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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-12
(45)【発行日】2023-12-20
(54)【発明の名称】燃料電池および燃料電池のマニホールド
(51)【国際特許分類】
H01M 8/249 20160101AFI20231213BHJP
H01M 8/2465 20160101ALI20231213BHJP
H01M 8/2484 20160101ALI20231213BHJP
H01M 8/2485 20160101ALI20231213BHJP
H01M 8/1067 20160101ALI20231213BHJP
H01M 8/0267 20160101ALI20231213BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20231213BHJP
【ＦＩ】
H01M8/249
H01M8/2465
H01M8/2484
H01M8/2485
H01M8/1067
H01M8/0267
H01M8/10 101
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020091689
(22)【出願日】2020-05-26
(65)【公開番号】P2021190202
(43)【公開日】2021-12-13
【審査請求日】2023-01-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100124372
【弁理士】
【氏名又は名称】山ノ井 傑
(74)【代理人】
【識別番号】100213654
【弁理士】
【氏名又は名称】成瀬 晃樹
(72)【発明者】
【氏名】狩野 昭雄
【審査官】守安 太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－０２１０８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－２９６４６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２７３７０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－００９９０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１８６６２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０２９５８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／２４
Ｈ０１Ｍ ８／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電解質膜と、前記電解質膜を挟む燃料極および酸化剤極と、前記燃料極に面したガス流路が設けられる燃料極流路板と、前記酸化剤極に面したガス流路が設けられる酸化剤極流路板と、を有するセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の積層方向に沿った前記セル積層体の側面に設けられ、前記セル積層体内の前記燃料極流路板または前記酸化剤極流路板に反応ガスを供給するマニホールドと、を備える燃料電池であって、
前記マニホールドは、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数の前記セル積層体間に設けられ、前記反応ガスが通過するように前記セル積層体間を連通するガス流路部を備え、
前記マニホールドは、前記第１方向の一端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、前記反応ガスを前記セル積層体内に導入するガス導入部をさらに備え、
前記ガス導入部が設けられる前記セル積層体内の前記電解質膜は、他の前記セル積層体内の前記電解質膜よりも厚い、燃料電池。
【請求項2】
前記マニホールドは、前記第１方向の他端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、前記反応ガスが通過するように、前記セル積層体内の第１領域と該第１領域とは異なる前記セル積層体内の第２領域との間を連通するガス通過部と、
前記ガス導入部が設けられる前記側面の少なくとも一部に設けられ、前記セル積層体内から前記反応ガスを排出するガス排出部と、をさらに備える、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項3】
前記ガス流路部は、前記セル積層体内の前記第１領域と、隣接する前記セル積層体内の前記第１領域と、の間を連通する第１流路部と、
前記セル積層体内の前記第２領域と、隣接する前記セル積層体内の前記第２領域と、の間を連通する第２流路部と、を有する、請求項２に記載の燃料電池。
【請求項4】
前記燃料極流路板または前記酸化剤極流路板は、冷却水流路がさらに設けられ、前記マニホールドは、前記第１方向に並べて配置される複数の前記セル積層体間に設けられ、冷却水が通過するように前記セル積層体間を連通する冷却水流路部をさらに備える、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。
【請求項5】
前記マニホールドは、前記第１方向の一端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、冷却水を前記セル積層体内に導入する冷却水導入部と、
前記第１方向の他端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、前記セル積層体内から冷却水を排出する冷却水排出部と、をさらに備える、請求項４に記載の燃料電池。
【請求項6】
前記セル積層体の積層方向の両端部に設けられ、前記セル積層体と電気的に接続する正極端子および負極端子と、複数の前記セル積層体を電気的に直列に接続するように、隣接する前記セル積層体の前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続する電極接続部と、さらに備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項7】
前記セル積層体は、前記正極端子および前記負極端子の向きが隣接する前記セル積層体と逆になるように、並べて配置される、請求項６に記載の燃料電池。
【請求項8】
前記セル積層体の積層方向の両端部に設けられ、前記セル積層体と電気的に接続する正極端子および負極端子と、複数の前記セル積層体を電気的に並列に接続するように、隣接する前記セル積層体の前記正極端子を電気的に接続する正極接続部、および、隣接する前記セル積層体の前記負極端子を電気的に接続する負極接続部と、をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項9】
前記セル積層体は、前記正極端子および前記負極端子の向きが隣接する前記セル積層体と同じになるように、並べて配置される、請求項８に記載の燃料電池。
【請求項10】
前記ガス流路部は、前記セル積層体の第１側面と、該第１側面に対向する、隣接する前記セル積層体の第２側面と、の間に設けられる、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項11】
前記反応ガスは、水素含有ガスおよび酸素含有ガスのいずれかである、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項12】
電解質膜と、前記電解質膜を挟む燃料極および酸化剤極と、前記燃料極に面したガス流路が設けられる燃料極流路板と、前記酸化剤極に面したガス流路が設けられる酸化剤極流路板と、を有するセルが積層されたセル積層体の積層方向に沿った前記セル積層体の側面に設けられ、前記セル積層体内の前記燃料極流路板または前記酸化剤極流路板に反応ガスを供給する、燃料電池のマニホールドであって、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数の前記セル積層体間に設けられ、前記反応ガスが通過するように前記セル積層体間を連通するガス流路部を備え、
前記マニホールドは、前記第１方向の一端の前記セル積層体のうち、前記ガス流路部の反対側の前記側面に設けられ、前記反応ガスを前記セル積層体内に導入するガス導入部をさらに備え、
前記ガス導入部が設けられる前記セル積層体内の前記電解質膜は、他の前記セル積層体内の前記電解質膜よりも厚い、燃料電池のマニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明による実施形態は、燃料電池および燃料電池のマニホールドに関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池は、水素等の燃料と空気等の酸化剤とを化学的に反応させることにより、燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換して外部へ取り出す発電装置である。また、外部マニホールド方式では、単位電池（セル）の積層体の外側に、燃料ガスおよび酸化剤ガス等を供給するためのガスマニホールドが設けられる。
【0003】
しかし、外部マニホールド方式の場合、用途によって燃料電池の出力を増減（変更）することが困難な場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第３４２５０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本発明による実施形態は、外部マニホールド方式の燃料電池の出力をより容易に変更することができる燃料電池および燃料電池のマニホールドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本実施形態による燃料電池は、セル積層体と、マニホールドと、を備える。セル積層体は、電解質膜と、電解質膜を挟む燃料極および酸化剤極と、燃料極に面したガス流路が設けられる燃料極流路板と、酸化剤極に面したガス流路が設けられる酸化剤極流路板と、を有するセルが積層されている。マニホールドは、セル積層体の積層方向に沿ったセル積層体の側面に設けられ、セル積層体内の燃料極流路板または酸化剤極流路板に反応ガスを供給する。マニホールドは、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数のセル積層体間に設けられ、反応ガスが通過するようにセル積層体間を連通するガス流路部を備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】マニホールドを外した燃料電池の構造の一例を示す斜視図。
【図2】マニホールドを装着した状態の燃料電池の構造の一例を示す斜視図。
【図3】燃料電池セルの構成の一例を示す分解斜視図。
【図4】燃料極流路板の構成の一例を示す図。
【図5】酸化剤極流路板の構成の一例を示す図。
【図6】締付板の表側の構成と端子の構成との一例を示す図。
【図7】第１実施形態による燃料電池の構成を示す模式図。
【図8】第１実施形態による第１マニホールド、第３マニホールドおよび第５マニホールドの構成を示す模式図。
【図9】第１実施形態による第２マニホールドおよび第４マニホールドの構成を示す模式図。
【図10】第１実施形態によるセル積層体の配置および電気的な接続を示す模式図。
【図11】変形例によるセル積層体の配置および電気的な接続を示す模式図。
【図12】変形例による燃料電池の構成を示す模式図。
【図13】第２実施形態による燃料電池の構成を示す模式図。
【図14】第２実施形態による第５マニホールドの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0009】
（第１実施形態）
図１は、マニホールドを外した燃料電池１の構造の一例を示す斜視図である。図２は、マニホールドを装着した状態の燃料電池１の構造の一例を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、第１実施形態による燃料電池１は、燃料電池セルにおける電気化学反応により発電する構造体である。すなわち、燃料電池１は、セル積層体１０と、２つの集電板２０と、２つの絶縁板２５と、燃料電池締付構造体３０と、第１マニホールド４０と、第２マニホールド４２と、第３マニホールド４４と、第４マニホールド４６と、を備えて構成されている。セル積層体１０は、複数の燃料電池セル１０ａを積層したものである。燃料電池セル１０ａは、水素を含む燃料極ガスと酸素を含む酸化剤極ガスとの電気化学反応により発電する。すなわち、セル積層体１０は、複数の燃料電池セル１０ａを直列に接続した構造体である。燃料電池セル１０ａの詳細な構成は後述する。図１及び図２は、セル積層体１０の積層方向に平行なＺ方向と、Ｚ方向に垂直で互いに平行なＸ方向およびＹ方向を示している。本実施形態の燃料電池１を水平面上に設置する場合、Ｚ方向は重力方向に平行となる。
図１は、マニホールドを外した燃料電池１の構造の一例を示す斜視図である。図２は、マニホールドを装着した状態の燃料電池１の構造の一例を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、第１実施形態による燃料電池１は、燃料電池セルにおける電気化学反応により発電する構造体である。すなわち、燃料電池１は、セル積層体１０と、２つの集電板２０と、２つの絶縁板２５と、燃料電池締付構造体３０と、第１マニホールド４０と、第２マニホールド４２と、第３マニホールド４４と、第４マニホールド４６と、を備えて構成されている。セル積層体１０は、複数の燃料電池セル１０ａを積層したものである。燃料電池セル１０ａは、水素を含む燃料極ガスと酸素を含む酸化剤極ガスとの電気化学反応により発電する。すなわち、セル積層体１０は、複数の燃料電池セル１０ａを直列に接続した構造体である。燃料電池セル１０ａの詳細な構成は後述する。図１及び図２は、セル積層体１０の積層方向に平行なＺ方向と、Ｚ方向に垂直で互いに平行なＸ方向およびＹ方向を示している。本実施形態の燃料電池１を水平面上に設置する場合、Ｚ方向は重力方向に平行となる。
【0010】
セル積層体１０の積層方向の両側には、２つの集電板２０が配置されている。２つの集電板２０は、板状の導電体であり、セル積層体１０の両端面のそれぞれに配置されている。２つの絶縁板２５は、板状の絶縁体であり、２つの集電板２０と、２つの締付板１００との間にそれぞれ配置されている。このように、セル積層体１０の積層方向の両側には、２つの集電板２０と２つの絶縁板２５が順に配置されており、これらを一体的に積層方向の両側から２つの締付板１００で締め付けることで、燃料電池１が得られる。
【0011】
燃料電池締付構造体３０は、セル積層体１０に面圧を加える構造体であり、２つの締付板１００と、複数の連結具２００と、を備えて構成されている。２つの締付板１００は、複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体１０の積層方向の両側からセル積層体１０を締め付ける部材である。締付板１００は、押圧部１１０と、梁部１２０とを有している。これら押圧部１１０と、梁部１２０とは一体形成されている。なお、押圧部１１０と、梁部１２０とをそれぞれ分離して構成してもよい。
【0012】
連結具２００は、２つの締付板１００を連結させる部材である。すなわち、本実施形態における連結具２００は、タイロッド２０２と、二つの座金２０４と、二つのナット２０６と、を有している。図１に示すように、２つの締付板１００に設けられた対向する孔部にタイロッド２０２を通した状態で、座金２０４を介してナット２０６が締め付けられ、２つの締付板１００が連結されている。
【0013】
図２に示すように、燃料電池１におけるセル積層体１０の積層方向に沿ったセル積層体１０の側面にはマニホールド４０、４２、４４、４６が装着される。マニホールドとは、燃料極ガス、酸化剤極ガスなどの反応ガス、冷却水などを供給する空間領域を備えた部材である。
【0014】
第１マニホールド４０は、冷却水マニホールドと酸化剤極マニホールドとを有している。第２マニホールド４２は、燃料極マニホールドである。第３マニホールド４４は、第１マニホールド４０に対向するマニホールドであり、冷却水マニホールドと酸化剤極マニホールドとを有している。すなわち、第１マニホールド４０と第３マニホールド４４とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
【0015】
第４マニホールド４６は、第２マニホールド４２に対向するマニホールドであり、燃料極マニホールドである。すなわち、第２マニホールド４２と第４マニホールド４６とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
【0016】
配管継ぎ手部４０ａから導入された冷却水は、セル積層体１０の側面から供給され、燃料電池セル１０ａの冷却水流路溝を介して配管継ぎ手部４４ａから排出される。一方で、配管継ぎ手部４０ｂから酸化剤極ガスが導入され、セル積層体１０内の電気化学反応によって消費されなかった酸化剤極ガスが配管継ぎ手部４０ｃから排出される。また、配管継ぎ手部４２ａから燃料極ガスが導入され、セル積層体１０内の電気化学反応によって消費されなかった燃料極ガスが配管継ぎ手部４２ｂから排出される。
【0017】
マニホールド４０、４２、４４、４６には、ガス不透過性が求められる。また、マニホールド内部は、マニホールド外部より圧力が高くなる。このため、マニホールド４０、４２、４４、４６は、一般的にマニホールド内部と外部との圧力差に耐えうる剛性樹脂又は金属の成型品として構成されている。
【0018】
図３乃至図５に基づき、第１実施形態による燃料電池セル１０ａの詳細な構成について説明する。図３は、燃料電池セルの構成の一例を示す分解斜視図である。図３に示すように、燃料電池セル１０ａは、電解質膜１２と、燃料極流路板１４と、酸化剤極流路板１６と、を備えて構成されている。この電解質膜１２は、一方の主面１２ａに燃料極が形成され、他方の主面１２ｂに酸化剤極が形成されている。すなわち、燃料電池セル１０ａは、電解質膜１２を挟む（挟持する）ように設けられる燃料極および酸化剤極を備える。電解質膜１２は、例えば高分子型の電解質膜である。
【0019】
図４は、燃料極流路板１４の構成の一例を示す図であり、図４（ａ）は、燃料極流路板１４の主面１４ａ側の形状を示す図であり、図４（ｂ）は、燃料極流路板１４の主面１４ｂ側の形状を示す図である。この図４（ａ）に示すように、燃料極流路板１４の主面１４ａは、電解質膜１２の燃料極と反対側であり、平坦な面を形成している。
【0020】
図４（ｂ）に示すように、燃料極流路板１４は、電解質膜１２の燃料極側の主面１４ｂに、燃料極に沿った燃料極ガス流路溝１４０ｂが設けられる。また、燃料極ガス流路溝１４０ｂは、第１入口部１４ｃと、第１出口部１４ｄと、第２入口部１４ｅと、第２出口部１４ｆと、を有する。第１入口部１４ｃから導入された燃料極ガスは、燃料極ガス流路溝１４０ｂに沿って流れ第１出口部１４ｄから排出される。また、第２入口部１４ｅから導入された燃料極ガスは、燃料極ガス流路溝１４０ｂに沿って流れ第２出口部１４ｆから排出される。
【0021】
図５は、酸化剤極流路板１６の構成の一例を示す図であり、図５（ａ）は、酸化剤極流路板１６の主面１６ａの形状を示す図であり、図５（ｂ）は、酸化剤極流路板１６の主面１６ａの反対側の主面１６ｂの形状を示す図である。この図５（ａ）に示すように、酸化剤極流路板１６は、電解質膜１２の酸化剤極側の主面１６ａに、酸化剤極に沿った酸化剤ガス流路溝１６０ａが設けられる。また、酸化剤ガス流路溝１６０ａは、第１入口部１６ｃと、第１出口部１６ｄと、第２入口部１６ｅと、第２出口部１６ｆと、を有する。第１入口部１６ｃから導入され酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路溝１６０ａに沿って流れ第１出口部１６ｄから排出される。また、第２入口部１６ｅから導入された酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路溝１６０ａに沿って流れ第２出口部１６ｆから排出される。
【0022】
図５（ｂ）に示すように、酸化剤極流路板１６は、酸化剤極側と反対側の主面１６ｂに、冷却水流路溝１６０ｂが設けられる。冷却水流路溝１６０ｂは、第１入口部１６ｈと、第１出口部１６ｇと、を有する。第１入口部１６ｈから導入された冷却水は、冷却水流路溝１６０ｂに沿って流れ第１出口部１６ｇから排出される。酸化剤極流路板１６は、例えば微細孔を有する導電性多孔質板で構成されている。また、冷却水流路溝１６０ｂは、冷却水をその表面から蒸発し、燃料電池セル１０ａを加湿する。なお、冷却水流路溝１６０ｂを有しない酸化剤極流路板１６を用いてもよい。冷却水流路溝１６０ｂを有しない酸化剤極流路板１６を用いる場合には、第１マニホールド４０及び第３マニホールド４４は、酸化剤極マニホールドのみで構成してもよい。
【0023】
これら複数の燃料電池セル１０ａは、化学式１で示す反応により発電する。より詳細には、燃料極ガスは例えば水素含有ガスである。燃料極ガスは、燃料極流路板１４の燃料極ガス流路溝１４０ｂに沿って流れ、燃料極反応をおこす。酸化剤ガスは例えば酸素含有ガスである。酸化剤ガスは、酸化剤極流路板１６の酸化剤ガス流路溝１６０ａを沿って流れ、酸化剤極反応をおこす。燃料電池１は、これらの電気化学反応を利用して、集電板２０（図１）に設けられた電極から電気エネルギーを取り出す。
【0024】
（化学式１）
燃料極反応：H2 → 2H+ + 2e-
酸化剤極反応：1/2O2 + 2H+ +2e- → H2O
燃料極反応：H2 → 2H+ + 2e-
酸化剤極反応：1/2O2 + 2H+ +2e- → H2O
【0025】
図６は、締付板１００の表側の構成と端子３００の構成との一例を示す図である。この図６に示すように締付板１００には、端子３００と端子カバー３１０が装着される。この端子３００は、集電板２０に電気的に接続されている。尚、積層方向の上側に限られず、積層方向の下側にも、端子３００が設けられる。積層方向の両端に設けられる２つの端子３００は、例えば、正極端子および負極端子である。尚、端子３００の詳細については、図１０を参照して、後で説明する。
【0026】
図７は、第１実施形態による燃料電池１の構成を示す模式図である。尚、図７のマニホールド４０、４２、４４、４６上に示される丸印は、図２に示す配管継ぎ手部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４２ａ、４２ｂ、４４ａを示す。また、図７には、燃料極ガスの集合管が示されている。燃料極ガスの集合管は、図２に示す配管継ぎ手部４２ａ、４２ｂと接続されている。尚、図７には、図１および図２に示す燃料電池締付構造体３０が示されていない。セル積層体１０は、例えば、連結具２００が設けられるように、セル積層体１０間の間隔を広げて設けられていればよい。
【0027】
燃料電池１は、上記のマニホールド４０、４２、４４、４６に加え、第５マニホールド４８をさらに備える。マニホールド４０、４２、４４、４６、４８は、セル積層体１０内の燃料極流路板１４に燃料極ガスを供給し、酸化剤極流路板１６に酸化剤ガスおよび冷却水を供給する。
【0028】
複数のセル積層体１０は、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される。第１方向は、図７に示す例では、Ｙ方向である。また、セル積層体１０は、第１実施形態では、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが逆になるように配置されている。セル積層体１０は、例えば、隣接するセル積層体１０に対して、Ｙ方向を中心に１８０°回転させるように配置されている。
【0029】
第５マニホールド４８は、第１方向（Ｙ方向）並べて配置されるセル積層体１０間に設けられている。図７に示すように、第１方向の一端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第１マニホールド４０とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。また、第１方向の他端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第３マニホールド４４とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
【0030】
【0031】
図８は、第１実施形態による第１マニホールド４０、第３マニホールド４４および第５マニホールド４８の構成を示す模式図である。図８（ａ）は、第１マニホールド４０をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図であり、図８（ｂ）は、第３マニホールド４４をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図である。図８（ｃ）は、第５マニホールド４８を第１マニホールド４０が設けられるセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図である。
【0032】
図８（ａ）に示すように、第１マニホールド４０は、酸化剤ガスを供給する酸化剤マニホールドと、冷却水を供給する冷却水マニホールドと、を備える。第１マニホールド４０の酸化剤マニホールドは、配管継ぎ手部４０ｂと、配管継ぎ手部４０ｃと、ガス導入部４０ｄと、ガス排出部４０ｅと、を備える。第１マニホールド４０の冷却水マニホールドは、配管継ぎ手部４０ａと、冷却水導入部４０ｆと、を備える。
【0033】
配管継ぎ手部４０ａは、供給用継ぎ手部であり、冷却水導入部４０ｆと連通している。この配管継ぎ手部４０ａは、冷却水を冷却水導入部４０ｆに供給する。
【0034】
配管継ぎ手部４０ｂは、供給用継ぎ手部であり、ガス導入部４０ｄと連通している。この配管継ぎ手部４０ｂは、反応ガス（酸化剤ガス）をガス導入部４０ｄに供給する。
【0035】
配管継ぎ手部４０ｃは、排出用継ぎ手部であり、ガス排出部４０ｅと連通している。この配管継ぎ手部４０ｃは、電気化学反応により消費されなかった未反応ガスをガス排出部４０ｅから排出する。
【0036】
ガス導入部４０ｄ、ガス排出部４０ｅおよび冷却水導入部４０ｆは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。尚、ガス導入部４０ｄ、ガス排出部４０ｅおよび冷却水導入部４０ｆは、Ｙ方向に連通（貫通）していない。
【0037】
尚、ガス導入部４０ｄがセル積層体１０の側面と接する面積は、ガス排出部４０ｅがセル積層体１０の側面と接する面積よりも広くなっている。ガス排出部４０ｅでは、ガス導入部４０ｄよりも、酸化剤ガスが電気化学反応により消費される。従って、ガス排出部４０ｅにおいて酸化剤ガスに含まれる酸素の量が少なくなるに従い、酸化剤極に接する面積が小さくなるため、酸化剤極における酸化剤極反応の反応効率は、酸化剤極流路内でより均一化される。しかし、これに限られず、ガス導入部４０ｄがセル積層体１０の側面と接する面積は、ガス排出部４０ｅがセル積層体１０の側面と接する面積と略同じでよい。
【0038】
図８（ｂ）に示すように、第３マニホールド４４は、酸化剤ガスを供給する酸化剤マニホールドと、冷却水を供給する冷却水マニホールドと、を備える。第３マニホールド４４の酸化剤マニホールドは、ガス通過部４４ｂを備える。第３マニホールド４４の冷却水マニホールドは、配管継ぎ手部４４ａと、冷却水排出部４４ｃと、を備える。
【0039】
配管継ぎ手部４４ａは、排出用継ぎ手部であり、冷却水排出部４４ｃと連通している。この配管継ぎ手部４４ａは、冷却水を冷却水排出部４４ｃから排出する。
【0040】
ガス通過部４４ｂおよび冷却水排出部４４ｃは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。尚、ガス通過部４４ｂおよび冷却水排出部４４ｃは、Ｙ方向に連通（貫通）していない。
【0041】
図８（ｃ）に示すように、第５マニホールド４８は、酸化剤ガスを供給する酸化剤マニホールドと、冷却水を供給する冷却水マニホールドと、を備える。第５マニホールド４８の酸化剤マニホールドは、ガス流路部４８ａを備える。第５マニホールド４８の冷却水マニホールドは、冷却水流路部４８ｄを備える。
【0042】
ガス流路部４８ａおよび冷却水流路部４８ｄは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。尚、ガス流路部４８ａ（第１流路部４８ｂおよび第２流路部４８ｃ）並びに冷却水流路部４８ｄは、Ｙ方向に連通（貫通）する。
【0043】
尚、隣接するセル積層体１０には、Ｙ方向を中心に１８０°回転させた第５マニホールドが設けられる（図７を参照）。すなわち、それぞれの第５マニホールド４８の形状（種類）は同じでよい。
【0044】
図７に示すように、ガス導入部４０ｄは、第１方向の一端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、ガス導入部４０ｄは、反応ガス（酸化剤ガス）をセル積層体１０内に導入する。より詳細には、ガス導入部４０ｄは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域に酸化剤ガスを導入する。第１領域は、例えば、第１入口部１６ｃ（図５（ａ））と第１出口部１６ｄ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。
【0045】
ガス排出部４０ｅは、ガス導入部４０ｄが設けられる側面の少なくとも一部に設けられる。また、ガス排出部４０ｅは、セル積層体１０内から反応ガス（酸化剤ガス）を排出する。より詳細には、ガス排出部４０ｅは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域から酸化剤ガスを排出する。第２領域は、例えば、第２入口部１６ｅ（図５（ａ））と第２出口部１６ｆ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。
【0046】
冷却水導入部４０ｆは、第１方向の一端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、冷却水導入部４０ｆは、冷却水をセル積層体１０内に導入する。
【0047】
ガス通過部４４ｂは、第１方向の他端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、ガス通過部４４ｂは、反応ガス（酸化剤ガス）が通過するように、セル積層体１０内の第１領域と該第１領域とは異なるセル積層体１０内の第２領域との間を連通する。より詳細には、ガス通過部４４ｂは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域と、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域と、の間を連通する。
【0048】
冷却水排出部４４ｃは、第１方向の他端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａ（第５マニホールド４８）の反対側の側面に設けられる。また、冷却水排出部４４ｃは、セル積層体１０内から冷却水を排出する。
【0049】
ガス流路部４８ａは、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される複数のセル積層体１０間に設けられる。より詳細には、ガス流路部４８ａは、セル積層体１０の第１側面Ｓ１と、該第１側面Ｓ１に対向する、隣接するセル積層体１０の第２側面Ｓ２と、の間に設けられる。また、ガス流路部４８ａは、反応ガス（酸化剤ガス）が通過するようにセル積層体１０間を連通する。従って、酸化剤ガスは、ガス流路部４８ａを介して、複数のセル積層体１０を貫通するように通過する。これにより、燃料電池１の所望の出力に応じて、セル積層体１０の接続数をより容易に変更することができる。この結果、外部マニホールド方式の燃料電池１の出力をより容易に変更することができる。
【0050】
また、より詳細には、ガス流路部４８ａは、第１流路部４８ｂと、第２流路部４８ｃと、を有する。
【0051】
第１流路部４８ｂは、セル積層体１０内の第１領域と、隣接するセル積層体１０内の第１領域と、の間を連通する。より詳細には、第１流路部４８ｂは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域と、隣接するセル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第１領域と、の間を連通する。
【0052】
尚、図７に示すように、隣接するセル積層体１０では、酸化剤ガスの流路は同じではない。これは、セル積層体１０が、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが互いに逆になるように配置されているためである。すなわち、酸化剤ガスは、例えば、図５（ａ）において、Ｙ方向を中心に１８０°回転した酸化剤ガス流路溝１６０ａに沿って進む。従って、隣接するセル積層体１０では、第１領域は、例えば、第２出口部１６ｆ（図５（ａ））と第２入口部１６ｅ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。同様に、隣接するセル積層体１０では、第２領域は、例えば、第１出口部１６ｄ（図５（ａ））と第１入口部１６ｃ（図５（ａ））との間の酸化剤ガス流路溝１６０ａの領域である。
【0053】
第２流路部４８ｃは、セル積層体１０内の第２領域と、隣接する前記セル積層体内の第２領域と、の間を連通する。より詳細には、第２流路部４８ｃは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域と、隣接するセル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの第２領域と、の間を連通する。尚、第１流路部４８ｂと第２流路部４８ｃとの間には、仕切りが設けられている。
【0054】
冷却水流路部４８ｄは、第１方向に並べて配置される複数のセル積層体１０間に設けられる。また、冷却水流路部４８ｄは、冷却水が通過するようにセル積層体１０間を連通する。
【0055】
次に、図７を参照して、反応ガス（酸化剤ガス）の流れについて説明する。
【0056】
図７に示す例では、酸化剤ガス（空気）は、配管継ぎ手部４０ｂを介して、ガス導入部４０ｄに供給される。酸化剤ガスは、セル積層体１０に積層される酸化剤極流路板１６のうちガス導入部４０ｄと連通する酸化剤極流路板１６の第１入口部１６ｃ（図５（ａ））を介して酸化剤ガス流路溝１６０ａを流れ、第１出口部１６ｄ（図５（ａ））から第５マニホールド４８の第１流路部４８ｂに排出される。第１流路部４８ｂに排出された酸化剤ガスは、隣接するセル積層体１０においても、同様に、酸化剤極流路板１６の酸化剤ガス流路溝１６０ａを流れる。その後、酸化剤ガスは、第３マニホールド４４のガス通過部４４ｂに排出される。ガス通過部４４ｂに排出された酸化剤ガスは、セル積層体１０に積層される酸化剤極流路板１６のうちガス通過部４４ｂと連通する酸化剤極流路板１６の第２入口部１６ｅ（図５（ａ））を介して酸化剤ガス流路溝１６０ａ（図５（ａ））を流れ、第２出口部１６ｆ（図５（ａ））から第５マニホールド４８の第２流路部４８ｃに排出される。第２流路部４８ｃに排出された酸化剤ガスは、隣接するセル積層体１０においても、同様に、酸化剤極流路板１６を通過する。その後、酸化剤ガスは、第１マニホールド４０のガス排出部４０ｅに排出される。ガス排出部４０ｅに排出された酸化剤ガスは、ガス排出部４０ｅと連通している配管継ぎ手部４０ｃから排出される。
【0057】
このように、セル積層体１０内の酸化剤極流路板１６の酸化剤ガス流路溝１６０ａを酸化剤ガスが流れることにより、電解質膜１２の酸化剤極に酸化剤ガスが供給される。また、酸化剤ガスは、電気化学反応により消費される。従って、酸化剤ガスが通過するセル積層体１０の数が多くなるほど、酸化剤ガスの流量を大きくすればよい。
【0058】
次に、図７を参照して、冷却水の流れについて説明する。
【0059】
図７に示す例では、冷却水は、配管継ぎ手部４０ａを介して、冷却水導入部４０ｆに貯水される。冷却水は、冷却水導入部４０ｆと連通している酸化剤極流路板１６の第１入口部１６ｈ（図５（ｂ））を介して冷却水流路溝１６０ｂを流れ、第１出口部１６ｇ（図５（ｂ））から第５マニホールド４８の冷却水流路部４８ｄに排出される。冷却水流路部４８ｄに排出された冷却水は、隣接するセル積層体１０においても、同様に、酸化剤極流路板１６の冷却水流路溝１６０ｂを流れる。その後、冷却水は、第３マニホールド４４の冷却水排出部４４ｃに排出される。冷却水排出部４４ｃに貯水された冷却水は、冷却水排出部４４ｃと連通している配管継ぎ手部４４ａから排出される。このように、セル積層体１０内の酸化剤極流路板１６の冷却水流路溝１６０ｂを冷却水が流れることにより、セル積層体１０が冷却される。
【0060】
【0061】
図９は、第１実施形態による第２マニホールド４２および第４マニホールド４６の構成を示す模式図である。図９（ａ）は、第２マニホールド４２をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図であり、図９（ｂ）は、第４マニホールド４６をセル積層体１０側から水平に見た形状を示す模式図である。
【0062】
図９（ａ）に示すように、第２マニホールド４２は、燃料極ガスを供給する燃料極マニホールドを備える。第２マニホールド４２の燃料極マニホールドは、配管継ぎ手部４２ａと、配管継ぎ手部４２ｂと、ガス導入部４２ｃと、ガス排出部４２ｄと、を備える。
【0063】
配管継ぎ手部４２ａは、供給用継ぎ手部であり、ガス導入部４２ｃと連通している。この配管継ぎ手部４２ａは、反応ガスをガス導入部４２ｃに供給する。
【0064】
配管継ぎ手部４２ｂは、排出用継ぎ手部であり、ガス排出部４２ｄと連通している。この配管継ぎ手部４２ｂは、電気化学反応により消費されなかった未反応ガスをガス排出部４２ｄから排出する。
【0065】
ガス導入部４２ｃおよびガス排出部４２ｄは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される複数の空間領域部である。
【0066】
図９（ｂ）に示すように、第４マニホールド４６は、燃料極ガスを供給する燃料極マニホールドを備える。第４マニホールド４６の燃料極マニホールドは、ガス通過部４６ａを備える。
【0067】
ガス通過部４６ａは、セル積層体１０のセル積層方向に沿った側面に沿って配置される空間領域部である。
【0068】
図７に示すように、ガス導入部４２ｃは、セル積層体１０のうち、ガス通過部４６ａ（第４マニホールド４６）の反対側の側面に設けられる。また、ガス導入部４２ｃは、酸化剤ガスをセル積層体１０内に導入する。より詳細には、ガス導入部４２ｃは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域に燃料極ガスを導入する。第３領域は、例えば、第１入口部１４ｃ（図４（ｂ））と第１出口部１４ｄ（図４（ｂ））との間の燃料極ガス流路溝１４０ｂの領域である。
【0069】
ガス排出部４２ｄは、ガス導入部４２ｃが設けられる側面の少なくとも一部に設けられる。また、ガス排出部４２ｄは、セル積層体１０から燃料極ガスを排出する。より詳細には、ガス排出部４２ｄは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域から燃料極ガスを排出する。第４領域は、例えば、第２入口部１４ｅ（図４（ｂ））と第２出口部１４ｆ（図４（ｂ））との間の燃料極ガス流路溝１４０ｂの領域である。
【0070】
ガス通過部４６ａは、セル積層体１０のうち、ガス導入部４２ｃ（第２マニホールド４２）の反対側の側面に設けられる。また、ガス通過部４６ａは、燃料極ガスが通過するように、セル積層体１０内の第３領域と該第３領域と異なるセル積層体１０内の第４領域との間を連通する。より詳細には、ガス通過部４６ａは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域と、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域と、の間を連通する。
【0071】
次に、図７を参照して、反応ガス（燃料極ガス）の流れについて説明する。
【0072】
図７に示す例では、燃料極ガス（燃料）は、配管継ぎ手部４２ａを介して、ガス導入部４２ｃに供給される。燃料極ガスは、セル積層体１０に積層される燃料極流路板１４のうちガス導入部４２ｃと連通する燃料極流路板１４の第１入口部１４ｃを介して燃料極ガス流路溝１４０ｂ（図４（ｂ））を流れ、第１出口部１４ｄ（図４（ｂ））から第４マニホールド４６のガス通過部４６ａに排出される。ガス通過部４６ａに排出された燃料極ガスは、セル積層体１０に積層される燃料極流路板１４のうちガス通過部４６ａと連通する燃料極流路板１４の第２入口部１４ｅ（図４（ｂ））を介して燃料極ガス流路溝１４０ｂ（図４（ｂ））を流れ、第２出口部１４ｆ（図４（ｂ））から第２マニホールド４２のガス排出部４２ｄに排出される。ガス排出部４２ｄに排出された燃料極ガスは、ガス排出部４２ｄと連通している配管継ぎ手部４２ｂから排出される。
【0073】
このように、セル積層体１０内の燃料極流路板１４の燃料極ガス流路溝１４０ｂを燃料極ガスが流れることにより、電解質膜１２の燃料極に燃料極ガスが供給される。
【0074】
図１０は、第１実施形態によるセル積層体１０の配置および電気的な接続を示す模式図である。尚、図１０において、図６を参照して説明した端子３００、すなわち、正極端子および負極端子は、省略されている。＋が示される締付板１００は、正極端子側の締付板１００である。－が示される締付板１００は、負極端子側の締付板１００である。
【0075】
燃料電池１は、正極端子と、負極端子と、電極接続部４０１と、をさらに備える。
【0076】
セル積層体１０は、正極端子および負極端子の向きが隣接するセル積層体１０と逆になるように、並べて配置される。
【0077】
正極端子および負極端子は、セル積層体１０の積層方向の両端部に設けられ、セル積層体１０（集電板２０）と電気的に接続する。
【0078】
電極接続部４０１は、複数のセル積層体１０を電気的に直列に接続するように、隣接するセル積層体１０の正極端子と負極端子とを電気的に接続する。電極接続部４０１は、例えば、ブスバー等の導電体である。複数のセル積層体１０を直列に接続することにより、高電圧を得ることができる。これにより、電流の上昇を抑制し、電力のロスを少なくすることができる。この結果、電気系の効率を向上させることができる。また、正極端子および負極端子の向きが隣接するセル積層体１０と逆になっているため、配線である電極接続部４０１を短くすることができる。この結果、電極接続部４０１による電力のロスを抑制することができ、燃料電池１の容積を小さくすることができる。さらに、電極接続部４０１の形状を１種類にすることができ、部品の種類を少なくすることができる。
【0079】
以上のように、第１実施形態によれば、第５マニホールド４８は、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置されるセル積層体１０間に設けられ、反応ガス（酸化剤ガス）が通過するようにセル積層体１０間を連通するガス流路部４８ａを備える。第５マニホールドは、セル積層体１０間の接続に用いられ、反応ガス（酸化剤ガス）を複数のセル積層体１０に貫通するように流すための配管として機能する。これにより、燃料電池１の所望の出力に応じて、セル積層体１０の接続数をより容易に変更することができる。従って、第１実施形態では、外部マニホールド方式の燃料電池１の出力をより容易に変更することができる。
【0080】
外部マニホールド方式の燃料電池の出力を増減させる方法の一つとして、燃料電池セルの積層数を増減させることが知られている。この場合、マニホールドを都度個別に専用設計する必要があり、量産時のコスト、金型による成型の場合にリードタイムがかかる等の問題がある。例えば、１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷの出力を得る場合を仮定すると、それぞれ２５個、５０個、７５個の燃料電池セルが積層されたセル積層体が作製することが考えられる。この場合、燃料電池セルの積層数に対応する長さ（例えば、図１のＺ方向の長さ）になるように、出力毎にマニホールド（例えば、図１のマニホールド４０、４２、４４、４６）を作製する必要がある。従って、合計で３×４＝１２個のマニホールドを個別に専用設計する必要があり、時間やコストがかかってしまう。
【0081】
これに対して、第１実施形態では、第５マニホールドおよびセル積層体１０の数を変更することにより、燃料電池１の出力を変更することができる。例えば、上記の仮定において２ｋＷおよび３ｋＷの出力を得るためには、１ｋＷが得られる２５個の燃料電池セル１０ａを積層したセル積層体１０を、それぞれ２つおよび３つ接続させればよい。この場合、使用するマニホールド４０、４２、４４、４６を共通化させることができる。また、第５マニホールドは１種類でよい。従って、専用設計するマニホールドの数（種類）は、各マニホールド４０、４２、４４、４６、４８の数である５個である。従って、量産に必要な金型の設計数を減少させ、より短時間で種々の出力の燃料電池１を作製することができる。また、第１実施形態では、燃料電池セル１０ａを高積層することなく、燃料電池１の出力を増加させることができる。従って、例えば、燃料電池セル１０ａ間の温度分布や性能のばらつきを抑制することができ、より長寿命化することができる。さらに、第１実施形態では、複数のセル積層体１０のうち、特性の劣化したセル積層体１０を交換することもできる。従って、燃料電池１の保守をより容易にすることができる。
【0082】
また、外部マニホールド方式の燃料電池の出力を増減させる方法の一つとして、例えば、２５個の燃料電池セルが積層された複数のセル積層体の各マニホールドに対して、酸化剤ガス、燃料極ガス、冷却水の配管（集合管）を接続することも考えられ得る。しかし、この場合、配管の接続のため、設置場所が大きく、また、部品点数が多くコストが大きいという問題がある。また、集合管が用いられる場合、セル積層体の第１方向の距離が長くなるほど、各セル積層体に流れる酸化剤ガスおよび冷却水の流量にばらつき（配流ばらつき）が発生する可能性がある。この酸化剤ガスおよび冷却水の配流ばらつきによって、各セル積層体のセル電圧のばらつきが発生してしまう。
【0083】
これに対して、第１実施形態では、酸化剤ガスおよび冷却水は、第５マニホールド４８を介して、セル積層体１０を通過する。従って、図７に示すように、酸化剤ガスおよび冷却水の集合管は不要である。これにより、設置場所の増大を抑制し、また、部品点数およびコストの増大を抑制することができる。また、酸化剤ガスおよび冷却水の配流ばらつきを抑制することにより、各セル積層体１０のセル電圧の均一性を向上させ、また、燃料電池１をより長寿命化することができる。さらに、第１実施形態では、集合管を用いる場合よりも、反応ガス（酸化剤ガス）の拡散性が向上により燃料電池１をより高性能化することができる。また、反応ガス（酸化剤ガス）の拡散性の向上により、燃料極および酸化剤極に用いられるカーボンの酸化（腐食）を抑制し、燃料電池１をより長寿命化することができる。
【0084】
また、ガス導入部４０ｄが設けられるセル積層体１０内の電解質膜１２は、他のセル積層体１０内の電解質膜１２よりも厚いことが好ましい。内部加湿方式では、上記のように、冷却水は冷却水流路溝１６０ｂの表面から蒸発し、燃料電池セル１０ａを加湿する。しかし、酸化剤ガスおよび燃料極ガスの入口に近い電解質膜１２は、乾燥しやすく、劣化しやすい。すなわち、ガス導入部４０ｄが設けられるセル積層体１０内の電解質膜１２は、劣化しやすい。電解質膜１２が劣化すると、クロスリークが発生する可能性がある。クロスリークは、電解質膜１２の膜の劣化により、酸化剤ガスまたは燃料極ガスが電解質膜１２を通過することである。クロスリークにより酸化剤ガスと燃料極ガスとが混ざり反応すると、燃料電池１の発電性能が低下してしまう。そこで、ガス導入部４０ｄが設けられるセル積層体１０の電解質膜１２を厚くすることにより、クロスリークを抑制し、燃料電池１をより長寿命化することができる。
【0085】
尚、図７に示す例では、酸化剤ガスは、第１マニホールド４０から第３マニホールド４４の通過後、第１マニホールド４０に戻る。しかし、これに限られず、酸化剤ガスは、第１マニホールド４０に戻らずに、第３マニホールド４４において外部に排出されてもよい。この場合、第２流路部４８ｃおよびガス通過部４４ｂは設けらなくていなくてもよい。また、ガス通過部４４ｂの位置に、ガス排出部４０ｅが設けられる。従って、第１流路部４８ｂは、セル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの略全体と、隣接するセル積層体１０内の酸化剤ガス流路溝１６０ａの略全体と、を連通する。ガス排出部４０ｅは、第１方向の他端のセル積層体１０のうち、ガス流路部４８ａの反対側の側面に設けられる。
【0086】
また、燃料極ガスも、第２マニホールド４２に戻らずに、第４マニホールド４６において外部に排出されてもよい。
【0087】
また、反応ガスは、燃料極ガスおよび酸化剤ガスのいずれかである。より詳細には、反応ガスは、水素含有ガスおよび酸素含有ガスのいずれかである。
【0088】
また、冷却水流路溝１６０ｂは、燃料極流路板１４に設けられていてもよい。
【0089】
（変形例）
図１１は、変形例によるセル積層体１０の配置および電気的な接続を示す模式図である。第１実施形態の変形例は、セル積層体１０が電気的に並列に接続される点で、第１実施形態と異なる。
図１１は、変形例によるセル積層体１０の配置および電気的な接続を示す模式図である。第１実施形態の変形例は、セル積層体１０が電気的に並列に接続される点で、第１実施形態と異なる。
【0090】
燃料電池１は、正極接続部４０２と、負極接続部４０３と、をさらに備える。
【0091】
セル積層体１０は、正極端子および負極端子の向きが隣接するセル積層体１０と同じになるように、並べて配置される。
【0092】
正極接続部４０２は、複数のセル積層体１０を電気的に並列に接続するように、隣接するセル積層体１０の正極端子を電気的に接続する。正極接続部４０２は、例えば、ブスバー等の導電体である。
【0093】
負極接続部４０３は、複数のセル積層体１０を電気的に並列に接続するように、隣接するセル積層体１０の負極端子を電気的に接続する。負極接続部４０３は、例えば、ブスバー等の導電体である。複数のセル積層体１０を並列に接続することにより、大電流を得ることができる。また、直列接続の場合よりも燃料電池１の電圧を下げることができる。この結果、耐電圧の設計（絶縁設計）が容易になる。従って、例えば、所望の電気設計、および、１つのセル積層体１０の出力等に応じて、第１実施形態において説明した直列接続、および、並列接続のいずれかを選択可能である。
【0094】
図１２は、変形例による燃料電池１の構成を示す模式図である。尚、冷却水は、直進して流れるように記載されているが、実際には、冷却水流路溝１６０ｂは、主面１６ｂの略全体に設けられている。また、酸化剤ガス流路溝１６０ａも、主面１６ａの略全体に設けられている。
【0095】
変形例では、セル積層体１０毎の水の出入口は、Ｘ方向における位置が略同じになるように設けられている。これは、例えば、セル積層体１０の正極および負極の向きが、隣接するセル積層体１０の正極および負極の向きと同じになるためである。この場合、複数のセル積層体１０毎に、同じ種類の酸化剤極流路板１６を用いることができる。
【0096】
変形例による燃料電池１のその他の構成は、第１実施形態による燃料電池１の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【0097】
変形例による燃料電池１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0098】
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態による燃料電池１の構成を示す模式図である。第２実施形態は、酸化剤ガスに代えて、燃料極ガスが複数のセル積層体１０を貫通するように通過する点で、第１実施形態と異なる。従って、燃料極ガスが第５マニホールド４８を通過する。尚、図１３に示す例では、冷却水は、第５マニホールド４８を通過せず、セル積層体１０毎に供給される。図１３に示す例では、冷却水の集合管は省略されている。しかし、冷却水の入口集合管は、例えば、各セル積層体１０の配管継ぎ手部４０ａと接続する。冷却水の出口集合管は、例えば、各セル積層体１０の配管継ぎ手部４４ａと接続する。
図１３は、第２実施形態による燃料電池１の構成を示す模式図である。第２実施形態は、酸化剤ガスに代えて、燃料極ガスが複数のセル積層体１０を貫通するように通過する点で、第１実施形態と異なる。従って、燃料極ガスが第５マニホールド４８を通過する。尚、図１３に示す例では、冷却水は、第５マニホールド４８を通過せず、セル積層体１０毎に供給される。図１３に示す例では、冷却水の集合管は省略されている。しかし、冷却水の入口集合管は、例えば、各セル積層体１０の配管継ぎ手部４０ａと接続する。冷却水の出口集合管は、例えば、各セル積層体１０の配管継ぎ手部４４ａと接続する。
【0099】
図１３に示す例では、複数のセル積層体１０は、積層方向に垂直な第１方向に並べて配置される。第２実施形態における第１方向は、図１３に示す例では、Ｘ方向である。また、セル積層体１０は、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが同じになるように配置されている。この場合、複数のセル積層体１０は、図１２に示すように、電気的に並列に接続される。しかし、これに限られず、セル積層体１０は、隣接するセル積層体１０に対して、Ｚ方向における向きが逆になるように配置されてもよい。この場合、セル積層体１０は、例えば、隣接するセル積層体１０に対して、Ｙ方向を中心に１８０°回転するように配置される。また、この場合、複数のセル積層体１０は、図１１に示すように、電気的に直列に接続される。
【0100】
第５マニホールド４８は、第１方向（Ｘ方向）に並べて配置されるセル積層体１０間に設けられている。図１３に示すように、第１方向の一端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第２マニホールド４２とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。また、第１方向の他端のセル積層体１０において、第５マニホールドと第４マニホールド４６とは、セル積層体１０の対向する側面にそれぞれ配置されている。
【0101】
【0102】
第５マニホールド４８は、燃料極マニホールドを備える。尚、第２実施形態による第５マニホールド４８には、冷却水マニホールドは設けられていない。第５マニホールド４８の燃料極マニホールドは、ガス流路部４８ｅを備える。
【0103】
ガス流路部４８ｅの形状は、第１実施形態による図８（ｃ）におけるガス流路部４８ａの形状と同様でよい。
【0104】
図１３に示すように、ガス流路部４８ｅは、第１流路部４８ｆと、第２流路部４８ｇと、を備える。
【0105】
第１流路部４８ｆは、セル積層体１０内の第３領域と、隣接するセル積層体１０内の第３領域と、の間を連通する。より詳細には、第１流路部４８ｆは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域と、隣接するセル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第３領域と、の間を連通する。
【0106】
第２流路部４８ｇは、セル積層体１０内の第４領域と、隣接する前記セル積層体内の第４領域と、の間を連通する。より詳細には、第２流路部４８ｇは、セル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域と、隣接するセル積層体１０内の燃料極ガス流路溝１４０ｂの第４領域と、の間を連通する。尚、第１流路部４８ｆと第２流路部４８ｇとの間には、仕切りが設けられている。
【0107】
従って、第２実施形態では、第１実施形態における酸化剤ガスと燃料極ガスとの関係がほぼ逆になっている。また、第２実施形態による第３領域および第４領域は、それぞれ、第１実施形態による第１領域および第２領域に対応する。
【0108】
尚、図１３に示す例では、第１流路部４８ｆの開口面積は、第２流路部４８ｇの開口面積よりも大きい。これにより、燃料極における燃料極反応の反応効率は、燃料極流路内でより均一化される。しかし、これに限られず、第１流路部４８ｆの開口面積は、第２流路部４８ｇの開口面積と略同じであってもよい。
【0109】
第２実施形態による燃料電池１のその他の構成は、第１実施形態による燃料電池１の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【0110】
第２実施形態による燃料電池１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0111】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0112】
１ 燃料電池、１０ セル積層体、１０ａ 燃料電池セル、１２ 電解質膜、１４ 燃料極流路板、１４０ｂ 燃料極ガス流路溝、１６ 酸化剤極流路板、１６０ａ 酸化剤ガス流路溝、１６０ｂ 冷却水流路溝、３００ 端子、４０ 第１マニホールド、４２ 第２マニホールド、４４ 第３マニホールド、４６ 第４マニホールド、４８ 第５マニホールド、４０１ 電極接続部、４０２ 正極接続部、４０３ 負極接続部、Ｓ１ 第１側面、Ｓ２ 第２側面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】