CN212461754U - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池系统。在燃料电池系统(10A)的燃料电池堆(12)设置：第一气体导出路(76)，其与第一燃料气体排出连通孔(46b1)连通，导出燃料排气；第二气体导出路(78)，其与第二燃料气体排出连通孔(46b2)连通，导出燃料排气。在第一气体导出路(76)以及第二气体导出路(78)设置有缩小流路部(106、108)，该缩小流路部通过将燃料排气引导至泄放口(64)内来使泄放口(64)内的滞留水流到排水路(102)。

Description

燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池系统具备燃料电池堆，该燃料电池堆具有多个发电单电池层叠而成的单电池层叠体。在发电单电池形成有使反应气体沿着发电面流动的反应气体流路。在单电池层叠体中在发电单电池的层叠方向贯通形成有排出连通孔，该排出连通孔用于排出从反应气体流路引导的反应排气。存在如下情况：发电单电池发电时产生的生成水从反应气体流路被引导至排出连通孔而作为滞留水存在于排出连通孔。另外，存在如下情况：冷凝水作为滞留水存在于排出连通孔内。

例如，专利文献1公开了如下结构：在层叠体贯通形成用于将排出连通孔内的滞留水排出的泄放口(排水流路)。用在泄放口与排出连通孔的连接部设置的文丘里结构，将泄放口内的滞留水吸出到燃料电池堆的外部。这时，泄放口内的滞留水被引导至与排出连通孔连通的排出配管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-226896号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的问题

本实用新型是与上述的以往技术关联而做出的，目的在于提供能够用简单的结构将泄放口内的滞留水顺畅地排出的燃料电池系统。

用于解决问题的方案

本实用新型涉及一种燃料电池系统，其具备燃料电池堆，该燃料电池堆具有多个发电单电池层叠而成的单电池层叠体，所述发电单电池形成有使反应气体沿着发电面流动的反应气体流路，在所述单电池层叠体沿着所述发电单电池的层叠方向贯通形成有：排出连通孔，其用于排出从所述反应气体流路引导的反应排气；以及泄放口，其与所述排出连通孔连通，用于排出所述排出连通孔内的滞留水，在所述燃料电池系统中，具备：气体导出路，其流通从所述排出连通孔引导的所述反应排气；水导出路，其流通从所述泄放口内引导的所述滞留水；以及排水路，其用于将从所述水导出路引导的所述滞留水排出到所述燃料电池系统的外部，在所述气体导出路以及所述排水路中的任一者设置有缩小流路部，所述缩小流路部通过将所述反应排气引导至所述泄放口内来使所述泄放口内的所述滞留水流到所述排水路。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，设置多个所述排出连通孔，在所述燃料电池堆设置与多个所述排出连通孔连通的多个所述气体导出路，在多个所述气体导出路分别设置具有比多个所述排出连通孔的流路截面积小的流路截面积的所述缩小流路部。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，所述缩小流路部具有多个所述气体导出路各自的一部分缩径而成的节流部。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，具备：气液分离部，其将从所述多个气体导出路引导的所述反应排气进行气液分离；贮水部，其贮存由所述气液分离部分离出的液态水；循环流路，其用于使由所述气液分离部分离出的反应排气在所述燃料电池堆循环；所述排水路，其用于排出贮存于所述贮水部内的所述液态水以及所述滞留水；以及排水阀，其将所述排水路开放和阻断。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，具备：气液分离部，其将从所述排出连通孔引导的所述反应排气进行气液分离；所述排水路，其用于排出由所述气液分离部分离出的液态水；排水阀，其用于将所述排水路开放和阻断；以及所述水导出路，其将所述泄放口内的所述滞留水引导至所述排水路中的比所述排水阀靠上游侧，在所述排水路设置有所述缩小流路部，在由所述排水阀将所述排水路开放时所述缩小流路部产生使所述泄放口内的所述滞留水经由所述水导出路引导至所述排水路那样的压差。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，所述缩小流路部设置在所述排水路中的比与所述水导出路合流的合流部靠上游侧。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，所述缩小流路部是第一缩小流路部，在所述水导出路设置具有比所述泄放口的流路截面积小的流路截面积的第二缩小流路部。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一缩小流路部具有将所述排水路的一部分缩径而成的第一节流部，所述第二缩小流路部具有将所述水导出路的一部分缩径而成的第二节流部。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一缩小流路部的流路直径S1、所述第二缩小流路部的流路直径S2、所述排水阀的流路直径Sa设定成为Sa>(S1+S2)。

根据上述的燃料电池系统，其特征在于，所述缩小流路部作为用文丘里效应将所述泄放口内的所述滞留水引导至所述排水路的引射器来发挥功能。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够用缩小流路部使泄放口内的滞留水经由水导出路导出到排水路。由此，能够用简单的结构将泄放口内的滞留水顺畅地排出。

根据参照附图来说明的以下实施方式的说明，能容易地理解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施方式涉及的燃料电池系统的概要结构图。

图2是图1的发电单电池的分解立体图。

图3是图1的燃料电池系统的局部剖视图。

图4是图1的燃料电池系统的排水动作说明图。

图5是本实用新型的第二实施方式涉及的燃料电池系统的概要结构图。

图6是图5的燃料电池系统的排水动作说明图。

图7是本实用新型的第三实施方式涉及的燃料电池系统的概要结构图。

图8是图7的燃料电池系统的排水动作说明图。

具体实施方式

以下，例举优选的实施方式，参照附图说明本实用新型涉及的燃料电池系统。

(第一实施方式)

本实用新型的第一实施方式涉及的燃料电池系统10A例如是搭载于未图示的燃料电池电动汽车的系统。但是，燃料电池系统10A也能够作为固定安置型来使用。

如图1所示，燃料电池系统10A具备：燃料电池堆12；以及燃料气体供给装置14，其供给燃料气体。而且，虽然省略图示，但燃料电池系统10A具备：氧化剂气体供给装置，其向燃料电池堆12供给氧化剂气体；以及冷却介质供给装置，其向燃料电池堆12供给冷却介质。

燃料电池堆12具备多个发电单电池16沿水平方向(箭头符号A方向)层叠而形成的单电池层叠体18。在单电池层叠体18的层叠方向一端，朝向外方依次配设接线板20a、绝缘件22a以及端板24a。在单电池层叠体18的层叠方向另一端，朝向外方依次配设接线板20b、绝缘件22b以及端板24b。

如图2所示，发电单电池16中，带树脂框的MEA 26被第一隔板28和第二隔板30夹持。第一隔板28和第二隔板30例如是将钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板、或在其金属表面上施加了用于防腐蚀的表面处理的金属薄板的截面冲压成型为波形来构成的。互相邻接的第一隔板28与第二隔板30通过对外周进行焊接、钎焊、嵌塞(日文：かしめ)等而接合为一体，形成接合隔板31。

带树脂框的MEA 26具备：电解质膜-电极结构体(以下，称为“MEA 26a”)；以及与MEA 26a的外周部接合并且围绕该外周部的树脂框构件32(树脂框部、树脂膜)。MEA 26a具有：电解质膜34；在电解质膜34的一方的面设置的阳极电极36；以及在电解质膜34的另一方的面设置的阴极电极38。

电解质膜34例如是固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如是包含水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜34被阳极电极36和阴极电极38夹持。电解质膜34除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(碳化氢)系电解质。

虽未详细图示，但阳极电极36具有与电解质膜34的一方的面接合的第一电极催化剂层以及层叠于该第一电极催化剂层的第一气体扩散层。阴极电极38具有与电解质膜34的另一方的面接合的第二电极催化剂层以及层叠于该第二电极催化剂层的第二气体扩散层。树脂框构件32设置于MEA 26a的发电面40的外周侧。

也可以是，不使用树脂框构件32，而以使电解质膜34向外方突出的方式形成带树脂框的MEA 26。另外也可以是，以在向外方突出的电解质膜34的两侧设置框形状的膜的方式形成带树脂框的MEA 26。

在发电单电池16的长边方向的一端缘部(箭头符号B1方向的缘部)设置氧化剂气体供给连通孔42a、两个冷却介质排出连通孔44b以及两个燃料气体排出连通孔46b。氧化剂气体供给连通孔42a、两个冷却介质排出连通孔44b以及两个燃料气体排出连通孔46b分别在层叠方向贯通单电池层叠体18。氧化剂气体供给连通孔42a、两个冷却介质排出连通孔44b以及两个燃料气体排出连通孔46b在上下方向(沿着长方形状的发电单电池16的短边的方向)排列设置。

氧化剂气体供给连通孔42a配置于在上下方向分离配置的两个冷却介质排出连通孔44b之间。燃料气体排出连通孔46b具有第一燃料气体排出连通孔46b1以及第二燃料气体排出连通孔46b2。第一燃料气体排出连通孔46b1配置在上侧的冷却介质排出连通孔44b的上方。第二燃料气体排出连通孔46b2配置在下侧的冷却介质排出连通孔44b的下方。

在发电单电池16的长边方向的另一端缘部(箭头符号B2方向的缘部)设置燃料气体供给连通孔46a、两个冷却介质供给连通孔44a以及两个氧化剂气体排出连通孔42b。

燃料气体供给连通孔46a、两个冷却介质供给连通孔44a以及两个氧化剂气体排出连通孔42b分别在层叠方向贯通单电池层叠体18。燃料气体供给连通孔46a、两个冷却介质供给连通孔44a以及两个氧化剂气体排出连通孔42b在上下方向(沿着长方形状的发电单电池16的短边的方向)排列设置。

燃料气体供给连通孔46a配置于在上下方向分离配置的两个冷却介质供给连通孔44a之间。氧化剂气体排出连通孔42b具有第一氧化剂气体排出连通孔42b1以及第二氧化剂气体排出连通孔42b2。第一氧化剂气体排出连通孔42b1配置在上侧的冷却介质供给连通孔44a的上方。第二氧化剂气体排出连通孔42b2配置在下侧的冷却介质供给连通孔44a的下方。

燃料气体供给连通孔46a供给作为一方的反应气体的燃料气体。作为燃料气体，例如使用含氢气体等。氧化剂气体供给连通孔42a供给作为另一方的反应气体的氧化剂气体。作为氧化剂气体，例如使用含氧气体等。

燃料气体排出连通孔46b排出作为一方的反应排气的燃料排气。氧化剂气体排出连通孔42b排出作为另一方的反应排气的氧化剂排气。冷却介质供给连通孔44a供给冷却介质。作为冷却介质，使用纯水、乙二醇、油等。冷却介质排出连通孔44b排出冷却介质。

氧化剂气体供给连通孔42a、氧化剂气体排出连通孔42b、燃料气体供给连通孔46a以及燃料气体排出连通孔46b的配置、形状以及大小不限定于本实施方式，根据要求的规格来适当设定即可。

在第一隔板28的朝向带树脂框的MEA 26的表面28a设置使燃料气体沿着发电面40在箭头符号B方向(水平方向)流通的燃料气体流路48(反应气体流路)。燃料气体流路48与燃料气体供给连通孔46a和两个燃料气体排出连通孔46b可流通流体地连通。在第一隔板28的表面28a设置有防止流体(燃料气体、氧化剂气体以及冷却介质)泄漏的第一密封部50。

在第二隔板30的朝向带树脂框的MEA 26的表面30a设置使氧化剂气体沿着发电面40在箭头符号B方向(水平方向)流通的氧化剂气体流路52(反应气体流路)。氧化剂气体流路52与氧化剂气体供给连通孔42a和两个氧化剂气体排出连通孔42b可流通流体地连通。在第二隔板30的表面30a设置有防止流体(燃料气体、氧化剂气体以及冷却介质)泄漏的第二密封部54。

在互相接合的第一隔板28的背面28b与第二隔板30的背面30b之间，形成与冷却介质供给连通孔44a和两个冷却介质排出连通孔44b可流通流体地连通的冷却介质流路56。形成有燃料气体流路48的第一隔板28的背面形状与形成有氧化剂气体流路52的第二隔板30的背面形状重合来形成冷却介质流路56。

如图3所示，第一燃料气体排出连通孔46b1与第二燃料气体排出连通孔46b2在与端板24b相反侧的端部(内侧端部)处经由第一连结流路60而被互相连结。第一连结流路60将第一燃料气体排出连通孔46b1的与燃料排气的流通方向相反侧的端部和第二燃料气体排出连通孔46b2的与燃料排气的流通方向相反侧的端部互相连结。第一连结流路60在绝缘件22a内在上下方向延伸。

第一连结流路60经由第二连结流路62来与泄放口64连通。泄放口64是用于将燃料气体排出连通孔46b内的滞留水排出的流路。泄放口64位于比第二燃料气体排出连通孔46b2靠下方的位置。泄放口64在层叠方向贯通单电池层叠体18。

第一连结流路60以及第二连结流路62也可以设置于接线板20a(参照图1)或者端板24a。另外，第一连结流路60以及第二连结流路62也可以设置于在端板24a的外部配设的连结流路构件。

如图2所示，在燃料电池堆12形成有泄放口66，该泄放口66用于排出氧化剂气体排出连通孔42b内的滞留水。泄放口66与上述的泄放口64同样地形成。

如图1所示，燃料气体供给装置14具有燃料气体供给路70，该燃料气体供给路70将未图示的燃料气体罐内的燃料气体引导至燃料电池堆12的燃料气体供给连通孔46a。在燃料气体供给路70串联地配设有喷射器装置72以及引射器74。喷射器装置72具有未图示的燃料喷射阀，该燃料喷射阀能够调整在燃料气体供给路70流动的燃料气体的流量。喷射器装置72也可以具有互相并列地设置的多个燃料喷射阀。

引射器74是利用从喷射器装置72引导的燃料气体将从后述的循环流路82引导的燃料排气吸入来与燃料气体混合并且向下游侧喷出的部件。

如图3所示，燃料电池系统10A还具备第一气体导出路76、第二气体导出路78、气液分离装置80、循环流路82以及排水机构84。

第一气体导出路76与第一燃料气体排出连通孔46b1连通，排出在第一燃料气体排出连通孔46b1流通的燃料排气。第一气体导出路76包括第一导出孔86以及第一连接流路88。第一导出孔86在层叠方向贯通绝缘件22b以及端板24b。第一导出孔86与第一燃料气体排出连通孔46b1邻接。第一连接流路88由将端板24b与气液分离装置80互相连接的配管形成。第一连接流路88将从第一导出孔86引导的燃料排气引导至气液分离装置80。

第二气体导出路78与第二燃料气体排出连通孔46b2连通，排出在第二燃料气体排出连通孔46b2流通的燃料排气。第二气体导出路78包括第二导出孔90以及第二连接流路92。第二导出孔90在层叠方向贯通绝缘件22b以及端板24b。第二导出孔90与第二燃料气体排出连通孔46b2邻接。第二连接流路92由将端板24b与气液分离装置80互相连接的配管形成。第二连接流路92将从第二导出孔90引导的燃料排气引导至气液分离装置80。

气液分离装置80包括气液分离部94(气液分离主体)以及贮水部96。气液分离部94与第一连接流路88以及第二连接流路92连结。气液分离部94将从第一连接流路88以及第二连接流路92引导的燃料排气进行气液分离。在贮水部96内贮存由气液分离部94从燃料排气分离出的液态水。循环流路82将由气液分离部94分离出的燃料排气引导至引射器74(参照图1)。

排水机构84具有水导出路100、排水路102、排水阀104、第一缩小流路部106以及第二缩小流路部108。水导出路100与泄放口64连通，排出泄放口64内的滞留水。水导出路100包括水导出孔110以及连接流路112。水导出孔110在层叠方向贯通绝缘件22b以及端板24b。水导出孔110与泄放口64邻接。连接流路112由将端板24b与气液分离装置80互相连接的配管形成。连接流路112将从水导出孔110引导的滞留水引导至气液分离装置80的贮水部96。

排水路102与贮水部96的底部连结。排水路102将包含贮存于贮水部96的滞留水在内的液态水排出到燃料电池系统10的外部。排水阀104设置于排水路102。排水阀104是将排水路102开放和关闭的开闭阀。

第一缩小流路部106设置于第一气体导出路76的第一连接流路88。第一缩小流路部106具有第一连接流路88的一部分缩径而成的第一节流部114。第一节流部114的流路截面积小于第一燃料气体排出连通孔46b1的流路截面积。

第一缩小流路部106也可以是不设置于第一连接流路88而设置于第一导出孔86。即，第一缩小流路部106也可以设置于绝缘件22b或者端板24b。也可以是，由具有比第一燃料气体排出连通孔46b1的流路截面积小的流路截面积的配管形成第一连接流路88，由此第一缩小流路部106设置于第一气体导出路76。

第二缩小流路部108设置于第二气体导出路78的第二连接流路92。第二缩小流路部108具有第二连接流路92的一部分缩径而成的第二节流部116。第二节流部116的流路截面积小于第二燃料气体排出连通孔46b2的流路截面积。

第二缩小流路部108也可以是不设置于第二连接流路92而设置于第二导出孔90。即，第二缩小流路部108也可以设置于绝缘件22b或者端板24b。由具有比第二燃料气体排出连通孔46b2的流路截面积小的流路截面积的配管形成第二连接流路92，由此第二缩小流路部108设置于第二气体导出路78。

然后，说明燃料电池系统10A的动作。

在图1中，从未图示的燃料气体罐向燃料气体供给路70供给燃料气体，燃料气体经由喷射器装置72以及引射器74被供给到燃料电池堆12的燃料气体供给连通孔46a。在图2中，供给到燃料气体供给连通孔46a的燃料气体被导入各发电单电池16的燃料气体流路48，沿着发电面40流动，由此被供给到阳极电极36。

另一方面，从未图示的氧化剂气体供给装置向燃料电池堆12的氧化剂气体供给连通孔42a供给氧化剂气体。供给到氧化剂气体供给连通孔42a的氧化剂气体被导入到各发电单电池16的氧化剂气体流路52，沿着发电面40流动，由此被供给到阴极电极38。

因而，在各MEA 26a中，供给到阳极电极36的燃料气体与供给到阴极电极38的氧化剂气体中的氧在电极催化剂层内因电化学反应被消耗，来进行发电。这时，在阴极电极38产生生成水。该生成水渗透电解质膜34到达阳极电极36。

另外，从未图示的冷却介质供给装置向燃料电池堆12的冷却介质供给连通孔44a供给冷却介质。冷却介质沿着冷却介质流路56流动，将发电单电池16冷却后，被排出到冷却介质排出连通孔44b。

供给到阴极电极38并且一部分被消耗了的氧化剂气体与生成水一并作为氧化剂排气(反应排气)被排出到氧化剂气体排出连通孔42b(第一氧化剂气体排出连通孔42b1以及第二氧化剂气体排出连通孔42b2)。

供给到阳极电极36并且一部分被消耗了的燃料气体与生成水一并作为燃料排气(反应排气)被排出到燃料气体排出连通孔46b(第一燃料气体排出连通孔46b1以及第二燃料气体排出连通孔46b2)。

在图1中，引导至第一燃料气体排出连通孔46b1的燃料排气经由第一气体导出路76被引导至气液分离部94。引导至第二燃料气体排出连通孔46b2的燃料排气(反应排气)经由第二气体导出路78被引导至气液分离部94。引导至气液分离部94的燃料排气被气液分离从而去除水分后，因引射器74的文丘里效应而自循环流路82返回到燃料气体供给路70。而且，由气液分离部94分离出的液态水贮存于贮水部96。

如图3所示，在这样的燃料电池堆12中，发电时生成的生成水和冷凝水作为滞留水存在于燃料气体排出连通孔46b内。而且，例如，在燃料电池系统10A搭载于未图示的燃料电池电动汽车的情况下，有时会以燃料电池堆12的一端(端板24a侧)位于比另一端(端板24b侧)靠下方的位置的方式倾斜。

这样，第一燃料气体排出连通孔46b1内的滞留水经由第一连结流路60以及第二连结流路62被引导至泄放口64。另外，第二燃料气体排出连通孔46b2内的滞留水经由第二连结流路62被引导至泄放口64。该情况下，水导出路100位于比泄放口64靠上方的位置，因此存在泄放口64内的滞留水难以排出的状况。

但是，本实施方式中，用第一缩小流路部106以及第二缩小流路部108对燃料排气向气液分离部94的气流进行节流，燃料气体排出连通孔46b内的压力会比较高。因此，燃料电池堆12在如图3那样倾斜的状况下，即使在向燃料电池堆12供给的燃料气体的供给量比较少的情况下，泄放口64内的滞留水也会被燃料排气经由水导出路100顺畅地推动流到贮水部96。

这时，如图4所示，当由排水阀104将排水路102开放(将排水阀104打开)时，贮水部96内的压力降低，因此泄放口64内的滞留水进一步顺畅地被引导至贮水部96。而且，贮水部96内的液态水(包括滞留水)被排出到排水路102。因此，能有效果地抑制因滞留水堵塞燃料气体排出连通孔46b而发电性能降低、或者因滞留水在燃料气体排出连通孔46b内冻结而燃料电池堆12破损的情形。

在该情况下，本实施方式涉及的燃料电池系统10A实现以下的效果。

在燃料电池系统10A中，在单电池层叠体18沿着发电单电池16的层叠方向贯通形成第一燃料气体排出连通孔46b1、第二燃料气体排出连通孔46b2以及泄放口64。另外，在燃料电池堆12设置有：第一气体导出路76，其与第一燃料气体排出连通孔46b1连通，排出燃料排气；以及第二气体导出路78，其与第二燃料气体排出连通孔46b2连通，导出燃料排气。在第一气体导出路76设置有第一缩小流路部106，该第一缩小流路部106通过将燃料排气引导至泄放口64内来使泄放口64内的滞留水流到排水路102。在第二气体导出路78设置有第二缩小流路部108，该第二缩小流路部108通过将燃料排气引导至泄放口64内来使泄放口64内的滞留水流到排水路102。

根据这样的结构，能够使泄放口64内的滞留水经由水导出路导出到排水路102。由此，能够用简单的结构将泄放口64内的滞留水顺畅地排出。

在第一气体导出路76设置具有比第一燃料气体排出连通孔46b1的流路截面积小的流路截面积的第一缩小流路部106，在第二气体导出路78设置具有比第二燃料气体排出连通孔46b2的流路截面积小的流路截面积的第二缩小流路部108。

根据这样的结构，能够用第一缩小流路部106以及第二缩小流路部108提高燃料气体排出连通孔46b内的燃料排气的压力，因此能够用燃料气体排出连通孔46b内的燃料排气将泄放口64内的滞留水推出。

第一缩小流路部106具有第一气体导出路76的一部分缩径而成的第一节流部114，第二缩小流路部108具有第二气体导出路78的一部分缩径而成的第二节流部116。

根据这样的结构，能够用简单的结构对从燃料电池堆12排出的燃料排气的气流进行节流。

燃料电池系统10A具备：气液分离部94，其将从第一气体导出路76以及第二气体导出路78引导的燃料排气进行气液分离；贮水部96，其贮存由气液分离部94分离出的液态水；循环流路82，其用于使由气液分离部94分离出的燃料排气在燃料电池堆12循环；排水路102，其用于排出贮存于贮水部96内的液态水以及滞留水；以及排水阀104，其将排水路102开放和阻断。

根据这样的结构，能够将从燃料排气被气液分离出的液态水和滞留在燃料气体排出连通孔46b内的滞留水一起排出。另外，由排水阀104将排水路102开放，由此能够使贮水部96内的压力降低，因此能够将泄放口64内的滞留水进一步顺畅地排出。

本实施方式不限定于上述的结构。燃料气体排出连通孔46b也可以是三个以上。该情况下，气体导出路(第一气体导出路76等)以及缩小流路部(第一缩小流路部106等)分别设置与燃料气体排出连通孔46b的个数对应的个数。

(第二实施方式)

然后，说明本实用新型的第二实施方式涉及的燃料电池系统10B。在燃料电池系统10B中，对与上述的燃料电池系统10A相同的结构附加相同的附图标记并省略其说明。

如图5所示，在燃料电池系统10B中，气液分离装置80与端板24b直接连结。因此，燃料电池系统10B具有由第一导出孔86形成的第一气体导出路76a以及由第二导出孔90形成的第二气体导出路78a。另外，燃料电池系统10B具备排水机构120，代替上述的排水机构84。

排水机构120具有排水路122、排水阀104、水导出路124、第一缩小流路部126以及第二缩小流路部128。

排水路122包括在气液分离装置80的贮水部96内设置的第一排水路130以及从贮水部96的底部延伸出的第二排水路132。具体来讲，第一排水路130由构成贮水部96的壁部形成。但是，第一排水路130也可以由在贮水部96内设置的配管形成。第二排水路132将贮存于贮水部96内水排出到外部。排水阀104设置于第二排水路132。排水阀104是将第二排水路132开放和阻断的开闭阀。

水导出路124包括：水导出孔110；以及连接流路134，其将从水导出孔110引导的滞留水引导至第一排水路130。连接流路134设置于贮水部96内。具体来讲，连接流路134由在贮水部96内设置的管状构件形成。但是，连接流路134也可以由构成贮水部96的壁部形成。连接流路134在排水路122中的比排水阀104靠上游侧(第一排水路130)合流。

第一缩小流路部126设置于第一排水路130。在由排水阀104将第二排水路132开放时(排水阀104打开时)第一缩小流路部126产生使泄放口64内的滞留水经由水导出路124引导至第一排水路130那样的压差。第一缩小流路部126具有第一排水路130的一部分缩径而成的第一节流部136。第一节流部136的流路截面积小于第一燃料气体排出连通孔46b1(或者第二燃料气体排出连通孔46b2)的流路截面积。

也可以是，由具有比第一燃料气体排出连通孔46b1(第二燃料气体排出连通孔46b2)的流路截面积小的流路截面积的配管形成第一排水路130，由此构成第一缩小流路部126。

第二缩小流路部128设置于连接流路134。第二缩小流路部128具有连接流路134的一部分缩径而成的第二节流部138。第二节流部138的流路截面积小于泄放口64的流路截面积。

也可以是，由具有比泄放口64的流路截面积小的流路截面积的配管形成连接流路134，由此构成第二缩小流路部128。

为了不会因排水阀104而制限流体的流动，第一节流部136(第一缩小流路部126)的流路直径S1、第二节流部138(第二缩小流路部128)的流路直径S2、排水阀104的流路直径Sa(排水阀104打开时的流路直径)优选设定成为Sa>(S1+S2)。但是，S1、S2以及Sa的大小能够适当设定。

在这样的燃料电池系统10B中，如图6所示，当排水阀104打开时，排水路122中的比第一缩小流路部126靠下游侧以及水导出路124中的比第二缩小流路部128靠下游侧的压力降低，因此燃料气体排出连通孔46b内的燃料排气的压力相对地增高(产生压差)。因该压差，泄放口64内的滞留水经由水导出路124排出到排水路122。

在本实施方式中，燃料电池系统10B具备：排水路122，其用于排出由气液分离部94分离出的液态水；排水阀104；以及水导出路124，其将泄放口64内的滞留水引导至排水路122中的比排水阀104靠上游侧。在排水路122设置有第一缩小流路部126，在由排水阀104将排水路122开放时该第一缩小流路部126产生使泄放口64内的滞留水经由水导出路124引导至排水路122那样的压差。

根据这样的结构，在由排水阀104将排水路122开放时，因第一缩小流路部126产生压差而燃料排气被引导至泄放口64内，能够将泄放口64内的滞留水引导至排水路122。由此，能够用简单的结构将泄放口64内的滞留水顺畅地排出。另外，如图5所示，在由排水阀104将排水路122阻断的状态(将排水阀104关闭的状态)下，从燃料气体排出连通孔46b导出到气液分离部94的燃料排气不通过第一缩小流路部126。因此，能够使燃料排气有效率地在燃料电池堆12循环。

第一缩小流路部126设置于排水路122中的比与水导出路124合流的合流部靠上游侧。根据这样的结构，在排水阀104打开时能够将泄放口64内的滞留水进一步顺畅地排出到排水路122。

在水导出路124设置具有比泄放口64的流路截面积小的流路截面积的第二缩小流路部128。

根据这样的结构，能够抑制在排水阀104打开时与泄放口64内的滞留水一起排出的燃料排气的流量。

第一缩小流路部126具有将第一排水路130的一部分缩径而成的第一节流部136，第二缩小流路部128具有将水导出路124的一部分缩径而成的第二节流部138。

根据这样的结构，能够将第一缩小流路部126以及第二缩小流路部128设为简单的结构。

第一缩小流路部126的流路直径S1、第二缩小流路部128的流路直径S2、排水阀104的流路直径Sa设定成为Sa>(S1+S2)。

根据这样的结构，不会因在排水阀104流动的流体的流量而限制在第一缩小流路部126以及第二缩小流路部128各自流动的流体的流量，因此能够将泄放口64内的滞留水更顺畅地排出。

在本实施方式中，也可以省略第二缩小流路部128。即使在该情况下，也能够将泄放口64内的滞留水顺畅地排出到排水路122。

(第三实施方式)

然后，说明本实用新型的第三实施方式涉及的燃料电池系统10C。在燃料电池系统10C中，对与上述的第二实施方式涉及的燃料电池系统10B相同的结构附加相同的附图标记并省略其说明。

如图7所示，燃料电池系统10C设置有排水机构140，代替排水机构120。排水机构140具备缩小流路部142，代替第一缩小流路部126。而且，排水机构140不具有上述的第二缩小流路部128。缩小流路部142设置于第一排水路130中的比连接流路134的合流部靠下游侧。缩小流路部142具有第一排水路130的一部分缩径而成的节流部144。节流部144的流路截面积小于第一燃料气体排出连通孔46b1(或者第二燃料气体排出连通孔46b2)的流路截面积。

缩小流路部142作为用文丘里效应将泄放口64内的滞留水引导至第一排水路130的引射器来发挥功能。也就是说，连接流路134在第一排水路130中的缩小流路部142的上游侧的附近合流。

在这样的燃料电池系统10C中，如图8所示，当排水阀104打开时，燃料排气从气液分离部94排出到排水路122。这时，在节流部144流动的燃料排气的流速增加，因此在节流部144的上游侧产生低的压力，泄放口64内的滞留水经由水导出路124被吸引到第一排水路130。因此，泄放口64内的滞留水顺畅地排出。

在本实施方式中，缩小流路部142作为用文丘里效应将泄放口64内的滞留水引导至排水路122的引射器来发挥功能。

根据这样的结构，能够用简单的结构将泄放口64内的滞留水顺畅地排出。另外，在由排水阀104将排水路122阻断的状态下，从燃料气体排出连通孔46b导出到气液分离部94的燃料排气不通过缩小流路部142。因此，能够使燃料排气有效率地在燃料电池堆12循环。

本实用新型不限定于上述的实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内能够进行各种变更。

在燃料电池系统10B、10C中，燃料气体排出连通孔46b以及氧化剂气体排出连通孔42b的个数也可以是一个或者三个以上。燃料电池系统10A～10C也可以具备将存在于氧化剂气体排出连通孔42b内的滞留水排出的排水机构。该情况下，该排水机构能够与上述的排水机构84、120、140同样地构成。

将以上的实施方式总结如下。

上述的实施方式公开了一种燃料电池系统，其具备燃料电池堆12，该燃料电池堆具有多个发电单电池16层叠而成的单电池层叠体18，所述发电单电池形成有使反应气体沿着发电面40流动的反应气体流路48、52，在所述单电池层叠体沿着所述发电单电池的层叠方向贯通形成有：排出连通孔42b、46b，其用于排出从所述反应气体流路引导的反应排气；以及泄放口64，其与所述排出连通孔连通，用于排出所述排出连通孔内的滞留水，在燃料电池系统10A～10C中，具备：气体导出路76、76a、78、78a，其流通从所述排出连通孔引导的所述反应排气；水导出路100、124，其流通从所述泄放口内引导的所述滞留水；以及排水路102、122，其用于将从所述水导出路引导的所述滞留水排出到所述燃料电池系统的外部，在所述气体导出路以及所述排水路中的任一者设置有缩小流路部106、108、126、142，所述缩小流路部通过将所述反应排气引导至所述泄放口内来使所述泄放口内的所述滞留水流到所述排水路。

在上述的燃料电池系统中，公开了如下的燃料电池系统：设置多个所述排出连通孔，在所述燃料电池堆设置与多个所述排出连通孔连通的多个所述气体导出路76、78，在多个所述气体导出路分别设置具有比多个所述排出连通孔的流路截面积小的流路截面积的所述缩小流路部106、108。

在上述的燃料电池系统中，也可以是，所述缩小流路部具有多个所述气体导出路各自的一部分缩径而成的节流部114、116。

在上述的燃料电池系统中，也可以是，具备：气液分离部94，其将从所述多个气体导出路引导的所述反应排气进行气液分离；贮水部96，其贮存由所述气液分离部分离出的液态水；循环流路82，其用于使由所述气液分离部分离出的反应排气在所述燃料电池堆循环；所述排水路102，其用于排出贮存于所述贮水部内的所述液态水以及所述滞留水；以及排水阀104，其将所述排水路开放和阻断。

在上述的燃料电池系统中，公开了如下的燃料电池系统：具备：气液分离部，其将从所述排出连通孔引导的所述反应排气进行气液分离；所述排水路122，其用于排出由所述气液分离部分离出的液态水；排水阀，其用于将所述排水路开放和阻断；以及所述水导出路124，其将所述泄放口内的所述滞留水引导至所述排水路中的比所述排水阀靠上游侧，在所述排水路设置所述缩小流路部126、142，在由所述排水阀将所述排水路开放时所述缩小流路部产生使所述泄放口内的所述滞留水经由所述水导出路引导至所述排水路那样的压差。

在上述的燃料电池系统中，也可以是，所述缩小流路部设置于所述排水路中的比与所述水导出路合流的合流部靠上游侧。

在上述的燃料电池系统中，也可以是，所述缩小流路部是第一缩小流路部126，在所述水导出路设置具有比所述泄放口的流路截面积小的流路截面积的第二缩小流路部128。

在上述的燃料电池系统中，也可以是，所述第一缩小流路部具有将所述排水路的一部分缩径而成的第一节流部136，所述第二缩小流路部具有将所述水导出路的一部分缩径而成的第二节流部138。

在上述的燃料电池系统中，也可以是，所述第一缩小流路部的流路直径S1、所述第二缩小流路部的流路直径S2、所述排水阀的流路直径Sa设定成为Sa>(S1+S2)。

在上述的燃料电池系统中，也可以是，所述缩小流路部142作为用文丘里效应将所述泄放口内的所述滞留水引导至所述排水路的引射器来发挥功能。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统，其具备燃料电池堆(12)，该燃料电池堆具有多个发电单电池(16)层叠而成的单电池层叠体(18)，所述发电单电池形成有使反应气体沿着发电面(40)流动的反应气体流路(48、52)，在所述单电池层叠体沿着所述发电单电池的层叠方向贯通形成有：排出连通孔(42b、46b)，其用于排出从所述反应气体流路引导的反应排气；以及泄放口(64)，其与所述排出连通孔连通，用于排出所述排出连通孔内的滞留水，在所述燃料电池系统(10A～10C)中，具备：

气体导出路(76、76a、78、78a)，其流通从所述排出连通孔引导的所述反应排气；

水导出路(100、124)，其流通从所述泄放口内引导的所述滞留水；以及

排水路(102、122)，其用于将从所述水导出路引导的所述滞留水排出到所述燃料电池系统的外部，

在所述气体导出路以及所述排水路中的任一者设置有缩小流路部(106、108、126、142)，所述缩小流路部通过将所述反应排气引导至所述泄放口内来使所述泄放口内的所述滞留水流到所述排水路。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，

设置多个所述排出连通孔，

在所述燃料电池堆设置与多个所述排出连通孔连通的多个所述气体导出路(76、78)，

在多个所述气体导出路分别设置具有比多个所述排出连通孔的流路截面积小的流路截面积的所述缩小流路部(106、108)。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述缩小流路部具有多个所述气体导出路各自的一部分缩径而成的节流部(114、116)。

4.根据权利要求2或3所述的燃料电池系统，其特征在于，具备：

气液分离部(94)，其将从所述多个气体导出路引导的所述反应排气进行气液分离；

贮水部(96)，其贮存由所述气液分离部分离出的液态水；

循环流路(82)，其用于使由所述气液分离部分离出的反应排气在所述燃料电池堆循环；

所述排水路(102)，其用于排出贮存于所述贮水部内的所述液态水以及所述滞留水；以及

排水阀(104)，其将所述排水路开放和阻断。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，具备：

气液分离部，其将从所述排出连通孔引导的所述反应排气进行气液分离；

所述排水路(122)，其用于排出由所述气液分离部分离出的液态水；

排水阀，其用于将所述排水路开放和阻断；以及

所述水导出路(124)，其将所述泄放口内的所述滞留水引导至所述排水路中的比所述排水阀靠上游侧，

在所述排水路设置有所述缩小流路部(126、142)，在由所述排水阀将所述排水路开放时所述缩小流路部产生使所述泄放口内的所述滞留水经由所述水导出路引导至所述排水路那样的压差。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述缩小流路部设置在所述排水路中的比与所述水导出路合流的合流部靠上游侧。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述缩小流路部是第一缩小流路部(126)，

在所述水导出路设置具有比所述泄放口的流路截面积小的流路截面积的第二缩小流路部(128)。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述第一缩小流路部具有将所述排水路的一部分缩径而成的第一节流部(136)，

所述第二缩小流路部具有将所述水导出路的一部分缩径而成的第二节流部(138)。

9.根据权利要求7或8所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述第一缩小流路部的流路直径S1、所述第二缩小流路部的流路直径S2、所述排水阀的流路直径Sa设定成为Sa>(S1+S2)。

10.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述缩小流路部作为用文丘里效应将所述泄放口内的所述滞留水引导至所述排水路的引射器来发挥功能。

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