JP6137108B2 - 燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池に関する。

燃料電池は、発電単位となる燃料電池セルを複数積層したスタック構造の燃料電池スタックを備える。燃料電池スタックは、集電機能を果たすターミナルプレートが燃料電池スタックの端部に位置する燃料電池セルに接合するように、ターミナルプレートと絶縁プレートとで挟持されている。燃料電池は、燃料電池スタックとこれを挟持するターミナルプレートと絶縁プレートに亘って、セル積層方向に延びるガス供給マニホールドとガス排出マニホールドとを備え、それぞれの燃料電池セルには、ガス供給マニホールドからガスが供給され、オフガスは、ガス排出マニホールドにそれぞれの燃料電池セルから排出され、絶縁プレートの外部に排出される。燃料電池セルには、水素ガス等の反応ガスと酸素含有ガス、例えば空気が供給され、それぞれのオフガスには水分が含まれることがある。より具体的には、反応ガスのオフガスには、加湿用に配合された水蒸気が凝固した水や電解質膜を透過した生成水が含まれることがあり、空気のオフガスには、生成水が含まれる。オフガスに含まれる水がマニホールドに残ったままであると、水分の凍結によりガス流通（排出）が阻害され得る。こうしたことから、ガス排出マニホールドを排出方向に向かって下り勾配に傾斜させて水分排出を図る手法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１５８３３８号公報

この特許文献で提案された手法では、燃料電池セルが積層した燃料電池スタックをガス排出マニホールドの傾斜に合わせて水平方向に対して傾斜させているので、燃料電池スタックの一方端側と他方端側とで鉛直方向の高さが相違する。そうすると、例えば、車両に搭載する場合には、鉛直方向の高さの相違を見込んだ搭載スペースの確保や周辺機器との干渉回避等が必要となり、搭載設計が制約される。こうしたことから、搭載設計の自由度を確保した上で、ガス排出マニホールドにおける水分残存を抑制することが要請されるに到った。

上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、発電単位となる燃料電池セルを複数積層したスタック構造の燃料電池スタックを、集電機能を果たすターミナルプレートが前記燃料電池スタックの端部に位置する前記燃料電池セルに接合するように、前記ターミナルプレートと絶縁プレートとで挟持し、前記ターミナルプレートは、前記燃料電池スタックのそれぞれの前記燃料電池セルを貫通してセルの積層方向に延びるスタック内ガス排出マニホールドにガス排出側で連通する第１ガス排出マニホールドを備え、前記絶縁プレートは、前記第１ガス排出マニホールドに連通する第２ガス排出マニホールドを備え、前記スタック内ガス排出マニホールドが水平方向に延びる燃料電池配設状態において、前記第２ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁は、前記第１ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁より鉛直下方側に低くされている。

上記形態の燃料電池は、燃料電池スタックのそれぞれの電池セルを貫通してセルの積層方向に延びるスタック内ガス排出マニホールドが水平方向に延びるよう配設されることを想定している。よって、この形態の燃料電池によれば、燃料電池セル自体を水平方向に対して傾斜して積層したり燃料電池スタックを傾斜させたりする必要はないので、燃料電池を上記の配設状態で搭載する際の搭載設計の自由度を確保できる。その上で、この形態の燃料電池は、燃料電池スタックのそれぞれの電池セルからスタック内ガス排出マニホールドに流れ出た水分をガスの流れに乗せてガス排出側に排出するに当たり、ガス排出側では、スタック内ガス排出マニホールドに、ターミナルプレートの第１ガス排出マニホールドと、絶縁プレートの第２ガス排出マニホールドとをこの順に連通させ、スタック内ガス排出マニホールドが水平方向に延びるようにした燃料電池配設状態において、第２ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁を、第１ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁より鉛直下方側に低くすることで、第１ガス排出マニホールドと第２ガス排出マニホールドとにおいて、ガス排出側ほど低くなる段差を設けている。よって、この形態の燃料電池によれば、ガス排出側の第１ガス排出マニホールドまで到達した水分を、ガスの流れに加え水分自体の自重によっても第２ガス排出マニホールドに効率よく排出できるので、ガス排出マニホールドにおける水分残存を抑制できる。しかも、水分残存の抑制を、第１ガス排出マニホールドと第２ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁の高さ調整で達成できるので、燃料電池の構成部材たるターミナルプレートや絶縁プレートの加工が簡便となり、コスト低減にも有益となる。

（２）上記の形態の燃料電池では、前記燃料電池配設状態において、前記第１ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁は、前記スタック内ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁より鉛直下方側に低くされているようにしてもよい。こうすれば、燃料電池スタックにおけるガス排出側端部の燃料電池セルまで到達した水分を、ガスの流れに加え水分自体の自重によっても第１ガス排出マニホールドに効率よく排出できると共に、この第１ガス排出マニホールドからも第２排出マニホールドに効率よく排出できる。よって、ガス排出マニホールドにおける水分残存の抑制の実効性が高まる。

（３）上記の形態の燃料電池セルでは、前記燃料電池配設状態において、前記第１ガス排出マニホールドのマニホールド上壁は、前記スタック内ガス排出マニホールドのマニホールド上壁より鉛直下方側に低くされ、前記第２ガス排出マニホールドのマニホールド上壁は、前記第１ガス排出マニホールドのマニホールド上壁より鉛直下方側に低くされているようにしてもよい。こうすれば、第１ガス排出マニホールドまで流れてきたガスは、第１ガス排出マニホールドのマニホールド上壁に衝突し、第２ガス排出マニホールドまで流れてきたガスは、第２ガス排出マニホールドのマニホールド上壁に衝突する。こうしたガスの衝突により、ガスは、少なくともその一部が、第１ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁の側や第２ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁の側に向かうよう流れるので、ガスの流れに乗った水分の排出効率がより高まり、ガス排出マニホールドにおける水分残存の抑制の実効性の向上の上から望ましい。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の製造方法としての形態で実現することができる。

本発明の実施形態としての燃料電池１０の構成を示す概略斜視図である。 ユニットセル１００を図１の２−２線にて断面視してガス排出側のマニホールド構成を概略的に示す説明図である。 他の実施形態の燃料電池１０Ａにけるユニットセル１００を図２相当に断面視してガス排出側のマニホールド構成を概略的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としての燃料電池１０の構成を示す概略斜視図である。燃料電池１０は、発電単位となる燃料電池セルたるユニットセル１００をＺ方向（以下、「積層方向」とも呼ぶ）に複数積層したスタック構造の燃料電池スタック１００Ｓを、一対のエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅで挟持する。燃料電池１０は、セル中央下端の締結ボルト２０や、セルコーナー部の図示しない締結ボルトにて、セル積層方向に締結されている。燃料電池１０は、一端側、即ち図における前端側のエンドプレート１７０Ｆとユニットセル１００との間に、前端側の絶縁プレート１６５Ｆおよびターミナルプレート１６０Ｆを有する。燃料電池１０は、後端側のエンドプレート１７０Ｅとユニットセル１００との間にも、同様に、後端側の絶縁プレート１６５Ｅおよびターミナルプレート１６０Ｅを有する。つまり、燃料電池１０は、集電機能を果たすターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅが燃料電池スタック１００Ｓの両端部に位置するユニットセル１００に接合するようにして、燃料電池スタック１００Ｓを、ターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅと、絶縁プレート１６５Ｆ，１６５Ｅおよびエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅで挟持する。ターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅは、良伝導性の金属鋼板から形成され、集電端子１６１を備える。絶縁プレート１６５Ｆ，１６５Ｅは、樹脂から形成され、好適な絶縁性を備える。

ユニットセル１００と、ターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅと、絶縁プレート１６５Ｆ，１６５Ｅおよびエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅは、それぞれ、略矩形状の外形を有するプレート構造を有しており、長辺がＸ方向（水平方向）で短辺がＹ方向（垂直方向，鉛直方向）に沿うように配置されている。この場合、Ｘ方向は鉛直方向たるＹ方向に直交する方向であることから、図１に示す通りの方向の他、図示するＺ方向がＹ方向と直交していれば、Ｚ方向と合致することになる。こうしたことから、燃料電池１０は、図示しない車両に対して、ユニットセル１００の積層方向が水平方向となるような姿勢で搭載される。この搭載姿勢を車両前後方向を含めて説明すると、次のようになる。図１に示すＸ方向が車両前後方向を示していれば、燃料電池１０は、ユニットセル１００の積層方向が車両横方向に水平となる姿勢で搭載される。図１に示すＸ方向が車両横方向を示していれば、燃料電池１０は、ユニットセル１００の積層方向が車両前後方向に水平となる姿勢で搭載される。

次に、燃料電池１０におけるガス給排および冷却水給排に関与するマニホールド構成について説明する。図２はユニットセル１００を図１の２−２線にて断面視してガス排出側のマニホールド構成を概略的に示す説明図である。図１に示すように、燃料電池１０は、前端側におけるエンドプレート１７０Ｆから燃料電池スタック１００Ｓの後端側端のユニットセル１００に到る間において、燃料ガス供給マニホールド１７２ＩＮおよび燃料ガス排出マニホールド１７２ＯＴと、複数の酸化剤ガス供給マニホールド１７４ＩＮおよび酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴと、複数の冷却水供給マニホールド１７６ＩＮおよび冷却水排出マニホールド１７６ＯＴとを有する。これらの各マニホールドは、前端側のエンドプレート１７０Ｆと絶縁プレート１６５Ｆとターミナルプレート１６０Ｆおよび燃料電池スタック１００Ｓのそれぞれのユニットセル１００が個々に有する貫通孔がセル積層方向に重なることで形成される。

図２に示すように、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴは、燃料電池スタック１００Ｓのそれぞれのユニットセル１００を貫通してセルの積層方向に延び、燃料電池スタック１００Ｓの範囲において、同一流路形状のスタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴとなる。前端側のターミナルプレート１６０Ｆは、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴにガス排出側で連通する第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴを備え、この第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴを酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴの一部とする。ターミナルプレート１６０Ｆに接合した前端側の絶縁プレート１６５Ｆは、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴに連通する第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴを備え、この第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴを酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴの一部とする。絶縁プレート１６５Ｆに接合した前端側のエンドプレート１７０Ｆは、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴに連通する第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴを備え、この第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴを、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス排出端とする。

燃料電池１０は、既述したように、図示しない車両に対してユニットセル１００の積層方向が水平方向となるような姿勢で搭載され、この搭載姿勢において、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴは、水平方向に延びる。そして、図２に示すように、上記した燃料電池１０の搭載姿勢において、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１６０ｂは、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１００ｂより鉛直下方側に低くされている。また、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１６５ｂは、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１６０ｂより鉛直下方側に低くされている。これに加え、第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１７０ｂは、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１６５ｂより鉛直下方側に低くされている。このようにマニホールド下壁に鉛直方向において高低を設けたことから、燃料電池１０は、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス排出側において、ガス排出側ほど低くなる段差を有することになる。そして、この段差、即ち上記したマニホールド下壁における鉛直方向の高低差は、それぞれのユニットセル１００やターミナルプレート１６０Ｆ、絶縁プレート１６５Ｆおよびエンドプレート１７０Ｆの積層ズレが許容範囲内で起きていても、確実に担保されるような数ｍｍ程度の寸法で確保されている。

酸化剤ガス供給マニホールド１７４ＩＮと燃料ガス供給マニホールド１７２ＩＮ、燃料ガス排出マニホールド１７２ＯＴ、冷却水供給マニホールド１７６ＩＮおよび冷却水排出マニホールド１７６ＯＴにあっても、既述した酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴと同様に、燃料電池スタック１００Ｓにおいてセル積層方向に延びるスタック内の給排マニホールドを備える。そして、これら給排マニホールドは、ターミナルプレート１６０Ｆ、絶縁プレート１６５Ｆおよびエンドプレート１７０Ｆにおいても、スタック内の給排マニホールドと同一形状とされている。

その一方、後端側におけるエンドプレート１７０Ｅと絶縁プレート１６５Ｅとターミナルプレート１６０Ｅには、これらの給排マニホールドは設けられていない。これは、反応ガス（燃料ガス，酸化剤ガス）および冷却水を前端側のエンドプレート１７０Ｆからそれぞれのユニットセル１００に対して供給マニホールドを介して供給しつつ、それぞれのユニットセル１００からの排出ガスおよび排出水を前端側のエンドプレート１７０Ｆから外部に対して排出マニホールドを介して排出するタイプの燃料電池であることによる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、前端側のエンドプレート１７０Ｆから反応ガスおよび冷却水を供給し、後端側のエンドプレート１７０Ｅから排出ガスおよび排出水が外部へ排出されるタイプ等の種々のタイプとすることができる。この場合には、ガス排出側となる後端側のターミナルプレート１６０Ｅ、絶縁プレート１６５Ｅおよびエンドプレート１７０Ｅにおいて、既述した段差が確保される。

複数の酸化剤ガス供給マニホールド１７４ＩＮは、前端側のエンドプレート１７０Ｆの下端の外縁部にＸ方向（長辺方向）に沿って配置されており、複数の酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴは、上端の外縁部にＸ方向に沿って配置されている。燃料ガス供給マニホールド１７２ＩＮは、前端側のエンドプレート１７０Ｆの右端の外縁部のＹ方向（短辺方向）の上端部に配置されており、燃料ガス排出マニホールド１７２ＯＴは、左端の外縁部のＹ方向の下端部に配置されている。複数の冷却水供給マニホールド１７６ＩＮは、燃料ガス供給マニホールド１７２ＩＮの下側にＹ方向に沿って配置されており、複数の冷却水排出マニホールド１７６ＯＴは、燃料ガス排出マニホールド１７２ＯＴの上側にＹ方向に沿って配置されている。この場合、ターミナルプレート１６０Ｆと絶縁プレート１６５Ｆおよびエンドプレート１７０Ｆにおいては、Ｘ方向の複数の酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴを連続させた一つの矩形状のマニホールド形状としてもよい。締結ボルト２０の両側の複数の酸化剤ガス供給マニホールド１７４ＩＮや、複数の冷却水供給マニホールド１７６ＩＮおよび冷却水排出マニホールド１７６ＯＴについても、ターミナルプレート１６０Ｆと絶縁プレート１６５Ｆおよびエンドプレート１７０Ｆにおいては、一つの矩形状のマニホールド形状としてもよい。このような矩形状のマニホールド形状であっても、上記した燃料電池１０の搭載姿勢において、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴにおける第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴは、マニホールド下壁１６０ｂをマニホールド下壁１００ｂより鉛直下方側に低く、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴは、マニホールド下壁１６５ｂをマニホールド下壁１６０ｂより鉛直下方側に低く、第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴは、マニホールド下壁１７０ｂをマニホールド下壁１６５ｂより鉛直下方側に低くして、それぞれ形成されている。

前端側のターミナルプレート１６０Ｆおよび後端側のターミナルプレート１６０Ｅは、各ユニットセル１００の発電電力の集電板であり、集電端子１６１から集電した電力を外部へ出力する。

以上説明した構成を備える本実施形態の燃料電池１０は、次の利点を備える。まず第１に、本実施形態の燃料電池１０は、燃料電池スタック１００Ｓのそれぞれのユニットセル１００を貫通してセルの積層方向に延びるスタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴを含む酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴが水平方向に延びるよう配設されることを想定している。よって、本実施形態の燃料電池１０によれば、ユニットセル１００それ自体を水平方向に対して傾斜するよう積層する必要はないので、燃料電池１０を上記の配設状態で搭載する際の搭載設計の自由度を確保できる。

本実施形態の燃料電池１０は、酸化剤ガス供給マニホールド１７４ＩＮから供給された酸化剤ガスを、燃料電池スタック１００Ｓのそれぞれのユニットセル１００に供給する。そして、余剰の酸化剤ガスは、図２に示すように、排ガスとして、それぞれのユニットセル１００から、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴに排出される。それぞれのユニットセル１００は、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴ、詳しくはスタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴおけるガス（排ガス）の流れに逆らうことがないいわゆる順方向に、排ガスをスタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴに排出する。こうして排出される排ガスには、生成水ＨＯが含まれており、この生成水ＨＯは、排ガスに運ばれてそれぞれのユニットセル１００からスタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴに流れ込む。こうして流れ込んだ生成水ＨＯは、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴを流れる排ガスの流れに乗って、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス排出側に運ばれ、エンドプレート１７０Ｆから外部に排出される。

本実施形態の燃料電池１０は、このようにスタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴに流れ出た生成水ＨＯをガスの流れに乗せてガス排出側に排出するに当たり、ガス排出側では、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴに、ターミナルプレート１６０Ｆの第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴと、絶縁プレート１６５Ｆの第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴと、エンドプレート１７０Ｆの第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴとをこの順に連通させる。その上で、本実施形態の燃料電池１０は、上記したそれぞれのガス排出マニホールドにおいて既述したようにマニホールド下壁１６０ｂ，１６５ｂ，１７０ｂに鉛直方向において高低を設けて、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス排出側において、ガス排出側ほど鉛直方向に低くなる段差を形成した。よって、本実施形態の燃料電池１０によれば、ガス排出側の第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴの手前まで到達した生成水ＨＯを、ガスの流れに加え生成水ＨＯそれ自体の自重によっても、この第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴに効率よく排出できる。ガス排出側の第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴまで到達した生成水ＨＯについても、ガスの流れに加え生成水ＨＯそれ自体の自重によっても、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴに効率よく排出できる。これに加え、ガス排出側の第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴまで到達した生成水ＨＯを、ガスの流れに加え生成水ＨＯそれ自体の自重によっても、第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴに効率よく排出できる。これらの結果、本実施形態の燃料電池１０によれば、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴを含む酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴにおける水分残存を高い実効性で抑制できる。しかも、水分残存の抑制を、上記したそれぞれのガス排出マニホールドにおけるマニホールド下壁１６０ｂ，１６５ｂ，１７０ｂの高さ調整で達成できるので、燃料電池１０を構成するターミナルプレート１６０Ｆや絶縁プレート１６５Ｆおよびエンドプレート１７０Ｆのマニホールド加工が簡便となり、コスト低減を図ることもできる。

また、仮に生成水ＨＯが酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴに残存するとしても、その大部分は、マニホールド下壁１６０ｂにおける段差、マニホールド下壁１６５ｂにおける段差、或いはマニホールド下壁１７０ｂにおける段差に残存することになる。よって、これら段差に残存した生成水ＨＯに凍結が起きても、凍結生成水が段差を埋めるに過ぎず、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴから酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス排出端までのガス流路は確保される。この結果、残存生成水の凍結による酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス閉塞も回避可能となり、寒冷時の燃料電池１０の始動性についてもこれを確保できる。

次に、他の実施形態について説明する。図３は他の実施形態の燃料電池１０Ａにけるユニットセル１００を図２相当に断面視してガス排出側のマニホールド構成を概略的に示す説明図である。この実施形態の燃料電池１０Ａにあっても、図示するように、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴを含む酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴが水平方向に延びる姿勢が車両搭載姿勢である。そして、この燃料電池１０Ａは、図示するように、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴに、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴと第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴと第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴとをこの順に連通し、それぞれのガス排出マニホールドにおいて既述したようにマニホールド下壁１６０ｂ，１６５ｂ，１７０ｂに鉛直方向において高低を設けて、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス排出側において、ガス排出側ほど鉛直方向に低くなる段差を形成した。

その上で、この実施形態の燃料電池１０Ａは、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴのマニホールド上壁１６０ｔを、スタック内ガス排出マニホールド１００ＯＴのマニホールド上壁１００ｔより鉛直下方側に低くし、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴのマニホールド上壁１６５ｔを、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴのマニホールド上壁１６０ｔより鉛直下方側に低くし、更には、第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴのマニホールド上壁１７０ｔを、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴのマニホールド上壁１６５ｔより鉛直下方側に低くしている。こうすることで、燃料電池１０Ａは、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴのガス排出側において、ガス排出側ほどマニホールド上壁が鉛直下方側に延びる段差を形成する。そして、この段差、即ち鉛直上方側の上記したマニホールド上壁における鉛直方向の高低差は、それぞれのユニットセル１００やターミナルプレート１６０Ｆ、絶縁プレート１６５Ｆおよびエンドプレート１７０Ｆの積層ズレが許容範囲内で起きていても、確実に担保されるような数ｍｍ程度の寸法で確保されている。

この実施形態の燃料電池１０Ａは、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴまで流れてきた排ガスを、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴのマニホールド上壁１６０ｔに衝突させる。そして、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴまで流れてきた排ガスを、第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴのマニホールド上壁１６５ｔに衝突させ、第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴまで流れてきた排ガスについても、第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴのマニホールド上壁１７０ｔに衝突させる。こうしたガスの衝突により、排ガスは、少なくともその一部が、第１ガス排出マニホールド１６０ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１６０ｂの側や第２ガス排出マニホールド１６５ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１６５ｂの側、および第３ガス排出マニホールド１７０ＯＴの鉛直下方側のマニホールド下壁１７０ｂの側に向かうよう流れる。よって、この実施形態の燃料電池１０Ａによれば、ガスの流れに乗った生成水ＨＯの排出効率がより高まり、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴにおける水分残存を高い実効性で抑制できる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

上記した実施形態では、酸化剤ガス排出マニホールド１７４ＯＴについて、マニホールド下壁に既述した高低差を設けたが、燃料ガス排出マニホールド１７２ＯＴにおいても、ガス排出側のターミナルプレート１６０Ｆ、絶縁プレート１６５Ｆおよびエンドプレート１７０Ｆでマニホールド下壁に高低差を設けるようにしてもよい。

上記した実施形態では、ターミナルプレート１６０Ｆとエンドプレート１７０Ｆとの間に樹脂製の絶縁プレート１６５Ｆを介在させたが、これに限らない。つまり、エンドプレート１７０Ｆを絶縁性の樹脂から形成すれば、このエンドプレート１７０Ｆにて、絶縁プレート１６５Ｆに代用して絶縁を図ることができ、絶縁プレート１６５Ｆを省略できる。

１０…燃料電池
１０Ａ…燃料電池
２０…締結ボルト
１００…ユニットセル
１００Ｓ…燃料電池スタック
１００ｂ…マニホールド下壁
１００ｔ…マニホールド上壁
１００ＯＴ…スタック内ガス排出マニホールド
１６０Ｅ…ターミナルプレート
１６０Ｆ…ターミナルプレート
１６０ｂ…マニホールド下壁
１６０ｔ…マニホールド上壁
１６０ＯＴ…第１ガス排出マニホールド
１６１…集電端子
１６５Ｅ…絶縁プレート
１６５Ｆ…絶縁プレート
１６５ｂ…マニホールド下壁
１６５ｔ…マニホールド上壁
１６５ＯＴ…第２ガス排出マニホールド
１７０Ｅ…エンドプレート
１７０Ｆ…エンドプレート
１７０ｂ…マニホールド下壁
１７０ｔ…マニホールド上壁
１７０ＯＴ…第３ガス排出マニホールド
１７２ＩＮ…燃料ガス供給マニホールド
１７２ＯＴ…燃料ガス排出マニホールド
１７４ＩＮ…酸化剤ガス供給マニホールド
１７４ＯＴ…酸化剤ガス排出マニホールド
１７６ＩＮ…冷却水供給マニホールド
１７６ＯＴ…冷却水排出マニホールド
ＨＯ…生成水

Claims (4)

1. 燃料電池であって、
   発電単位となる燃料電池セルを複数積層したスタック構造の燃料電池スタックを、集電機能を果たすターミナルプレートが前記燃料電池スタックの端部に位置する前記燃料電池セルに接合するように、前記ターミナルプレートと絶縁プレートとで挟持し、
   前記ターミナルプレートは、前記燃料電池スタックのそれぞれの前記燃料電池セルを貫通してセルの積層方向に延びるスタック内ガス排出マニホールドにガス排出側で連通する第１ガス排出マニホールドを備え、
   前記絶縁プレートは、前記第１ガス排出マニホールドに連通する第２ガス排出マニホールドを備え、
   前記スタック内ガス排出マニホールドが水平方向となる燃料電池配設状態において、前記第２ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁は、前記第１ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁より鉛直下方側に低くされている、
   燃料電池。
2. 前記燃料電池配設状態において、前記第１ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁は、前記スタック内ガス排出マニホールドの鉛直下方側のマニホールド下壁より鉛直下方側に低くされている、請求項１に記載の燃料電池。
3. 請求項１または請求項２に記載された燃料電池であって、
   前記燃料電池配設状態において、前記第１ガス排出マニホールドのマニホールド上壁は、前記スタック内ガス排出マニホールドのマニホールド上壁より鉛直下方側に低くされ、前記第２ガス排出マニホールドのマニホールド上壁は、前記第１ガス排出マニホールドのマニホールド上壁より鉛直下方側に低くされている、
   燃料電池。
4. 前記第２ガス排出マニホールドの上壁から下壁までの寸法は、前記第１ガス排出マニホールドの上壁から下壁までの寸法よりも大きい、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池。

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