JP2016134335A

JP2016134335A - 燃料電池スタック

Info

Publication number: JP2016134335A
Application number: JP2015009280A
Authority: JP
Inventors: 太田　忠伸; Tadanobu Ota; 忠伸太田; 達彦清水; Tatsuhiko Shimizu
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-07-25
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: JP6389767B2

Abstract

【課題】燃料電池スタックを小型化する技術を提供すること。【解決手段】セル積層体１を挟むエンドプレート５の一方を、熱可塑性樹脂以外の高強度材料からなるエンドプレート本体６と、筒状をなし前記エンドプレート本体６に一体化され出入口の内周面を構成する熱可塑性樹脂製の被覆部７と、で構成し、熱可塑性樹脂製のマニホールド８を前記被覆部７に固着する。【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池スタックに関し、具体的には、燃料電池スタックにガスを流通させるための構造に関する。

燃料電池は、電池セルに供給されたアノードガスとカソードガスとの反応によって発電する発電装置である。アノードガスは一般に水素ガスであり、カソードガスは一般に空気中の酸素ガスである。燃料電池には、これらのガスを電池セルに供給するための供給経路、および、反応し残ったガスおよび反応生成物たる水を外界に排出するための排出経路が設けられる。

燃料電池スタックは、燃料電池の構成要素の一部であり、一般的には、板状をなす複数の電池セル（単セル）が厚さ方向に積層されてなるセル積層体と、当該セル積層体を積層方向に挟む一対のエンドプレートと、当該エンドプレートに取り付けられている複数のマニホールドと、を有する。セル積層体は、単セルにガスを供給したり、単セルからガスを排出したり、単セル間に冷却媒体を流通させたりするための流通孔を複数有し、一方のエンドプレートは、当該複数の流通孔に各々連絡する複数の出入口を有する。出入口を有するエンドプレートを連絡エンドプレートと呼ぶ。連絡エンドプレートには、当該複数の出入口に各々連絡する筒状のマニホールドが複数個取り付けられる。一部のマニホールドは水素タンク等の燃料供給部に連絡してアノードガス供給経路を構成する。他の一部のマニホールドは外気に連絡してカソードガス供給経路を構成する。他の一部のマニホールドは冷却媒体を収容する冷却媒体供給部に連絡して冷却媒体供給経路を構成する。さらに他の一部のマニホールドは外界に連絡して、燃料電池スタックから外界に向けた各種ガスおよび／または水の排出経路を構成する。

近年、燃料電池には多くの用途が提案されており、用途によっては燃料電池の軽量化および小型化が求められている。発電に関与する単セルや、単セルを挟持するために大きな耐圧性を要求されるエンドプレートについては材料や形状の自由度が低いが、マニホールドについては材料や形状の自由度が比較的高い。このため、マニホールドを樹脂製にすることで燃料電池スタックの小型化や軽量化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に紹介されている燃料電池スタックによると、金属製の連絡エンドプレートに出入口を設け、樹脂製のマニホールドを当該出入口に挿入し、マニホールドと連絡エンドプレートとの間隙をＯリングでシールし、かつ、マニホールドを連絡エンドプレートにボルトで締結することで、マニホールドと出入口間を気密にシールしつつマニホールドを連絡エンドプレートに固定している。

特開２０１０−２６２９０８号公報

しかし、特許文献１に紹介されている技術によると、マニホールドを連絡エンドプレートに取り付けるためのＯリングやボルト等が必要になり、燃料電池スタックの部品点数を低減し難い。また、燃料電池スタックの表面には、マニホールドを連絡エンドプレートにボルト締結するための作業空間が必要になり、マニホールドの形状の自由度が低い。例えば、マニホールドを湾曲形状にして燃料電池スタックを小型化したい場合にも、マニホールドと連絡エンドプレートとの位置関係によっては、マニホールドとエンドプレートとの間にボルト締結のための作業空間を充分にとれない場合がある。そしてその結果、燃料電池スタックを小型化し難い場合がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池スタックを小型化できる技術を提供することを課題とする。

本発明の燃料電池スタックは、板状をなす複数の単セルが厚さ方向に積層されてなるセル積層体と、前記セル積層体を積層方向に挟む一対のエンドプレートと、筒状をなし前記一対のエンドプレートの一方である連絡エンドプレートに取り付けられている複数のマニホールドと、を有し、
前記セル積層体は前記単セルに流通する流体の通路となる複数の流通孔を有し、前記連絡エンドプレートは、貫通孔状をなし複数の前記流通孔に各々連絡する複数の出入口を有し、各々の前記マニホールドは前記出入口に取り付けられ、
前記マニホールドは熱可塑性樹脂製であり、
前記連絡エンドプレートは、熱可塑性樹脂以外の高強度材料からなるエンドプレート本体と、筒状をなし前記エンドプレート本体に一体化され前記出入口の内周面を構成する熱可塑性樹脂製の被覆部と、を有し、
前記マニホールドは前記被覆部に固着されたものである。

本発明の燃料電池スタックは小型化可能である。

実施例１の燃料電池スタックを模式的に表す分解斜視図である。実施例１の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す要部拡大切り欠き斜視図である。実施例１の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す断面図である。実施例２の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す断面図である。実施例３の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す断面図である。実施例４の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す断面図である。実施例５の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す断面図である。実施例６の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す断面図である。実施例７の燃料電池スタックにおける接続部を模式的に表す断面図である。

以下、具体例を挙げ、本発明の燃料電池スタックを説明する。なお、本発明の燃料電池スタックは固体高分子形燃料電池（所謂ＰＥＦＣ）、リン酸形燃料電池（所謂ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（所謂ＭＣＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（所謂ＳＯＦＣ）等、各種方式の燃料電池用の燃料電池スタックとして具現化できる。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図１〜図３を参照して説明する。以下、上、下、左、右、前、後とは、図１に示す上、下、左、右、前、後を指す。
図１に示す実施例１の燃料電池スタックは、セル積層体１と、一対のエンドプレート５と、複数のマニホールド８と、を有する。この燃料電池スタックは、図略の収容容器に収容される。収容容器は一対のエンドプレート５および当該エンドプレート５に挟まれるセル積層体１を、セル積層体１の積層方向に締結し保持する。なお、収容容器にかえてタイロッド等の締結部材によって一対のエンドプレート５およびこれに挟持されるセル積層体１を締結し保持しても良い。

セル積層体１は、セル部１０と、一対の端子部材１５と、一対の絶縁部材１６と、で構成されている。セル部１０は、図１中前後方向に積層された多数の単セル１１で構成されている。一対の端子部材１５は、セル部１０を前後から挟んでいる。一対の絶縁部材１６は、一対の端子部材１５を前後から挟んでいる。図示しないが、各単セル１１は、平板型をなし、カソード、電解質膜、アノードが積層されてなる膜電極接合体と、各膜電極接合体を積層方向に挟む一対のセパレータと、一対のセパレータの間に介装されている絶縁材と、で構成されている。また、各単セル１１の間、より具体的には、隣接する単セル１のセパレータ同士の間には、図略のガスケットが介装されている。

セル積層体１には６つの流通孔２０（２１〜２６）が設けられている。各流通孔２０は、セル積層体１を構成する単セル１１、端子部材１５等の各要素に穿設され、セル積層体１の厚さ方向に延びている。また、各流通孔２０は、図略の各単セル１１（より具体的にはセパレータ）に各々形成されている図略の流通溝に連絡している。参考までに、図１中左上に位置する第１流通孔２１は、カソード側セパレータの内側つまり電解質膜側に設けられている流通溝に連絡するカソードガス供給口である。第１流通孔２１の下に位置する第２流通孔２２は、各セパレータの外側に設けられている流通溝に連絡するクーラント供給口である。第２流通孔２２の下に位置する第３流通孔２３は、アノード側セパレータの内側つまり電解質膜側に設けられている流通溝に連絡するアノードガス排出口である。図１中右上に位置する第４流通孔２４は上記したアノード側セパレータの内側に設けられている流通溝に連絡するアノードガス供給口である。第４流通孔２４の下に位置する第５流通孔２５は、上記した各セパレータの外側に設けられている流通溝に連絡するクーラント排出口である。第５流通孔２５の下に位置する第６流通孔２６は上記したカソード側セパレータの内側に設けられている流通溝に連絡するカソードガス排出口である。第１流通孔２１には空気が流通し、第２流通孔２２および第５流通孔２５には冷却媒体（実施例１ではＬＬＣ）が流通し、第３流通孔２３および第４流通孔２４には水素ガスが流通し、第６流通孔２６には空気、および、電池反応で生じた水が流通する。水素ガスが流通する第３流通孔２３および第４流通孔２４は、他の流通孔２１、２２、２５、２６に比べて小径であるが、各流通孔２０は何れも断面矩形である点で同様である。なお、各流通孔２０の形状、位置、流通する流体は、燃料電池の種類や用途等に応じて適宜設定すれば良い。

セル積層体１は、一対のエンドプレート５によって、セル積層体１の積層方向つまり各単セル１１の厚さ方向に挟み込まれている。一方のエンドプレート５は後述する出入口を有する連絡エンドプレート５０であり、他方のエンドプレート５は出入口を有さない一般エンドプレート５８である。連絡エンドプレート５０は図１中前側に位置し、一般エンドプレート５８は図１中後側に位置する。一般エンドプレート５８はアルミニウム製であり、連絡エンドプレート５０は後述するようにポリフェニレンスルファイド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）樹脂およびアルミニウムで構成されている。

連絡エンドプレート５０は、第１流通孔２１〜第６流通孔２６に各々対面する位置に、６つの出入口を有する。第１流通孔２１に対面する出入口を第１出入口５１と呼び、第２流通孔２２に対面する出入口を第２出入口５２と呼び、第３流通孔２３に対面する出入口を第３出入口５３と呼び、第４流通孔２４に対面する出入口を第４出入口５４と呼び、第５流通孔２５に対面する出入口を第５出入口５５と呼び、第６流通孔２６に対面する出入口を第６出入口５６と呼ぶ。第１出入口５１〜第６出入口５６は貫通孔であり、第１出入口５１〜第６出入口５６の内周面は熱可塑性樹脂で構成されている。

具体的には、連絡エンドプレート５０は、一枚のエンドプレート本体６および６つの被覆部７（７１〜７６）を有する。エンドプレート本体６は、金属製であり、略平板状をなし、貫通孔状をなす６つの本体出入口６０（６１〜６６）を有する。図１および図２に示すように、各本体出入口６０の後側端部は断面略矩形であり、前側端部は断面略真円形である。前側端部と後側端部との間において、各本体出入口６０の断面形状は徐変している。各被覆部７は、熱可塑性樹脂製であり、略筒状をなす。各被覆部７はそれぞれ対応する各本体出入口６０の内部に配置されている。

図２および図３に示すように、各被覆部７は、筒状をなす被覆本体部７７と、被覆本体部７７の軸方向の二端部に各々連続し鍔状をなす一対の鍔部７８、７９と、を有する略筒状をなす。被覆本体部７７は本体出入口６０の内周面を覆い、一対の鍔部７８、７９は各々連絡エンドプレート５０の表面に露出している。換言すると、各々の被覆部７は、筒状をなし出入口の内周面を覆う被覆本体部７７と、被覆本体部７７の二端部から各々連絡エンドプレート５０の表面に沿って延び、連絡エンドプレート５０の表面に露出する一対の鍔部７８、７９と、を有する。鍔部７８、７９の外径は被覆本体部７７の外径および本体出入口６０の内径よりも大きい。したがって鍔部７８、７９は、連絡エンドプレート５０からの被覆部７の抜け止めに寄与する。鍔部７８は図１中前側、つまり後述するマニホールド８側に位置し、鍔部７９は図１中後側、つまり上記したセル積層体１側に位置する。以下、被覆部７のなかで図１中前側つまりマニホールド８側に位置する部分を第１被覆端部７ａと呼び、図１中後側つまりセル積層体側に位置する部分を第２被覆端部７ｂと呼ぶ。

各被覆本体部７７の外周面は、それぞれ対応する各本体出入口６０の内周面に対応する形状をなす。各被覆本体部７７の後側端部における外周面は断面略矩形状であり、前側端部における外周面は断面略真円状である。前側端部と後側端部との間において、各被覆本体部７７における外周面の断面形状は徐変している。また、各被覆本体部７７の内周面は、各被覆本体部７７の外周面に沿った形状である。各被覆本体部７７における後側端部の内周面の流路断面は、各流通孔２０の流路断面に略一致した断面略矩形状である。したがって、各被覆本体部７７は一端部側が略円筒状であり他端部側が略角筒状である筒状をなす。各被覆本体部７７における前側端部の内周面の流路断面は、後述する第１マニホールド接続端部の流路断面に略一致した略真円状である。前側端部と後側端部との間において、各被覆本体部７７における内周面の流路断面形状は徐変している。
各被覆部７は、エンドプレート本体６をインサート材としたインサート射出成形法により形成されている。

図１〜図３に示すように、第１出入口５１〜第６出入口５６には、各々、熱可塑性樹脂製のマニホールド８（８１〜８６）が取り付けられている。以下、必要に応じて、連絡エンドプレート５０およびマニホールド８１〜８６からなる接続構造を、接続部９と呼ぶ。各マニホールド８１〜８６は連絡エンドプレート５０に設けられた被覆部７１〜７６の第１被覆端部７ａに、各々振動溶着されている。マニホールド８の被覆部７への固着方法は、振動溶着に限定されず、例えば熱板溶着であっても良いし、接着であっても良い。
各マニホールド８は湾曲した略円筒状をなす。各マニホールド８の軸方向における二端部のうちで、図１中後側、つまり被覆部７側に位置するものを第１マニホールド接続端部８７と呼び、他方を第２マニホールド接続端部８８と呼ぶ。第１マニホールド側接続端部８７はフランジ状をなす。既述したように、第１マニホールド接続端部８７の流路断面と第１被覆端部７ａの流路断面とは、互いに略一致する真円状をなす。第１マニホールド接続端部８７と第１被覆端部７ａとは、互いに振動溶着されている。

実施例１の燃料電池スタックにおける連絡エンドプレート５０は、金属製のエンドプレート本体６および熱可塑性樹脂製の被覆部７１〜７６で構成され、マニホールド８１〜８６は、各々対応する熱可塑性樹脂製の被覆部７１〜７６に固着されている。
樹脂と金属とを強固に固着するのは困難であるため、従来の燃料電池スタックのように金属製の連絡エンドプレート５０に樹脂製のマニホールド８を取り付けるためには、Ｏリングやボルト等の多くの部品が必要になり、また、取り付け作業のために連絡エンドプレート５０およびマニホールド８の形状にも制限があった。しかし、熱可塑性樹脂同士は溶着や接着等の方法で容易に固着されるため、実施例１の燃料電池スタックのように熱可塑性樹脂製の被覆部７に熱可塑性樹脂製のマニホールド８を固着する場合には、溶着や接着等の方法で容易に連絡エンドプレート５０にマニホールド８を取り付けることができる。
また、締結等のボルトやＯリング等や、ボルト締結のためのフランジ等の構造が不要になるため、燃料電池スタックを小型化できる。
さらに、燃料電池スタックの表面近傍、より具体的には接続部９付近に、ボルト締結作業のためのスペースを設ける必要がなくなる。このため、マニホールド８の形状の自由度が高まり、例えばマニホールド８の形状を、連絡エンドプレート５０の表面近傍に配索される湾曲形状にすることもできる。こうすることで、燃料電池スタックを含む燃料電池をさらに小型化できる。
また、ボルト等の部品点数が低減し、組み付け工数も低減することによって、燃料電池スタックおよび当該燃料電池スタックを有する燃料電池の製造コストが低減する利点もある。

なお、実施例１の燃料電池スタックにおいて、連絡エンドプレート５０におけるエンドプレート本体６は金属製であったが、本発明の燃料電池スタックにおけるエンドプレート本体６の材料は金属に限定されず、熱可塑性樹脂以外の高強度材料からなれば良い。「熱可塑性樹脂以外の高強度材料」としては、具体的には、アルミニウム、ステンレススチール等の金属材料、セラミックス等の焼結体、ＣＦＲＰ等の繊維強化熱硬化性樹脂材料から選ばれる少なくとも一種が例示される。ここでいう「高強度」とは、熱可塑性樹脂製のマニホールド８および熱可塑性樹脂製の被覆部７に比べた強度を指す。熱可塑性樹脂以外の材料からなるエンドプレート本体６と熱可塑性樹脂製のマニホールド８とは強固に固着し難い。よって、エンドプレート本体６の材料が金属以外の場合にも、連絡エンドプレート５０のなかで熱可塑性樹脂製のマニホールド８に固着される部分つまり被覆部７を熱可塑性樹脂製にすることで、実施例１と同様に、連絡エンドプレート５０にマニホールド８を容易に取り付けることができ、燃料電池スタックを小型化でき、かつ、燃料電池スタックを含む燃料電池をさらに小型化できる。なお、一般エンドプレート５８および連絡エンドプレート５０用の材料は、強度、耐熱性、耐酸性、必要に応じて絶縁性等を考慮して適宜選択すれば良い。

実施例１においては、第１マニホールド接続端部８７の流路断面と第１被覆端部７ａの流路断面とは、略一致する断面真円状をなす。このようにしたことで、連絡エンドプレート５０に対するマニホールド８の取り付け方向を第１マニホールド接続端部８７および第１被覆端部７ａにおける流路断面の周方向に自在に設定できる利点がある。つまり、第１被覆端部７ａに第１マニホールド接続端部８７を固着するためには、両者の流路断面形状が軸方向および当該軸方向に垂直な周方向に略一致するよう、第１被覆端部７ａに対して第１マニホールド接続端部８７を取り付ける必要がある。第１マニホールド接続端部８７および第１被覆端部７ａの流路断面が略真円形であれば、第１被覆端部７ａに対して第１マニホールド接続端部８７を周方向に多様な角度で取り付け得る利点がある。なお、実施例１においては、第１マニホールド接続端部８７と第１被覆端部７ａとがともに断面真円状の流路断面を有し、かつ、円筒状をなすために、図２に示すように、両者の外周面に位置決めのためのマーカ９９を設けている。

例えば、燃料電池スタックが車載用であれば、連絡エンドプレート５０に対するマニホールド８の湾曲方向が車種毎に異なる場合がある。しかし、第１被覆端部７ａの流路断面および第１マニホールド接続端部８７の流路断面が略真円形であれば、同じ連絡エンドプレート５０およびマニホールド８を用いても、連絡エンドプレート５０に対するマニホールド８の周方向の取付角度を任意に変更するだけで、連絡エンドプレート５０に対するマニホールド８の湾曲方向を自在に変更できる。したがって、この場合には、本発明の燃料電池スタックを多様な車両に兼用できる利点がある。

一般に、燃料電池スタックにおいては、なるべく大きな流路面積を確保するために、各流通孔２０の流路断面は矩形状をなしている。一方、マニホールド８およびマニホールド８に接続される配管の流路断面は、圧力損失低減のため、円形状をなすのが好ましいと考えられる。実施例１の燃料電池スタックでは、被覆部７のなかで断面矩形の流通孔２０に対面する部分、つまり、第２被覆端部７ｂの流路断面を矩形とした。また、被覆部７のなかでマニホールド８に対面する部分、つまり第１被覆端部７ａの流路断面を略真円形とした。そしてその間の部分の流路断面を矩形から真円形に徐変させた。このようにすることで、流路断面矩形の流通孔２０と流路断面真円形のマニホールド８とを被覆部７によって滑らかに連続させることができ、燃料電池スタックに流通する気体の圧損を低減することができる。

実施例１においては、エンドプレート本体６における本体出入口６０の流路断面形状を一定の矩形状にし、被覆部７の外周面を断面一定の矩形状にするとともに、被覆部の流路断面形状のみを矩形から円形に徐変させている。このようにすることで、連絡エンドプレート５０において金属部分であるエンドプレート本体６の占める割合を小さくすることができ、燃料電池スタックの軽量化に寄与し得る。

また、エンドプレート本体６に設けた本体出入口６０を、被覆部７の流路断面形状に応じて、矩形から真円形に徐変するようにすることもできる。この場合には、熱可塑性樹脂製の被覆部７の肉厚を一定にでき、成形収縮のバラツキによる被覆部７内周面の凹凸を抑制できるため、燃料電池スタックの流体通路における乱流の発生を抑制でき、当該流体通路における圧力損失を低減できる。

実施例１では連絡エンドプレート５０の被覆部７に用いる熱可塑性樹脂としてＰＰＳを用いたが、これに限らず、例えば、ＰＰ等のオレフィン系樹脂や、ＰＡ６ＴやＰＡ９Ｔ等の芳香族ナイロン樹脂を用いても良い。

実施例１においては、被覆部７はインサート射出成形法によりエンドプレート本体６と一体に成形したが、被覆部７をエンドプレート本体６と別体で成形し、接着等の方法によりエンドプレート本体６に一体化しても良い。また、被覆部７の成形方法は射出成形に限らず、ブロー成形等他の成形法を用いても良い。
金属製のエンドプレート本体６に熱可塑性樹脂製の被覆部７を接着する接着法としては種々の方法を用い得るが、特許第５５６０５６５号または特許第５２３４０１１号に記載された方法を採用するのが好ましい。

特許第５５６０５６５号に記載されているように、金属製の部材の表面に極性官能基を導入し、樹脂材には接着性改質剤を配合すると、この極性官能基と接着性改質剤に含まれる接着性官能基とが反応することで、金属製の部材と樹脂製の部材とが接合強度高く固着される。本発明の燃料電池スタックにおけるエンドプレート本体６の表面に上記のようにして極性官能基を付与し、被覆部７とエンドプレート本体６とを接着する接着剤として上記の接着性改質剤を配合した樹脂材料を用いれば、金属製のエンドプレート本体６と熱可塑性樹脂製の被覆部７とを接合強度高く固着できると考えられる。

特許第５２３４０１１号に開示されている技術に基づいてエンドプレート本体６と被覆部７とを接着するためには、金属製のエンドプレート本体６の表面に極性官能基を付与するとともに、被覆部７とエンドプレート本体６とを接着する接着剤として上記の接着性改質剤を配合した樹脂材料を用いれば良いと考えられる。或いは、被覆部７の原料に上記の接着性改質剤を配合して、表面処理したエンドプレート本体６と被覆部７とを溶着する方法も考えられる。何れの場合にも、上記と同様に、金属製のエンドプレート本体６と熱可塑性樹脂製の被覆部７とを接合強度高く固着できると考えられる。
さらには、上記の２種の方法の何れかで表面処理したエンドプレート本体６をインサート材とし、接着性改質剤を配合した原料を用いて被覆部７をインサート成形する場合にも、金属製のエンドプレート本体６と熱可塑性樹脂製の被覆部７とが接合強度高く固着された一体成形品が得られると考えられる。

（実施例２）
実施例２の燃料電池スタックは、接続部９の形状以外は実施例１の燃料電池スタックと同じものである。
図４に示すように、実施例２の燃料電池スタックにおいては、被覆部７における第１被覆端部７ａ側の鍔部７８が、第２被覆端部７ｂ側の鍔部７９よりも大径である。また、鍔部７８の周縁部７８ａは被覆部７の軸方向に沿い鍔部７９側に突出する鉤状になっている。エンドプレート本体６における各本体出入口６０の周縁部６０ａは、鍔部７８の周縁部７８ａに対応するリング状の溝部６０ａを構成している。したがって、エンドプレート本体６と鍔部７８とは、溝部６０ａの内部において噛み合っているといえる。接続部９をこのような形状にすることで、エンドプレート本体６に被覆部７を強固に一体化できる。
また、実施例２の燃料電池スタックにおいては、鍔部７８を大径にしたことで、鍔部７８とマニホールド８の第１マニホールド接続端部８７との固着面積を大きくでき、マニホールド８と連絡エンドプレート５０との接合強度を向上させ得る利点もある。

（実施例３）
実施例３の燃料電池スタックは、接続部９の形状以外は実施例１の燃料電池スタックと同じものである。
図５に示すように、実施例３の燃料電池スタックにおいては、エンドプレート本体６における各本体出入口６０の周縁部に複数の貫通孔６０ｂが設けられている。当該貫通孔６０ｂには、被覆部７の一部からなり被覆部７の軸方向つまりエンドプレート本体６の厚さ方向に延びる結合壁７ｃが入り込んでいる。結合壁７ｃは、鍔部７８の周縁部と鍔部７９の周縁部とを連結している。換言すると、エンドプレート本体６と被覆部７とは機械的に一体化され、エンドプレート本体６と被覆部７とは非常に強固に一体化されている。

（実施例４）
実施例４の燃料電池スタックは、接続部９の形状以外は実施例１と同じものである。
図６に示すように、実施例４においては、第１被覆端部７ａの流路断面と第１マニホールド接続端部８７の流路断面とが互いに略一致する正六角形状をなす。第１被覆端部７ａおよび第１マニホールド接続端部８７の流路断面形状をこのようにすることで、第１被覆端部７ａに対する第１マニホールド接続端部８７の取り付け方向を、上記流路断面の周方向に６０°ずつ回転させた６通りの方向に変更できる。したがって、連絡エンドプレート５０に対するマニホールド８の周方向の取り付け角度を変更するだけで、連絡エンドプレート５０に対するマニホールド８の湾曲方向を所定の６方向に変更できる。よって、この場合にも、同じ連絡エンドプレート５０およびマニホールド８を有する同じ燃料電池スタックを多様な用途に兼用できる利点がある。
また、第１被覆端部７ａおよび第１マニホールド接続端部８７は各々角筒状をなす。このため、作業者は、第１被覆端部７ａに対する第１マニホールド接続端部８７の取り付け方向を触覚や視覚で知覚し易い。このため実施例４の燃料電池スタックによると連絡エンドプレート５０に対するマニホールド８の取付方向を容易に位置決めできる利点もある。
なお、実施例４においては、第１被覆端部７ａの流路断面と第１マニホールド接続端部８７の流路断面とが互いに略一致する正六角形状をなしているが、これらは正多角形であれば実施例４と同様の効果が得られる。なお、この場合、連絡エンドプレート５０およびマニホールド８の汎用性および両者の位置決め性を考慮すると、第１被覆端部７ａおよび第１マニホールド接続端部８７の流路断面は、正五角形〜正八角形であるのが好ましい。

（実施例５）
実施例５の燃料電池スタックは、接続部９の形状以外は実施例１の燃料電池スタックと同じものである。
図７に示すように、実施例５の燃料電池スタックにおいては、被覆部７がマニホールド８の湾曲方向に向けて傾斜している。こうすることで、被覆部７とマニホールド８とを滑らかに連続させつつ、マニホールド８の立ち上がり部分、つまり、連絡エンドプレート５０の表面に対して垂直に延びる部分を省くことができる。その結果、マニホールド８を連絡エンドプレート５０により近づけることができ、燃料電池スタックをさらに小型化できる。

（実施例６）
実施例６の燃料電池スタックは、接続部９の形状以外は実施例１の燃料電池スタックと同じものである。
図８に示すように、実施例６の燃料電池スタックにおいては、被覆部７における鍔部７８は、マニホールド８の湾曲方向に沿った湾曲形状をなし、エンドプレート本体６からマニホールド８側に突出している。こうすることによっても、被覆部７とマニホールド８とを滑らかに連続させつつ、マニホールド８の立ち上がり部分を省くことができ、マニホールド８を連絡エンドプレート５０により近づけることができるために、燃料電池スタックをさらに小型化できる。

（実施例７）
実施例７の燃料電池スタックは、接続部９の形状以外は実施例１の燃料電池スタックと同じものである。
図９に示すように、実施例７の燃料電池スタックにおいては、エンドプレート本体６における各本体出入口６０の周縁部が深く陥没している。この各本体出入口６０の周縁部を陥没部６０ｃと呼ぶ。被覆部７における鍔部７８は、陥没部６０ｃに入り込んでいるため、エンドプレート本体６におけるマニホールド８側の表面よりも奥側に下がった位置にある。つまり、実施例７においては、各本体出入口６０の周縁部においてはエンドプレート本体６の肉厚が比較的薄い。また、被覆部７の軸方向長さもまた比較的短い。マニホールド８は実施例１と同じものであるが、マニホールド８の第１マニホールド接続端部８７は、陥没部６０ｃの奥側において鍔部７８に固着されている。このため、マニホールド８の立ち上がり部分は陥没部６０ｃに収容される。つまり、実施例７の燃料電池スタックにおいても、マニホールド８の立ち上がり部分は実質的に省かれている。このため、実施例７の燃料電池スタックにおいても、被覆部７とマニホールド８とを滑らかに連続させつつ、マニホールド８を連絡エンドプレート５０により近づけることができるために、燃料電池スタックをさらに小型化できる。

実施例５〜７においては、マニホールド８における立ち上がり部分、つまり、マニホールド８における連絡エンドプレート５０側の部分を、被覆部７の一部で構成したともいえる。このことにより、マニホールド８の立ち上がり部分は、実質的に、連絡エンドプレート５０の内部に入れ込まれ、マニホールド８から省くことが可能になる。さらに、これにより、マニホールド８を連絡エンドプレート５０に近接させることが可能になり、燃料電池スタックの小型化を実現できる。

（備考１）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
（備考２）
本発明の燃料電池スタックは、
板状をなす複数の単セル１１が厚さ方向に積層されてなるセル積層体１と、前記セル積層体１を積層方向に挟む一対のエンドプレート５と、筒状をなし前記一対のエンドプレート５の一方である連絡エンドプレート５０に取り付けられている複数のマニホールド８（８１〜８６）と、を有し、
前記セル積層体１は前記単セル１１に流通する流体の通路となる複数の流通孔２０（２１〜２６）を有し、前記連絡エンドプレート５０は、貫通孔状をなし複数の前記流通孔２０に各々連絡する複数の出入口５１〜５６を有し、各々の前記マニホールド８は前記出入口に取り付けられ、
前記マニホールド８は熱可塑性樹脂製であり、
前記連絡エンドプレート５０は、熱可塑性樹脂以外の高強度材料からなるエンドプレート本体６と、筒状をなし前記エンドプレート本体６に一体化され前記出入口の内周面を構成する熱可塑性樹脂製の被覆部７（７１〜７６）と、を有し、
前記マニホールド８は前記被覆部７に固着されたものである。
本発明の燃料電池スタックは以下の（１）〜（５）の何れかを備えるのが好ましく、複数を備えるのが望ましい。
（１）前記被覆部７は前記出入口の内周面を覆う筒状の被覆本体部７７と、前記被覆本体部７７の二端部から延びそれぞれ前記連絡エンドプレート５０の表面に露出する一対の鍔部７８、７９と、を有する。
（２）前記マニホールド８は、前記被覆部７に溶着または接着されている。
（３）前記被覆部７の軸方向における二端部のうちで前記マニホールド８側に位置する第１被覆端部７ａの流路断面と、前記マニホールド８の軸方向における二端部のうちで前記連絡エンドプレート５０側に位置する第１マニホールド接続端部８７の流路断面と、は互いに対応する真円状をなす。
（４）前記流通孔２０は断面矩形状をなし、
前記被覆部７の軸方向における二端部のうちで前記セル積層体１側に位置する第２被覆端部７ｂは流通孔２０の流路断面に対応した形状をなし、
前記被覆部７の流路断面の形状は、前記第２被覆端部７ｂから前記第１被覆端部７ａに向けて徐変している。
（５）前記マニホールド８は湾曲した筒状をなす。

１：セル積層体５：エンドプレート
６：エンドプレート本体７（７１〜７６）：被覆部
８（８１〜８６）：マニホールド１１：単セル
２０（２１〜２６）：流通孔５０：連絡エンドプレート
５１〜５６：出入口７７：被覆本体部
７８、７９：鍔部７ａ：第１被覆端部
７ｂ：第２被覆端部８７：第１マニホールド接続端部

Claims

板状をなす複数の単セルが厚さ方向に積層されてなるセル積層体と、前記セル積層体を積層方向に挟む一対のエンドプレートと、筒状をなし前記一対のエンドプレートの一方である連絡エンドプレートに取り付けられている複数のマニホールドと、を有し、
前記セル積層体は前記単セルに流通する流体の通路となる複数の流通孔を有し、前記連絡エンドプレートは、貫通孔状をなし複数の前記流通孔に各々連絡する複数の出入口を有し、各々の前記マニホールドは前記出入口に取り付けられ、
前記マニホールドは熱可塑性樹脂製であり、
前記連絡エンドプレートは、熱可塑性樹脂以外の高強度材料からなるエンドプレート本体と、筒状をなし前記エンドプレート本体に一体化され前記出入口の内周面を構成する熱可塑性樹脂製の被覆部と、を有し、
前記マニホールドは前記被覆部に固着されている、燃料電池スタック。
前記被覆部は前記出入口の内周面を覆う筒状の被覆本体部と、前記被覆本体部の二端部から延びそれぞれ前記連絡エンドプレートの表面に露出する一対の鍔部と、を有する、請求項１に記載の燃料電池スタック。
前記マニホールドは、前記被覆部に溶着または接着されている、請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタック。
前記被覆部の軸方向における二端部のうちで前記マニホールド側に位置する第１被覆端部の流路断面と、前記マニホールドの軸方向における二端部のうちで前記連絡エンドプレート側に位置する第１マニホールド接続端部の流路断面と、は互いに対応する真円状をなす、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の燃料電池スタック。
前記流通孔は断面矩形状をなし、
前記被覆部の軸方向における二端部のうちで前記セル積層体側に位置する第２被覆端部は、前記流通孔の流路断面に対応した形状をなし、
前記被覆部の流路断面の形状は、前記第２被覆端部から前記第１被覆端部に向けて徐変している、請求項４に記載の燃料電池スタック。
前記マニホールドは湾曲した筒状をなす、請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の燃料電池スタック。