JP3465379B2 - 固体高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JP3465379B2 JP3465379B2 JP26639994A JP26639994A JP3465379B2 JP 3465379 B2 JP3465379 B2 JP 3465379B2 JP 26639994 A JP26639994 A JP 26639994A JP 26639994 A JP26639994 A JP 26639994A JP 3465379 B2 JP3465379 B2 JP 3465379B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- plate
- current collector
- cooling fluid
- insulating plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
- H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子電解質型
燃料電池に係わり、単位燃料電池が持つ燃料電池セルの
温度の分布の，単位燃料電池の積層方向における均一化
が容易となるように改良されたその構造に関する。
燃料電池に係わり、単位燃料電池が持つ燃料電池セルの
温度の分布の，単位燃料電池の積層方向における均一化
が容易となるように改良されたその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池として、これに使用される電解
質の種類により、固体高分子電解質型，りん酸型，溶融
炭酸塩型，固体酸化物型などの各種の燃料電池が知られ
ている。このうち、固体高分子電解質型燃料電池は、分
子中にプロトン（水素イオン）交換基を有する高分子樹
脂膜を飽和に含水させると，低い抵抗率を示してプロト
ン導電性電解質として機能することを利用した燃料電池
である。
質の種類により、固体高分子電解質型，りん酸型，溶融
炭酸塩型，固体酸化物型などの各種の燃料電池が知られ
ている。このうち、固体高分子電解質型燃料電池は、分
子中にプロトン（水素イオン）交換基を有する高分子樹
脂膜を飽和に含水させると，低い抵抗率を示してプロト
ン導電性電解質として機能することを利用した燃料電池
である。
【０００３】図４は、従来例の固体高分子電解質型燃料
電池が備える単位燃料電池を展開した状態で模式的に示
した要部の側面断面図であり、図５は、図４に示した単
位燃料電池を展開した状態で模式的に示した斜視図であ
り、図６は、単位燃料電池が有するセパレータを図４に
おけるＰ矢方向から見た図である。図４〜図６におい
て、６は、燃料電池セル７と、その両主面のそれぞれに
対向させて配置されたセパレータ６１，６２とで構成さ
れた燃料電池の単位燃料電池（以降、単電池と略称する
ことがある。）である。燃料電池セル７は、電解質層７
Ｃと、燃料電極（アノード極でもある。）７Ａと、酸化
剤電極（カソード極でもある。）７Ｂとで構成され、直
流電力を発生する。電解質層７Ｃとしては、パ−フルオ
ロスルホン酸樹脂膜（例えば、米国のデュポン社製、商
品名ナフィオン膜）が最近は良く知られるようになって
きている。このパ−フルオロスルホン酸樹脂膜は、飽和
に含水させることにより常温で２０〔Ω・ｃｍ〕以下の
抵抗率を示して良好なプロトン導電性電解質として機能
する膜である。また、電解質層（以降、ＰＥ膜と略称す
ることがある。）７Ｃは、電極膜７Ａ，７Ｂの面方向の
外形寸法よりも大きい面方向の外形寸法を持つものであ
り、従って、電極膜７Ａ，７Ｂの周辺部には、ＰＥ膜７
Ｃの端部との間にＰＥ膜７Ｃの露出面が存在することに
なる。
電池が備える単位燃料電池を展開した状態で模式的に示
した要部の側面断面図であり、図５は、図４に示した単
位燃料電池を展開した状態で模式的に示した斜視図であ
り、図６は、単位燃料電池が有するセパレータを図４に
おけるＰ矢方向から見た図である。図４〜図６におい
て、６は、燃料電池セル７と、その両主面のそれぞれに
対向させて配置されたセパレータ６１，６２とで構成さ
れた燃料電池の単位燃料電池（以降、単電池と略称する
ことがある。）である。燃料電池セル７は、電解質層７
Ｃと、燃料電極（アノード極でもある。）７Ａと、酸化
剤電極（カソード極でもある。）７Ｂとで構成され、直
流電力を発生する。電解質層７Ｃとしては、パ−フルオ
ロスルホン酸樹脂膜（例えば、米国のデュポン社製、商
品名ナフィオン膜）が最近は良く知られるようになって
きている。このパ−フルオロスルホン酸樹脂膜は、飽和
に含水させることにより常温で２０〔Ω・ｃｍ〕以下の
抵抗率を示して良好なプロトン導電性電解質として機能
する膜である。また、電解質層（以降、ＰＥ膜と略称す
ることがある。）７Ｃは、電極膜７Ａ，７Ｂの面方向の
外形寸法よりも大きい面方向の外形寸法を持つものであ
り、従って、電極膜７Ａ，７Ｂの周辺部には、ＰＥ膜７
Ｃの端部との間にＰＥ膜７Ｃの露出面が存在することに
なる。
【０００４】燃料電極７Ａは、ＰＥ膜７Ｃの一方の主面
に密接されて積層されて、燃料ガス（例えば、水素ある
いは水素を高濃度に含んだガスである。）の供給を受け
る電極である。また，酸化剤電極７Ｂは、ＰＥ膜７Ｃの
他方の主面に密接されて積層されて、酸化剤ガス（例え
ば、空気である。）の供給を受ける電極である。燃料電
極７Ａの外側面が，燃料電池セル７の一方の側面７ａで
あり、酸化剤電極７Ｂの外側面が，燃料電池セル７の他
方の側面７ｂである。燃料電極７Ａおよび酸化剤電極７
Ｂは、共に触媒活物質を含むそれぞれの触媒層と、この
触媒層を支持すると共に反応ガス（以降、燃料ガスと酸
化剤ガスを総称してこのように言うことが有る。）を供
給および排出するとともに，集電体としての機能を有す
る多孔質の電極基材とからなり、前記の触媒層をＰＥ膜
７Ｃの両主面にホットプレスにより密着するのが一般で
ある。
に密接されて積層されて、燃料ガス（例えば、水素ある
いは水素を高濃度に含んだガスである。）の供給を受け
る電極である。また，酸化剤電極７Ｂは、ＰＥ膜７Ｃの
他方の主面に密接されて積層されて、酸化剤ガス（例え
ば、空気である。）の供給を受ける電極である。燃料電
極７Ａの外側面が，燃料電池セル７の一方の側面７ａで
あり、酸化剤電極７Ｂの外側面が，燃料電池セル７の他
方の側面７ｂである。燃料電極７Ａおよび酸化剤電極７
Ｂは、共に触媒活物質を含むそれぞれの触媒層と、この
触媒層を支持すると共に反応ガス（以降、燃料ガスと酸
化剤ガスを総称してこのように言うことが有る。）を供
給および排出するとともに，集電体としての機能を有す
る多孔質の電極基材とからなり、前記の触媒層をＰＥ膜
７Ｃの両主面にホットプレスにより密着するのが一般で
ある。
【０００５】ＰＥ膜７Ｃの露出面に形成されている貫通
穴７１は、セパレータ６１に設けられている貫通穴６１
５Ａ，６１６Ａ、および、セパレータ６２に設けられて
いる貫通穴６２５Ａ，６２６Ａに対向させて形成されて
おり、反応ガスの通流路の一部をなす穴である。同じく
ＰＥ膜７Ｃの露出面に形成されている貫通穴７２は、セ
パレータ６１に設けられている貫通穴６１３Ｂ，６１４
Ｂ，６１６Ｂ，６１７Ｂ、および、セパレータ６２に設
けられている貫通穴６２３Ｂ，６２４Ｂ，６２６Ｂ，６
２７Ｂに対向させて形成されており、冷却用流体９９の
通流路の一部をなす穴である。
穴７１は、セパレータ６１に設けられている貫通穴６１
５Ａ，６１６Ａ、および、セパレータ６２に設けられて
いる貫通穴６２５Ａ，６２６Ａに対向させて形成されて
おり、反応ガスの通流路の一部をなす穴である。同じく
ＰＥ膜７Ｃの露出面に形成されている貫通穴７２は、セ
パレータ６１に設けられている貫通穴６１３Ｂ，６１４
Ｂ，６１６Ｂ，６１７Ｂ、および、セパレータ６２に設
けられている貫通穴６２３Ｂ，６２４Ｂ，６２６Ｂ，６
２７Ｂに対向させて形成されており、冷却用流体９９の
通流路の一部をなす穴である。
【０００６】また、セパレータ６１とセパレータ６２
は、燃料電池セル７に反応ガスを供給すると共に、燃料
電池セル７で発生された直流電力の燃料電池セル７から
の取り出し、および、直流電力の発生に関連して燃料電
池セル７で発生した熱を燃料電池セル７から取り出す役
目を果たすものである。セパレータ６１は、その側面６
１ａを燃料電池セル７の側面７ａに密接させて、また、
セパレータ６２は、その側面６２ａを燃料電池セル７の
側面７ｂに密接させて、それぞれ燃料電池セル７を挟む
ようにして配設されている。セパレータ６１，６２は共
に、ガスを透過せず，しかも良好な熱伝導性と良好な電
気伝導性を備えた材料（例えば炭素板等である。）を用
いて製作されている。
は、燃料電池セル７に反応ガスを供給すると共に、燃料
電池セル７で発生された直流電力の燃料電池セル７から
の取り出し、および、直流電力の発生に関連して燃料電
池セル７で発生した熱を燃料電池セル７から取り出す役
目を果たすものである。セパレータ６１は、その側面６
１ａを燃料電池セル７の側面７ａに密接させて、また、
セパレータ６２は、その側面６２ａを燃料電池セル７の
側面７ｂに密接させて、それぞれ燃料電池セル７を挟む
ようにして配設されている。セパレータ６１，６２は共
に、ガスを透過せず，しかも良好な熱伝導性と良好な電
気伝導性を備えた材料（例えば炭素板等である。）を用
いて製作されている。
【０００７】セパレータ６１，６２には、燃料電池セル
７に反応ガスを供給する手段として、それぞれガス通流
用の溝が備えられている。すなわち、セパレータ６１
は、燃料電池セル７の側面７ａに接する側面６１ａ側
に、燃料ガスを通流させると共に，未消費の水素を含む
燃料ガスを排出するための間隔を設けて複数個設けられ
た凹状の溝（ガス通流用の溝）６１１Ａと、この溝６１
１Ａ間に介在する凸状の隔壁６１２Ａとが、互いに交互
に形成されている。セパレータ６２は、燃料電池セル７
の側面７ｂに接する側面６２ａ側に、酸化剤ガスを通流
させると共に，未消費の酸素を含む酸化剤ガスを排出す
るための間隔を設けて複数個設けられた凹状の溝（ガス
通流用の溝）６２１Ａと、この溝６２１Ａ間に介在する
凸状の隔壁６２２Ａとが、互いに交互に形成されてい
る。なお、凸状の隔壁６１２Ａ，６２２Ａの頂部は、そ
れぞれ、セパレータ６１，６２のそれぞれの側面６１
ａ，６２ａと同一面になるように形成されている。
７に反応ガスを供給する手段として、それぞれガス通流
用の溝が備えられている。すなわち、セパレータ６１
は、燃料電池セル７の側面７ａに接する側面６１ａ側
に、燃料ガスを通流させると共に，未消費の水素を含む
燃料ガスを排出するための間隔を設けて複数個設けられ
た凹状の溝（ガス通流用の溝）６１１Ａと、この溝６１
１Ａ間に介在する凸状の隔壁６１２Ａとが、互いに交互
に形成されている。セパレータ６２は、燃料電池セル７
の側面７ｂに接する側面６２ａ側に、酸化剤ガスを通流
させると共に，未消費の酸素を含む酸化剤ガスを排出す
るための間隔を設けて複数個設けられた凹状の溝（ガス
通流用の溝）６２１Ａと、この溝６２１Ａ間に介在する
凸状の隔壁６２２Ａとが、互いに交互に形成されてい
る。なお、凸状の隔壁６１２Ａ，６２２Ａの頂部は、そ
れぞれ、セパレータ６１，６２のそれぞれの側面６１
ａ，６２ａと同一面になるように形成されている。
【０００８】セパレータ６２のそれぞれの溝６２１Ａの
両端部は、これ等の溝６２１Ａが互いに並列になって溝
６２４Ａ，６２４Ａに連通されている。この溝６２４
Ａ，６２４Ａの端部には、側面６２ａとは反対側となる
側面６２ｂに開口する１対の貫通穴６２５Ａ，６２５Ａ
が形成されている。また、セパレータ６２には、側面６
２ａと側面６２ｂとを結ぶ１対の貫通穴６２６Ａ，６２
６Ａが、貫通穴６２５Ａ，６２５Ａと互いにたすき掛け
の位置関係となる部位に形成されている。溝６２１Ａ、
溝６２４Ａ、貫通穴６２５Ａは、セパレータ６２におけ
る酸化剤ガスを通流させるためのガス通流路を構成して
いる。
両端部は、これ等の溝６２１Ａが互いに並列になって溝
６２４Ａ，６２４Ａに連通されている。この溝６２４
Ａ，６２４Ａの端部には、側面６２ａとは反対側となる
側面６２ｂに開口する１対の貫通穴６２５Ａ，６２５Ａ
が形成されている。また、セパレータ６２には、側面６
２ａと側面６２ｂとを結ぶ１対の貫通穴６２６Ａ，６２
６Ａが、貫通穴６２５Ａ，６２５Ａと互いにたすき掛け
の位置関係となる部位に形成されている。溝６２１Ａ、
溝６２４Ａ、貫通穴６２５Ａは、セパレータ６２におけ
る酸化剤ガスを通流させるためのガス通流路を構成して
いる。
【０００９】また、セパレータ６１にも、貫通穴６１５
Ａ，６１５Ａと貫通穴６１６Ａ，６１６Ａが形成されて
いる。すなわち、セパレータ６１のそれぞれの溝６１１
Ａの両端部は、これ等の溝６１１Ａが互いに並列になっ
て，セパレータ６２の場合の溝６２４Ａ，６２４Ａと同
様形状の溝に連通されている。貫通穴６１５Ａ，６１５
Ａは、この溝（６２４Ａと同様形状の溝である。）の端
部から、側面６１ａとは反対側となる側面６１ｂに開口
されている。貫通穴６１６Ａ，６１６Ａは、側面６１ａ
と側面６１ｂとを結んで、図５（ａ）中に示すように、
１対の貫通穴６１５Ａ，６１５Ａとは互いにたすき掛け
の位置関係となる部位に形成されている。溝６１１Ａ、
前記の溝（６２４Ａと同様形状の溝である。）、貫通穴
６１５Ａは、セパレータ６１における燃料ガスを通流さ
せるためのガス通流路を構成している。
Ａ，６１５Ａと貫通穴６１６Ａ，６１６Ａが形成されて
いる。すなわち、セパレータ６１のそれぞれの溝６１１
Ａの両端部は、これ等の溝６１１Ａが互いに並列になっ
て，セパレータ６２の場合の溝６２４Ａ，６２４Ａと同
様形状の溝に連通されている。貫通穴６１５Ａ，６１５
Ａは、この溝（６２４Ａと同様形状の溝である。）の端
部から、側面６１ａとは反対側となる側面６１ｂに開口
されている。貫通穴６１６Ａ，６１６Ａは、側面６１ａ
と側面６１ｂとを結んで、図５（ａ）中に示すように、
１対の貫通穴６１５Ａ，６１５Ａとは互いにたすき掛け
の位置関係となる部位に形成されている。溝６１１Ａ、
前記の溝（６２４Ａと同様形状の溝である。）、貫通穴
６１５Ａは、セパレータ６１における燃料ガスを通流さ
せるためのガス通流路を構成している。
【００１０】さらに、７３は、前記したガス通流路中を
通流する反応ガスが、ガス通流路外に漏れ出るのを防止
する役目を負う弾性材製のガスシール体（例えば、Ｏリ
ングである。）である。ガスシール体７３は、それぞれ
のセパレータ６１，６２の溝６１１Ａ，６２４Ａと同様
形状の溝、および、溝６２１Ａ，６２４Ａが形成された
部位の周縁部に形成された凹形状の溝６１９，６２９中
に収納されて配置されている。なお、図示するのは省略
したが、セパレータ６１が備える貫通穴６１５Ａ，６１
６Ａの側面６１ｂへのそれぞれの開口部と、６１６Ａの
側面６１ａへのそれぞれの開口部を取り巻いて、また、
セパレータ６２が備える貫通穴６２５Ａ，６２６Ａの側
面６２ｂへのそれぞれの開口部と、６２６Ａの側面６２
ａへのそれぞれの開口部を取り巻いて、反応ガスがこの
部位からガス通流路外に漏れ出るのを防止する役目を負
う弾性材製のガスシール体（例えば、Ｏリングであ
る。）を収納するための凹形状の溝が形成されている。
通流する反応ガスが、ガス通流路外に漏れ出るのを防止
する役目を負う弾性材製のガスシール体（例えば、Ｏリ
ングである。）である。ガスシール体７３は、それぞれ
のセパレータ６１，６２の溝６１１Ａ，６２４Ａと同様
形状の溝、および、溝６２１Ａ，６２４Ａが形成された
部位の周縁部に形成された凹形状の溝６１９，６２９中
に収納されて配置されている。なお、図示するのは省略
したが、セパレータ６１が備える貫通穴６１５Ａ，６１
６Ａの側面６１ｂへのそれぞれの開口部と、６１６Ａの
側面６１ａへのそれぞれの開口部を取り巻いて、また、
セパレータ６２が備える貫通穴６２５Ａ，６２６Ａの側
面６２ｂへのそれぞれの開口部と、６２６Ａの側面６２
ａへのそれぞれの開口部を取り巻いて、反応ガスがこの
部位からガス通流路外に漏れ出るのを防止する役目を負
う弾性材製のガスシール体（例えば、Ｏリングであ
る。）を収納するための凹形状の溝が形成されている。
【００１１】セパレータ６１，６２には、燃料電池セル
７で発生した熱を燃料電池セル７から取り出すための冷
却部として、冷却用流体を通流させる溝が備えられてい
る。すなわち、セパレータ６２は、その側面６２ｂ側に
冷却用流体９９を通流させる凹状の溝（冷却用流体通流
用の溝）６２１Ｂ，６２５Ｂが形成されている。溝６２
１Ｂの両端部には、側面６２ｂに開口する１対の貫通穴
６２３Ｂ，６２４Ｂが形成されており、溝６２５Ｂの両
端部には、側面６２ｂに開口する１対の貫通穴６２６
Ｂ，６２７Ｂが形成されている。溝６２１Ｂ，貫通穴６
２３Ｂ，６２４Ｂ、および、溝６２５Ｂ，貫通穴６２６
Ｂ，６２７Ｂは、セパレータ６２における冷却用流体を
通流させる冷却部を構成している。また、セパレータ６
１には、セパレータ６２と同様に、その側面６１ｂ側
に、冷却用流体９９を通流させる凹状の溝（冷却用流体
通流用の溝）６１１Ｂ，６１５Ｂが形成されている。溝
６１１Ｂの両端部には、側面６１ｂに開口する１対の貫
通穴６１３Ｂ，６１４Ｂが形成されており、溝６１５Ｂ
の両端部には、側面６１ｂに開口する１対の貫通穴６１
６Ｂ，６１７Ｂが形成されている。溝６１１Ｂ，貫通穴
６１３Ｂ，６１４Ｂ、および、溝６１５Ｂ，貫通穴６１
６Ｂ，６１７Ｂは、セパレータ６１における冷却用流体
を通流させる冷却部を構成している。
７で発生した熱を燃料電池セル７から取り出すための冷
却部として、冷却用流体を通流させる溝が備えられてい
る。すなわち、セパレータ６２は、その側面６２ｂ側に
冷却用流体９９を通流させる凹状の溝（冷却用流体通流
用の溝）６２１Ｂ，６２５Ｂが形成されている。溝６２
１Ｂの両端部には、側面６２ｂに開口する１対の貫通穴
６２３Ｂ，６２４Ｂが形成されており、溝６２５Ｂの両
端部には、側面６２ｂに開口する１対の貫通穴６２６
Ｂ，６２７Ｂが形成されている。溝６２１Ｂ，貫通穴６
２３Ｂ，６２４Ｂ、および、溝６２５Ｂ，貫通穴６２６
Ｂ，６２７Ｂは、セパレータ６２における冷却用流体を
通流させる冷却部を構成している。また、セパレータ６
１には、セパレータ６２と同様に、その側面６１ｂ側
に、冷却用流体９９を通流させる凹状の溝（冷却用流体
通流用の溝）６１１Ｂ，６１５Ｂが形成されている。溝
６１１Ｂの両端部には、側面６１ｂに開口する１対の貫
通穴６１３Ｂ，６１４Ｂが形成されており、溝６１５Ｂ
の両端部には、側面６１ｂに開口する１対の貫通穴６１
６Ｂ，６１７Ｂが形成されている。溝６１１Ｂ，貫通穴
６１３Ｂ，６１４Ｂ、および、溝６１５Ｂ，貫通穴６１
６Ｂ，６１７Ｂは、セパレータ６１における冷却用流体
を通流させる冷却部を構成している。
【００１２】セパレータ６１の側面６１ｂ，セパレータ
６２の側面６２ｂには、溝６１１Ｂ，６１５Ｂ、およ
び、６２１Ｂ，６２５Ｂを取り巻いて、凹形状の溝６１
８Ｂ，６２８Ｂがそれぞれ形成されている。これ等の凹
形状の溝は、冷却用流体９９が漏れ出るのを防止するた
めの、後記するシール体９５を収納するためのものであ
る。なお、図示するのは省略したが、セパレータ６１が
備える貫通穴６１３Ｂ，６１４Ｂ，６１６Ｂ，６１７Ｂ
の側面６１ａへのそれぞれの開口部を取り巻いて、ま
た、セパレータ６２が備える貫通穴６２３Ｂ，６２４
Ｂ，６２６Ｂ，６２７Ｂの側面６２ａへのそれぞれの開
口部を取り巻いて、冷却用流体９９がこの部位から冷却
部外に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のシー
ル体（例えば、Ｏリングである。）を収納するための凹
形状の溝が形成されている。
６２の側面６２ｂには、溝６１１Ｂ，６１５Ｂ、およ
び、６２１Ｂ，６２５Ｂを取り巻いて、凹形状の溝６１
８Ｂ，６２８Ｂがそれぞれ形成されている。これ等の凹
形状の溝は、冷却用流体９９が漏れ出るのを防止するた
めの、後記するシール体９５を収納するためのものであ
る。なお、図示するのは省略したが、セパレータ６１が
備える貫通穴６１３Ｂ，６１４Ｂ，６１６Ｂ，６１７Ｂ
の側面６１ａへのそれぞれの開口部を取り巻いて、ま
た、セパレータ６２が備える貫通穴６２３Ｂ，６２４
Ｂ，６２６Ｂ，６２７Ｂの側面６２ａへのそれぞれの開
口部を取り巻いて、冷却用流体９９がこの部位から冷却
部外に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のシー
ル体（例えば、Ｏリングである。）を収納するための凹
形状の溝が形成されている。
【００１３】１個の燃料電池セル７が発生する電圧は、
１〔Ｖ〕程度以下と低い値であるので、前記した構成を
持つ単電池６の複数個を、燃料電池セル７の発生電圧が
互いに直列接続されるように積層した単位燃料電池の積
層体として構成し、電圧を高めて実用に供されるのが一
般である。図７は、従来例の固体高分子電解質型燃料電
池を示す模式的に示した要部の構成図で，（ａ）はその
側面図であり、（ｂ）はその上面図である。図８は、図
７中に示した固体高分子電解質型燃料電池に与える冷却
用流体の通流路を説明する説明図であり、図９は、配管
接続体が装着される部位の図７中のＲ部における側面断
面図である。なお、図７〜図９中には、図４〜図６で付
した符号については、代表的な符号のみを記した。
１〔Ｖ〕程度以下と低い値であるので、前記した構成を
持つ単電池６の複数個を、燃料電池セル７の発生電圧が
互いに直列接続されるように積層した単位燃料電池の積
層体として構成し、電圧を高めて実用に供されるのが一
般である。図７は、従来例の固体高分子電解質型燃料電
池を示す模式的に示した要部の構成図で，（ａ）はその
側面図であり、（ｂ）はその上面図である。図８は、図
７中に示した固体高分子電解質型燃料電池に与える冷却
用流体の通流路を説明する説明図であり、図９は、配管
接続体が装着される部位の図７中のＲ部における側面断
面図である。なお、図７〜図９中には、図４〜図６で付
した符号については、代表的な符号のみを記した。
【００１４】図７〜図９において、９は、複数（図７で
は、単電池６の個数が８個である場合を例示した。）の
単電池６を積層して構成された、単電池６の積層体を主
体とした固体高分子電解質型燃料電池（以降、スタック
と略称することがある。）である。スタック９は、単電
池６の積層体の両端部に、単電池６で発生した直流電力
をスタック９から取り出すための，銅材等の導電材製の
集電板９１，９１と、単電池６、集電板９１を構造体か
ら電気的に絶縁するための電気絶縁材製の電気絶縁板９
２，９２と、両電気絶縁板９２の両外側面に配設される
鉄材等の金属製の加圧板９３Ａ，９３Ｂとを順次積層
し、加圧板９３Ａ，９３Ｂにその両外側面側から複数の
締付けボルト９４により適度の加圧力を与えるようにし
て構成されている。
は、単電池６の個数が８個である場合を例示した。）の
単電池６を積層して構成された、単電池６の積層体を主
体とした固体高分子電解質型燃料電池（以降、スタック
と略称することがある。）である。スタック９は、単電
池６の積層体の両端部に、単電池６で発生した直流電力
をスタック９から取り出すための，銅材等の導電材製の
集電板９１，９１と、単電池６、集電板９１を構造体か
ら電気的に絶縁するための電気絶縁材製の電気絶縁板９
２，９２と、両電気絶縁板９２の両外側面に配設される
鉄材等の金属製の加圧板９３Ａ，９３Ｂとを順次積層
し、加圧板９３Ａ，９３Ｂにその両外側面側から複数の
締付けボルト９４により適度の加圧力を与えるようにし
て構成されている。
【００１５】互いに隣接する単電池６において、セパレ
ータ６１に形成された貫通穴６１５Ａとセパレータ６２
に形成された貫通穴６２６Ａとは、また、セパレータ６
１に形成された貫通穴６１６Ａと、セパレータ６２に形
成された貫通穴６２５Ａとは、互いにその開口部位を合
致させて形成されている。また、集電板９１，電気絶縁
板９２，加圧板９３Ａの、セパレータ６１が備えている
貫通穴６１５Ａ，６１６Ａと対向する部位には、それぞ
れ図示しない貫通穴が形成されている。また、集電板９
１，電気絶縁板９２，加圧板９３Ｂの、セパレータ６２
が備えている貫通穴６２５Ａ，６２６Ａと対向する部位
にも、それぞれ図示しない貫通穴が形成されている。こ
れ等により、複数の単電池６を積層する際に、全部の単
電池６がそれぞれに持つ燃料ガス用のガス通流路および
酸化剤ガス用のガス通流路は、それぞれが互いに連通し
たガス通流路を形成する。
ータ６１に形成された貫通穴６１５Ａとセパレータ６２
に形成された貫通穴６２６Ａとは、また、セパレータ６
１に形成された貫通穴６１６Ａと、セパレータ６２に形
成された貫通穴６２５Ａとは、互いにその開口部位を合
致させて形成されている。また、集電板９１，電気絶縁
板９２，加圧板９３Ａの、セパレータ６１が備えている
貫通穴６１５Ａ，６１６Ａと対向する部位には、それぞ
れ図示しない貫通穴が形成されている。また、集電板９
１，電気絶縁板９２，加圧板９３Ｂの、セパレータ６２
が備えている貫通穴６２５Ａ，６２６Ａと対向する部位
にも、それぞれ図示しない貫通穴が形成されている。こ
れ等により、複数の単電池６を積層する際に、全部の単
電池６がそれぞれに持つ燃料ガス用のガス通流路および
酸化剤ガス用のガス通流路は、それぞれが互いに連通し
たガス通流路を形成する。
【００１６】また、互いに隣接する単電池６において、
セパレータ６１に形成された貫通穴６１３Ｂとセパレー
タ６２に形成された貫通穴６２３Ｂとは、セパレータ６
１に形成された貫通穴６１４Ｂとセパレータ６２に形成
された貫通穴６２４Ｂとは、セパレータ６１に形成され
た貫通穴６１６Ｂとセパレータ６２に形成された貫通穴
６２６Ｂとは、さらに、セパレータ６１に形成された貫
通穴６１７Ｂとセパレータ６２に形成された貫通穴６２
７Ｂとは、互いにその開口部位を合致させて形成されて
いる。
セパレータ６１に形成された貫通穴６１３Ｂとセパレー
タ６２に形成された貫通穴６２３Ｂとは、セパレータ６
１に形成された貫通穴６１４Ｂとセパレータ６２に形成
された貫通穴６２４Ｂとは、セパレータ６１に形成され
た貫通穴６１６Ｂとセパレータ６２に形成された貫通穴
６２６Ｂとは、さらに、セパレータ６１に形成された貫
通穴６１７Ｂとセパレータ６２に形成された貫通穴６２
７Ｂとは、互いにその開口部位を合致させて形成されて
いる。
【００１７】また、集電板９１，電気絶縁板９２，加圧
板９３Ａの、セパレータ６１が備えている貫通穴６１３
Ｂ，６１７Ｂと対向する部位には、図９中に貫通穴６１
３Ｂに対する構成に代表させて示したように、それぞ
れ、貫通穴６１３Ｂと同形の貫通穴９１１，９２１およ
び９３１が形成されている。そうして、加圧板９３Ａの
スタック９の外側面となる側面には、それぞれの貫通穴
９３１に対向させて、冷却用流体９９用の配管接続体９
８が装着されている。この配管接続体９８は、一般に金
属製のものが使用されている。また、電気絶縁板９２の
両側面の貫通穴９２１の開口部、および、加圧板９３Ａ
の配管接続体９８が装着される側面の，貫通穴９３１の
開口部のそれぞれには、貫通穴９２１，９３１を取り巻
いて、凹形状の溝９６が形成されている。それぞれの溝
９６には、冷却用流体９９がこれ等の部位から冷却部外
に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のシール体
（例えば、Ｏリングである。）９５が装着される。な
お、セパレータ６１に形成されているそれぞれの溝６１
８Ｂにも、シール体９５が装着される。
板９３Ａの、セパレータ６１が備えている貫通穴６１３
Ｂ，６１７Ｂと対向する部位には、図９中に貫通穴６１
３Ｂに対する構成に代表させて示したように、それぞ
れ、貫通穴６１３Ｂと同形の貫通穴９１１，９２１およ
び９３１が形成されている。そうして、加圧板９３Ａの
スタック９の外側面となる側面には、それぞれの貫通穴
９３１に対向させて、冷却用流体９９用の配管接続体９
８が装着されている。この配管接続体９８は、一般に金
属製のものが使用されている。また、電気絶縁板９２の
両側面の貫通穴９２１の開口部、および、加圧板９３Ａ
の配管接続体９８が装着される側面の，貫通穴９３１の
開口部のそれぞれには、貫通穴９２１，９３１を取り巻
いて、凹形状の溝９６が形成されている。それぞれの溝
９６には、冷却用流体９９がこれ等の部位から冷却部外
に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のシール体
（例えば、Ｏリングである。）９５が装着される。な
お、セパレータ６１に形成されているそれぞれの溝６１
８Ｂにも、シール体９５が装着される。
【００１８】さらに、集電板９１，電気絶縁板９２，加
圧板９３Ｂの、セパレータ６２が備えている貫通穴６２
３Ｂ，６２７Ｂと対向する部位にも、集電板９１，電気
絶縁板９２，加圧板９３Ａの場合と同様に、貫通穴９１
１，９２１，９３１および溝９６が形成されている。ま
た、加圧板９３Ｂのスタック９の外側面となる側面に
は、それぞれの貫通穴９３１に対向させて、冷却用流体
９９用の配管接続体９８が装着されている。それぞれの
溝９６にはシール体９５が、また、セパレータ６２に形
成されているそれぞれの溝６２８Ｂにもシール体９５が
装着される。
圧板９３Ｂの、セパレータ６２が備えている貫通穴６２
３Ｂ，６２７Ｂと対向する部位にも、集電板９１，電気
絶縁板９２，加圧板９３Ａの場合と同様に、貫通穴９１
１，９２１，９３１および溝９６が形成されている。ま
た、加圧板９３Ｂのスタック９の外側面となる側面に
は、それぞれの貫通穴９３１に対向させて、冷却用流体
９９用の配管接続体９８が装着されている。それぞれの
溝９６にはシール体９５が、また、セパレータ６２に形
成されているそれぞれの溝６２８Ｂにもシール体９５が
装着される。
【００１９】かくして、これ等により、複数の単電池６
を積層する際に、単電池６等がそれぞれに持つ冷却用流
体９９の通流路は、図８中に示したようにして互いに連
通されて構成されることになる。すなわち、冷却用流体
９９は、配管接続体９８等を介して集電板９１に隣接す
る単電池６が持つ、セパレータ６１に形成された溝６１
１Ｂにまず流入する。そうして、貫通穴６１３Ｂ，６２
３Ｂを介してそれぞれの単電池６が持つ溝６１１Ｂ，６
２１Ｂ中を分流して流れ、貫通穴６１４Ｂ，６２４Ｂ等
を介して、加圧板９３Ｂに装着された配管接続体９８か
らスタック９の外部にいったん流れ出る。この流れ出た
冷却用流体９９は、配管９７中を流れて、加圧板９３Ｂ
に装着され，貫通穴６２７Ｂに連接されている配管接続
体９８から、再びスタック９に流れ込む。この冷却用流
体９９は、集電板９１に隣接する単電池６が持つ、セパ
レータ６２に形成された溝６２５Ｂにまず流入する。そ
うして、貫通穴６１７Ｂ，６２７Ｂを介してそれぞれの
単電池６が持つ溝６１５Ｂ，６２５Ｂ中を分流して流
れ、貫通穴６１６Ｂ，６２６Ｂ等を介して、加圧板９３
Ａに装着された配管接続体９８からスタック９の外部に
排出される。
を積層する際に、単電池６等がそれぞれに持つ冷却用流
体９９の通流路は、図８中に示したようにして互いに連
通されて構成されることになる。すなわち、冷却用流体
９９は、配管接続体９８等を介して集電板９１に隣接す
る単電池６が持つ、セパレータ６１に形成された溝６１
１Ｂにまず流入する。そうして、貫通穴６１３Ｂ，６２
３Ｂを介してそれぞれの単電池６が持つ溝６１１Ｂ，６
２１Ｂ中を分流して流れ、貫通穴６１４Ｂ，６２４Ｂ等
を介して、加圧板９３Ｂに装着された配管接続体９８か
らスタック９の外部にいったん流れ出る。この流れ出た
冷却用流体９９は、配管９７中を流れて、加圧板９３Ｂ
に装着され，貫通穴６２７Ｂに連接されている配管接続
体９８から、再びスタック９に流れ込む。この冷却用流
体９９は、集電板９１に隣接する単電池６が持つ、セパ
レータ６２に形成された溝６２５Ｂにまず流入する。そ
うして、貫通穴６１７Ｂ，６２７Ｂを介してそれぞれの
単電池６が持つ溝６１５Ｂ，６２５Ｂ中を分流して流
れ、貫通穴６１６Ｂ，６２６Ｂ等を介して、加圧板９３
Ａに装着された配管接続体９８からスタック９の外部に
排出される。
【００２０】締付けボルト９４は、加圧板９３Ａ，９３
Ｂに跨がって装着される六角ボルト等であり、それぞれ
の締付けボルト９４は、これ等と嵌め合わされる六角ナ
ット等と、安定した加圧力を与えるための皿ばね等と協
同して、単電池６をその積層方向に加圧する。この締付
けボルト９４が単電池６を加圧する加圧力は、燃料電池
セル７の見掛けの表面積あたりで、５〔kg/cm2〕内外程
度であるのが一般である。
Ｂに跨がって装着される六角ボルト等であり、それぞれ
の締付けボルト９４は、これ等と嵌め合わされる六角ナ
ット等と、安定した加圧力を与えるための皿ばね等と協
同して、単電池６をその積層方向に加圧する。この締付
けボルト９４が単電池６を加圧する加圧力は、燃料電池
セル７の見掛けの表面積あたりで、５〔kg/cm2〕内外程
度であるのが一般である。
【００２１】このように構成されたスタック９におい
て、反応ガスは、それぞれのセパレータ６１，６２に形
成されたガス通流用の溝６１１Ａ，６２１Ａ中を、図７
（ａ）中に矢印で示したごとく、重力方向に対して上側
から，重力方向に対して下側に向かって流れる。しか
も、反応ガスは、複数個有る単電池６に関してはそれぞ
れ並列に供給されることになる。そうして、燃料電池セ
ル７に使用されているＰＥ膜７Ｃは、前述したとうりに
飽和に含水させることにより良好なプロトン導電性電解
質として機能する膜であるので、反応ガスは、適度の値
の湿度状態に調整されてスタック９に供給されている。
て、反応ガスは、それぞれのセパレータ６１，６２に形
成されたガス通流用の溝６１１Ａ，６２１Ａ中を、図７
（ａ）中に矢印で示したごとく、重力方向に対して上側
から，重力方向に対して下側に向かって流れる。しか
も、反応ガスは、複数個有る単電池６に関してはそれぞ
れ並列に供給されることになる。そうして、燃料電池セ
ル７に使用されているＰＥ膜７Ｃは、前述したとうりに
飽和に含水させることにより良好なプロトン導電性電解
質として機能する膜であるので、反応ガスは、適度の値
の湿度状態に調整されてスタック９に供給されている。
【００２２】ところで、単電池６が持つ燃料電池セル７
は、よく知られている固体高分子電解質型燃料電池の持
つ発電機能によって直流電力の発電を行う際に、発電す
る電力とほぼ同等量の損失が発生することは避けられな
いものである。この損失による熱を除去するためにスタ
ック９に供給されるのが、例えば、市水である冷却用流
体９９である。単電池６では、この冷却用流体９９が、
セパレータ６１，６２に形成された溝６１１Ｂ，６２１
Ｂ，６１５Ｂ，６２５Ｂ中を前述したように通流するこ
とで、燃料電池セル７は、セパレータ６１，６２を介し
て冷却される。燃料電池セル７は、これにより、５０
〔℃〕から１００〔℃〕程度の温度条件で運転されるの
が一般である。
は、よく知られている固体高分子電解質型燃料電池の持
つ発電機能によって直流電力の発電を行う際に、発電す
る電力とほぼ同等量の損失が発生することは避けられな
いものである。この損失による熱を除去するためにスタ
ック９に供給されるのが、例えば、市水である冷却用流
体９９である。単電池６では、この冷却用流体９９が、
セパレータ６１，６２に形成された溝６１１Ｂ，６２１
Ｂ，６１５Ｂ，６２５Ｂ中を前述したように通流するこ
とで、燃料電池セル７は、セパレータ６１，６２を介し
て冷却される。燃料電池セル７は、これにより、５０
〔℃〕から１００〔℃〕程度の温度条件で運転されるの
が一般である。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る固体高分子電解質型燃料電池においては、燃料電池セ
ル７が冷却用流体９９により冷却され、固体高分子電解
質型燃料電池の運転にとって適温に保持されることで、
直流発電の機能を十分に発揮するのであるが、次記する
問題が有る。すなわち、従来技術による固体高分子電解
質型燃料電池９においては、それぞれの単位燃料電池６
が持つ燃料電池セル７の温度の、単位燃料電池６の積層
方向の分布が、積層方向の中央部で高く、かつ、積層方
向の端部で低いという事実が有ることである。高い温度
となった燃料電池セル７では、燃料電池セル７に使用さ
れているＰＥ膜７Ｃは乾燥し、低い温度となった燃料電
池セル７に使用されている燃料電極７Ａ，酸化剤電極７
Ｂでは、水の蒸発量が低減して、その表面に水分が凝結
する度合いが高くなる。
る固体高分子電解質型燃料電池においては、燃料電池セ
ル７が冷却用流体９９により冷却され、固体高分子電解
質型燃料電池の運転にとって適温に保持されることで、
直流発電の機能を十分に発揮するのであるが、次記する
問題が有る。すなわち、従来技術による固体高分子電解
質型燃料電池９においては、それぞれの単位燃料電池６
が持つ燃料電池セル７の温度の、単位燃料電池６の積層
方向の分布が、積層方向の中央部で高く、かつ、積層方
向の端部で低いという事実が有ることである。高い温度
となった燃料電池セル７では、燃料電池セル７に使用さ
れているＰＥ膜７Ｃは乾燥し、低い温度となった燃料電
池セル７に使用されている燃料電極７Ａ，酸化剤電極７
Ｂでは、水の蒸発量が低減して、その表面に水分が凝結
する度合いが高くなる。
【００２４】乾燥したＰＥ膜７Ｃは、前述したＰＥ膜が
持つ特有の性質によりその抵抗率値が増大する。ＰＥ膜
７Ｃの抵抗率値が増大すると、その結果、ＰＥ膜７Ｃの
電気抵抗値が増大するので、燃料電池セル７におけるジ
ュール損失が増大し、その発電効率は低下することにな
る。また、表面が水で覆われた燃料電極７Ａ，酸化剤電
極７Ｂでは、この水が電極中に含浸して反応ガスの電極
中における拡散を阻害することで、その発電性能が低下
することになるのである。
持つ特有の性質によりその抵抗率値が増大する。ＰＥ膜
７Ｃの抵抗率値が増大すると、その結果、ＰＥ膜７Ｃの
電気抵抗値が増大するので、燃料電池セル７におけるジ
ュール損失が増大し、その発電効率は低下することにな
る。また、表面が水で覆われた燃料電極７Ａ，酸化剤電
極７Ｂでは、この水が電極中に含浸して反応ガスの電極
中における拡散を阻害することで、その発電性能が低下
することになるのである。
【００２５】これ等の固体高分子電解質型燃料電池９の
性能の低下をもたらす、単位燃料電池の積層方向におけ
る温度分布の不均一性は、スタック９の両端部には、集
電板９１、電気絶縁板９２、および、加圧板９３Ａ，９
２が装着されていることと、これ等を貫通して冷却用流
体９９が通流していることに起因している。すなわち、
集電板９１に用いられている銅材等の導電材は熱の良導
体でもある。また、電気絶縁板９２に用いられているア
ルミナセラミックス等は良好な電気絶縁体であると共
に、比較的に良好な熱伝導体でもある。さらに、加圧板
９３Ａ，９３Ｂは、機械的強度を考慮して鉄材等の金属
材が用いられるが、これ等の金属材も熱の良導体でもあ
る。これ等の熱良導体の存在は、この部位からの熱放散
量を増大させることになるので、スタック９の両端部の
温度が低下するのである。さらに、集電板９１、電気絶
縁板９２、および加圧板９３Ａ，９３Ｂは、それぞれに
貫通穴９１１，９２１および９３１が形成されており、
これ等の貫通穴中には冷却用流体９９が通流すること
で、この冷却用流体９９によって直接冷却される。この
ために、スタック９の両端部の温度は更に低下するので
ある。そうして、冷却用流体９９が通流する配管接続体
９８が装着されている部分の加圧板９３Ａ，９３Ｂにつ
いては、熱は配管接続体９８を介する経路で放散される
ことも加わることで、特に、その部分の温度低下が著し
いものとなる。
性能の低下をもたらす、単位燃料電池の積層方向におけ
る温度分布の不均一性は、スタック９の両端部には、集
電板９１、電気絶縁板９２、および、加圧板９３Ａ，９
２が装着されていることと、これ等を貫通して冷却用流
体９９が通流していることに起因している。すなわち、
集電板９１に用いられている銅材等の導電材は熱の良導
体でもある。また、電気絶縁板９２に用いられているア
ルミナセラミックス等は良好な電気絶縁体であると共
に、比較的に良好な熱伝導体でもある。さらに、加圧板
９３Ａ，９３Ｂは、機械的強度を考慮して鉄材等の金属
材が用いられるが、これ等の金属材も熱の良導体でもあ
る。これ等の熱良導体の存在は、この部位からの熱放散
量を増大させることになるので、スタック９の両端部の
温度が低下するのである。さらに、集電板９１、電気絶
縁板９２、および加圧板９３Ａ，９３Ｂは、それぞれに
貫通穴９１１，９２１および９３１が形成されており、
これ等の貫通穴中には冷却用流体９９が通流すること
で、この冷却用流体９９によって直接冷却される。この
ために、スタック９の両端部の温度は更に低下するので
ある。そうして、冷却用流体９９が通流する配管接続体
９８が装着されている部分の加圧板９３Ａ，９３Ｂにつ
いては、熱は配管接続体９８を介する経路で放散される
ことも加わることで、特に、その部分の温度低下が著し
いものとなる。
【００２６】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、単位燃料電池の積
層方向における温度の分布の均一化が容易な、固体高分
子電解質型燃料電池を提供することにある。
みなされたものであり、その目的は、単位燃料電池の積
層方向における温度の分布の均一化が容易な、固体高分
子電解質型燃料電池を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、燃料電池単セルを複数個積層した燃料電池積層体
と、この燃料電池積層体の少なくとも両端末に位置する
セパレータの外側面に当接された集電板と、この集電板
の外側面に当接された電気絶縁板と、この電気絶縁板の
外側面に当接され，単位燃料電池の積層体，集電板，電
気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する加圧板と、燃料
電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を燃料電池
積層体に供給または排出する冷却用流体用の配管接続体
とを備える固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた
冷却用流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記集
電板に設けられた貫通穴が、前記集電板の厚さにわたる
長さを持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆されてな
ることとする、 （２）前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた
冷却用流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記電
気絶縁板に設けられた貫通穴が、前記電気絶縁板の厚さ
にわたる長さを持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆
されてなることとする、 （３）前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた
冷却用流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記加
圧板に設けられた貫通穴が、前記加圧板の厚さにわたる
長さを持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆されてな
ることとする、 （４）前記配管接続体は、電気絶縁板に装着するように
構成することとする、また、 （５）上記（４）において、前記電気絶縁板は、樹脂か
らなるものとし、また、 （６）上記（４）ないし（５）において、前記配管接続
体が熱の不良導体材からなり、かつ、前記集電板および
電気絶縁板に設けられた冷却用流体を通流させる貫通穴
の内壁部を覆う、前記集電板及び電気絶縁板の厚さにわ
たる長さを有する筒状部を具備するものとすることによ
り達成される。
は、燃料電池単セルを複数個積層した燃料電池積層体
と、この燃料電池積層体の少なくとも両端末に位置する
セパレータの外側面に当接された集電板と、この集電板
の外側面に当接された電気絶縁板と、この電気絶縁板の
外側面に当接され，単位燃料電池の積層体，集電板，電
気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する加圧板と、燃料
電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を燃料電池
積層体に供給または排出する冷却用流体用の配管接続体
とを備える固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた
冷却用流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記集
電板に設けられた貫通穴が、前記集電板の厚さにわたる
長さを持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆されてな
ることとする、 （２）前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた
冷却用流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記電
気絶縁板に設けられた貫通穴が、前記電気絶縁板の厚さ
にわたる長さを持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆
されてなることとする、 （３）前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた
冷却用流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記加
圧板に設けられた貫通穴が、前記加圧板の厚さにわたる
長さを持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆されてな
ることとする、 （４）前記配管接続体は、電気絶縁板に装着するように
構成することとする、また、 （５）上記（４）において、前記電気絶縁板は、樹脂か
らなるものとし、また、 （６）上記（４）ないし（５）において、前記配管接続
体が熱の不良導体材からなり、かつ、前記集電板および
電気絶縁板に設けられた冷却用流体を通流させる貫通穴
の内壁部を覆う、前記集電板及び電気絶縁板の厚さにわ
たる長さを有する筒状部を具備するものとすることによ
り達成される。
【００２８】
【作用】上記の（１）〜（３）のごとく構成すれば、集
電板、電気絶縁板若しくは加圧板と、冷却用流体との間
の熱の授受が、熱伝導率の小さい樹脂により低減される
ことになる。これにより、端部に積層された燃料電池セ
ルの温度の低減度合が軽減される。また、上記（４）の
ごとく構成すれば、配管接続体は、加圧板にではなく熱
不良導体材製の電気絶縁板に装着されることになる。従
来例の金属製の加圧板に装着されている配管接続体は、
加圧板が熱良導体であるゆえに、冷却用流体と加圧板と
の間における熱の授受を促進することになっていた。こ
のために、冷却用流体が通流することによって加圧板が
冷却されスタック両端部の燃料電池セルの温度を更に低
下させていたが、上記（４）の構成とすることにより、
加圧板から放散される熱量が低減されることとなる。そ
してさらに、上記（５）のごとく電気絶縁板を樹脂製と
すれば、電気絶縁板が持つ大きい熱抵抗値によってさら
に放熱量は低減される。これにより、それぞれの端部側
に端部に積層された燃料電池セルの温度の低減度合が軽
減される。また、上記（６）のごとく構成すれば、上記
（１）〜（３）の場合と同様の作用を得ながら、部品点
数が低減される。
電板、電気絶縁板若しくは加圧板と、冷却用流体との間
の熱の授受が、熱伝導率の小さい樹脂により低減される
ことになる。これにより、端部に積層された燃料電池セ
ルの温度の低減度合が軽減される。また、上記（４）の
ごとく構成すれば、配管接続体は、加圧板にではなく熱
不良導体材製の電気絶縁板に装着されることになる。従
来例の金属製の加圧板に装着されている配管接続体は、
加圧板が熱良導体であるゆえに、冷却用流体と加圧板と
の間における熱の授受を促進することになっていた。こ
のために、冷却用流体が通流することによって加圧板が
冷却されスタック両端部の燃料電池セルの温度を更に低
下させていたが、上記（４）の構成とすることにより、
加圧板から放散される熱量が低減されることとなる。そ
してさらに、上記（５）のごとく電気絶縁板を樹脂製と
すれば、電気絶縁板が持つ大きい熱抵抗値によってさら
に放熱量は低減される。これにより、それぞれの端部側
に端部に積層された燃料電池セルの温度の低減度合が軽
減される。また、上記（６）のごとく構成すれば、上記
（１）〜（３）の場合と同様の作用を得ながら、部品点
数が低減される。
【００３８】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 ＜実施例１＞ 図１は、請求項１に係る発明の一実施例による固体高分
子電解質型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連す
る部材と共に示す側面断面図である。図１において、図
９に示した従来例による配管接続体およびこれに関連す
る部材と、同一部分には同じ符号を付してその説明を省
略する。図１中に示した配管接続体が装着される部位の
構造は、図９中に示した従来例の配管接続体が装着され
る部位の構造に対して、冷却用流体９９が通流する貫通
穴に、エポキシ樹脂材等の熱不良導体材製のブッシュが
装着されていることが相異している。
に説明する。 ＜実施例１＞ 図１は、請求項１に係る発明の一実施例による固体高分
子電解質型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連す
る部材と共に示す側面断面図である。図１において、図
９に示した従来例による配管接続体およびこれに関連す
る部材と、同一部分には同じ符号を付してその説明を省
略する。図１中に示した配管接続体が装着される部位の
構造は、図９中に示した従来例の配管接続体が装着され
る部位の構造に対して、冷却用流体９９が通流する貫通
穴に、エポキシ樹脂材等の熱不良導体材製のブッシュが
装着されていることが相異している。
【００３９】すなわち、集電板９１に形成されている貫
通穴９１１の内壁側には、集電板９１の厚さにわたる長
さを持つブッシュ４１が装着されている。また、電気絶
縁板９２に形成されている貫通穴９２１の内壁側には、
電気絶縁板９２の厚さにわたる長さを持つブッシュ４２
が装着されている。さらに、加圧板９３Ａに形成されて
いる貫通穴９３１の内壁側には、加圧板９３Ａの厚さに
わたる長さを持つブッシュ４３が装着されている。な
お、加圧板９３Ｂに形成されている貫通穴９３１の内壁
側にも、加圧板９３Ａの場合と同様に、加圧板９３Ｂの
厚さにわたる長さを持つブッシュ４３が装着される。さ
らに、図１においては、配管接続体５は、エポキシ樹脂
材等の熱不良導体材製であり、従来例の配管接続体９８
と同様の構造・形状を備えている。
通穴９１１の内壁側には、集電板９１の厚さにわたる長
さを持つブッシュ４１が装着されている。また、電気絶
縁板９２に形成されている貫通穴９２１の内壁側には、
電気絶縁板９２の厚さにわたる長さを持つブッシュ４２
が装着されている。さらに、加圧板９３Ａに形成されて
いる貫通穴９３１の内壁側には、加圧板９３Ａの厚さに
わたる長さを持つブッシュ４３が装着されている。な
お、加圧板９３Ｂに形成されている貫通穴９３１の内壁
側にも、加圧板９３Ａの場合と同様に、加圧板９３Ｂの
厚さにわたる長さを持つブッシュ４３が装着される。さ
らに、図１においては、配管接続体５は、エポキシ樹脂
材等の熱不良導体材製であり、従来例の配管接続体９８
と同様の構造・形状を備えている。
【００４０】図１に示す実施例では前述の構成としたの
で、まず、配管接続体を介して冷却用流体９９と加圧板
９３Ａ，９３Ｂとの間で授受される熱量、および、配管
接続体と冷却用流体９９との間で直接授受される熱量
は、配管接続体５が熱不良導体材製であり、その伝導熱
抵抗値が従来例の配管接続体９８の場合と比較して格段
に大きいことのために低減される。また、貫通穴９３
１，９２１，９１１中を通流する冷却用流体９９と、加
圧板９３Ａ，９３Ｂ、電気絶縁板９２、集電板９１との
間でそれぞれ授受される熱量は、熱不良導体材製である
ことにより，大きな伝導熱抵抗値を持つブッシュ４３，
４２，４１が介在されることにより低減される。これ等
により、端部側に接する単位燃料池６等が持つ燃料電池
セル７は、その温度の低減度合が軽減されることにな
る。従って、単位燃料電池６等の積層方向における温度
分布を均一化することが可能になる。
で、まず、配管接続体を介して冷却用流体９９と加圧板
９３Ａ，９３Ｂとの間で授受される熱量、および、配管
接続体と冷却用流体９９との間で直接授受される熱量
は、配管接続体５が熱不良導体材製であり、その伝導熱
抵抗値が従来例の配管接続体９８の場合と比較して格段
に大きいことのために低減される。また、貫通穴９３
１，９２１，９１１中を通流する冷却用流体９９と、加
圧板９３Ａ，９３Ｂ、電気絶縁板９２、集電板９１との
間でそれぞれ授受される熱量は、熱不良導体材製である
ことにより，大きな伝導熱抵抗値を持つブッシュ４３，
４２，４１が介在されることにより低減される。これ等
により、端部側に接する単位燃料池６等が持つ燃料電池
セル７は、その温度の低減度合が軽減されることにな
る。従って、単位燃料電池６等の積層方向における温度
分布を均一化することが可能になる。
【００４３】＜実施例２＞
図２は、本願の請求項２または３に係る発明の一実施例
である固体高分子電解質型燃料電池が備える配管接続体
を、これに関連する部材と共に示す側面断面図である。
図２において、図９に示した従来例による配管接続体お
よびこれに関連する部材と、同一部分には同じ符号を付
してその説明を省略する。電気絶縁板３２Ａは、エポキ
シ樹脂材等の熱不良導体材製であり、電気絶縁板９２と
同様の構造・形状を備えている。電気絶縁板３２Ａが熱
不良導体材製であるので、その貫通穴９２１の内壁側に
熱不良導体材製のブッシュを装着する必要は無い。そう
して、電気絶縁板３２Ａが持つ貫通穴９２１は、集電板
９１に装着されるブッシュ４１の内径寸法，配管接続体
９８の冷却用流体９９に通流路の内径寸法等と同一の内
径寸法にすることが、この部位においての冷却用流体９
９の流体損失を低減するためには好ましいものである。
また本実施例の特徴的な構造の１つとして、配管接続体
９８は、電気絶縁板３２Ａの加圧板が当接される側面に
直接装着されている。また加圧板３３Ａは、加圧板９３
Ａに対して、配管接続体９８を電気絶縁板３２Ａに直接
装着することを可能とするための貫通穴３３１が形成さ
れていることが相異している。この貫通穴３３１の内側
寸法は、配管接続体９８のフランジ部等を含むその装着
部の外形寸法に対して、空隙を持つ寸法としている。な
お、この実施例２の場合には、加圧板９３Ｂに替えて、
加圧板９３Ａに対して、配管接続体９８を電気絶縁板３
３Ａに直接装着することを可能とするための貫通穴３３
１が形成された加圧板３３Ｂが使用される。
である固体高分子電解質型燃料電池が備える配管接続体
を、これに関連する部材と共に示す側面断面図である。
図２において、図９に示した従来例による配管接続体お
よびこれに関連する部材と、同一部分には同じ符号を付
してその説明を省略する。電気絶縁板３２Ａは、エポキ
シ樹脂材等の熱不良導体材製であり、電気絶縁板９２と
同様の構造・形状を備えている。電気絶縁板３２Ａが熱
不良導体材製であるので、その貫通穴９２１の内壁側に
熱不良導体材製のブッシュを装着する必要は無い。そう
して、電気絶縁板３２Ａが持つ貫通穴９２１は、集電板
９１に装着されるブッシュ４１の内径寸法，配管接続体
９８の冷却用流体９９に通流路の内径寸法等と同一の内
径寸法にすることが、この部位においての冷却用流体９
９の流体損失を低減するためには好ましいものである。
また本実施例の特徴的な構造の１つとして、配管接続体
９８は、電気絶縁板３２Ａの加圧板が当接される側面に
直接装着されている。また加圧板３３Ａは、加圧板９３
Ａに対して、配管接続体９８を電気絶縁板３２Ａに直接
装着することを可能とするための貫通穴３３１が形成さ
れていることが相異している。この貫通穴３３１の内側
寸法は、配管接続体９８のフランジ部等を含むその装着
部の外形寸法に対して、空隙を持つ寸法としている。な
お、この実施例２の場合には、加圧板９３Ｂに替えて、
加圧板９３Ａに対して、配管接続体９８を電気絶縁板３
３Ａに直接装着することを可能とするための貫通穴３３
１が形成された加圧板３３Ｂが使用される。
【００４４】図２に示す実施例では前述の構成としたの
で、スタックの両端部に配設された単位燃料電池６等が
有する端部側に位置するセパレータ６１等から、「集電
板→電気絶縁板→加圧板」の経路で熱伝導により加圧板
まで伝達される熱量は、電気絶縁板３２Ａが熱不良導体
材製であり、その伝導熱抵抗値が従来例の電気絶縁板９
２の場合と比較して格段に大きいことのために低減され
る。また、貫通穴９２１中を通流する冷却用流体９９
と、電気絶縁板３２Ａとの間で授受される熱量は、電気
絶縁板３２Ａの全体が熱不良導体材製であり、実施例１
によるブッシュ４２が持つ伝導熱抵抗値よりも大きな伝
導熱抵抗値を持つことにより、さらに低減される。
で、スタックの両端部に配設された単位燃料電池６等が
有する端部側に位置するセパレータ６１等から、「集電
板→電気絶縁板→加圧板」の経路で熱伝導により加圧板
まで伝達される熱量は、電気絶縁板３２Ａが熱不良導体
材製であり、その伝導熱抵抗値が従来例の電気絶縁板９
２の場合と比較して格段に大きいことのために低減され
る。また、貫通穴９２１中を通流する冷却用流体９９
と、電気絶縁板３２Ａとの間で授受される熱量は、電気
絶縁板３２Ａの全体が熱不良導体材製であり、実施例１
によるブッシュ４２が持つ伝導熱抵抗値よりも大きな伝
導熱抵抗値を持つことにより、さらに低減される。
【００４５】さらに、従来例において、配管接続体９８
を介して冷却用流体９９と加圧板との間で授受されてい
た熱量は、配管接続体９８が熱不良導体材製の電気絶縁
板３２Ａに装着されることによって、加圧板３３Ａが関
わる熱流の存在自体が無くなることで、全く発生しない
ことになる。これ等により、端部側に接する単位燃料池
６等が持つ燃料電池セル７は、その温度の低減度合が軽
減されることになる。従って、単位燃料電池６等の積層
方向における温度分布を均一化することが可能になる。
を介して冷却用流体９９と加圧板との間で授受されてい
た熱量は、配管接続体９８が熱不良導体材製の電気絶縁
板３２Ａに装着されることによって、加圧板３３Ａが関
わる熱流の存在自体が無くなることで、全く発生しない
ことになる。これ等により、端部側に接する単位燃料池
６等が持つ燃料電池セル７は、その温度の低減度合が軽
減されることになる。従って、単位燃料電池６等の積層
方向における温度分布を均一化することが可能になる。
【００４６】実施例２における今までの説明では、用い
る配管接続体は、従来の配管接続体９８であるとしてき
たが、これに限定されるものではなく、例えば、エポキ
シ樹脂等の熱伝導率の小さい配管接続体５であってもよ
いものである。配管接続体９８を用いた場合の、配管接
続体と冷却用流体９９との間で直接授受される熱量が無
視できない場合には、熱伝導率の小さいエポキシ樹脂製
等の配管接続体５の使用は有効である。
る配管接続体は、従来の配管接続体９８であるとしてき
たが、これに限定されるものではなく、例えば、エポキ
シ樹脂等の熱伝導率の小さい配管接続体５であってもよ
いものである。配管接続体９８を用いた場合の、配管接
続体と冷却用流体９９との間で直接授受される熱量が無
視できない場合には、熱伝導率の小さいエポキシ樹脂製
等の配管接続体５の使用は有効である。
【００４７】＜実施例３＞
図３は、本願の請求項４に係る発明の一実施例である固
体高分子電解質型燃料電池が備える配管接続体と、これ
に関連する部材と共に示す側面断面図である。図３にお
いて、図９に示した従来例による配管接続体およびこれ
に関連する部材と、同一部分には同じ符号を付してその
説明を省略する。
体高分子電解質型燃料電池が備える配管接続体と、これ
に関連する部材と共に示す側面断面図である。図３にお
いて、図９に示した従来例による配管接続体およびこれ
に関連する部材と、同一部分には同じ符号を付してその
説明を省略する。
【００４８】図３中に示した配管接続体および配管接続
体が装着される部位の構造は、実施例１で用いた熱伝導
率の小さい電気絶縁板３２Ａの替わりに従来例と同一の
熱伝導率の大きい電気絶縁板９２を用い、一方、従来の
熱伝導率の大きい配管接続体９８の替わりに熱伝導率が
小さいエポキシ樹脂材製の配管接続体５Ａを用いた。配
管接続体５Ａの構造上の特徴は、電気絶縁板９２、集電
板９１に形成されている貫通穴９２１，９１１の合計厚
さを、内側から覆う長さを持つ筒状部５１を一体に形成
している。筒状部５１もエポキシ樹脂材等の熱不良導体
材製である。配管接続体５Ａのスタックへの着脱を容易
にするためには、筒状部５１の外壁面と、貫通穴９２
１，９１１の内壁面との間に、間隙を設けることが好ま
しいものである。この間隙に入り込んだ冷却用流体９９
を介して伝達する熱量を低減するために、筒状部５１の
先端部５１ａは、図３中に示したごとくに、セパレータ
６１に形成された貫通穴６１３Ｂに入り込ませることが
好ましいものである。また、筒状部５１の外壁面と、貫
通穴９２１，９１１等の内壁面との間隙に、熱の不良導
体であるグリス状物質を充填することも、この間隙を介
して伝達する熱量を低減するために有効な場合があり得
る。なお、この実施例３の場合には、スタックの加圧板
３３Ｂが配設される側においても、配管接続体９８の替
わりに配管接続体５Ａが使用される。
体が装着される部位の構造は、実施例１で用いた熱伝導
率の小さい電気絶縁板３２Ａの替わりに従来例と同一の
熱伝導率の大きい電気絶縁板９２を用い、一方、従来の
熱伝導率の大きい配管接続体９８の替わりに熱伝導率が
小さいエポキシ樹脂材製の配管接続体５Ａを用いた。配
管接続体５Ａの構造上の特徴は、電気絶縁板９２、集電
板９１に形成されている貫通穴９２１，９１１の合計厚
さを、内側から覆う長さを持つ筒状部５１を一体に形成
している。筒状部５１もエポキシ樹脂材等の熱不良導体
材製である。配管接続体５Ａのスタックへの着脱を容易
にするためには、筒状部５１の外壁面と、貫通穴９２
１，９１１の内壁面との間に、間隙を設けることが好ま
しいものである。この間隙に入り込んだ冷却用流体９９
を介して伝達する熱量を低減するために、筒状部５１の
先端部５１ａは、図３中に示したごとくに、セパレータ
６１に形成された貫通穴６１３Ｂに入り込ませることが
好ましいものである。また、筒状部５１の外壁面と、貫
通穴９２１，９１１等の内壁面との間隙に、熱の不良導
体であるグリス状物質を充填することも、この間隙を介
して伝達する熱量を低減するために有効な場合があり得
る。なお、この実施例３の場合には、スタックの加圧板
３３Ｂが配設される側においても、配管接続体９８の替
わりに配管接続体５Ａが使用される。
【００４９】図３に示す実施例では前述の構成としたの
で、従来例において，配管接続体を介して冷却用流体９
９と加圧板との間で授受されていた熱量は、配管接続体
５Ａが電気絶縁板９２に装着されることによって、加圧
板３３Ａ，３３Ｂが関わる熱流の存在自体が無いことに
より、実施例１の場合と同様に、全く発生しないことに
なる。またこの実施例３の場合には、配管接続体５Ａを
介して冷却用流体９９と電気絶縁板９２との間での熱の
授受の発生の可能性が有り得るのであるが、配管接続体
５Ａが熱不良導体材製であり、その伝導熱抵抗値が従来
例の配管接続体９８の場合と比較して格段に大きいこと
のために、その熱量は、問題にされる量にはなり得な
い。また、貫通穴９２１，９１１中を通流する冷却用流
体９９と、電気絶縁板９２、集電板９１との間でそれぞ
れ授受される熱量は、熱不良導体材製であることによ
り，大きな伝導熱抵抗値を持つ筒状部５１が介在される
ことにより低減される。これ等により、端部側に接する
単位燃料池６等が持つ燃料電池セル７は、その温度の低
減度合が軽減されることになる。従って、単位燃料電池
６等の積層方向における温度分布を均一化することが可
能になる。
で、従来例において，配管接続体を介して冷却用流体９
９と加圧板との間で授受されていた熱量は、配管接続体
５Ａが電気絶縁板９２に装着されることによって、加圧
板３３Ａ，３３Ｂが関わる熱流の存在自体が無いことに
より、実施例１の場合と同様に、全く発生しないことに
なる。またこの実施例３の場合には、配管接続体５Ａを
介して冷却用流体９９と電気絶縁板９２との間での熱の
授受の発生の可能性が有り得るのであるが、配管接続体
５Ａが熱不良導体材製であり、その伝導熱抵抗値が従来
例の配管接続体９８の場合と比較して格段に大きいこと
のために、その熱量は、問題にされる量にはなり得な
い。また、貫通穴９２１，９１１中を通流する冷却用流
体９９と、電気絶縁板９２、集電板９１との間でそれぞ
れ授受される熱量は、熱不良導体材製であることによ
り，大きな伝導熱抵抗値を持つ筒状部５１が介在される
ことにより低減される。これ等により、端部側に接する
単位燃料池６等が持つ燃料電池セル７は、その温度の低
減度合が軽減されることになる。従って、単位燃料電池
６等の積層方向における温度分布を均一化することが可
能になる。
【００５０】実施例３における今までの説明では、用い
る電気絶縁板は、従来の熱伝導率の大きい電気絶縁板９
２であるとしてきたが、これに限定されるものではな
く、エポキシ樹脂材製等の電気絶縁板３２Ａであっても
よいものである。電気絶縁板９２を用いた場合の、電気
絶縁板を介して伝導される熱量が無視できない場合に
は、電気絶縁板３２Ａの使用は有効である。
る電気絶縁板は、従来の熱伝導率の大きい電気絶縁板９
２であるとしてきたが、これに限定されるものではな
く、エポキシ樹脂材製等の電気絶縁板３２Ａであっても
よいものである。電気絶縁板９２を用いた場合の、電気
絶縁板を介して伝導される熱量が無視できない場合に
は、電気絶縁板３２Ａの使用は有効である。
【００６８】
【発明の効果】この発明においては、請求項１乃至４の
構成とすることにより、次記する効果を奏する。すなわ
ち、冷却用流体によって集電板、電気絶縁板または加圧
板が直接冷却されることがなくなり、集電板、電気絶縁
板または加圧板と冷却用流体との熱の授受が小さくでき
たので、これらに近い位置にある燃料電池セルの温度が
低減されるのを防ぐことができ、燃料電池積層体の積層
方向における燃料電池セルの温度分布が均一化される。
その結果、固体高分子電解質型燃料電池の発電効率を向
上することが可能となった。
構成とすることにより、次記する効果を奏する。すなわ
ち、冷却用流体によって集電板、電気絶縁板または加圧
板が直接冷却されることがなくなり、集電板、電気絶縁
板または加圧板と冷却用流体との熱の授受が小さくでき
たので、これらに近い位置にある燃料電池セルの温度が
低減されるのを防ぐことができ、燃料電池積層体の積層
方向における燃料電池セルの温度分布が均一化される。
その結果、固体高分子電解質型燃料電池の発電効率を向
上することが可能となった。
【図１】本願発明の第１実施例による固体高分子電解質
型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連する部材と
共に示す側面断面図
型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連する部材と
共に示す側面断面図
【図２】本願発明の第２実施例による固体高分子電解質
型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連する部材と
共に示す側面断面図
型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連する部材と
共に示す側面断面図
【図３】本願発明の第３実施例による固体高分子電解質
型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連する部材と
共に示す側面断面図
型燃料電池が備える配管接続体をこれに関連する部材と
共に示す側面断面図
【図４】従来例の固体高分子電解質型燃料電池が備える
単位燃料電池を展開した状態で模式的に示した要部の側
面断面図
単位燃料電池を展開した状態で模式的に示した要部の側
面断面図
【図５】図４に示した単位燃料電池を展開した状態で模
式的に示した斜視図
式的に示した斜視図
【図６】単位燃料電池が有するセパレータを図４におけ
るＰ矢方向から見た図
るＰ矢方向から見た図
【図７】従来例の固体高分子電解質型燃料電池を示す模
式的に示した要部の構成図で，（ａ）はその側面図、
（ｂ）はその上面図
式的に示した要部の構成図で，（ａ）はその側面図、
（ｂ）はその上面図
【図８】図７中に示した固体高分子電解質型燃料電池に
与える冷却用流体の通流路を説明する説明図
与える冷却用流体の通流路を説明する説明図
【図９】図７中のＲ部における側面断面図
１ 固体高分子電解質型燃料電池（スタック）
２Ａ 単電池
２Ｂ 単電池
３２ 電気絶縁板
３２Ａ 電気絶縁板
５ 配管接続体
６ 単位燃料電池（単電池）
９９ 冷却用流体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/00 - 8/24
Claims (6)
- 【請求項１】燃料電池単セルを複数個積層した燃料電池
積層体と、この燃料電池積層体の少なくとも両端末に位
置するセパレータの外側面に当接された集電板と、この
集電板の外側面に当接された電気絶縁板と、この電気絶
縁板の外側面に当接され，単位燃料電池の積層体，集電
板，電気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する加圧板
と、燃料電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を
燃料電池積層体に供給または排出する冷却用流体用の配
管接続体とを備える固体高分子電解質型燃料電池におい
て、 前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた冷却用
流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記集電板に
設けられた貫通穴が、前記集電板の厚さにわたる長さを
持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆されてなること
を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項２】燃料電池単セルを複数個積層した燃料電池
積層体と、この燃料電池積層体の少なくとも両端末に位
置するセパレータの外側面に当接された集電板と、この
集電板の外側面に当接された電気絶縁板と、この電気絶
縁板の外側面に当接され，単位燃料電池の積層体，集電
板，電気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する加圧板
と、燃料電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を
燃料電池積層体に供給または排出する冷却用流体用の配
管接続体とを備える固体高分子電解質型燃料電池におい
て、 前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた冷却用
流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記電気絶縁
板に設けられた貫通穴が、前記電気絶縁板の厚さにわた
る長さを持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆されて
なることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項３】燃料電池単セルを複数個積層した燃料電池
積層体と、この燃料電池積層体の少なくとも両端末に位
置するセパレータの外側面に当接された集電板と、この
集電板の外側面に当接された電気絶縁板と、この電気絶
縁板の外側面に当接され，単位燃料電池の積層体，集電
板，電気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する加圧板
と、燃料電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を
燃料電池積層体に供給または排出する冷却用流体用の配
管接続体とを備える固体高分子電解質型燃料電池におい
て、 前記集電板、電気絶縁板及び加圧板に設けられた冷却用
流体を通流させる貫通穴のうち少なくとも前記加圧板に
設けられた貫通穴が、前記加圧板の厚さにわたる長さを
持つ熱の不良導体材製のブッシュで被覆されてなること
を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項４】燃料電池単セルを複数個積層した燃料電池
積層体と、この燃料電池積層体の少なくとも両端末に位
置するセパレータの外側面に当接された集電板と、この
集電板の外側面に当接された電気絶縁板と、この電気絶
縁板の外側面に当接され，単位燃料電池の積層体，集電
板，電気絶縁板をこれ等の積層方向に加圧する加圧板
と、燃料電池セルで発生した熱を除去する冷却用流体を
燃料電池積層体に供給または排出する冷却用流体用の配
管接続体とを備える固体高分子電解質型燃料電池におい
て、 前記配管接続体は、電気絶縁板に装着するように構成し
たものであることを特徴とする固体高分子電解質型燃料
電池。 - 【請求項５】請求項４に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、前記電気絶縁板が樹脂からなることを特
徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項６】請求項４または５に記載の固体高分子電解
質型燃料電池において、 前記配管接続体が熱の不良導体材からなり、かつ、前記
集電板および電気絶縁板に設けられた冷却用流体を通流
させる貫通穴の内壁部を覆う、前記集電板及び電気絶縁
板の厚さにわたる長さを有する筒状部を具備したことを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26639994A JP3465379B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26639994A JP3465379B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130028A JPH08130028A (ja) | 1996-05-21 |
| JP3465379B2 true JP3465379B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=17430397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26639994A Expired - Fee Related JP3465379B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3465379B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3045215A1 (fr) * | 2015-12-15 | 2017-06-16 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de serrage autonome d'un empilement a oxydes solides de type soec/sofc a haute temperature |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3580917B2 (ja) * | 1995-08-30 | 2004-10-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| KR100372926B1 (ko) | 1998-06-02 | 2003-02-25 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 고분자전해질형연료전지 및 그 제조방법 |
| JP2002533869A (ja) * | 1998-08-10 | 2002-10-08 | セラニーズ・ヴェンチャーズ・ゲーエムベーハー | 改良した長期間性能を有するｐｅｍ燃料電池、ｐｅｍ燃料電池の操作方法およびｐｅｍ燃料電池蓄電池 |
| JP4812920B2 (ja) * | 2000-02-22 | 2011-11-09 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP5039253B2 (ja) * | 2000-11-22 | 2012-10-03 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池 |
| DE50201221D1 (de) | 2001-03-02 | 2004-11-11 | Siemens Ag | Planare und im wesentlichen rechteckige brennstoffzelle sowie brennstoffzellenblock |
| EP1357624A4 (en) * | 2001-04-03 | 2007-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL AND ITS OPERATING PROCESS |
| CN100466356C (zh) * | 2001-04-03 | 2009-03-04 | 松下电器产业株式会社 | 高分子电解质型燃料电池 |
| JP4507451B2 (ja) * | 2001-05-16 | 2010-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池のマニホールド |
| JP4560992B2 (ja) * | 2001-05-21 | 2010-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池のマニホールド |
| JP4303899B2 (ja) | 2001-07-30 | 2009-07-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタックおよびその運転方法 |
| JP4880836B2 (ja) | 2001-08-29 | 2012-02-22 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタックおよび反応ガス供給方法 |
| US7687181B2 (en) * | 2002-04-23 | 2010-03-30 | Protonex Technology Corporation | Channel-based electrochemical cassettes |
| US7090942B2 (en) * | 2002-09-18 | 2006-08-15 | General Electric Company | Flow disruptor enhanced fuel cell |
| JP4351431B2 (ja) | 2002-10-28 | 2009-10-28 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| US7160640B2 (en) | 2003-01-15 | 2007-01-09 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell stack with passive end cell heater |
| JP4572062B2 (ja) | 2003-06-26 | 2010-10-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP2005135702A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP4813766B2 (ja) * | 2004-01-19 | 2011-11-09 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| CA2528689C (en) | 2004-03-31 | 2009-05-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
| US7629064B2 (en) | 2004-05-18 | 2009-12-08 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Manifold sealing and corrosion preventive interface plate for a fuel cell stack |
| JP4798328B2 (ja) * | 2004-05-19 | 2011-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4546167B2 (ja) * | 2004-06-28 | 2010-09-15 | パナソニック株式会社 | 高分子電解質型燃料電池 |
| JP4775534B2 (ja) * | 2004-07-05 | 2011-09-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| JP4653978B2 (ja) * | 2004-08-05 | 2011-03-16 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP4630601B2 (ja) * | 2004-08-19 | 2011-02-09 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| WO2006049018A1 (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 高分子電解質形燃料電池 |
| WO2006049019A1 (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 高分子電解質形燃料電池 |
| JP4399345B2 (ja) * | 2004-11-24 | 2010-01-13 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP4726186B2 (ja) | 2004-11-25 | 2011-07-20 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP5141937B2 (ja) * | 2005-01-26 | 2013-02-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池の状態診断方法 |
| JP4780283B2 (ja) * | 2005-05-30 | 2011-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| ITMI20060197A1 (it) * | 2006-02-06 | 2007-08-07 | Nuvera Fuel Cells Europ Srl | Stack di celle a combustibile |
| JP5162841B2 (ja) * | 2006-04-12 | 2013-03-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用エンドプレート |
| JP5082290B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2012-11-28 | トヨタ自動車株式会社 | 熱の利用効率が高い燃料電池 |
| JP5026745B2 (ja) * | 2006-06-14 | 2012-09-19 | 河村電器産業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP4451926B2 (ja) | 2007-12-28 | 2010-04-14 | パナソニック株式会社 | 燃料電池 |
| JP5197022B2 (ja) * | 2008-01-07 | 2013-05-15 | セイコーインスツル株式会社 | 燃料電池 |
| JP5298707B2 (ja) * | 2008-08-27 | 2013-09-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| JP5136471B2 (ja) * | 2009-03-09 | 2013-02-06 | パナソニック株式会社 | 燃料電池 |
| JP5404171B2 (ja) * | 2009-05-11 | 2014-01-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| US9683379B2 (en) * | 2012-06-01 | 2017-06-20 | Time Manufacturing Company | Apparatuses and methods for providing high electrical resistance for aerial work platform components |
| JP6469351B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2019-02-13 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP6156237B2 (ja) * | 2014-04-04 | 2017-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP6384440B2 (ja) * | 2015-09-24 | 2018-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP26639994A patent/JP3465379B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3045215A1 (fr) * | 2015-12-15 | 2017-06-16 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de serrage autonome d'un empilement a oxydes solides de type soec/sofc a haute temperature |
| WO2017102657A1 (fr) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Système de serrage autonome d'un empilement à oxydes solides de type soec/sofc à haute température |
| US10892511B2 (en) | 2015-12-15 | 2021-01-12 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Stand-alone system for clamping a high-temperature SOEC/SOFC stack |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08130028A (ja) | 1996-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3465379B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| US8105731B2 (en) | Fuel cell system | |
| US5858569A (en) | Low cost fuel cell stack design | |
| US6261711B1 (en) | Sealing system for fuel cells | |
| US7914937B2 (en) | Fuel cell and fuel cell stack | |
| JP3511206B2 (ja) | 複数の並列燃料電池サブスタックを有するｐｅｍ型燃料電池アッセンブリ | |
| JP4351431B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| US7851105B2 (en) | Electrochemical fuel cell stack having staggered fuel and oxidant plenums | |
| US20050186462A1 (en) | PEM fuel cell stack with floating current collector plates | |
| US20060024561A1 (en) | Fuel cell stack | |
| US6764786B2 (en) | Fuel cell stack having an improved pressure plate and current collector | |
| JP3920018B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2001506399A (ja) | 膜状電極組立体を有する燃料電池用の反応剤および冷却剤の一体型流体流れ領域層 | |
| JP4828841B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH08167424A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| US7169496B2 (en) | Fuel Cell | |
| US7232582B2 (en) | Fuel cell | |
| US6656621B2 (en) | Fuel cell stack | |
| JP4447204B2 (ja) | メタルセパレータを備えた燃料電池 | |
| JP3839978B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池システム | |
| JPH08203553A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JP3673252B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP4040863B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2003123801A (ja) | 高分子電解質型積層燃料電池 | |
| JPH08138699A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070829 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090829 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090829 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100829 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130829 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |