している。

上記の燃料電池では、少なくとも一方のエンドプレートには、各連通孔に連なって流体（燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体）を供給又は排出する流体マニホールドが設けられている。さらに、流体マニホールドには、流体供給管や流体排出管が接続されている。

ところで、セパレータの互いに対向する一方の２辺に、積層方向に貫通し、それぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体供給連通孔及び一対の冷却媒体排出連通孔が設けられている場合がある。その際、一対の冷却媒体供給連通孔同士及び一対の冷却媒体排出連通孔同士を、それぞれ単一の冷却媒体マニホールドで連通する構成が採用されている。

例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックでは、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ている。燃料電池スタックの互いに対向する長辺側の２辺には、それぞれの一端側に積層方向に連通して冷却媒体供給連通孔が互いに対向して一対設けられている。さらに、長辺側の２辺には、それぞれの他端側に冷却媒体排出連通孔が互いに対向して一対設けられている。

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が設けられている。さらに、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を設けている。

特許第５０５４０８０号公報

上記のように、一対のマニホールド部が、幅寸法の小さな連結部により連結されるため、マニホールド全体として矩形状を有することがない。従って、マニホールド内部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。

本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体マニホールド内部を冷却媒体が円滑且つ均等に流通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。

本発明に係る燃料電池スタックは、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されている。積層方向両端には、エンドプレートが配設されるとともに、互いに隣接するセパレータ間には、セパレータ面に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されている。

冷却媒体流路の入口側には、前記冷却媒体流路を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体供給連通孔が設けられ、且つ、前記冷却媒体流路の出口側には、前記冷却媒体流路を前記流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体排出連通孔が設けられている。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又は一対の冷却媒体排出連通孔に連通する冷却媒体マニホールドが設けられている。冷却媒体マニホールドには、流路幅方向の中央部に冷却媒体供給口又は冷却媒体排出口である管路部が設けられる一方、前記管路部の両側には、冷却媒体マニホールド内部に向かって膨出する凸部が設けられている。

また、この燃料電池スタックでは、管路部は、冷却媒体流路の冷却媒体流れ方向に対して傾斜することが好ましい。

本発明によれば、冷却媒体マニホールドに管路部が設けられるとともに、前記管路部の両側には、冷却媒体マニホールド内部に向かって膨出する凸部が設けられている。このため、例えば、単一の冷却媒体供給口から冷却媒体マニホールド内部に供給される冷却媒体は、凸部の案内作用下に各冷却媒体供給連通孔に向かって振り分けられる。一方、各冷却媒体排出連通孔から冷却媒体マニホールドに排出された冷却媒体は、凸部の案内作用下に単一の冷却媒体排出口に向かって流動することができる。

従って、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体マニホールド内部に導入された冷却媒体が一対の冷却媒体供給連通孔に対して円滑且つ均等に流通することが可能になる。一方、一対の冷却媒体排出連通孔から冷却媒体マニホールドに冷却媒体が円滑且つ均等に流通することができる。これにより、各燃料電池の冷却性能が良好に向上する。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの冷却媒体マニホールド部材側の斜視説明図である。 前記燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。 前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池スタックの前記冷却媒体マニホールド部材側の正面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの冷却媒体マニホールド部材側の正面説明図である。

図１及び図２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、例えば、図示しない燃料電池電気自動車に搭載される。燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２が電極面を立位姿勢にして水平方向（矢印Ｂ方向）に積層される（図２参照）。なお、複数の燃料電池１２を重力方向（矢印Ｃ方向）に積層して燃料電池スタック１０を構成してもよい。

図２に示すように、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、外方に向かって、順次、配設される。燃料電池１２の積層方向他端には、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、外方に向かって、順次、配設される。

横長形状（長方形状）の第１エンドプレート１８ａの略中央部（中央部から偏心していてもよい）からは、第１ターミナルプレート１４ａに接続された第１電力出力端子２０ａが外方に向かって延在する。横長形状（長方形状）の第２エンドプレート１８ｂの略中央部（中央部から偏心していてもよい）からは、第２ターミナルプレート１４ｂに接続された第２電力出力端子２０ｂが外方に向かって延在する。

第１エンドプレート１８ａと第２エンドプレート１８ｂとの各辺間には、それぞれ各辺の中央位置に対応して一定の長さを有する連結バー２２が配置される。連結バー２２の両端は、ねじ２４により固定され、複数の積層された燃料電池１２に積層方向（矢印Ｂ方向）の締め付け荷重を付与する。

燃料電池スタック１０は、必要に応じてケーシング２６を備える。ケーシング２６は、車幅方向（矢印Ｂ方向）両端の２辺（面）が第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂにより構成される。ケーシング２６の車長方向（矢印Ａ方向）両端の２辺（面）は、横長プレート形状の前方サイドパネル２８ａ及び後方サイドパネル２８ｂにより構成される。ケーシング２６の車高方向（矢印Ｃ方向）両端の２辺（面）は、上方サイドパネル３０ａ及び下方サイドパネル３０ｂにより構成される。上方サイドパネル３０ａ及び下方サイドパネル３０ｂは、横長プレート形状を有する。

第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂには、各辺にねじ穴３２が設けられる。前方サイドパネル２８ａ、後方サイドパネル２８ｂ、上方サイドパネル３０ａ及び下方サイドパネル３０ｂには、各ねじ穴３２に対向して孔部３４が形成される。各孔部３４に挿入されるねじ３６は、各ねじ穴３２に螺合することにより、ケーシング２６が一体に固定される。

図３に示すように、燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体４０と、前記電解質膜・電極構造体４０を挟持する第１金属セパレータ（カソード側セパレータ）４２及び第２金属セパレータ（アノード側セパレータ）４４とを備える。

第１金属セパレータ４２及び第２金属セパレータ４４は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。第１金属セパレータ４２及び第２金属セパレータ４４は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第１金属セパレータ４２及び第２金属セパレータ４４に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。

第１金属セパレータ４２及び第２金属セパレータ４４は、横長形状を有するとともに、長辺が水平方向（矢印Ａ方向）に延在し且つ短辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に延在するように構成される。なお、短辺が水平方向に延在し且つ長辺が重力方向に延在するように構成してもよい。

燃料電池１２の長辺方向（矢印Ａ方向）の一端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、酸化剤ガス供給連通孔４６ａ及び燃料ガス供給連通孔４８ａが設けられる。酸化剤ガス供給連通孔４６ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス供給連通孔４８ａは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。

燃料電池１２の長辺方向の他端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔４８ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔４６ｂとが設けられる。

燃料電池１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方側（水平方向一端側）には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔４６ａ及び燃料ガス供給連通孔４８ａ側には、一対の冷却媒体供給連通孔５０ａが設けられる。一対の冷却媒体供給連通孔５０ａは、冷却媒体を供給するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。

燃料電池１２の短辺方向の両端縁部他方側（水平方向他端側）には、すなわち、燃料ガス排出連通孔４８ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔４６ｂ側には、一対の冷却媒体排出連通孔５０ｂが設けられる。一対の冷却媒体排出連通孔５０ｂは、冷却媒体を排出するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。

電解質膜・電極構造体４０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５２と、前記固体高分子電解質膜５２を挟持するカソード電極５４及びアノード電極５６とを備える。

カソード電極５４及びアノード電極５６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）を有する。白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子は、ガス拡散層の表面に一様に塗布されることにより、電極触媒層（図示せず）が形成される。電極触媒層は、固体高分子電解質膜５２の両面に形成される。

第１金属セパレータ４２の電解質膜・電極構造体４０に向かう面４２ａには、酸化剤ガス供給連通孔４６ａと酸化剤ガス排出連通孔４６ｂとを連通する酸化剤ガス流路５８が形成される。酸化剤ガス流路５８は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。

第２金属セパレータ４４の電解質膜・電極構造体４０に向かう面４４ａには、燃料ガス供給連通孔４８ａと燃料ガス排出連通孔４８ｂとを連通する燃料ガス流路６０が形成される。燃料ガス流路６０は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。

第２金属セパレータ４４の面４４ｂと隣接する第１金属セパレータ４２の面４２ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔５０ａ、５０ａと冷却媒体排出連通孔５０ｂ、５０ｂとに連通する冷却媒体流路６２が形成される。この冷却媒体流路６２は、水平方向に延在しており、電解質膜・電極構造体４０の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。

第１金属セパレータ４２の面４２ａ、４２ｂには、この第１金属セパレータ４２の外周端縁部を周回して第１シール部材６４が一体成形される。第２金属セパレータ４４の面４４ａ、４４ｂには、この第２金属セパレータ４４の外周端縁部を周回して第２シール部材６６が一体成形される。

第１シール部材６４及び第２シール部材６６としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。

図２に示すように、第１エンドプレート１８ａには、酸化剤ガス供給マニホールド部材６８ａ、酸化剤ガス排出マニホールド部材６８ｂ、燃料ガス供給マニホールド部材７０ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材７０ｂが取り付けられる。酸化剤ガス供給マニホールド部材６８ａと酸化剤ガス排出マニホールド部材６８ｂとは、酸化剤ガス供給連通孔４６ａと酸化剤ガス排出連通孔４６ｂとに連通する。燃料ガス供給マニホールド部材７０ａと燃料ガス排出マニホールド部材７０ｂとは、燃料ガス供給連通孔４８ａと燃料ガス排出連通孔４８ｂとに連通する。

図１に示すように、第２エンドプレート１８ｂには、対向する長辺の上下に一対の冷却媒体供給連通孔５０ａに連通する樹脂製の冷却媒体供給マニホールド部材（冷却媒体マニホールド）７２ａが取り付けられる。第２エンドプレート１８ｂには、対向する長辺の上下に一対の冷却媒体排出連通孔５０ｂに連通する樹脂製の冷却媒体排出マニホールド部材（冷却媒体マニホールド）７２ｂが取り付けられる。

図１及び図４に示すように、冷却媒体供給マニホールド部材７２ａは、それぞれ複数のボルト７３を介して第２エンドプレート１８ｂに固定される上下一対のフランジ部７４ａ、７４ａを有する。フランジ部７４ａ、７４ａは、上下の冷却媒体供給連通孔５０ａ、５０ａに連通する略角筒形状の供給本体部７６ａに一体化される。供給本体部７６ａの中間位置（冷却媒体流路６２の流路幅方向中央部）には、冷却媒体供給口である入口管路部７８ａが設けられる。

供給本体部７６ａの入口管路部７８ａに対向するマニホールド内面部７２ａｓには、前記入口管路部７８ａに向かって膨出する凸部８０ａが、上下の冷却媒体供給連通孔５０ａの略中央に設けられる。凸部８０ａは、供給本体部７６ａの外壁面を入口管路部７８ａに向かって窪ませることにより、円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有してマニホールド内部７２ａ_inに膨出する。

凸部８０ａは、上下対称形状を有しているが、上下非対称形状であってもよい。その際、図４中、二点鎖線で示すように、上方側の傾斜を急に且つ下方側の傾斜を上方側よりもなだらかに形成することが好ましい。なお、凸部８０ａは、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。

供給本体部７６ａの入口管路部７８ａの両側には、マニホールド内部７２ａ_inに向かって膨出する凸部８２ａが設けられる。各凸部８２ａは、マニホールド内面部７２ａｓに円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有して形成される。

冷却媒体排出マニホールド部材７２ｂは、それぞれ複数のボルト７３を介して第２エンドプレート１８ｂに固定される上下一対のフランジ部７４ｂ、７４ｂを有する。フランジ部７４ｂ、７４ｂは、上下の冷却媒体排出連通孔５０ｂ、５０ｂに連通する略角筒形状の排出本体部７６ｂに一体化される。排出本体部７６ｂの中間位置（冷却媒体流路６２の流路幅方向中央部）には、冷却媒体排出口である出口管路部７８ｂが設けられる。

排出本体部７６ｂの出口管路部７８ｂに対向するマニホールド内面部７２ｂｓには、前記出口管路部７８ｂに向かって膨出する凸部８０ｂが、上下の冷却媒体排出連通孔５０ｂの略中央に設けられる。凸部８０ｂは、排出本体部７６ｂの外壁面を出口管路部７８ｂに向かって窪ませることにより、円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有してマニホールド内部７２ｂ_inに膨出する。なお、排出本体部７６ｂには、必要に応じて凸部８０ｂを設ければよく、前記凸部８０ｂを不要にすることができる。

排出本体部７６ｂの出口管路部７８ｂの両側には、マニホールド内部７２ｂ_inに向かって膨出する凸部８２ｂが設けられる。各凸部８２ｂは、マニホールド内面部７２ｂｓに円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有して形成される。

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。

先ず、図２に示すように、第１エンドプレート１８ａの酸化剤ガス供給マニホールド部材６８ａから酸化剤ガス供給連通孔４６ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。第１エンドプレート１８ａの燃料ガス供給マニホールド部材７０ａから燃料ガス供給連通孔４８ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。

さらに、図１に示すように、第２エンドプレート１８ｂでは、冷却媒体供給マニホールド部材７２ａから上下一対の冷却媒体供給連通孔５０ａには、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。

このため、図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔４６ａから第１金属セパレータ４２の酸化剤ガス流路５８に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５８に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体４０のカソード電極５４に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４８ａから第２金属セパレータ４４の燃料ガス流路６０に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路６０に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体４０のアノード電極５６に供給される。

従って、電解質膜・電極構造体４０では、カソード電極５４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極５６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。

次いで、電解質膜・電極構造体４０のカソード電極５４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４６ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体４０のアノード電極５６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４８ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。

また、対向する長辺の上下に設けられた一対の冷却媒体供給連通孔５０ａに供給された冷却媒体は、第１金属セパレータ４２及び第２金属セパレータ４４間の冷却媒体流路６２に導入される。図３に示すように、冷却媒体は、一旦矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ａ方向に移動して電解質膜・電極構造体４０を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、上下一対の冷却媒体排出連通孔５０ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。

この場合、第１の実施形態では、図１及び図４に示すように、第２エンドプレート１８ｂには、冷却媒体供給マニホールド部材７２ａ及び冷却媒体排出マニホールド部材７２ｂが設けられている。冷却媒体供給マニホールド部材７２ａでは、供給本体部７６ａの入口管路部７８ａの上下両側には、マニホールド内部７２ａ_inに向かって膨出する凸部８２ａが設けられている。

このため、図４に示すように、入口管路部７８ａから供給本体部７６ａ内（マニホールド内部７２ａ_in）に供給された冷却媒体は、前記入口管路部７８ａの上下両側に設けられている凸部８２ａの形状に沿って流通する。従って、冷却媒体は、凸部８２ａの案内作用下に、鉛直方向上方（矢印Ｃ１方向）と鉛直方向下方（矢印Ｃ２方向）とに振り分けられる。

これにより、冷却媒体は、矢印Ｃ１方向及び矢印Ｃ２方向に良好且つ円滑に分配供給され、前記冷却媒体の分配不良（分配の不安定性）が確実に抑制される。このため、冷却媒体は、上方の冷却媒体供給連通孔５０ａと、下方の冷却媒体供給連通孔５０ａとに確実に供給される。

従って、第１の実施形態では、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体供給マニホールド部材７２ａの内部に導入された冷却媒体が、上下一対の冷却媒体供給連通孔５０ａ、５０ａに対して円滑且つ均等に流通することが可能になる。これにより、各燃料電池１２の冷却性能が良好に向上するという効果が得られる。

一方、冷却媒体排出マニホールド部材７２ｂでは、排出本体部７６ｂの出口管路部７８ｂの上下両側に、マニホールド内部７２ｂ_inに向かって膨出する凸部８２ｂが設けられている。

このため、図４に示すように、上方の冷却媒体排出連通孔５０ｂ及び下方の冷却媒体排出連通孔５０ｂから排出本体部７６ｂ内に導入された冷却媒体は、凸部８２ｂの形状に沿って流通する。従って、冷却媒体は、凸部８２ｂの案内作用下に、鉛直下方向から水平方向に、又は鉛直上方向から水平方向に沿って流通する。これにより、冷却媒体は、凸部８０ｂに対向する出口管路部７８ｂから良好に排出される。

従って、簡単且つ経済的な構成で、上下一対の冷却媒体排出連通孔５０ｂ、５０ｂから冷却媒体排出マニホールド部材７２ｂ内に冷却媒体を円滑且つ均等に流通させ、出口管路部７８ｂに排出させることができる。これにより、各燃料電池１２の冷却性能が良好に向上するという効果が得られる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック１００の冷却媒体マニホールド部材側の正面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

燃料電池スタック１００では、第２エンドプレート１８ｂに樹脂製の冷却媒体供給マニホールド部材（冷却媒体マニホールド）１０２及び冷却媒体排出マニホールド部材７２ｂが取り付けられる。冷却媒体供給マニホールド部材１０２は、供給本体部７６ａの下方の冷却媒体供給連通孔５０ａ寄りに、冷却媒体供給口である入口管路部１０４を設ける。

入口管路部１０４は、冷却媒体流路６２の冷却媒体流れ方向（矢印Ａ方向）に対して、角度α゜だけ下方に傾斜する。供給本体部７６ａの入口管路部１０４に対向するマニホールド内面部１０２ｓには、前記入口管路部１０４に向かって膨出する凸部１０６が設けられる。凸部１０６の中心は、上方の冷却媒体供給連通孔５０ａ寄りに配置される。凸部１０６は、供給本体部７６ａの外壁面を入口管路部１０４に向かって（すなわち、傾斜して）窪ませることにより、円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有してマニホールド内部１０２_inに膨出する。凸部１０６は、上方側の傾斜が下方側の傾斜よりも急になっている。

供給本体部７６ａの入口管路部１０４の両側には、マニホールド内部１０２_inに向かって膨出する凸部１０８、１１０が設けられる。各凸部１０８、１１０は、マニホールド内面部１０２ｓに円弧面形状等の滑らかな湾曲形状面を有して形成される。

なお、冷却媒体供給マニホールド部材１０２において、入口管路部１０４が上方の冷却媒体供給連通孔５０ａ寄りに設けられる場合、前記入口管路部１０４、凸部１０６及び凸部１０８、１１０の角度は、上記とは逆になる（図５中、二点鎖線参照）。

このように構成される第２の実施形態では、入口管路部１０４から供給本体部７６ａ内（マニホールド内部１０２_in）に斜め上方に向かって（角度α゜）供給された冷却媒体は、凸部１０８、１１０の形状に沿って流通する。従って、冷却媒体は、凸部１０８、１１０の案内作用下に、鉛直方向上方（矢印Ｃ１方向）と鉛直方向下方（矢印Ｃ２方向）とに振り分けられる。

これにより、冷却媒体は、矢印Ｃ１方向及び矢印Ｃ２方向に良好に分配供給され、前記冷却媒体の分配不良（分配の不安定性）が確実に抑制される。このため、冷却媒体は、上方の冷却媒体供給連通孔５０ａと、下方の冷却媒体供給連通孔５０ａとに確実に供給される。従って、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、冷却媒体排出マニホールド部材７２ｂは、上記の冷却媒体供給マニホールド部材１０２と同様に構成してもよい。

１０、１００…燃料電池スタック １２…燃料電池
１８ａ、１８ｂ…エンドプレート ２６…ケーシング
４０…電解質膜・電極構造体 ４２、４４…金属セパレータ
４６ａ…酸化剤ガス供給連通孔 ４６ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
４８ａ…燃料ガス供給連通孔 ４８ｂ…燃料ガス排出連通孔
５０ａ…冷却媒体供給連通孔 ５０ｂ…冷却媒体排出連通孔
５２…固体高分子電解質膜 ５４…カソード電極
５６…アノード電極 ５８…酸化剤ガス流路
６０…燃料ガス流路 ６２…冷却媒体流路
６８ａ…酸化剤ガス供給マニホールド部材
６８ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド部材
７０ａ…燃料ガス供給マニホールド部材
７０ｂ…燃料ガス排出マニホールド部材
７２ａ、１０２…冷却媒体供給マニホールド部材
７２ａ_in、７２ｂ_in、１０２_in…マニホールド内部
７２ａｓ、７２ｂｓ、１０２ｓ…マニホールド内面部
７２ｂ…冷却媒体排出マニホールド部材
７４ａ、７４ｂ…フランジ部 ７６ａ…供給本体部
７６ｂ…排出本体部 ７８ａ、１０４…入口管路部
７８ｂ…出口管路部
８０ａ、８０ｂ、８２ａ、８２ｂ、１０６〜１１０…凸部

Claims (2)

1. 電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されて積層方向両端にエンドプレートが配設されるとともに、互いに隣接する前記セパレータ間には、セパレータ面に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成され、前記冷却媒体流路の入口側には、前記冷却媒体流路を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体供給連通孔が設けられ、且つ、前記冷却媒体流路の出口側には、前記冷却媒体流路を前記流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体排出連通孔が設けられる燃料電池スタックであって、
   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又は前記一対の冷却媒体排出連通孔に連通する冷却媒体マニホールドが設けられるとともに、
   前記冷却媒体マニホールドには、前記流路幅方向の中央部に冷却媒体供給口又は冷却媒体排出口である管路部が設けられる一方、前記管路部の両側には、冷却媒体マニホールド内部に向かって膨出する凸部が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記管路部は、前記冷却媒体流路の冷却媒体流れ方向に対して傾斜することを特徴とする燃料電池スタック。

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