JP2012038467A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つコンパクトな構成で、加湿器に生成水を確実に供給することができ、良好な発電性能を確保することを可能にする。
【解決手段】燃料電池スタック１０を構成する加湿器３６は、加湿器ジョイント部１０１と、前記加湿器ジョイント部１０１の内部に収容される樹脂製配管１１２とを備える。樹脂製配管１１２の内部には、オフガスの流れ方向に沿って第１内壁面１１４ａと第２内壁面１１４ｂとが設けられる。第１内壁面１１４ａにより形成される第１開口部１１６ａの開口断面積は、第２内壁面１１４ｂにより形成される第２開口部１１６ｂの開口断面積よりも大きく設定される。第１内壁面１１４ａと第２内壁面１１４ｂとの境界領域には、前記第１内壁面１１４ａから前記第２内壁面１１４ｂに向かって内方に傾斜する傾斜底面１１８ａを有する複数の溝部１１８が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックに関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セル（単位セル）を備えている。この種の燃料電池は、通常、所定数の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

燃料電池スタックでは、積層されている各発電セルのアノード側電極及びカソード側電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス供給連通孔及び反応ガス排出連通孔を備えている。

その際、燃料電池スタックには、外部機器、例えば、加湿器が排出側配管を介して反応ガス排出連通孔に連通している。このため、燃料電池スタックと排出側配管との接続部位から凝縮水が連続する場合がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムが提案されている。この燃料電池システムは、図９に示すように、燃料電池スタック１を備えており、この燃料電池スタック１は、複数のセルモジュール２を積層した積層体を備えるとともに、この積層体の積層方向両端には、エンドプレート３ａ、３ｂが配設されている。

一方のエンドプレート３ａには、加湿された水素ガス、加湿された空気及び冷却液のそれぞれの供給配管４ａ、５ａ及び６ａと、それぞれの排出配管４ｂ、５ｂ及び６ｂとが接続されている。これらの供給配管４ａ〜６ａ及び排出配管４ｂ〜６ｂは、電気絶縁性部材で形成されている。

特開２００５−３３２６７４号公報

上記の特許文献１では、特に排出配管５ｂに連通する空気排出連通孔（図示せず）には、発電により生成された生成水が凝縮して滞留水が発生し易い。このため、滞留水は、排出配管５ｂに送風によって飛散され、霧状の生成水が前記排出配管５ｂの管壁面に水滴として付着するおそれがある。従って、水滴は、管壁面に付着した状態を維持するため、加湿器に供給され難くなり、特に低負荷時において、前記加湿器に生成水を効率的に供給することができないという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、加湿器に生成水を確実に供給することができ、良好な発電性能を確保することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。

本発明は、複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックに関するものである。

この燃料電池スタックでは、加湿器は、エンドプレートに連結され、反応ガスを前記加湿器内に導入する反応ガス流入口を有する加湿器ジョイント部と、前記加湿器ジョイント部の内部に収容され、反応ガス排出連通孔と前記反応ガス流入口とに連通する電気絶縁性配管とを備えている。

そして、電気絶縁性配管の内部には、反応ガス排出連通孔から反応ガス流入口に向かって流通する反応ガスの流れ方向上流側に第１内壁面が設けられる一方、前記反応ガスの流れ方向下流側に第２内壁面が設けられている。

その際、第１内壁面により形成される第１開口部の開口断面積は、第２内壁面により形成される第２開口部の開口断面積よりも大きく設定されるとともに、前記第１内壁面と前記第２内壁面との境界領域には、前記第１内壁面から前記第２内壁面に向かって内方に傾斜する傾斜底面を有する複数の溝部が形成されている。

また、この燃料電池スタックでは、溝部間には、第１内壁面から第２内壁面に向かって内方に傾斜する傾斜内壁面が形成されることが好ましい。

さらに、この燃料電池スタックでは、傾斜底面は、第２内壁面に近接するに従って傾斜角度が大きく設定されるとともに、溝部の幅寸法が小さく設定されることが好ましい。

さらにまた、この燃料電池スタックでは、溝部は、開口断面形状が台形状に設定されることが好ましい。

また、この燃料電池スタックでは、溝部は、開口断面形状が三角形状に設定されることが好ましい。

本発明によれば、反応ガス排出連通孔から電気絶縁性配管の内部に導入された反応ガスは、第１内壁面から第２内壁面に向かって移動する際、開口断面積が小さくなるために流速が上がる。

しかも、電気絶縁性配管の内部には、第１内壁面から第２内壁面に向かって内方に傾斜する傾斜底面を有する複数の溝部が形成されるため、電気絶縁性配管の内部を流れる生成水は、容易に微細化される。

従って、生成水は、溝部を通って飛散するとともに、ガス流により飛沫化されて加湿器に導入される。特に、低負荷時においても、飛沫化された生成水を確実に吹き飛ばすことができ、適量の生成水を加湿器側に良好に供給することが可能になる。

このため、低負荷時であっても、適量の生成水を反応ガス流入口から加湿器の内部に円滑に送り込むことができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、加湿器に生成水を確実に供給することが可能になり、良好な発電性能を確保することができる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの概略構成図である。 前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。 前記燃料電池システムを構成する加湿器及び前記燃料電池スタックの斜視説明図である。 前記燃料電池スタックの要部断面説明図である。 前記燃料電池スタックを構成する樹脂製配管の一部省略斜視説明図である。 前記樹脂製配管の動作説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する樹脂製配管の一部省略斜視説明図である。 前記樹脂製配管の後方からの端面説明図である。 特許文献１に開示されている燃料電池システムの概略説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０を組み込む燃料電池システム１２は、例えば、図示しない燃料電池自動車（車両）に搭載される。

燃料電池システム１２は、燃料電池スタック１０と、前記燃料電池スタック１０に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給機構１６と、前記燃料電池スタック１０に酸化剤ガス（反応ガス）を供給するための酸化剤ガス供給機構１８と、前記燃料電池スタック１０に燃料ガス（反応ガス）を供給するための燃料ガス供給機構２０とを備える。

冷却媒体供給機構１６は、ラジエータ２４を備える。このラジエータ２４には、冷媒用ポンプ２６を介して冷却媒体供給配管２８及び冷却媒体排出配管３０が接続される。

酸化剤ガス供給機構１８は、空気用ポンプ３２を備える。空気用ポンプ３２に一端が接続される空気供給配管３４は、加湿器３６に他端が接続されるとともに、この加湿器３６には、加湿空気供給配管３８を介して燃料電池スタック１０が接続される。

加湿器３６には、使用済みの生成水を含んだ酸化剤ガス（以下、オフガスともいう）を燃料電池スタック１０から加湿流体として供給するためのオフガス流入口（反応ガス流入口）４０が設けられる。加湿器３６では、オフガス流入口４０を介して供給されたオフガスの排出側に、背圧弁４２が配設される。

燃料ガス供給機構２０は、燃料ガスとして水素ガスが貯留される燃料ガスタンク（Ｈ_２タンク）４４を備える。この燃料ガスタンク４４には、燃料ガス供給配管４５の一端が接続され、前記燃料ガス供給配管４５には、遮断弁４６、レギュレータ４８及びエゼクタ５０が接続されるとともに、前記エゼクタ５０が燃料電池スタック１０に接続される。

燃料電池スタック１０には、使用済みの燃料ガスを排出するための排出燃料ガス配管５２が接続される。この排出燃料ガス配管５２は、リターン配管５４を介してエゼクタ５０に接続されるとともに、一部がパージ弁５６から希釈器５７に連通する。希釈器５７には、オフガス流入口４０から分岐する希釈流路４１を介して希釈用エア及び加湿器３６からの結露水が供給可能である。

燃料電池スタック１０は、複数の発電セル５８が車長方向である水平方向（図２及び図３中、矢印Ａ方向）又は鉛直方向（図２中、矢印Ｃ方向）に積層されるとともに、積層方向の両端には、ターミナルプレート５９ａ、５９ｂ及び絶縁プレート６０ａ、６０ｂを介してエンドプレート６２ａ、６２ｂが配設される（図１参照）。ターミナルプレート５９ａ、５９ｂから積層方向外方に電力取り出し端子６３ａ、６３ｂが突出し、前記電力取り出し端子６３ａ、６３ｂは、図示しない車両走行用モータや補機類に接続される。

図２に示すように、各発電セル５８は、電解質膜・電極構造体６６と、前記電解質膜・電極構造体６６を挟持する第１及び第２セパレータ６８、７０とを備えるとともに、縦長に構成される。なお、第１及び第２セパレータ６８、７０は、例えば、カーボンセパレータ又は金属セパレータで構成される。

発電セル５８の長辺方向（矢印Ｃ方向）の一端縁部（上端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔７２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔７６ａが設けられる。

発電セル５８の長辺方向の他端縁部（下端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔（反応ガス排出連通孔）７２ｂ及び燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔（反応ガス排出連通孔）７６ｂが設けられる。

発電セル５８の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔７４ａが設けられるとともに、前記発電セル５８の短辺方向の他端縁部には、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔７４ｂが設けられる。冷却媒体供給連通孔７４ａ及び冷却媒体排出連通孔７４ｂは、縦長形状に設定される。

電解質膜・電極構造体６６は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜７８と、前記固体高分子電解質膜７８を挟持するアノード側電極８０及びカソード側電極８２とを備える。

第１セパレータ６８の電解質膜・電極構造体６６に向かう面６８ａには、燃料ガス供給連通孔７６ａと燃料ガス排出連通孔７６ｂとを連通する燃料ガス流路８４が形成される。この燃料ガス流路８４は、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部により構成される。第１セパレータ６８の面６８ａとは反対の面６８ｂには、冷却媒体供給連通孔７４ａと冷却媒体排出連通孔７４ｂとを連通する冷却媒体流路８６の一部が形成される。

第２セパレータ７０の電解質膜・電極構造体６６に向かう面７０ａには、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部からなる酸化剤ガス流路８８が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路８８は、酸化剤ガス供給連通孔７２ａと酸化剤ガス排出連通孔７２ｂとに連通する。第２セパレータ７０の面７０ａとは反対の面７０ｂには、第１セパレータ６８の面６８ｂと重なり合って冷却媒体流路８６が一体的に形成される。図示しないが、第１及び第２セパレータ６８、７０には、シール部材が一体又は個別に設けられる。

図３に示すように、燃料電池スタック１０は、例えば、エンドプレート６２ａ、６２ｂを端板とするケーシング８９を備える。なお、ケーシング８９に代えて、エンドプレート６２ａ、６２ｂ間を図示しないタイロッドで連結して構成してもよい。

図１に示すように、エンドプレート６２ａには、冷却媒体入口９６ａと、冷却媒体出口９６ｂとが設けられる。冷却媒体入口９６ａは、冷却媒体供給連通孔７４ａに連通する一方、冷却媒体出口９６ｂは、冷却媒体排出連通孔７４ｂに連通する。冷却媒体入口９６ａ及び冷却媒体出口９６ｂは、冷却媒体供給配管２８及び冷却媒体排出配管３０を介してラジエータ２４に連通している。

エンドプレート６２ｂには、酸化剤ガス供給連通孔７２ａに連通する酸化剤ガス入口９８ａ、燃料ガス供給連通孔７６ａに連通する燃料ガス入口１００ａ、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂに連通する酸化剤ガス出口９８ｂ、及び燃料ガス排出連通孔７６ｂに連通する燃料ガス出口１００ｂが設けられる。

図３に示すように、燃料電池スタック１０のエンドプレート６２ｂには、加湿器３６を構成する加湿器ジョイント部１０１が固定される。加湿器３６内には、第１及び第２加湿部１０２ａ、１０２ｂが上下に配列して収容される。第１加湿部１０２ａ及び第２加湿部１０２ｂは、空気供給配管３４と加湿空気供給配管３８とに接続される。第１加湿部１０２ａ及び第２加湿部１０２ｂは、例えば、中空糸膜型加湿構造を採用することができる。

図４に示すように、加湿器ジョイント部１０１の底部には、排水容器１０４が一体形成される。排水容器１０４は、後述する樹脂製配管１１２から排出される水分を収容するための排水チャンバ１０６を有する。排水チャンバ１０６は、排水口１０６ａを設けるとともに、前記排水口１０６ａに接続される排水配管１０８を介して希釈流路４１から希釈器５７に連通する（図１参照）。排水口１０６ａは、排水容器１０４の側部下端位置に且つ加湿器ジョイント部１０１の先端側（矢印Ｌ方向）に設けられる（図４参照）。

エンドプレート６２ｂの酸化剤ガス出口９８ｂには、樹脂製連結配管１１０が装着される。樹脂製連結配管１１０の一端１１０ａは、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂの出口形状に対応して矩形状を有する一方、前記樹脂製連結配管１１０の他端１１０ｂは、リング状を有する。この樹脂製連結配管１１０の他端１１０ｂには、電気絶縁性配管、例えば、樹脂製配管１１２が連結される。

エンドプレート６２ｂと加湿器ジョイント部１０１とは、樹脂製配管１１２を介して連結される。樹脂製配管１１２は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の絶縁材料で形成される。なお、樹脂製配管１１２は、金属製本体の表面に樹脂被膜を形成してもよい。

図４及び図５に示すように、樹脂製配管１１２は、円筒形状を有するとともに、大径側の一端１１２ａは、樹脂製連結配管１１０の他端１１０ｂにＯリング１１３を介して挿入される。一端１１２ａには、小径側の他端１１２ｂが一体に設けられるとともに、前記他端１１２ｂの先端には、段部１１２ｃを介して最小径の突出端１１２ｄが形成される。

樹脂製配管１１２の内部には、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂからオフガス流入口４０に向かって流通するオフガスの流れ方向（矢印Ｌ方向）上流側に第１内壁面１１４ａが設けられる一方、前記オフガスの流れ方向下流側に第２内壁面１１４ｂが設けられる。第１内壁面１１４ａにより形成される第１開口部１１６ａの開口断面積は、第２内壁面１１４ｂにより形成される第２開口部１１６ｂの開口断面積よりも大きく設定される。

第１内壁面１１４ａと第２内壁面１１４ｂとの境界領域には、前記第１内壁面１１４ａから前記第２内壁面１１４ｂに向かって内方に傾斜する傾斜底面１１８ａを有する複数の溝部１１８が形成される（図６参照）。溝部１１８間には、第１内壁面１１４ａから第２内壁面１１４ｂに向かって内方に傾斜する傾斜内壁面１２０が形成される。

傾斜底面１１８ａは、第２内壁面１１４ｂに近接するに従って傾斜角度が大きく設定されるとともに、溝部１１８の幅寸法が小さく設定される。この溝部１１８は、開口断面形状が台形状に設定される。

このように構成される燃料電池システム１２の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸化剤ガス供給機構１８を構成する空気用ポンプ３２が駆動され、酸化剤ガスである外部空気が吸引されて空気供給配管３４に導入される。この空気は、空気供給配管３４から加湿器３６内に導入され、第１及び第２加湿部１０２ａ、１０２ｂを通って加湿空気供給配管３８に供給される（図３参照）。

このため、使用前の空気には、オフガス中に含まれる水分が移動し、この使用前の空気が加湿される。加湿された空気は、加湿空気供給配管３８からエンドプレート６２ｂを通って燃料電池スタック１０内の酸化剤ガス供給連通孔７２ａに供給される。

一方、図１に示すように、燃料ガス供給機構２０では、遮断弁４６の開放作用下に、燃料ガスタンク４４内の燃料ガス（水素ガス）がレギュレータ４８で降圧された後、エゼクタ５０を通ってエンドプレート６２ｂから燃料電池スタック１０内の燃料ガス供給連通孔７６ａに導入される。

さらに、冷却媒体供給機構１６では、冷媒用ポンプ２６の作用下に、冷却媒体供給配管２８からエンドプレート６２ａを通って燃料電池スタック１０内の冷却媒体供給連通孔７４ａに冷却媒体が導入される。

図２に示すように、燃料電池スタック１０内の各発電セル５８に供給された空気は、酸化剤ガス供給連通孔７２ａから第２セパレータ７０の酸化剤ガス流路８８に導入され、電解質膜・電極構造体６６のカソード側電極８２に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔７６ａから第１セパレータ６８の燃料ガス流路８４に導入され、電解質膜・電極構造体６６のアノード側電極８０に沿って移動する。

従って、各電解質膜・電極構造体６６では、カソード側電極８２に供給される空気中の酸素と、アノード側電極８０に供給される燃料ガス（水素）とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。

次いで、カソード側電極８２に供給されて消費された空気は、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂに沿って流動した後、オフガスとしてエンドプレート６２ｂからオフガス流入口４０に排出される（図１参照）。

その際、カソード側電極８２で発電により生成される生成水は、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂに導入される。酸化剤ガス排出連通孔７２ｂでは、エンドプレート６２ｂ側に導入された生成水が、オフガスの流れに伴ってオフガス流入口４０に排出される。

この場合、第１の実施形態では、図４に示すように、樹脂製配管１１２の内部において、第１内壁面１１４ａにより形成される第１開口部１１６ａの開口断面積は、第２内壁面１１４ｂにより形成される第２開口部１１６ｂの開口断面積よりも大きく設定されている。

従って、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂから樹脂製配管１１２の内部に導入されたオフガスは、第１内壁面１１４ａから第２内壁面１１４ｂに向かって移動する際、開口断面積が小さくなるために流速が上がる。

しかも、樹脂製配管１１２の内部には、第１内壁面１１４ａから第２内壁面１１４ｂに向かって内方に傾斜する傾斜底面１１８ａを有する複数の溝部１１８が形成されている。このため、図４及び図６に示すように、樹脂製配管１１２の内部を流れる生成水は、容易に微細化されている。

これにより、生成水は、溝部１１８を通り飛散するとともに、オフガス流により飛沫化されてオフガス流入口４０から加湿器３６内に導入されている。特に、低負荷時においても、飛沫化された生成水を確実に吹き飛ばすことができ、適量の生成水を加湿器３６側に良好に供給することが可能になる。

従って、低負荷時であっても、適量の生成水をオフガス流入口４０から加湿器３６の内部に円滑に送り込むことができる。このため、簡単且つコンパクトな構成で、加湿器３６に生成水を確実に供給することが可能になり、良好な発電性能を確保することができるという効果が得られる。

さらに、傾斜底面１１８ａは、第２内壁面１１４ｂに近接するに従って傾斜角度が大きく設定されるとともに、溝部１１８の幅寸法が小さく設定されている。この溝部１１８は、開口断面形状が台形状に設定されている。

これにより、図６に示すように、生成水は、傾斜底面１１８ａに沿って樹脂製配管１１２の軸中央に導かれている。従って、樹脂製配管１１２内を流通するオフガスのガス流により飛沫化された生成水を、加湿器３６に容易且つ確実に送ることが可能になる。

さらにまた、樹脂製配管１１２の他端１１２ｂの先端には、段部１１２ｃを介して最小径の突出端１１２ｄが形成されている。このため、第２内壁面１１４ｂの底面から排水チャンバ１０６に排出される生成水は、他端１１２ｂの外周面を伝って前記排水チャンバ１０６に連続することがない。すなわち、他端１１２ｂの連続性を断ち切ることができるという利点がある。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する樹脂製配管（電気絶縁性配管）１３０の一部省略斜視説明図である。

なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０を構成する樹脂製配管１１２と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

樹脂製配管１３０は、比較的大径な一端１３０ａと、比較的小径な他端１３０ｂと、前記他端１３０ｂの先端に段部１３０ｃを介して設けられる突出端１３０ｄとを有する。樹脂製配管１３０の内部には、オフガスの流れ方向（矢印Ｌ方向）に沿って第１内壁面１３２ａと第２内壁面１３２ｂとが設けられる。

第１内壁面１３２ａと第２内壁面１３２ｂとの境界領域には、前記第１内壁面１３２ａから前記第２内壁面１３２ｂに向かって内方に傾斜する傾斜底面１３４ａを有する複数の溝部１３４が形成される。溝部１３４間には、第１内壁面１３２ａから第２内壁面１３２ｂに向かって内方に傾斜する傾斜内壁面１３６が形成される。

傾斜底面１３４ａは、第２内壁面１３２ｂに近接するに従って傾斜角度が大きく設定されるとともに、溝部１３４の幅寸法が小さく設定される。この溝部１３４は、開口断面形状が三角形状に設定される（図８参照）。

このように構成される第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる他、特に溝部１３４の先端形状が鋭角（三角形状）であるため、生成水の流速を一層上げることができる。これにより、生成水をより飛沫化し易くなり、前記生成水を樹脂製配管１３０の軸中央に良好に導くことが可能になるという利点が得られる。

なお、この発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、溝部１３４は、断面台形状又は断面三角形状に限定されるものではなく、半円状であってもよい。また、溝部１３４は、樹脂製配管１３０の内面全周に設けられているが、下面にのみ設けてもよい。

１０…燃料電池スタック １２…燃料電池システム
１６…冷却媒体供給機構 １８…酸化剤ガス供給機構
２０…燃料ガス供給機構 ２４…ラジエータ
２６、３２…ポンプ ２８…冷却媒体供給配管
３０…冷却媒体排出配管 ３４…空気供給配管
３６…加湿器 ３８…加湿空気供給配管
４０…オフガス流入口 ４４…燃料ガスタンク
５２…排出燃料ガス配管 ５８…発電セル
６２ａ、６２ｂ…エンドプレート ６６…電解質膜・電極構造体
６８、７０…セパレータ ７２ａ…酸化剤ガス供給連通孔
７２ｂ…酸化剤ガス排出連通孔 ７４ａ…冷却媒体供給連通孔
７４ｂ…冷却媒体排出連通孔 ７６ａ…燃料ガス供給連通孔
７６ｂ…燃料ガス排出連通孔 ７８…固体高分子電解質膜
８０…アノード側電極 ８２…カソード側電極
８４…燃料ガス流路 ８６…冷却媒体流路
８８…酸化剤ガス流路 １０１…加湿器ジョイント部
１０２ａ、１０２ｂ…加湿部 １０４…排水容器
１０６…排水チャンバ １０８…排水配管
１１２、１３０…樹脂製配管
１１４ａ、１１４ｂ、１３２ａ、１３２ｂ…内壁面
１１６ａ、１１６ｂ…開口部 １１８、１３４…溝部
１１８ａ、１３４ａ…傾斜底面 １２０、１３６…傾斜内壁面

Claims (5)

1. 複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックであって、
   前記加湿器は、前記エンドプレートに連結され、前記反応ガスを前記加湿器内に導入する反応ガス流入口を有する加湿器ジョイント部と、
   前記加湿器ジョイント部の内部に収容され、前記反応ガス排出連通孔と前記反応ガス流入口とに連通する電気絶縁性配管と、
   を備え、
   前記電気絶縁性配管の内部には、前記反応ガス排出連通孔から前記反応ガス流入口に向かって流通する前記反応ガスの流れ方向上流側に第１内壁面が設けられる一方、前記反応ガスの流れ方向下流側に第２内壁面が設けられ、
   前記第１内壁面により形成される第１開口部の開口断面積は、前記第２内壁面により形成される第２開口部の開口断面積よりも大きく設定されるとともに、
   前記第１内壁面と前記第２内壁面との境界領域には、前記第１内壁面から前記第２内壁面に向かって内方に傾斜する傾斜底面を有する複数の溝部が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記溝部間には、前記第１内壁面から前記第２内壁面に向かって内方に傾斜する傾斜内壁面が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記傾斜底面は、前記第２内壁面に近接するに従って傾斜角度が大きく設定されるとともに、前記溝部の幅寸法が小さく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記溝部は、開口断面形状が台形状に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記溝部は、開口断面形状が三角形状に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。

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