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KR100975483B1 - 연료 전지 스택의 유체 통로 구조 - Google Patents

연료 전지 스택의 유체 통로 구조 Download PDF

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KR100975483B1
KR100975483B1 KR1020087012484A KR20087012484A KR100975483B1 KR 100975483 B1 KR100975483 B1 KR 100975483B1 KR 1020087012484 A KR1020087012484 A KR 1020087012484A KR 20087012484 A KR20087012484 A KR 20087012484A KR 100975483 B1 KR100975483 B1 KR 100975483B1
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 스택의 유체 통로 구조는, 복수의 연료 전지의 적층체(1)의 내측에 적층 방향으로 형성된 내부 매니폴드(16)와, 내부 매니폴드(16)에 유체를 공급하는 외부 유체 통로(22)와, 유체 통로를 내부 매니폴드에 접속하는 접속부(16a)를 구비한다. 각 연료 전지는 내부 매니폴드(16)에 직교 방향으로부터 접속되는 셀 내 유체 통로(15)를 구비한다. 접속부(16a)를 유체 통로(22)로부터 내부 매니폴드(16)로 유입하는 유체의 에너지를 이용하여, 내부 매니폴드(16) 내에 선회류를 발생시키도록 구성함으로써, 내부 매니폴드(16)의 횡단면 내의 압력 편차를 줄이고, 각 셀 내 유체 통로(15)로의 유체 공급량의 균일화를 도모한다.
Figure R1020087012484
적층체, 유체 통로, 접속부, 매니폴드, 연료 전지 스택

Description

연료 전지 스택의 유체 통로 구조 {FLUID PATH STRUCTURE OF FUEL CELL STACK}
본 발명은 연료 전지 스택의 각 연료 전지에 연료 가스, 산화제 가스, 냉각수 등의 유체를 분배하기 위한 유체 통로의 구조에 관한 것이다.
다수의 연료 전지를 적층한 연료 전지 스택에 있어서는, 연료 가스 등의 유체를 스택의 각 연료 전지에 균등하게 분배하고, 각 연료 전지로부터 균등하게 배출시키는 것이 중요하다. 각 연료 전지는, 셀 본체와 그 양측에 적층된 세퍼레이터로 이루어진다. 세퍼레이터에는 셀 본체에 면하는 셀 내 유체 통로가 형성된다. 또한, 유체를 셀 내 유체 통로에 분배하는 내부 매니폴드와, 셀 내 유체 통로로부터 유출하는 유체를 집합시키는 별도의 내부 매니폴드가 연료 전지의 적층 방향, 즉 연료 전지 스택을 종단하는 방향으로 관통한다.
발명자들의 연구에 따르면, 연료 전지 스택의 외측에 개방되는 내부 매니폴드의 단부에 직교 방향으로부터 유체를 공급하면, 내부 매니폴드의 상류부의 횡단면 내에 큰 압력 편차가 발생한다. 이 압력 편차로 인해, 각 연료 전지의 유체 통로에의 유체의 공급 유량이 내부 매니폴드의 상류부에서는 적고, 내부 매니폴드의 비교적 하류의 부분에서 많아진다고 하는 치우침이 생긴다.
한편, 연료 전지 스택에 있어서의 유체 분배의 치우침의 수정에 관하여, 이하와 같은 여러 제안이 이루어져 있다.
즉, 일본 특허청이 2002년에 발행한 JP2002-252021A는 매니폴드의 내주로부터 적절한 간극을 두고 원기둥 형상의 관통체를 배치하고, 매니폴드에 유입된 유체를 원기둥 형상의 관통체에 의해 정류한 후 스택에 공급하는 것을 제안하고 있다. 일본 특허청이 2004년에 발행한 JP2004-259637A는, 매니폴드에 정류판을 구비한 도입 유로를 접속하는 것을 제안하고 있다. JPH06-314570A는, 매니폴드와 유체 통로의 사이에 다공재를 배치함으로써 유체를 정류하는 것을 제안하고 있다.
JP2002-252021A의 제안은, 매니폴드 내에 원기둥 형상의 관통체를 삽입하고, 관통체와 매니폴드의 내주와의 사이에 유체가 흐르는 간극을 확보할 필요가 있다. 따라서, 매니폴드가 대형화하는 것은 피할 수 없다. JP2004-259637A 및 JPH06-314570A의 제안은, 정류판이나 다공재를 이용함으로써 매니폴드의 구성 부품의 개수가 증가하는 동시에, 정류판이나 다공재가 유체의 유통 저항이 되어, 압력 손실을 초래한다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 따라서 유체의 분배나 유체의 유출에 치우침을 발생시키지 않는 연료 전지 스택의 매니폴드의 구조를, 간이하고 또한 콤팩트한 구조하에서 실현하는 것이다.
이상의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복수의 연료 전지의 적층체의 내측에 적층 방향으로 형성된 내부 매니폴드와, 내부 매니폴드에 유체를 공급하는 외부 유체 통로를 구비하고, 각 연료 전지가 내부 매니폴드에 직교 방향으로부터 접속되는 셀 내 유체 통로를 구비하고, 외부 유체 통로가 내부 매니폴드의 일단부에 직교 방향으로부터 접속되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조에 있어서, 유체 통로로부터 내부 매니폴드로 유입하는 유체의 에너지를 이용하여, 내부 매니폴드 내에 선회류를 발생시키도록 유체 통로를 내부 매니폴드에 접속하는 접속부를 구비하고 있다.
본 발명의 상세 및 다른 특징이나 이점은, 명세서의 이후의 기재 중에서 설명되는 동시에, 첨부된 도면에 나타내어진다.
도1은 본 발명에 따른 유체 통로 구조를 구비한 연료 전지 스택의 일부 절결을 포함하는 사시도이다.
도2는 도1과 유사하지만 외부 매니폴드를 제거한 상태를 도시하는 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 세퍼레이터의 정면도이다.
도4는 연료 전지 스택의 개략 수평 단면도이다.
도5는 본 발명에 따른 외부 매니폴드의 정면도와 수직 단면도의 복합도이다.
도6은 유선의 교차각(α)을 설명하는 세퍼레이터 주요부의 확대 정면도이다.
도7은 도5와 유사하지만, 본 발명의 제2의 실시예를 도시하는 도면이다.
도8은 도6과 유사하지만, 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 도면이다.
도9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 외부 유체 통로와 내부 매니폴드와의 접속부의 개략 구성도이다.
도10은 도6과 유사하지만, 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 도면이다.
도11은 도9와 유사하지만, 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 도면이다.
도12는 도9와 유사하지만, 본 발명의 제5 실시예를 도시하는 도면이다.
도13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 와류의 발생을 설명하는 것으로, 외부 유체 통로와 내부 매니폴드와의 접속부의 개략 구성도이다.
도14는 유선의 교차각(α)을 0으로 한 종래의 유체 통로 구조에 의한 셀 내 유체 통로의 유량에 관하여, 발명자들이 행한 시뮬레이션 결과를 나타내는 다이어그램이다.
도15는 본 발명에 따른 유체 통로 구조의 셀 내 유체 통로의 유량에 관하여, 발명자들이 행한 시뮬레이션 결과를 나타내는 다이어그램이다.
도16은 유선의 교차각(α)을 0으로 한 종래의 유체 통로 구조를 설명하는 것으로, 외부 매니폴드의 정면도와 수직 단면도와의 복합도이다.
도17의 (a)와 도17의 (b)는 종래의 유체 통로 구조에 있어서의 역순환 현상을 설명하는 것으로, 연료 전지 스택의 수평 단면도와, 내부 매니폴드 상류부의 횡단면도 내의 유량 분포를 나타내는 다이어그램이다.
도18의 (a)와 도18의 (b)는 본 발명에 따른 유체 통로 구조하에서 유체의 흐름의 상황을 설명하는 것으로, 연료 전지 스택의 수평 단면도와, 내부 매니폴드 상류부의 횡단면도이다.
도19는 본 발명에 따른 외부 유체 통로, 접속부 및 내부 매니폴드의, 유체의 흐름의 상황을 설명하는 투시 상태의 사시도이다.
도면의 도1을 참조하면, 연료 전지 스택은, 셀 본체와 세퍼레이터로 이루어지는 수많은 연료 전지를 적층한 3개의 스택 본체(1)와, 3개의 스택 본체(1)에 인접하는 한 쌍의 외부 매니폴드(4A, 4B)와, 스택 본체(1)와 외부 매니폴드(4A, 4B)를 수용 장착하는 케이스(3)를 구비한다. 각 스택 본체(1)를 구성하는 연료 전지는 스택 본체(1)의 양단부에 배치한 엔드 플레이트(2)에 의해 적층 상태로 보유 지지된다. 한 쌍의 외부 매니폴드(4A, 4B)는 3개의 스택 본체(1)에 연료 가스, 산화제 가스 및 물을 공급하고, 사용 후의 연료 폐가스, 산화제 폐가스 및 잉여수를 3개의 스택 본체(1)로부터 회수하기 위해 설치된다.
한쪽의 외부 매니폴드(4A)에는 잉여 수분(Fwe)을 배출하는 잉여 수분 배출관(6), 산화제 가스(Fo)를 공급하는 산화제 가스 공급관(8), 및 연료 가스(Fh)를 공급하는 연료 가스 공급관(10)이 접속된다. 다른 한쪽의 외부 매니폴드(4B)에는 물(Fw)을 공급하는 물 공급관(5), 산화제 폐가스(Foe)를 배출하는 산화제 폐가스 배출관(7), 및 연료 폐가스(Fhe)를 배출하는 연료 폐가스 배출관(9)이 접속된다.
도2를 참조하면, 각 스택 본체(1)의 한쪽의 엔드 플레이트(2)의 일단부에는, 한쪽의 외부 매니폴드(4A)의 잉여 수분 배출관(6), 산화제 가스 공급관(8), 및 연료 가스 공급관(10)에 각각 연통하는 3개의 내부 매니폴드(16)가 개방된다. 각 스택 본체(1)의 엔드 플레이트(2)의 다른 일단부에는, 다른 한쪽의 외부 매니폴드(4B)의 물 공급관(5), 산화제 폐가스 배출관(7), 및 연료 폐가스 배출관(9)에 각각 연통하는 3개의 내부 매니폴드(16)가 개방된다. 이와 같이 하여, 엔드 플레이트(2)의 양단부에는 각각 내부 매니폴드(16)의 개구부가 수직 방향으로 3개씩 배열된 상태로 형성된다.
이들 내부 매니폴드(16)는 외부 매니폴드(4A, 4B) 내에 유체별로 형성한 스페이스(20)를 사이에 두고 대응하는 배관에 접속된다.
도4를 참조하면, 각 내부 매니폴드(16)는 스택 본체(1)를 관통하여 형성되고, 각 내부 매니폴드(16)의 말단은 스택 본체(1)를 사이에 두고 외부 매니폴드(4A, 4B)와 반대측에 위치하는 엔드 플레이트(2)에 의해 폐색된다. 예를 들어, 산화제 가스(Fo)의 공급과, 산화제 폐가스(Foe)의 배출에 관해서는, 산화제 가스 공급관(8)으로부터 외부 매니폴드(4A) 내의 산화제 가스용의 스페이스(20)로 산화제 가스(Fo)가 공급된다. 이 산화제 가스(Fo)는 산화제 가스용의 스페이스(20)로부터 각 스택 본체(1)의, 도면의 상부에 나타내어지는 산화제 가스용의 내부 매니폴드(16)에 분배된다.
도3을 참조하면, 이 내부 매니폴드(16)는 각 연료 전지의 세퍼레이터(14)에 형성된 셀 내 유체 통로(15)의 일단부에 연통한다. 셀 내 유체 통로(15)의 다른 일단부는, 세퍼레이터(14)의 반대측의 단부를 관통하는 내부 매니폴드(16)에 직교 방향으로부터 접속한다.
각 세퍼레이터(14)에 있어서는, 따라서 산화제 가스(Fo)가 도면의 우측 상부의 내부 매니폴드(16)로부터 셀 내 유체 통로(15)에 분배되고, 셀 내 유체 통로(15)에 있어서 소비된다. 셀 내 유체 통로(15)의 잔존하는 산화제 가스는 산화제 폐가스(Foe)로서 도면의 좌측 하부에 개방되는 내부 매니폴드(16)로 배출된다.
다시 도4를 참조하면, 산화제 폐가스(Foe)는 도면의 하부에 위치하는 내부 매니폴드(16)로부터 외부 매니폴드(4B)의 산화제 폐가스용의 스페이스(20)에 모아져, 산화제 폐가스 배출관(7)으로 배출된다.
물(Fw)의 공급과 잉여수(Fwe)의 배출, 연료 가스(Fh)의 공급과 연료 폐가스(Fhe)의 배출도, 마찬가지로 스택 본체(1)에 형성된 전용의 내부 매니폴드(16)와, 외부 매니폴드(4A, 4B)에 형성된 전용의 스페이스(20)를 사이에 두고 행해진다.
다음에, 도5를 참조하여, 스페이스(20)의 형상을 설명한다.
외부 매니폴드(4B)에 형성되는 스페이스(20)는, 산화제 가스 공급관(8)으로부터 유입되는 산화제 가스를 일시적으로 저류하는 용적부(21)와, 용적부(21)의 산화제 가스를 스택 본체(1)의 산화제 가스용의 각 내부 매니폴드(16)에 분배하는 3개의 외부 유체 통로(22)로 이루어진다.
3개의 외부 유체 통로(22)는, 각각 내부 매니폴드(16)의 접속부(16a)에 내부 매니폴드(16)와 직교하는 방향으로부터 접속된다. 이 접속시에는, 외부 유체 통로(22)로부터 내부 매니폴드(16)로 유입하는 산화제 가스가 내부 매니폴드(16)의 내부에 선회류를 생성하는 것과 같은 접속 구조가 적용된다.
본 실시예에서는, 도6에 도시하는 바와 같이 내부 매니폴드(16)를 가로로 긴 직사각형 단면으로 하여, 외부 유체 통로(22)를 그 중심선(22d)과 셀 내 유체 통로(15)의 형성 방향(15d)이 소정의 교차각(α)을 이루도록 비스듬히 상방으로부터 내부 매니폴드(16)에 접속하도록 실현하고 있다. 여기서, 교차각(α)은 0도보다 크고 90도보다 작은 값이다.
내부 매니폴드(16)의 내부에 선회류를 형성하는 것은, 다음의 이유에 의한다.
스택 본체(1)에 공급되는 산화제 가스는 내부 매니폴드(16)에 고속으로 유입된다. 유입 속도는 최고 매초 50 내지 100미터에 달한다.
외부 유체 통로(22)는 내부 매니폴드(16)와 직교하는 방향으로부터 접속부(16a)에 접속되므로, 도16에 도시하는 바와 같이 외부 유체 통로(22)와 셀 내 유체 통로(15)의 형성 방향(15d)과의 교차각(α)을 0도로 하면, 도17의 (a)와 도17의 (b)에 도시하는 바와 같이 고속으로 유입된 산화제 가스의 흐름은, 접속부(16a)에 있어서 흐름의 방향을 90도 변화시킴으로써, 구부러진 부분의 외측으로 크게 치우치는 결과, 내부 매니폴드(16)의 상류부의 스택 본체(1) 부근의 벽면으로부터 박리되어 버린다. 그 결과, 내부 매니폴드(16)의 상류부의 횡단면 내에 큰 압력 편차가 발생하여, 도면에 도시하는 바와 같이 저압이 되는 스택 본체(1) 부근의 부분에 하류의 산화제 가스가 역류하는 역순환 현상이 발생한다. 도17의 (b)는 내부 매니폴드(16)의 최상류에 위치하는 연료 전지의 셀 내 유체 통로(15)의 입구 부근에서 절취한, 내부 매니폴드(16)의 횡단면 내의 산화제 가스의 속도 분포를 나타낸다.
역순환 현상이 발생하는 것과 같은 상황에서는, 내부 매니폴드(16)의 상류부에 면한 셀 내 유체 통로(15)의 입구부는, 내부 매니폴드(16)의 하류부에 면한 셀 내 유체 통로(15)의 입구부보다 저압이 된다. 이 압력차로 인해, 내부 매니폴드(16)의 상류부에 면한 셀 내 유체 통로(15)에의 산화제 가스의 공급량은 다른 셀 내 유체 통로(15)보다 적어진다. 도14는 이러한 상황하에서의 각 연료 전지에의 산화제 가스의 공급 유량을 비교한, 발명자들의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면에 도시하는 바와 같이, 스택 본체(1)를 구성하는 각 연료 전지 사이에의 산화제 가스의 공급량에 큰 치우침이 발생되어 있다.
본 발명에 따른 접속 구조는, 내부 매니폴드(16)의 내부에 선회류를 생성함으로써, 내부 매니폴드(16)의 횡단면 내에 있어서의 압력 편차를 적게 하여, 산화제 가스의 흐름의 박리나 역순환 현상이 발생되지 않도록 한다. 내부 매니폴드(16)의 내부에 선회류를 생성하는 것을, 다른 말로 나타내면, 내부 매니폴드(16)의 산화제 가스의 흐름에 횡단 방향의 속도 성분을 갖게 하는 것이다.
도18의 (a)와 도18의 (b) 및 도19는, 내부 매니폴드(16)를 가로로 긴 직사각형 단면으로 하고, 외부 유체 통로(22)를 소정의 교차각(α)으로 내부 매니폴드(16)에 접속한 경우의, 외부 유체 통로(22)로부터 접속부(16a)를 통해 내부 매니폴드(16)에 이르는 산화제 가스의 흐름의 양상을 나타낸다. 이것들은, 발명자들의 시뮬레이션에 의한다.
도18의 (b)와 도19에 도시하는 바와 같이, 이 구성하에서는 접속부(16a) 및 내부 매니폴드(16)의 상류부의 횡단면 내에 2방향의 선회류가 형성된다. 그 결과, 횡단면 내의 압력 편차가 해소된다. 단, 접속부(16a)가 형성하는 선회류의 형성 풍향은 2방향이 아닌, 1방향이라도 좋다.
이 접속 구조를 바탕으로, 내부 매니폴드(16)의 내부에 선회류를 생성하면, 내부 매니폴드(16)의 횡단면 내의 압력 편차가 작아져, 각 셀 내 유체 통로(15)의 입구부의 압력이 작아진다. 그 결과, 도15에 도시하는 바와 같이, 스택 본체(1)를 구성하는 각 연료 전지에의 산화제 가스의 공급량이 균일화되어, 스택 본체(1)의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
이상은, 산화제 가스의 공급에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 연료 가스나 물의 공급에 관해서도, 동일한 접속 구조를 적용함으로써 바람직한 효과가 얻어진다. 그 경우에는, 외부 매니폴드(4A, 4B) 내에 각 유체 전용의 스페이스(20)를 개별로 형성하여, 스페이스(20)끼리 간섭하지 않도록 배치한다.
이상의 실시예에서는, 3개의 접속부(16a) 전부에 있어서 교차각(α)을 동일하게 하고 있지만, 이것들은 반드시 동일하지 않아도 된다. 바람직한 교차각(α)의 값은, 유체의 종류나 속도, 외부 유체 통로(22)와 내부 매니폴드(16)의 형상과 치수 등에 따라 다르다.
선회류를 형성하는 접속 구조에 대해서는, 상기의 교차각(α)의 설정에 한정되지 않고, 여러 가지 구성이 가능하다.
도7 내지 도13을 참조하여, 접속 구조에 대한 변화를, 본 발명의 다른 실시예로서 설명한다.
도7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 접속 구조에서는, 외부 유체 통로(22)를 비스듬히 하방으로부터 접속부(16a)에 접속함으로써 교차각(α)을 확보하고 있다.
도8과 도9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 접속 구조에서는, 제2 실시예와 마찬가지로 외부 유체 통로(22)를 비스듬히 하방으로부터 교차각(α)하에서 접속부(16a)에 접속하지만, 접속 위치가 도7의 실시예와 다르다. 제2 실시예에 있어서는, 외부 유체 통로(22)는 가로로 긴 직사각형 단면의 접속부(16a)의 저부(底部)에 개방되어 있는 데 반해, 본 실시예에서는 동일한 형상의 접속부(16a)의 측면에 외부 유체 통로(22)가 개방된다. 개구부(16a)의 가로의 치수를 a, 세로의 치수를 b, 외부 유체 통로(22)의 통로 폭을 c로 하면, a 〉c 또한 a 〉b가 되도록 개구부(16a)와 외부 유체 통로(22)의 치수를 설정한다.
도10과 도11을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 의한 접속 구조에서는, 접속부(16a)를 세로로 긴 직사각형 단면으로 형성하고, 접속부(16a)의 측면에 비스듬히 하방으로부터 외부 유체 통로(22)를 접속한다. 내부 매니폴드(16)의 횡단면도 세로로 긴 직사각형 단면으로 한다. 개구부(16a)의 가로의 치수를 a, 세로의 치수를 b, 외부 유체 통로(22)의 통로 폭을 c로 하면, b 〉c 또한 b 〉a가 되도록 개구부(16a)와 외부 유체 통로(22)의 치수를 설정한다.
도12와 도13을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 의한 접속 구조에서는, 가로로 긴 직사각형 단면의 접속부(16a)의 구석부에 측면에 비스듬히 하방으로부터 외부 유체 통로(22)를 접속하여, 외부 유체 통로(22)의 중심선이 접속부(16a)의 중심(16c)을 통과하도록 한다. 이 접속 구조에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 도13에 도시하는 바와 같이 접속부(16a) 및 내부 매니폴드(16)의 상류부의 횡단면 내에, 2방향의 선회류가 형성된다.
발명자들의 시뮬레이션에 따르면, 이상의 어떠한 실시예에 의한 접속 구조에 있어서도, 내부 매니폴드(16)에 선회류를 형성할 수 있다.
2005년 10월 27일을 출원일로 하는 일본에서의 일본 특허 출원 제2005-312999호의 내용을 본원에 인용에 의해 합체한다.
이상과 같이, 본 발명을 몇 개의 특정한 실시예를 통해 설명해 왔지만, 본 발명은 상기의 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자에게 있어서는, 클레임의 기술 범위에서 이들 실시예에 여러 가지 수정 혹은 변경을 가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 이상의 각 실시예는 모두 소정의 교차각(α)하에서, 외부 유체 통로(22)를 접속부(16a)에 접속하고 있지만, 내부 매니폴드(16)의 내부에 선회류를 생성하는 접속 구조로서 교차각(α)은 불가결한 구조 요건은 아니다. 도16의 종래 기술과 마찬가지로 교차각(α)이 0도인 경우라도, 예를 들어 접속부(16a)의 횡단면을 정방형으로 형성하고, 횡단면의 중심선으로부터 오프셋한 위치에서 외부 유체 통로(22)를 접속부(16a)에 접속함으로써, 접속부(16a) 및 내부 매니폴드(16) 내에 선회류를 형성하는 것이 가능하다.
따라서, 외부 유체 통로(22)와 내부 매니폴드(16)와의 접속 구조는, 유체 역학적으로 내부 매니폴드(16) 내에 선회류를 발생시킬 수 있는 어떠한 구조라도 좋다.
이상과 같이, 본 발명은 외부 유체 통로로부터 연료 전지 스택의 내부 매니폴드로 유입하는 유체의 에너지를 이용하여, 내부 매니폴드 내에 선회류를 발생시킨다. 따라서, 콤팩트한 구조에 의해, 내부 매니폴드의 횡단면 내의 압력 편차를 작게 하여, 내부 매니폴드로부터 셀 내 유체 통로로의 유체의 분배를 균일화할 수 있다. 그로 인해, 자동차용 연료 전지 시스템에의 적용에 있어서 특히 바람직한 효과가 얻어진다.

Claims (10)

  1. 복수의 연료 전지의 적층체(1)의 내측에 적층 방향으로 형성된 내부 매니폴드(16)와, 내부 매니폴드(16)에 유체를 공급하는 외부 유체 통로(22)를 구비하고, 각 연료 전지가 내부 매니폴드(16)에 직교 방향으로부터 접속되는 셀 내 유체 통로(15)를 구비하고, 외부 유체 통로(22)는 내부 매니폴드(16)의 일단부에 직교 방향으로부터 접속되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조에 있어서,
    외부 유체 통로(22)로부터 내부 매니폴드(16)로 유입하는 유체의 에너지를 이용하여, 내부 매니폴드(16) 내에 선회류를 발생시키도록 외부 유체 통로(22)를 내부 매니폴드(16)에 접속하는 접속부(16a)를 구비한 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  2. 제1항에 있어서, 접속부(16a)는 내부 매니폴드(16)의 벽면으로부터의 유체의 박리를 저지하도록 구성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  3. 제1항에 있어서, 접속부(16a)는 내부 매니폴드(16) 내의 유체의 흐름에 역순환 현상이 일어나는 것을 저지하도록 구성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  4. 제1항에 있어서, 접속부(16a)는 내부 매니폴드(16)의 유체의 흐름에, 내부 매니폴드(16)의 횡단 방향의 속도 성분을 갖게 하도록 구성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 접속부(16a)는 셀 내 유체 통로(15)의 형성 방향과 외부 유체 통로가 내부 매니폴드의 중심축 방향으로부터 본 상태에서 0도보다 크고 90도보다 작은 교차각을 이루도록, 외부 유체 통로(22)를 내부 매니폴드(16)에 접속하도록 구성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 접속부(16a)는 내부 매니폴드(16)의 횡단면의 중심선으로부터 오프셋한 위치에서, 외부 유체 통로를 내부 매니폴드에 접속하도록 구성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 매니폴드(16)의 횡단면은 가로로 긴 직사각형 단면으로 형성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 매니폴드(16)의 횡단면은 세로로 긴 직사각형 단면으로 형성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 접속부(16a)는 내부 매니폴드(16) 내에 방향이 다른 2개의 선회류를 형성하도록 구성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 전지 스택은 복수의 적층체(1)와, 복수의 적층체(1)의 외측에 형성된 외부 매니폴드(4A, 4B)를 구비하고, 외부 유체 통로(22)는 외부 매니폴드(4A, 4B) 내에 형성된 유체의 저류 스페이스(21)와 각 적층체의 내부 매니폴드(16)를 접속하는, 외부 매니폴드(4A, 4B) 내에 형성된 분기 통로로 구성되는 연료 전지 스택의 유체 통로 구조.
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