JP2006302655A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システム内の加湿水循環構成を簡略化する。
【解決手段】燃料電池スタック１００の下方に、燃料電池スタック１００の全ての導出口をカバーするように配置され、燃料電池スタック１０から排出されたガスを凝縮器に案内する排気マニホールド５３Ａ１と、排気マニホールド５３Ａ１と接続開口を介して接続されると共に、水を貯留する貯留部５３Ｂ１とを備えている。貯留部５３Ｂ１には、その車両走行方向下流側位置に、噴射ノズルに供給するため、貯留している水が供給ポンプにより吸い出されるように、接続部５３Ｌが設けられている。このように、排気マニホールド５３Ａ１と接続開口を介して接続された貯留部５３Ｂ１に貯留された水を、噴射ノズルに供給するようにしているので、より構成を簡略化することができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、燃料電池システムにかかり、より詳細には、燃料電池スタックに供給する水を貯留する貯留室を有する燃料電池システムに関する。

従来、高分子電解質膜を使用した燃料電池では、電解質膜を挟んで両側に燃料室及び酸素室が存在し、燃料室における燃料ガスが燃料極を介し、或いは、酸素室における酸化ガス（主として外気）が酸素極を介し、イオン化し、そのイオンを、電解質膜を介して取り出して電力を得ている。

上記酸素室からは、電力取得後、酸化ガスが排気室（排気マニホールド）に排出される。

また、上記酸素室への酸化ガスの流入の際、酸素室に、水タンクからの冷却水を噴射流入する。このように、酸素室に冷却水が噴射されるので、噴射された水は、酸素室を介して排気室に到達する。

ところで、排気室は水を貯留するところではなく、また、排気室に到達する水を冷却水として利用するため、従来、排気室に存在する水をポンプにより吸い出し上記水タンクに戻すようにしている（特許文献１）。
しかし、上記燃料電池システムでは、排気室に存在する水を水タンクに戻すためのポンプが必要となり、構成が複雑となる。
特開２００１−２６８７２０号公報

本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、より構成を簡略化した燃料電池システムを提供することを目的とする。

以上のような問題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。
（１） 燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される導入口及び反応後の酸化ガスが排出される導出口を有する酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、
前記酸化ガス室に酸化ガスと共に水を噴射流入させる噴射流入手段と、
前記各燃料電池の導出口全てを収容するように開口が設けられ、該開口を通して前記反応後の酸化ガス及び前記酸化ガス室に噴射された水が流入されると共に、該流入された水を貯留する流入貯留室と、
前記流入貯留室に貯留された水を前記噴射流入手段に供給する供給手段と、
を備えた燃料電池システム。

（２） 前記流入貯留室は、予め定められた位置に排水口が設けられ、かつ貯留された水が該排水口に集まり易いように、底面が前記排水口に向かって下方に傾斜しており、前記供給手段は前記排水口に接続されていることを特徴とする上記（１）記載の燃料電池システム。

（３） 前記流入貯留室は、
反応後の酸化ガスを流入させる前記開口が設けられ、流入された酸化ガスを一旦収容した後排出する流入室と、
前記排水口が設けられ、前記流入された水を貯留する貯留室と、
前記酸化ガスが前記貯留室に直接到達しないように規制すると共に前記流入室に流入された水を接続開口を通して前記貯留室に流入させる規制板と、
を備えたことを特徴とする上記（１）又は（２）記載の燃料電池システム。

（４） 前記貯留室は、貯留された水の移動を抑制する抑制板が設けられたことを特徴とする上記（３）記載の燃料電池システム。

請求項１記載の発明によれば、燃料電池スタックの複数の導入口全てを収容するように開口が設けられ、該開口に収容された複数の導出口を介して酸化ガス及び噴射された水が流入されると共に、該流入された水を貯留する流入貯留室と、該流入貯留室に貯留された水を噴射流入手段に供給するので、ガスの流入室内の水を貯留室に吸い出すポンプ等を不要とすることができ、構成をより簡素化することができる。
請求項２記載の発明によれば、供給手段を、前記流入貯留室における貯留された水が集まり易い予め定められた位置に接続しているので、より安定して水を噴射流入手段に供給することができる。

請求項３記載の発明によれば、流入貯留室を、前記複数の開口全てを収容するように開口が設けられた流入室と、貯留室の間に規制板を設けたので、酸化ガスの排気流が直接貯留室内の水面に当たることがないので、排気流による貯留室内の水の偏在が抑制される。
請求項４記載の発明によれば、貯留室に、貯留された水の移動を抑制する抑制板を設けているので、加速度や傾斜などによって、貯留室に貯留する水が偏在することを抑制することができ、より安定して水を噴射流入手段に供給することができる。

次にこの発明の好適実施形態について説明する。この実施形態は、電気自動車に搭載される燃料電池システムである。図１は、この発明の燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されているように、この燃料電池システム１は燃料電池スタック１００、水素貯蔵タンク１１を含む燃料供給系１０、空気供給系１２、水供給系５０、負荷系７とに大略構成される。

この燃料電池スタック１００の構成について説明する。燃料電池スタック１００は、燃料電池単位セル１５と燃料電池セパレータ１３とを交互に積層して構成されている。図２は、燃料電池用セパレータ１３を示す全体正面図、図３は、燃料電池セパレータ１３で構成された燃料電池スタック１００の部分断面平面図（図２におけるＡ‐Ａ断面図）、図４は、燃料電池用セパレータ１３の全体背面図である。

セパレータ１３は、単位セル１５の電極に接触して電流を外部に取り出すための集電部材３、４と、各集電部材３、４の周端部に外装される枠体８、９とを備えている。集電板である集電部材３、４は金属で構成されている。構成金属は、導電性と耐食性を備えた金属で、例えば、ステンレス、ニッケル合金、チタン合金等に耐蝕導電処理を施したもの等が挙げられる。

集電部材３は、単位セル１５の燃料極に接触し、集電部材４は酸素極に接触する。集電部材３には、プレス加工によって、突出形成された複数の凸状部３２が形成されている。
凸状部３２は、板材の長辺とに沿って短辺方向へ向けて、等間隔で配列されている。長辺に沿って（図２における横方向）配置された凸状部３２の間に形成された溝によって、凸状部３２の間には水素流路３０１が形成され、凸状部３２の裏側に形成された溝３３によって、水素流路３０２が形成されている。この凸状部３２の頂点部分の面は、燃料極が接触する当接部３２１となっている。集電部材３が網体であるため、当接部３２１が接触する部分においても、孔３２０を介して、燃料極は燃料ガスを供給することができる。また、水素流路３０１と水素流路３０２の間も、孔３２０を介して、水素ガスが相互に流通可能となる。

集電部材３の両端部には、流通孔３５が形成され、セパレータ１３を積層した場合に、この流通孔３５によって水素供給路が構成される。
集電部材４は、矩形の板材から成り、プレス加工によって、複数の凸状部４２が形成されている。凸状部４２は、板材の短辺に平行に直線状に連続して形成されており、等間隔で配置されている。凸状部４２の間には、溝が形成されて、空気が流通する空気流路４０が形成されている。この凸状部４２の頂点部分の面は、酸素極が接触する当接部４２１となっている。また、凸状部４２の裏側は溝状の中空部４１となっており、中空部４１の両端は、閉鎖されている。

以上のような集電部材３、４は、各凸状部３２と凸状部４２が外側となるように重ね合わされて固定される。このとき、集電部材３の裏側面３４と空気流路４０の裏側面４０３が当接した状態となり、相互に通電可能な状態となる。また、空気流路４０は、図３に示されているように、単位セル１５に重ね合わされ、溝の開口部４００を閉鎖することにより、管状の流路が構成され、空気流路４０の内壁の一部が酸素極で構成される。この空気流路４０から、単位セル１５の酸素極に酸素と水が供給される。酸素極に供給される酸素は、空気流路４０を通過する空気中に含有される酸素である。

空気流路４０の一端側開口部は、空気と水が流入する導入口４３となり、他端の開口部は、空気と水が流出する導出口４４となっている。この導入口４３から導出口４４までの空気流路４０及びその集合体が、固体電解質膜に酸素を供給する酸素室（空気室）として機能する。

また、中空部４１の一端側開口部は、空気と水が流入する流入開放口４５となり、他端の開口部は、空気と水が流出する流出開放口４６となっている。以上のような構成において、空気流路４０と中空部４１は、交互に平行に配置され、相互に側壁４７を挟んで隣接した構成となっている。

集電部材３、４には、枠体８、９がそれぞれ重ねられる。図２に示されているように、集電部材３に重ねられる枠体８は、集電部材３と同じ大きさに構成され、中央には、凸状部３２を収納する窓８１が形成されている。また、両端部近傍には、集電部材３の流通孔３５に合致する位置に孔８３が形成されており、この孔８３と窓８１との間には、集電部材３に接触する側の平面に凹部が形成され、水素流通経路８４が設けられている。また、集電部材３に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓８１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部８２が設けられている。この収納部８２に収納された単位セル１５の燃料極表面と、水素流路３０１、３０２と、窓８１とによって、燃料室３０が画成される。このように、燃料室は、燃料極に隣接して設けられ、酸素室は酸素極に隣接して設けられている。

集電部材４に重ねられる枠体９は、枠体８と同じ大きさに構成され、中央には、凸状部４２を収納する窓９１が形成されている。また、両端部近傍には、枠体８の孔８３に合致する位置に孔９３が形成されている。枠体８の集電部材４が重ねられる側の面には、枠体８の対向する一対の長辺に沿って溝が形成され、集電部材３、４に重ねることによって、空気流通路９４、９５が構成される構造となっている。空気流通路９４の一端は、枠体８の長辺側の端面に形成された開口９４１に接続され、他端は空気流路４０の導入口４３に接続されている。

上流側の空気流通路９４は、開口９４１側から空気流路４０側へ向けて横断面積が漸減するように、端部内壁がテーパー面９４２となっており、後述する空気マニホールド５４から噴射される霧状水の取り入れを容易としている。一方、下流側の空気流通路９５の一端は、空気流路４０の導出口４４に接続され、他端は、枠体８の長辺側端面に形成された開口９５１に接続されている。空気流通路９５は、開口９５１側から空気流路４０側へ向けて横断面積が漸減するように、端部内壁がテーパー面９５２となっている。燃料電池スタック１００が傾いた際にも、このテーパー面９５２によって、水の排出が維持される。 また、枠体９の、集電部材４に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓９１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部９２が設けられている。

図５は単位セル１５の拡大断面図である。単位セル１５は、固体高分子電解質膜１５ａと、該固体高分子電解質膜1５ａの両側面にそれぞれ重ねられた酸化剤極である酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとを備えていて、固体高分子電解質膜１５ａは、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとで挟持されている。固体高分子電解質膜1５ａは、収納部８２、９２に合致した大きさに形成され、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃは、窓９１、８１に合致した大きさに形成されている。単位セル１５の厚さは、枠体８、９や集電部材３、４の厚さに比べると極めて薄いので、図面では、一体の部材として表示している。

空気流路４０の内壁には、親水性処理が施されている。内壁表面と水の接触角が４０°以下、好ましくは３０°以下となるように表面処理が施されているとよい。処理方法としては、親水処理剤を、表面に塗布する方法が取られる。塗布される処理剤としては、ポリアクリルアミド、ポリウレタン系樹脂、酸化チタン（Ｔｉ Ｏ₂）等が挙げられる。

以上のように構成された枠体８、９によって集電部材３、４を保持してセパレータ１３が構成され、セパレータ１３と単位セル１５を交互に積層して、燃料電池スタック１００が構成される。図６は燃料電池スタック１００の部分平面図である。燃料電池スタック１００の上面には、多数の導入口４３が開口し、この導入口４３に、後述するように、空気マニホールド５４から空気が流入するとともに、空気マニホールド５４内で、噴射流入手段であるノズル５５から噴射された水が同時に流入する。このノズルは、水を液滴の状態で、燃料電池スタック１００に供給する。導入口４３から流入した空気と液滴状の水は、潜熱冷却により集電部材３、４を冷却する。また、燃料電池スタック１００の底面には、図６に示されている導入口４３に対向する位置に、多数の導出口４４が開口し、この導出口４４から空気と、噴射供給された水が流出する。即ち、導入口４３は、燃料電池スタック１００の上面に、縦横に多数開口し、同様に、導出口４４は、燃料電池スタック１００の底面に、縦横に多数開口することとなる。

次に、図１に示されている燃料電池システムの構成について説明する。
燃料供給系１０の構成について説明する。燃料ガスボンベである水素貯蔵タンク１１には、燃料ガス供給流路２０１Ａ、２０１Ｂを介して燃料電池スタック１００のガス取入口に接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ａには、水素元バルブ１８、一次圧センサＳ０、レギュレータ１９、二次圧センサＳ１、第１ガス供給弁２０及び水素調圧弁２１、第２ガス供給弁２２、三次圧センサＳ２が順に設けられ、この燃料ガス供給流路２０１Ａは、燃料ガス供給流路２０１Ｂの一端に接続している。燃料ガス供給流路２０１Ｂの他端は、燃料電池スタック１００の上記ガス取入口２０１ＢのＩＮに接続されている。燃料電池スタック１００のガス排出口には、ガス排出流路２０２の一端が接続され、その他端は、燃料ガス供給流路２０１Ｂに接続され、燃料ガスの循環路が構成される。ガス排出流路２０２には、燃料電池スタック１００のガス排出口側から順に、トラップ２４、循環ポンプ２５、循環電磁弁２６が配置されている。トラップ２４には、水レベルセンサＳ１０が取り付けられ、さらに、ガス導出路２０３の一端が接続されている。ガス導出路２０３の他端は、空気ダクト１２４に接続されている。ガス導出路２０３には、排気電磁弁２７が設けられている。

次に空気供給系１２について説明する。空気供給系１２は、空気導入路１２３と、空気マニホールド５４と、空気排出路である空気ダクト１２４とを備えている。空気導入路１２３には、フィルタ１２１、空気ファン１２２、空気マニホールド５４の順で流入方向に沿って設けられている。
空気導入路１２３内には、空気マニホールド５４内の直前位置に、冷却水を空気導入路１２３内へ向けて噴射するノズル５５が設けられている。このノズル５５は、空気マニホールド５４内に設けられていてもよい。空気マニホールド５４は、燃料電池スタック１００の導入口４３に空気を分割して流入させる。

空気ダクト１２４は、燃料電池スタック１００の導出口４４に接続され、導出口４４から流出した空気を合流させ、凝縮器５１を介して外部へ導流する。空気ダクト１２４の終端部には、ファンが取り付けられた凝縮器５１が設けられ、続いてフィルタ１２５が接続されている。凝縮器５１は、空気から水分取り出す。また、ノズル５５から供給された水の内、燃料電池スタック１００内で蒸発した水分も、ここで回収される。空気ダクト１２４には、排気温度センサＳ９が設けられ、燃料電池スタック１００内の温度が間接的に検出される。

次に、水供給系について説明する。水供給系５０は、貯水手段としての水タンク５３１と、凝縮器５１で回収した水を水タンク５３１へ導く導水路５７と、水タンク５３１の水をノズル５５へ導く給水路５６とを有する。導水路５７には、回収ポンプ６２が設けられている。回収ポンプ６２は、凝縮器５１で排気ガスから取り出された水を、水タンク５３１へ送り込む。水タンク５３の構成については、後述する。
給水路５６には、フィルタ６４、水供給手段である供給ポンプ６１が順に設けられている。水タンク５３１には、水温センサＳ５と、貯水量検出手段であるタンク水位センサＳ７が設けられている。

燃料電池スタック１００には、負荷系７が接続されており、燃料電池スタック１００で出力される電力は、この負荷系７に供給される。燃料電池スタック１００の電極は、配線７１を介してインバータ７３に接続され、インバータ７３からモータなどの負荷に電力が供給される。インバータ７３には、スイッチ手段であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor／絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）７５を介して補助電源７６が接続されている。補助電源７６は、例えば、バッテリ、キャパシタなどで構成することができる。
この負荷系７には、燃料電池スタック１００の出力電圧を検出する電圧センサＳ４と、同じく出力電流を検出する電流センサＳ３が設けられている。

燃料電池システム１の制御系は、各センサＳ０〜Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０の検出値が入力され、レギュレータ１９、各電磁弁１８〜１９２０、２２、２７、各ポンプ２５、６１、６２、ファン１２２、インバータ７３、ＩＧＢＴ７５を制御する制御装置（ＥＣＵ）を備えている。この制御装置には、図示しないイグニッションスイッチが接続され、車両を駆動させる駆動モータの駆動や停止の指示信号が入力される。

図７に示すように、上記のように構成された燃料電池システム１は、車両１６１底部に搭載される。
車両１６１は、駆動部１６２、車室１６３、前車輪Ｗ１、後車輪Ｗ２を備えている。駆動部６２には、上記モータ７４が配設され、モータ７４を駆動することによって、車輪Ｗ１を駆動輪として回転させることができる。そして、燃料電池システム１は、車室１６３の図示されない床の直下の前車輪Ｗ１と後車輪Ｗ２との間に、水平に配設される。そのために、燃料電池システム１は比較的偏平な形状にされ、燃料電池システム１を構成する各要素は、トレイ１６６の上に配設される。

すなわち、図８にも示すように、トレイ１６６上に、車両１６１を前進走行させる方向、すなわち、走行方向における上流側から下流側にかけて、ファンＡｓｙ１３８、燃料電池スタック１００、及び凝縮器５１が配設される。なお、１３６はダクト構造を有する排気管を示す。

燃料電池スタック１００と凝縮器５１との間には、水補機箱６８が配設され、水補機箱６８内には、前述した供給ポンプ６１、水供給電磁弁６３等が収容される。また、水補機箱６８に隣接させて水素補機箱６９が配設され、水素補機箱６９内に排気電磁弁２７等が収容される。

また、燃料電池スタック１００と凝縮器５１との間には、バッテリＢ１〜Ｂ３から成るバッテリユニット７１、バッテリＢ４〜Ｂ９から成るバッテリユニット７２が配設される。各バッテリユニット７１、７２は燃料電池スタック１００に対して補助電源７６として使用され、モータ７４の負荷が大きい場合に、バッテリユニット７１、７２からモータ７４に電流を供給することができる。

また、トレイ１６６の下には、燃料電池スタック１００の全ての導出口４４をカバー（収容）するように、水タンク５３１が配設される。そのために、該水タンク５３１は偏平な形状を有し、燃料電池スタック１００下方に置かれる。
車外から取り込まれた空気は、図７の破線の矢印で示されるように、ファンＡｓｓｙ１３８内を流れた後、燃料電池スタック１００に送られ、該燃料電池スタック１００内を垂直方向に上から下に向けて流れ、続いて、燃料電池スタック１００から排出されたガスは、水タンク５３１を介して、凝縮器３３に送られ、該凝縮器３３内を流れた後、排気管３６を介して排出される。

次に、燃料電池スタック１００の下方に、燃料電池スタック１００の全ての導出口４４をカバーするように配置され、空気マニホールド５４から燃料電池スタック１００に噴射され、燃料電池スタック１００を介して落下した水を回収し貯留する水タンク５３１の構成を説明する。

図９（Ａ）に示すように、水タンク５３１の第１の例は、燃料電池スタック１００の下方に、燃料電池スタック１００の全ての導出口４４をカバーするように配置され、燃料電池スタック１０から排出されたガスを凝縮器５１に案内する排気マニホールド５３Ａ１と、排気マニホールド５３Ａ１と開口を介して接続されると共に、水を貯留する貯留部５３Ｂ１とを備えている。貯留部５３Ｂ１には、その車両１６１走行方向下流側位置に、貯留している水が供給ポンプ６１により吸い出されるように、接続部（排水口）５３Ｌが設けられている。

このように、排気マニホールド５３Ａ１と開口を介して貯留部５３Ｂ１を接続させているので、燃料電池スタック１００を介して落下した水を回収し貯留することができる。
そして、本実施の形態では、上記排気マニホールド５３Ａ１内には、車両１６１の走行方向における上流側から下流側にかけて徐々に下方に下がる規制板５３Ｋが、貯留部５３Ｂ１を覆うように、配置されている。

上記のように規制板５３Ｋが走行方向における上流側から下流側にかけて徐々に下方に下がるように配置されているので、燃料電池スタック１０から排出されたガスを凝縮器５１に案内することができる。また、規制板５３Ｋが貯留部５３Ｂ１を覆うように配置して、燃料電池スタック１０から排出されたガスが直接、貯留部５３Ｂ１に貯留された水にあたることを防止している。なぜなら、燃料電池スタック１０から排出されたガスが下方にある水に直接あたると、これにより水が貯留部５３Ｂ１の周囲に移動してしまい、接続部（排水口）５３Ｌから供給ポンプ６１が吸い出すことができなくなるからである。
なお、空気マニホールド５４から噴射される霧状水は、燃料電池スタック１００を介して規制板５３Ｋまで落下し、規制板５３Ｋをつたわり、上記開口を介して貯留部５３Ｂ１に落下して貯留される。

図９（Ｂ）は、規制板５３Ｋの他の構成を示す内部構成図である。規制板５３Ｋは、排出ガスの水面への勢いを緩和する作用を有すればよく、例えば、網状の板、又は複数のスリットを形成した板など、水の透過できる隙間を多数有する板材であってもよい。この場合には、排ガス流は、規制板５３Ｋに当たって、一部は貯留部５３Ｂ１内の水面に当たるが、風流の勢いは減殺されており、水が風下に偏る程の勢いはなくなっている。また、燃料電池スタック１００から落下する水は、規制板５３Ｋの有する隙間から貯留部５３Ｂ１に落下するので、規制板５３Ｋを傾斜させる必要がなく、貯留部５３Ｂ１に溜められた水の水面に平行に、かつ、貯留部５３Ｂ１の直上（排気マニホールド５３Ａ１と貯留部５３Ｂ１の間）に設けることができる。これにより、排出ガス流の圧損を抑制でき、かつ排気マニホールド５３Ａ１の高さｈを小さくする（空気が流通する流路の断面積を減らすことなく、流路断面積を十分に採る）ことが可能となる。特に、燃料電池スタック１００の下側は、配置スペースが制限されるので、特に有用である。

また、上記のように、貯留している水が供給ポンプ６１により吸い出されるように、接続部（排水口）５３Ｌが、貯留部５３Ｂ１における、車両１６１走行方向下流側位置に設けているのは次の理由からである。

車両１６１が加速すると、貯留された水は、加速度によって車両１６１走行方向下流側位置に移動する。このように、車両１６１の加速に伴って車両１６１走行方向下流側位置に水が移動するので、移動する位置、即ち、貯留部５３Ｂ１における車両１６１走行方向下流側位置に接続部５３Ｌを設けると、車両１６１が加速しても貯留された水を供給ポンプ６１が吸い出すことができるようにすることができるからである。

図１０には、水タンク５３１の第２の例が示されている。水タンク５３１の第２の例は、上記第１の例における排気マニホールド５３Ａ１と同一の構成の排気マニホールド５３Ａ２と、上記第１の例における貯留部５３Ｂ１と同様に、その車両１６１走行方向下流側位置に、貯留している水が供給ポンプ６１により吸い出されるように、接続部５３Ｌが設けられた貯留部５３Ｂ２とが設けられている。

水タンク５３１の第２の例における貯留部５３Ｂ２は、図１０（Ａ）に示すように、車両１６１の走行方向における上流側から下流側にかけて徐々に下方に下がるように傾斜する底面を備えている。

車両１６１が減速すると、貯留された水は、車両１６１走行方向上流側位置に移動する。このように、車両１６１の減速に伴って車両１６１走行方向上流側位置に水が移動するので、上記第１の例のように車両１６１走行方向下流側位置に接続部５３Ｌを設けると、貯留された水を供給ポンプ６１が吸い出すことができなくなる恐れがある。そこで、車両１６１が減速しても、車両１６１走行方向上流側位置に水が移動しない又はしにくくするため、貯留された水が車両１６１走行方向下流側位置に移動するように、底面を、車両１６１の走行方向における上流側から下流側にかけて徐々に下方に下がるように傾斜させている。

また、第２の例では、貯留部５３Ｂ２に、両端側に穴が形成され、貯留された水が移動するのを抑制する抑制板５３Ｃが、車両１６１の走行方向に所定間隔で複数、本例では、２つ備えている。

このように抑制板５３Ｃを貯留部５３Ｂ２に設けているので、車両１６１の減速に伴って、貯留された水が車両１６１走行方向上流側位置に移動することを抑制することができる。
ここで、抑制板５３Ｃにより、貯留された水の移動を完全に規制することができてしまうと、即ち、貯留部５３Ｂ２における水を貯留する部分が、複数の領域に完全に仕切られてしまうと、接続部５３Ｌ側の領域に貯留する水のみを利用し、他の領域に貯留した水を利用することができなくなる。そこで、第２の例では、抑制板５３Ｃに、その両端側に穴を形成し、水が最終的には接続部５３Ｌ側の領域に貯留するようにしている。

以上説明したように本実施の形態では、水タンクを、燃料電池スタックの下方に、燃料電池スタックの全ての導出口をカバーするように配置され、燃料電池スタックから排出されたガスを凝縮器に案内する排気マニホールドと、排気マニホールドと接続されると共に、水を貯留する貯留部とで構成し、この貯留部に貯留された水を吸い出し、冷却水として再利用するので、従来、排気マニホールドの底面に貯留する水を吸出し水タンクに供給するポンプを不要とすることができる。

この発明の燃料電池システム１を示すブロック図である。 燃料電池用セパレータを示す全体正面図である。 燃料電池セパレータで構成された燃料電池スタックの部分断面平面図（Ａ‐Ａ断面図）である。 燃料電池セパレータの全体背面図である。 単位セルの構成を示す拡大側面断面図である。 燃料電池スタックの上面の構成を示す部分平面図である。 燃料電池システムの燃料電池搭載車両への搭載状態を示す側面透視図である。 燃料電池システムの斜視図である。 水タンクの第１の例の内部構成図である。 （Ａ）は、水タンクの第２の例の内部構成図、（Ｂ）は抑制板の平面図である。

符号の説明

１ 燃料電池システム
１００ 燃料電池スタック（燃料電池）
５３ 水タンク（流入貯留室）
５３Ａ１、５３Ａ２ 排気マニホールド（流入室）
５３Ｂ１、５３Ｂ２ 貯留部（貯留室）
５３Ｋ 規制板
５３Ｃ 抑制板
５５ ノズル（噴射流入手段）
６１ 供給ポンプ（供給手段）

Claims (4)

1. 燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される導入口及び反応後の酸化ガスが排出される導出口を有する酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、
   前記酸化ガス室に酸化ガスと共に水を噴射流入させる噴射流入手段と、
   前記各燃料電池の導出口全てを収容するように開口が設けられ、該開口を通して前記反応後の酸化ガス及び前記酸化ガス室に噴射された水が流入されると共に、該流入された水を貯留する流入貯留室と、
   前記流入貯留室に貯留された水を前記噴射流入手段に供給する供給手段と、
   を備えた燃料電池システム。
2. 前記流入貯留室は、予め定められた位置に排水口が設けられ、かつ貯留された水が該排水口に集まり易いように、底面が前記排水口に向かって下方に傾斜しており、前記供給手段は前記排水口に接続されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
3. 前記流入貯留室は、
   反応後の酸化ガスを流入させる前記開口が設けられ、流入された酸化ガスを一旦収容した後排出する流入室と、
   前記排水口が設けられ、前記流入された水を貯留する貯留室と、
   前記酸化ガスが前記貯留室に直接到達しないように規制すると共に前記流入室に流入された水を接続開口を通して前記貯留室に流入させる規制板と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池システム。
4. 前記貯留室は、貯留された水の移動を抑制する抑制板が設けられたことを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
   

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