JP2013219000A - Fuel cell stack - Google Patents

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秀晴 内藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack that prevents a power generation failure therein due to accumulated water even when a vehicle is inclined.SOLUTION: A fuel cell stack 1 is mounted in a vehicle. In the fuel cell stack 1, a pair of end plates 25a and 25b are arranged on both ends, in a lamination direction, of a laminate including a membrane electrode assembly and separators. In the lamination direction, a first gas outlet passage and a second gas outlet passage are provided for discharging reactant gas used in power generation. The end plate 25a arranged on a first side has gas manifolds 10a to 10d. The end plate 25b arranged on a second side has water storage sections 40, on the second side, that communicate with the first gas outlet passage and the second gas outlet passage.

Description

この発明は、燃料電池スタックに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell stack.

固体高分子電解質膜型の燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された電解質膜電極構造体を備え、一対のセパレータによって電解質膜電極構造体を挟持することにより単位燃料電池を構成している。燃料電池スタックは、単位燃料電池が複数枚(数十〜数百枚)積層されて構成されている。
また、燃料電池スタックを車両に搭載し、燃料電池スタックから発生した電気エネルギで電動モータを駆動することにより走行する、いわゆる燃料電池自動車が広く知られている。
A solid polymer electrolyte membrane type fuel cell includes an electrolyte membrane electrode structure formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode, and the electrolyte membrane electrode structure is sandwiched between a pair of separators. This constitutes a unit fuel cell. The fuel cell stack is configured by laminating a plurality (tens to hundreds) of unit fuel cells.
Also, a so-called fuel cell vehicle is known which travels by mounting a fuel cell stack on a vehicle and driving an electric motor with electric energy generated from the fuel cell stack.

例えば特許文献1には、複数の燃料電池セルが積層されてセル積層体を成し、該セル積層体の両側にエンドプレートが配され、セル積層体の積層方向に形成された貫通孔とエンドプレートの貫通孔が連通して燃料ガス、酸化剤ガス、冷却媒体からなる流体が流通する連通孔を成し、該流体が流通する樹脂素材の管路が該連通孔に連通した姿勢で前記エンドプレートに締結された燃料電池スタックが記載されている。   For example, in Patent Document 1, a plurality of fuel cells are stacked to form a cell stack, end plates are arranged on both sides of the cell stack, and through holes and ends formed in the stacking direction of the cell stack. The through hole of the plate communicates to form a communication hole through which a fluid composed of a fuel gas, an oxidant gas, and a cooling medium flows, and the end of the resin material pipe through which the fluid flows communicates with the communication hole. A fuel cell stack fastened to a plate is described.

この種の燃料電池スタックにおいては、燃料ガスとして、例えば主に水素を含有するガス(以下、「水素含有ガス」という。)が、第一の反応ガス流路を介してアノード電極に供給される。また、酸化剤ガスとして、例えば主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、「酸素含有ガス」という。)が、第二の反応ガス流路を介してカソード電極に供給されている。アノード電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。カソード電極側では、酸素含有ガスの酸素、水素イオンおよび電子が反応して水(以下、「生成水」という。)が生成される。   In this type of fuel cell stack, as a fuel gas, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter referred to as “hydrogen-containing gas”) is supplied to the anode electrode via the first reaction gas channel. . In addition, as the oxidant gas, for example, a gas containing mainly oxygen or air (hereinafter referred to as “oxygen-containing gas”) is supplied to the cathode electrode through the second reaction gas flow path. In the fuel gas supplied to the anode electrode, hydrogen is ionized on the electrode catalyst and moves to the cathode electrode side through the electrolyte membrane. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. On the cathode electrode side, oxygen (oxygen), hydrogen ions and electrons of the oxygen-containing gas react to generate water (hereinafter referred to as “product water”).

ここで、酸素含有ガスが流通する連通孔内には、カソード電極で生成された生成水により滞留水が発生する。また、水素含有ガスが流通する連通孔内には、結露や電解質膜電極構造体を透過した生成水等により滞留水が発生する。この滞留水は、酸素含有ガスおよび水素含有ガスの各反応ガスが流通する連通孔の面積を縮小させたり、連通孔を閉塞したりするおそれがある。特に、滞留水が連通孔を閉塞した場合には、セパレータとカソード電極との間およびセパレータとアノード電極との間に形成された各反応ガス流路も閉塞されて各反応ガスの流れが妨げられ、燃料電池スタックの発電不良が発生するおそれがある。
そこで、例えば連通孔の開口側のガスマニホールド等にキャッチタンクやドレイン、水排出弁等を設け、ドレインや水排出弁等から滞留水を定期的に排出している。
Here, in the communication hole through which the oxygen-containing gas flows, stagnant water is generated by the generated water generated at the cathode electrode. In addition, in the communication hole through which the hydrogen-containing gas flows, stagnant water is generated due to condensation or generated water that has permeated through the electrolyte membrane electrode structure. This staying water may reduce the area of the communication hole through which each reaction gas of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas flows, or may block the communication hole. In particular, when stagnant water closes the communication hole, the reaction gas flow paths formed between the separator and the cathode electrode and between the separator and the anode electrode are also blocked to prevent the flow of each reaction gas. There is a risk of power generation failure of the fuel cell stack.
Therefore, for example, a catch tank, a drain, a water discharge valve or the like is provided in a gas manifold or the like on the opening side of the communication hole, and the accumulated water is periodically discharged from the drain or the water discharge valve.

特開2010−55892号公報JP 2010-55892 A

ところで、燃料電池自動車は、走行や停止により姿勢が変化する。したがって、一時的に滞留水が多く発生した場合において、燃料電池スタックの構成や燃料電池スタックの位置、燃料電池自動車の姿勢等の如何によっては、各反応ガス流路が滞留水によって閉塞されて、燃料電池スタックの発電不良が発生するおそれがある。   By the way, the attitude of the fuel cell vehicle changes due to running or stopping. Therefore, when a large amount of stagnant water is temporarily generated, depending on the configuration of the fuel cell stack, the position of the fuel cell stack, the attitude of the fuel cell vehicle, etc., each reaction gas flow path is blocked by the stagnant water, There is a risk of power generation failure of the fuel cell stack.

具体的には、特許文献1に記載の燃料電池スタックは、反応ガスの通路を形成するために、連通孔の一方側の開口をエンドプレートにより閉塞していると考えられる。このため、連通孔の開口を閉塞するエンドプレートが下方に向くように、燃料電池自動車が傾斜したときには、重力により滞留水がエンドプレート側に移動するとともに、エンドプレートによって滞留水が塞き止められる。これにより、滞留水がエンドプレート側に集まるため、エンドプレート側における連通孔内の滞留水の水位が上昇する。したがって、反応ガスの通路である連通孔が滞留水によって閉塞されて反応ガスが流通できなくなり、燃料電池スタックの発電不良が発生するおそれがある。   Specifically, in the fuel cell stack described in Patent Document 1, it is considered that one side of the communication hole is closed by an end plate in order to form a reaction gas passage. For this reason, when the fuel cell vehicle is tilted so that the end plate that closes the opening of the communication hole faces downward, the staying water moves to the end plate side by gravity, and the staying water is blocked by the end plate. . As a result, the accumulated water gathers on the end plate side, so that the level of the accumulated water in the communication hole on the end plate side rises. Therefore, the communication hole, which is the reaction gas passage, is blocked by the accumulated water, and the reaction gas cannot flow, which may cause a power generation failure of the fuel cell stack.

そこで本発明は、車両が傾斜したときであっても、滞留水によって燃料電池スタックの発電不良が発生するのを防止できる燃料電池スタックの提供を課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell stack that can prevent the occurrence of power generation failure of the fuel cell stack due to stagnant water even when the vehicle is inclined.

上記の課題を解決するため、本発明の燃料電池スタック(例えば、実施形態における燃料電池スタック1)は、車両(例えば、実施形態における燃料電池自動車V)に搭載された燃料電池スタックであって、電解質膜電極構造体(例えば、実施形態における膜電極構造体7)とセパレータ(例えば、実施形態におけるセパレータ11,12)とが積層された積層体(例えば、実施形態における積層体3)を備え、前記積層体の積層方向の両端部には、一対のエンドプレート(例えば、実施形態におけるエンドプレート25a,25b)が配置され、前記積層体には、前記積層方向に沿って、発電に使用された反応ガスを排出するための反応ガス排出連通孔(例えば、実施形態における第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34)が設けられ、前記一対のエンドプレートのうち、前記積層方向の一方側に配置されたエンドプレートには、前記反応ガス排出連通孔と連通し前記反応ガスが排出されるガスマニホールド(例えば、実施形態におけるガスマニホールド10b,10d)が設けられ、前記一対のエンドプレートのうち、前記積層方向の他方側に配置されたエンドプレートには、前記反応ガス排出連通孔と連通する貯水部(例えば、実施形態における貯水部40)が設けられていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a fuel cell stack of the present invention (for example, the fuel cell stack 1 in the embodiment) is a fuel cell stack mounted on a vehicle (for example, the fuel cell automobile V in the embodiment), Provided with a laminated body (for example, laminated body 3 in the embodiment) in which an electrolyte membrane electrode structure (for example, the membrane electrode structure 7 in the embodiment) and a separator (for example, the separators 11 and 12 in the embodiment) are laminated, A pair of end plates (for example, end plates 25a and 25b in the embodiment) are disposed at both ends in the stacking direction of the stacked body, and the stacked body is used for power generation along the stacking direction. A reaction gas discharge communication hole (for example, the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 in the embodiment) for discharging the reaction gas is provided. Among the pair of end plates, an end plate disposed on one side in the stacking direction communicates with the reaction gas discharge communication hole and discharges the reaction gas (for example, the gas in the embodiment). Among the pair of end plates, the end plate disposed on the other side in the stacking direction has a water storage section (for example, the water storage in the embodiment) that communicates with the reaction gas discharge communication hole. Part 40) is provided.

本発明によれば、燃料電池スタックの積層方向の他方側に車両が傾斜したとき、反応ガス排出連通孔内の滞留水は、重力によって前記他方側に移動する。ここで、前記他方側のエンドプレートには、反応ガス排出連通孔と連通する貯水部を設けているので、前記他方側に移動した滞留水は、エンドプレートによって反応ガス排出連通孔内に塞き止められることなく、貯水部に移動して貯水される。これにより、反応ガス排出連通孔の前記他方側において、移動した滞留水により反応ガス排出連通孔内の水位が上昇するのを抑制できる。したがって、反応ガス排出連通孔内の滞留水により、各反応ガス排出連通孔が閉塞されるのを防止できるので、燃料電池スタックの発電不良が発生するのを防止できる。また、従来と同様に、ガスマニホールドが貯水部として機能し、反応ガス排出連通孔内の滞留水を排出できる。したがって、車両が傾斜したときであっても、滞留水によって燃料電池スタックの発電不良が発生するのを防止できる。   According to the present invention, when the vehicle is inclined to the other side in the stacking direction of the fuel cell stack, the accumulated water in the reaction gas discharge communication hole moves to the other side by gravity. Here, since the other end plate is provided with a water storage portion that communicates with the reaction gas discharge communication hole, the accumulated water that has moved to the other side is blocked in the reaction gas discharge communication hole by the end plate. Without being stopped, it moves to the water storage unit and is stored. Thereby, it is possible to suppress an increase in the water level in the reaction gas discharge communication hole due to the staying water that has moved on the other side of the reaction gas discharge communication hole. Accordingly, it is possible to prevent the reaction gas discharge communication holes from being blocked by the stagnant water in the reaction gas discharge communication holes, and thus it is possible to prevent power generation failure of the fuel cell stack. Further, as in the conventional case, the gas manifold functions as a water reservoir, and the accumulated water in the reaction gas discharge communication hole can be discharged. Therefore, even when the vehicle is tilted, it is possible to prevent power generation failure of the fuel cell stack due to the staying water.

また、前記貯水部の内側面のうち重力方向の最下面(例えば、実施形態における貯水部材41の−Z側面42a)は、前記貯水部と連結される前記反応ガス排出連通孔の前記他方側の端部のうち重力方向の最下部(例えば、実施形態における第二ガス出口通路34の−Z側面34a)よりも重力方向上方に位置することを特徴としている。   Further, the lowermost surface in the direction of gravity (for example, the -Z side surface 42a of the water storage member 41 in the embodiment) of the inner side surface of the water storage unit is the other side of the reaction gas discharge communication hole connected to the water storage unit. It is characterized in that it is positioned above the lowermost part in the gravitational direction (for example, the −Z side surface 34a of the second gas outlet passage 34 in the embodiment) among the ends.

積層方向の他方側に車両が傾斜して貯水部に滞留水が貯水された後、車両が水平に戻ったときに、貯水部内の滞留水は、貯水部から反応ガス排出連通孔に還流される。このとき、貯水部の最下面が反応ガス排出連通孔の他方側における端部の最下部よりも重力方向上方に位置しているので、滞留水が貯水部から反応ガス排出連通孔に還流されずに貯水部に留まるのを抑制し、滞留水を速やかに排出できる。したがって、本発明によれば、請求項1の効果に加えて、貯水部内の滞留水を良好に排出できる。   After the vehicle is inclined to the other side in the stacking direction and the accumulated water is stored in the reservoir, the accumulated water in the reservoir is returned from the reservoir to the reaction gas discharge communication hole when the vehicle returns to the horizontal level. . At this time, since the lowermost surface of the water storage portion is located above the lowermost portion of the end portion on the other side of the reaction gas discharge communication hole in the gravity direction, the accumulated water is not recirculated from the water storage portion to the reaction gas discharge communication hole. Therefore, it is possible to suppress staying in the water storage section and to quickly discharge the accumulated water. Therefore, according to this invention, in addition to the effect of Claim 1, the accumulated water in a water storage part can be discharged | emitted favorably.

また、前記貯水部の内側面のうち重力方向の最下面は、前記他方側から前記一方側に向かって重力方向下方に傾斜していることを特徴としている。   Further, the lowermost surface in the gravitational direction among the inner side surfaces of the water storage section is inclined downward in the gravitational direction from the other side toward the one side.

本発明によれば、貯水部の重力方向の最下面を、前記他方側から前記一方側に向かって重力方向下方に傾斜する傾斜面とすることで、車両が水平に戻ったときに、貯水部内の滞留水を傾斜面に沿って勢いよく排出できる。したがって、滞留水が貯水部から反応ガス排出連通孔に還流されずに貯水部に留まるのを抑制し、貯水部内の滞留水を確実に排出できる。   According to the present invention, the lowermost surface in the gravity direction of the water storage portion is an inclined surface that is inclined downward in the gravity direction from the other side toward the one side, so that when the vehicle returns to the horizontal, The accumulated water can be discharged along the inclined surface. Therefore, it is possible to suppress the stagnant water from staying in the water reservoir without being recirculated from the water reservoir to the reaction gas discharge communication hole, and to reliably discharge the stagnant water in the water reservoir.

また、前記貯水部には、内部を複数の空間(例えば、実施形態における分割貯水筒部49)に仕切る仕切り壁(例えば、実施形態における仕切り壁47)が形成されていることを特徴としている。   In addition, the water storage section is formed with a partition wall (for example, the partition wall 47 in the embodiment) that divides the interior into a plurality of spaces (for example, the divided water storage cylinder section 49 in the embodiment).

積層方向の他方側に車両が傾斜し、貯水部に滞留水が収容されたままの状態で外気温が氷点下になると、滞留水が凍結して貯水部に対応した大きさの氷が形成される。その後、車両が水平に戻り、貯水部内の氷が貯水部から反応ガス排出連通孔に排出されると、外形の大きな氷が反応ガス排出連通孔を閉塞するおそれがある。しかし、本発明によれば、貯水部の内部が仕切り壁により複数の空間に仕切られるので、貯水部内で形成される氷を細分化でき、外形を小さくできる。これにより、貯水部から排出された氷が、反応ガス排出連通孔を閉塞するのを防止できるので、燃料電池スタックの発電不良が発生するのを防止できる。   If the vehicle tilts to the other side in the stacking direction and the outside air temperature is below freezing while the accumulated water is stored in the reservoir, the accumulated water freezes and ice of a size corresponding to the reservoir is formed. . Thereafter, when the vehicle returns horizontally and ice in the water storage part is discharged from the water storage part to the reaction gas discharge communication hole, ice having a large outer shape may block the reaction gas discharge communication hole. However, according to the present invention, since the interior of the water reservoir is partitioned into a plurality of spaces by the partition wall, the ice formed in the water reservoir can be subdivided and the outer shape can be reduced. As a result, it is possible to prevent the ice discharged from the water storage part from blocking the reaction gas discharge communication hole, and thus it is possible to prevent the power generation failure of the fuel cell stack.

本発明によれば、燃料電池スタックの積層方向の他方側に車両が傾斜したとき、反応ガス排出連通孔内の滞留水は、重力によって前記他方側に移動する。ここで、前記他方側のエンドプレートの前記他方側には、反応ガス排出連通孔と連通する貯水部を設けているので、前記他方側に移動した滞留水は、エンドプレートによって反応ガス排出連通孔内に塞き止められることなく、貯水部に移動して貯水される。これにより、反応ガス排出連通孔の前記他方側において、移動した滞留水により反応ガス排出連通孔内の水位が上昇するのを抑制できる。したがって、反応ガス排出連通孔内の滞留水により、各反応ガス排出連通孔が閉塞されるのを防止できるので、燃料電池スタックの発電不良が発生するのを防止できる。また、従来と同様に、ガスマニホールドが貯水部として機能し、反応ガス排出連通孔内の滞留水を排出できる。したがって、車両が傾斜したときであっても、滞留水によって燃料電池スタックの発電不良が発生するのを防止できる。   According to the present invention, when the vehicle is inclined to the other side in the stacking direction of the fuel cell stack, the accumulated water in the reaction gas discharge communication hole moves to the other side by gravity. Here, since the other end plate of the other side is provided with a water storage portion that communicates with the reaction gas discharge communication hole, the accumulated water that has moved to the other side is allowed to react with the reaction gas discharge communication hole by the end plate. Without being blocked inside, it moves to the water storage part and is stored. Thereby, it is possible to suppress an increase in the water level in the reaction gas discharge communication hole due to the staying water that has moved on the other side of the reaction gas discharge communication hole. Accordingly, it is possible to prevent the reaction gas discharge communication holes from being blocked by the stagnant water in the reaction gas discharge communication holes, and thus it is possible to prevent power generation failure of the fuel cell stack. Further, as in the conventional case, the gas manifold functions as a water reservoir, and the accumulated water in the reaction gas discharge communication hole can be discharged. Therefore, even when the vehicle is tilted, it is possible to prevent power generation failure of the fuel cell stack due to the staying water.

燃料電池スタックの斜視図である。It is a perspective view of a fuel cell stack. 燃料電池スタックの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a fuel cell stack. 単位セルの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a unit cell. 図1のA−A線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line of FIG. 燃料電池スタックを燃料電池自動車のエンジンルーム内に搭載したときの説明図である。It is explanatory drawing when a fuel cell stack is mounted in the engine room of a fuel cell vehicle. 燃料電池自動車がバンク路面を走行しているときの説明図である。It is explanatory drawing when a fuel cell vehicle is drive | working the bank road surface. 第二ガス出口通路内の滞留水の説明図である。It is explanatory drawing of the staying water in a 2nd gas exit channel | path. 燃料電池スタックを燃料電池自動車のセンタートンネル内に搭載したときの説明図である。It is explanatory drawing when a fuel cell stack is mounted in the center tunnel of a fuel cell vehicle. 燃料電池自動車が坂路面を走行しているときの説明図である。It is explanatory drawing when the fuel cell vehicle is drive | working the slope surface. 第二実施形態の貯水部の説明図である。It is explanatory drawing of the water storage part of 2nd embodiment. 第三実施形態の貯水部の説明図である。It is explanatory drawing of the water storage part of 3rd embodiment. 第四実施形態の貯水部の説明図である。It is explanatory drawing of the water storage part of 4th embodiment. 第五実施形態の貯水部の説明図である。It is explanatory drawing of the water storage part of 5th embodiment. +Y側から見たときの第五実施形態の貯水部の説明図である。It is explanatory drawing of the water storage part of 5th embodiment when it sees from + Y side. 第五実施形態の貯水部の作用の説明図である。It is explanatory drawing of an effect | action of the water storage part of 5th embodiment. 第六実施形態の貯水部の説明図である。It is explanatory drawing of the water storage part of 6th embodiment.

(燃料電池スタック)
以下に、本発明の第一実施形態の燃料電池スタックについて図面を参照して説明をする。
図1は、燃料電池スタック1の斜視図である。なお、図1では、各反応ガスが流通するガスマニホールド10a〜10dを二点鎖線で図示している。
図2は、燃料電池スタック1の分解斜視図である。
図1に示すように、燃料電池スタック1は、平面視略矩形板状の単位燃料電池2(以下、「単位セル2」という。)が多数積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池スタック1は、例えば燃料電池自動車V(図5参照)等の車両に搭載される。なお、以下の説明では、平面視略矩形状に形成された単位セル2の角部を挟む二辺のうち、長辺の延在方向をX方向とし、単位セル2の積層方向をY方向とし、X方向とY方向とに直交する方向をZ方向として、必要に応じてXYZの直交座標系を用いて説明する。また、各図では、各部材の構造をわかりやすくするため、各部材の(特にY方向の)寸法や単位セル2の積層枚数を現実のものから適宜変更して描いている。
(Fuel cell stack)
The fuel cell stack according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of the fuel cell stack 1. In FIG. 1, gas manifolds 10a to 10d through which each reaction gas flows are illustrated by two-dot chain lines.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell stack 1.
As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 1 is configured by laminating a large number of unit fuel cells 2 (hereinafter referred to as “unit cells 2”) having a substantially rectangular plate shape in plan view. The fuel cell stack 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle such as a fuel cell vehicle V (see FIG. 5). In the following description, of the two sides sandwiching the corner of the unit cell 2 formed in a substantially rectangular shape in plan view, the extending direction of the long side is the X direction, and the stacking direction of the unit cells 2 is the Y direction. The direction orthogonal to the X direction and the Y direction will be referred to as the Z direction, and will be described using an XYZ orthogonal coordinate system as necessary. Moreover, in each figure, in order to make the structure of each member easy to understand, the dimensions (particularly in the Y direction) of each member and the number of stacked unit cells 2 are appropriately changed from the actual ones.

図2に示すように、燃料電池スタック1は、膜電極構造体7と一対のセパレータ11,12とで構成された単位セル2をY方向に積層した積層体3と、積層体3のY方向両側に配置される一対のターミナルプレート21a,21bと、一対のターミナルプレート21a,21bのY方向両側に配置される一対の絶縁プレート23a,23bと、一対のターミナルプレート21a,21bおよび一対の絶縁プレート23a,23bを介して積層体3をY方向から挟持する一対のエンドプレート25a,25bとにより構成されている。   As shown in FIG. 2, the fuel cell stack 1 includes a stacked body 3 in which unit cells 2 composed of a membrane electrode structure 7 and a pair of separators 11 and 12 are stacked in the Y direction, and a Y direction of the stacked body 3. A pair of terminal plates 21a, 21b disposed on both sides, a pair of insulating plates 23a, 23b disposed on both sides in the Y direction of the pair of terminal plates 21a, 21b, a pair of terminal plates 21a, 21b, and a pair of insulating plates It is comprised by a pair of end plates 25a and 25b which clamp the laminated body 3 from the Y direction via 23a and 23b.

図3は、単位セル2の分解斜視図である。
図3に示すように、単位セル2は、主に膜電極構造体7(請求項の「電解質膜電極構造体」に相当。)と、一対のセパレータ11,12とを備えている。単位セル2は、膜電極構造体7が一対のセパレータ11,12により挟持されることにより形成されている。
膜電極構造体7は、固体高分子電解質膜4と、固体高分子電解質膜4の−Y側に配置されたアノード電極5と、固体高分子電解質膜4の+Y側に配置されたカソード電極6とを備えている。
固体高分子電解質膜4は、例えばパーフルオロスルホン酸ポリマーに水を含浸させた素材により形成されている。固体高分子電解質膜4は、Y方向視で略矩形枠状に形成された外枠部材7aの開口部に収容保持されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the unit cell 2.
As shown in FIG. 3, the unit cell 2 mainly includes a membrane electrode structure 7 (corresponding to the “electrolyte membrane electrode structure” in the claims) and a pair of separators 11 and 12. The unit cell 2 is formed by the membrane electrode structure 7 being sandwiched between a pair of separators 11 and 12.
The membrane electrode structure 7 includes a solid polymer electrolyte membrane 4, an anode electrode 5 arranged on the −Y side of the solid polymer electrolyte membrane 4, and a cathode electrode 6 arranged on the + Y side of the solid polymer electrolyte membrane 4. And.
The solid polymer electrolyte membrane 4 is formed of a material obtained by impregnating perfluorosulfonic acid polymer with water, for example. The solid polymer electrolyte membrane 4 is accommodated and held in an opening of an outer frame member 7a formed in a substantially rectangular frame shape when viewed in the Y direction.

アノード電極5およびカソード電極6は、例えばカーボンペーパー等により形成された不図示の多孔質ガス拡散層と、例えば白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子がガス拡散層の表面に一様に積層されて形成された不図示の電極触媒層とをそれぞれ有している。そして、電極触媒層同士が固体高分子電解質膜4を介して対向するように、アノード電極5およびカソード電極6が固体高分子電解質膜4にそれぞれ接合されている。   The anode electrode 5 and the cathode electrode 6 include a porous gas diffusion layer (not shown) formed of, for example, carbon paper, and porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface, for example, uniformly on the surface of the gas diffusion layer. And an electrode catalyst layer (not shown) formed by being laminated. The anode electrode 5 and the cathode electrode 6 are joined to the solid polymer electrolyte membrane 4 so that the electrode catalyst layers face each other with the solid polymer electrolyte membrane 4 interposed therebetween.

また、膜電極構造体7の−Y側にはセパレータ11が設けられ、膜電極構造体7の+Y側にはセパレータ12が設けられている。セパレータ11,12は、膜電極構造体7の外枠部材7aに対応して、外形がY方向視で略矩形状に形成された金属板部材であり、例えばプレス加工により形成されている。セパレータ11,12には、一対のセル電圧検出用の出力端子15が+Z側に延設されている。   A separator 11 is provided on the −Y side of the membrane electrode structure 7, and a separator 12 is provided on the + Y side of the membrane electrode structure 7. The separators 11 and 12 are metal plate members whose outer shapes are formed in a substantially rectangular shape when viewed in the Y direction, corresponding to the outer frame member 7a of the membrane electrode structure 7, and are formed by, for example, pressing. The separators 11 and 12 have a pair of cell voltage detection output terminals 15 extending to the + Z side.

セパレータ11におけるアノード電極5に対向する面には、アノード電極5に水素含有ガスを供給および排出するための第一ガス流路13が設けられている。第一ガス流路13は、例えばゴム等からなるシール部材13aによって囲まれている。
第一ガス流路13の(+X,+Z)側には、後述する第一ガス入口通路31と連通するセルブリッジ13bが形成されている。また、第一ガス流路13の(−X,−Z)側には、後述する第一ガス出口通路32(請求項の「反応ガス排出連通孔」に相当。)と連通するセルブリッジ13cが形成されている。
A first gas flow path 13 for supplying and discharging a hydrogen-containing gas to and from the anode electrode 5 is provided on the surface of the separator 11 facing the anode electrode 5. The first gas flow path 13 is surrounded by a seal member 13a made of, for example, rubber.
On the (+ X, + Z) side of the first gas flow path 13, a cell bridge 13 b communicating with a first gas inlet passage 31 described later is formed. Further, on the (−X, −Z) side of the first gas flow path 13, there is a cell bridge 13 c that communicates with a first gas outlet passage 32 (corresponding to “reactive gas discharge communication hole” in the claims) described later. Is formed.

また、セパレータ12におけるカソード電極6に対向する面には、カソード電極6に酸素含有ガスを供給および排出するための第二ガス流路14が設けられている。
第二ガス流路14は、第一ガス流路13と同様に、例えばゴム等からなるシール部材14aによって囲まれている。
第二ガス流路14の(−X,+Z)側には、後述する第二ガス入口通路33と連通するセルブリッジ14bが形成されている。また、第二ガス流路14の(+X,−Z)側には、後述する第二ガス出口通路34(請求項の「反応ガス排出連通孔」に相当。)と連通するセルブリッジ14cが形成されている。
A second gas flow path 14 for supplying and discharging oxygen-containing gas to and from the cathode electrode 6 is provided on the surface of the separator 12 that faces the cathode electrode 6.
Similar to the first gas flow path 13, the second gas flow path 14 is surrounded by a seal member 14 a made of, for example, rubber.
On the (−X, + Z) side of the second gas flow path 14, a cell bridge 14 b communicating with a second gas inlet passage 33 described later is formed. Further, on the (+ X, −Z) side of the second gas flow path 14, a cell bridge 14 c communicating with a later-described second gas outlet passage 34 (corresponding to “reactive gas discharge communication hole” in the claims) is formed. Has been.

隣り合う単位セル2のセパレータ11とセパレータ12とが相互に対向する面には、各単位セル2を冷却するための冷却水(冷媒)が流れる冷媒流路16が形成されている。冷媒流路16は、例えばゴム等からなるシール部材16aによって囲まれており、後述する冷媒通路35,36と連通している。   Refrigerant flow paths 16 through which cooling water (coolant) for cooling each unit cell 2 flows are formed on the surfaces of the separators 11 and 12 of the adjacent unit cells 2 facing each other. The refrigerant channel 16 is surrounded by a seal member 16a made of rubber or the like, for example, and communicates with refrigerant passages 35 and 36 described later.

単位セル2を構成する膜電極構造体7およびセパレータ11,12には、第一ガス入口通路31、第一ガス出口通路32、第二ガス入口通路33、第二ガス出口通路34および冷媒通路35,36の各通路が形成されている。
第一ガス入口通路31は、水素含有ガスを通過させるための通路であり、単位セル2の(+X,+Z)方向の角部に設けられている。第一ガス出口通路32は、発電に供された後の水素含有ガスを通過させるための通路であり、第一ガス入口通路31の対角位置である単位セル2の(−X,−Z)方向の角部に設けられている。第一ガス入口通路31は、セルブリッジ13bを介して第一ガス流路13に連通している。また、第一ガス出口通路32は、セルブリッジ13cを介して第一ガス流路13に連通している。水素含有ガスは、第一ガス入口通路31、セルブリッジ13b、第一ガス流路13、セルブリッジ13c、第一ガス出口通路32の順に流通する。
The membrane electrode structure 7 and the separators 11 and 12 constituting the unit cell 2 include a first gas inlet passage 31, a first gas outlet passage 32, a second gas inlet passage 33, a second gas outlet passage 34, and a refrigerant passage 35. , 36 are formed.
The first gas inlet passage 31 is a passage for allowing a hydrogen-containing gas to pass through, and is provided at a corner of the unit cell 2 in the (+ X, + Z) direction. The first gas outlet passage 32 is a passage for allowing the hydrogen-containing gas that has been provided for power generation to pass through, and (−X, −Z) of the unit cell 2 that is a diagonal position of the first gas inlet passage 31. It is provided at the corner of the direction. The first gas inlet passage 31 communicates with the first gas passage 13 through the cell bridge 13b. The first gas outlet passage 32 communicates with the first gas flow path 13 via the cell bridge 13c. The hydrogen-containing gas flows in the order of the first gas inlet passage 31, the cell bridge 13b, the first gas passage 13, the cell bridge 13c, and the first gas outlet passage 32.

第二ガス入口通路33は、酸素含有ガスを通過させるための通路であり、単位セル2の(−X,+Z)方向の角部に設けられている。第二ガス出口通路34は、発電に供された後の酸素含有ガスを通過させるための通路であり、第二ガス入口通路33の対角位置である単位セル2の(+X,−Z)方向の角部に設けられている。第二ガス入口通路33はセルブリッジ14bを介して第二ガス流路14に連通している。また、第二ガス出口通路34は、セルブリッジ14cを介して第二ガス流路14に連通している。酸素含有ガスは、第二ガス入口通路33、セルブリッジ14b、第二ガス流路14、セルブリッジ14c、第二ガス出口通路34の順に流通する。   The second gas inlet passage 33 is a passage for allowing the oxygen-containing gas to pass through, and is provided at a corner of the unit cell 2 in the (−X, + Z) direction. The second gas outlet passage 34 is a passage for allowing the oxygen-containing gas after power generation to pass therethrough, and is in the (+ X, −Z) direction of the unit cell 2 that is the diagonal position of the second gas inlet passage 33. Are provided at the corners. The second gas inlet passage 33 communicates with the second gas flow path 14 via the cell bridge 14b. The second gas outlet passage 34 communicates with the second gas flow path 14 via the cell bridge 14c. The oxygen-containing gas flows in the order of the second gas inlet passage 33, the cell bridge 14b, the second gas passage 14, the cell bridge 14c, and the second gas outlet passage 34.

冷媒通路35,36は、冷却水を通過させるための通路であり、第一ガス入口通路31と第二ガス出口通路34との間、および第二ガス入口通路33と第一ガス出口通路32との間にそれぞれ設けられている。例えば、一方の冷媒通路35が入口通路、他方の冷媒通路36が出口通路となっており、冷媒通路35,36はセパレータ11とセパレータ12とが相互に対向する面に形成された冷媒流路16と連通している。   The refrigerant passages 35 and 36 are passages for allowing cooling water to pass between the first gas inlet passage 31 and the second gas outlet passage 34 and between the second gas inlet passage 33 and the first gas outlet passage 32. Are provided respectively. For example, one refrigerant passage 35 serves as an inlet passage, and the other refrigerant passage 36 serves as an outlet passage. The refrigerant passages 35 and 36 are formed on the surfaces of the separator 11 and the separator 12 facing each other. Communicated with.

図2に示すように、単位セル2が積層されて形成された積層体3の+Y側および−Y側には、一対のターミナルプレート21a,21bが対向配置されている。ターミナルプレート21a,21bは、例えば銅等の金属により、Y方向視の外形が積層体3と略同一に形成されている。ターミナルプレート21a,21bは、各単位セル2と電気的に接続されており、端子22を介して各単位セル2の電力を外部に引き出している。ターミナルプレート21a,21bには、単位セル2と同様に、第一ガス入口通路31、第一ガス出口通路32、第二ガス入口通路33、第二ガス出口通路34および冷媒通路35,36の各通路が形成されている。   As shown in FIG. 2, a pair of terminal plates 21 a and 21 b are arranged to face each other on the + Y side and the −Y side of the stacked body 3 formed by stacking the unit cells 2. The terminal plates 21a and 21b are formed of a metal such as copper, for example, so that the outer shape in the Y direction is substantially the same as that of the laminate 3. The terminal plates 21a and 21b are electrically connected to the unit cells 2 and draw the power of the unit cells 2 to the outside via the terminals 22. Similarly to the unit cell 2, the terminal plates 21 a and 21 b have the first gas inlet passage 31, the first gas outlet passage 32, the second gas inlet passage 33, the second gas outlet passage 34, and the refrigerant passages 35 and 36. A passage is formed.

一対のターミナルプレート21a,21bの+Y側および−Y側には、一対の絶縁プレート23a,23bが対向配置されている。絶縁プレート23a,23bは、例えばフェノール樹脂等の絶縁材料により、Y方向視の外形が積層体3と略同一に形成されている。絶縁プレート23a,23bは、ターミナルプレート21a,21bからの電力の漏洩を防止している。一対の絶縁プレート23a,23bには、単位セル2と同様に、第一ガス入口通路31、第一ガス出口通路32、第二ガス入口通路33、第二ガス出口通路34および冷媒通路35,36の各通路が形成されている。   A pair of insulating plates 23a, 23b are disposed opposite to the + Y side and the -Y side of the pair of terminal plates 21a, 21b. The insulating plates 23a and 23b are formed with an insulating material such as phenol resin, for example, so that the outer shape in the Y direction is substantially the same as that of the laminate 3. The insulating plates 23a and 23b prevent power leakage from the terminal plates 21a and 21b. Similarly to the unit cell 2, the pair of insulating plates 23a and 23b includes the first gas inlet passage 31, the first gas outlet passage 32, the second gas inlet passage 33, the second gas outlet passage 34, and the refrigerant passages 35 and 36. Each passage is formed.

一対の絶縁プレート23a,23bの+Y側および−Y側には、一対のエンドプレート25a,25bが対向配置されている。エンドプレート25a,25bは、例えば鉄やアルミ等の金属により、Y方向視の外形が積層体3よりも大きく形成されている。
+Y側のエンドプレート25aには、単位セル2と同様に、第一ガス入口通路31、第一ガス出口通路32、第二ガス入口通路33、第二ガス出口通路34および冷媒通路35,36の各通路が形成されている。
A pair of end plates 25a, 25b are disposed opposite to the + Y side and the -Y side of the pair of insulating plates 23a, 23b. The end plates 25 a and 25 b are made of, for example, a metal such as iron or aluminum and have an outer shape in the Y direction larger than that of the stacked body 3.
Similarly to the unit cell 2, the + Y side end plate 25 a has the first gas inlet passage 31, the first gas outlet passage 32, the second gas inlet passage 33, the second gas outlet passage 34, and the refrigerant passages 35 and 36. Each passage is formed.

−Y側のエンドプレート25bには、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34が形成されている。−Y側のエンドプレート25bには、第一ガス入口通路31、第二ガス入口通路33および冷媒通路35,36の各通路は形成されておらず、前記各通路の−Y側を閉塞している。   A first gas outlet passage 32 and a second gas outlet passage 34 are formed in the −Y side end plate 25b. The first gas inlet passage 31, the second gas inlet passage 33, and the refrigerant passages 35 and 36 are not formed in the -Y side end plate 25b, and the -Y side of each passage is closed. Yes.

図4は、A−A線に沿った断面図である。なお、−Y側のエンドプレート25bに形成された第一ガス出口通路32(図2参照)および第二ガス出口通路34は同一構造である。したがって、以下では、第二ガス出口通路34について説明をし、第一ガス出口通路32については説明を省略する。
図4に示すように、−Y側のエンドプレート25bの第二ガス出口通路34は、Y方向視で略矩形状に形成された貫通孔37の内側面を覆うカラー38により形成されている。
エンドプレート25bの貫通孔37は、外形が第二ガス出口通路34よりも大きく形成されている。貫通孔37の内側面には、Y方向の略中央に、貫通孔37の内側に突出した凸部37aが全周に渡って形成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA. The first gas outlet passage 32 (see FIG. 2) and the second gas outlet passage 34 formed in the end plate 25b on the -Y side have the same structure. Accordingly, the second gas outlet passage 34 will be described below, and the description of the first gas outlet passage 32 will be omitted.
As shown in FIG. 4, the second gas outlet passage 34 of the −Y side end plate 25 b is formed by a collar 38 that covers the inner surface of the through hole 37 formed in a substantially rectangular shape when viewed in the Y direction.
The outer shape of the through hole 37 of the end plate 25 b is larger than that of the second gas outlet passage 34. On the inner side surface of the through-hole 37, a convex portion 37a projecting inward of the through-hole 37 is formed over the entire circumference at substantially the center in the Y direction.

カラー38は、Y方向視で略矩形枠状の部材であり、例えば樹脂により形成されている。カラー38の枠内の開口は、第二ガス出口通路34となっている。カラー38の外側面には、Y方向の略中央に、貫通孔37の凸部37aに対応した凹部38aが全周に渡って形成されている。貫通孔37の凸部37aとカラー38の凹部38aとを嵌合することで、貫通孔37にカラー38が装着される。   The collar 38 is a member having a substantially rectangular frame shape when viewed in the Y direction, and is formed of, for example, resin. The opening in the frame of the collar 38 is a second gas outlet passage 34. On the outer surface of the collar 38, a recess 38a corresponding to the protrusion 37a of the through hole 37 is formed over the entire circumference at substantially the center in the Y direction. The collar 38 is attached to the through hole 37 by fitting the convex portion 37 a of the through hole 37 and the concave portion 38 a of the collar 38.

一対のエンドプレート25a,25bは、不図示のタイロッド等により連結されることで、各単位セル2、ターミナルプレート21a,21bおよび絶縁プレート23a,23bの各部材を積層および圧縮した状態で保持している。各部材が積層されることで、燃料電池スタック1内には、Y方向に沿った第一ガス入口通路31、第一ガス出口通路32、第二ガス入口通路33、第二ガス出口通路34および冷媒通路35,36の各通路が形成される。   The pair of end plates 25a and 25b are connected by a tie rod (not shown) to hold the unit cell 2, the terminal plates 21a and 21b, and the insulating plates 23a and 23b in a stacked and compressed state. Yes. By laminating each member, the fuel cell stack 1 includes a first gas inlet passage 31, a first gas outlet passage 32, a second gas inlet passage 33, a second gas outlet passage 34, and a Y direction. Respective refrigerant passages 35 and 36 are formed.

図1に示すように、+Y側のエンドプレート25aの+Y側には、ガスマニホールド10a〜10dと、一対の冷媒配管(不図示)とが配置されている。
ガスマニホールド10a,10bは、それぞれ第一ガス入口通路31および第一ガス出口通路32(いずれも図2参照)と連通している。水素含有ガスは、ガスマニホールド10aから第一ガス入口通路31に導入された後、単位セル2内の第一ガス流路13(図3参照)を通過し、第一ガス出口通路32からガスマニホールド10b(請求項の「反応ガスが排出されるガスマニホールド」に相当。)に排出される。
As shown in FIG. 1, gas manifolds 10a to 10d and a pair of refrigerant pipes (not shown) are arranged on the + Y side of the + Y side end plate 25a.
The gas manifolds 10a and 10b communicate with a first gas inlet passage 31 and a first gas outlet passage 32 (see FIG. 2). The hydrogen-containing gas is introduced from the gas manifold 10a into the first gas inlet passage 31, and then passes through the first gas flow path 13 (see FIG. 3) in the unit cell 2, and from the first gas outlet passage 32 to the gas manifold. 10 b (corresponding to “a gas manifold through which the reaction gas is discharged” in the claims).

ガスマニホールド10c,10dは、それぞれ第二ガス入口通路33および第二ガス出口通路34(いずれも図2参照)と連通している。酸素含有ガスは、ガスマニホールド10cから第二ガス入口通路33に導入された後、単位セル2内の第二ガス流路14(図3参照)を通過し、第二ガス出口通路34からガスマニホールド10d(請求項の「反応ガスが排出されるガスマニホールド」に相当。)に排出される。   The gas manifolds 10c and 10d communicate with the second gas inlet passage 33 and the second gas outlet passage 34 (both see FIG. 2), respectively. The oxygen-containing gas is introduced from the gas manifold 10c into the second gas inlet passage 33, and then passes through the second gas flow path 14 (see FIG. 3) in the unit cell 2, and from the second gas outlet passage 34 to the gas manifold. 10d (corresponding to “a gas manifold through which the reaction gas is discharged” in the claims).

第一ガス出口通路32に接続されたガスマニホールド10bおよび第二ガス出口通路34に接続されたガスマニホールド10dには、不図示の分岐配管を介して不図示のキャッチタンクが接続されている。また、キャッチタンクには、不図示の水排出弁が設けられている。キャッチタンクは、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内に発生する後述の滞留水を貯水している。水排出弁は、キャッチタンク内の貯水量が規定値以上となったときに開放されて滞留水を外部に排出している。   A catch tank (not shown) is connected to the gas manifold 10b connected to the first gas outlet passage 32 and the gas manifold 10d connected to the second gas outlet passage 34 via a branch pipe (not shown). The catch tank is provided with a water discharge valve (not shown). The catch tank stores later-described retained water generated in the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34. The water discharge valve is opened when the amount of water stored in the catch tank exceeds a specified value, and discharges stagnant water to the outside.

一対の冷媒配管は、それぞれ冷媒通路35,36に接続されている。冷媒は、一方の冷媒配管から入口側の冷媒通路35に導入された後、単位セル2間の冷媒流路16を通過し、出口側の冷媒通路36から他方の冷媒配管に排出される。   The pair of refrigerant pipes are connected to refrigerant passages 35 and 36, respectively. The refrigerant is introduced from one refrigerant pipe into the refrigerant passage 35 on the inlet side, then passes through the refrigerant flow path 16 between the unit cells 2, and is discharged from the refrigerant passage 36 on the outlet side to the other refrigerant pipe.

(貯水部)
図2に示すように、−Y側のエンドプレート25bの−Y側には、貯水部40(40a,40b)が二箇所に設けられている。
第一ガス出口通路32を閉塞する貯水部40aは、第一ガス出口通路32内の滞留水を貯水する機能を有している。第一ガス出口通路32内の滞留水は、例えば結露等による水やカソード電極6側(図3参照)から膜電極構造体7(図3参照)を透過した生成水により発生する。
第二ガス出口通路34を閉塞する貯水部40bは、第二ガス出口通路34内の滞留水を貯水する機能を有している。第二ガス出口通路34内の滞留水は、カソード電極6(図3参照)側で、酸素含有ガスの酸素と水素イオンおよび電子が反応して生成された生成水により発生する。
(Water reservoir)
As shown in FIG. 2, two reservoirs 40 (40a and 40b) are provided on the −Y side of the −Y side end plate 25b.
The water storage section 40 a that closes the first gas outlet passage 32 has a function of storing the accumulated water in the first gas outlet passage 32. The staying water in the first gas outlet passage 32 is generated by, for example, water due to condensation or generated water that has passed through the membrane electrode structure 7 (see FIG. 3) from the cathode electrode 6 side (see FIG. 3).
The water reservoir 40b that closes the second gas outlet passage 34 has a function of storing the accumulated water in the second gas outlet passage 34. The staying water in the second gas outlet passage 34 is generated on the cathode electrode 6 (see FIG. 3) side by generated water generated by the reaction of oxygen, hydrogen ions, and electrons of the oxygen-containing gas.

以下、貯水部40について説明する。なお、第一ガス出口通路32を閉塞する貯水部40aおよび第二ガス出口通路34を閉塞する貯水部40bは同一構造である。したがって、以下では、第二ガス出口通路34を閉塞する貯水部40bについて説明をし、第一ガス出口通路32を閉塞する貯水部40aについては説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態の貯水部40bは、−Y側のエンドプレート25bの第二ガス出口通路34を閉塞する貯水部材41により形成されている。
Hereinafter, the water storage unit 40 will be described. The water reservoir 40a that closes the first gas outlet passage 32 and the water reservoir 40b that closes the second gas outlet passage 34 have the same structure. Therefore, hereinafter, the water storage section 40b that closes the second gas outlet passage 34 will be described, and the description of the water storage section 40a that closes the first gas outlet passage 32 will be omitted.
As shown in FIG. 2, the water storage part 40b of this embodiment is formed by a water storage member 41 that closes the second gas outlet passage 34 of the end plate 25b on the -Y side.

図4に示すように、貯水部材41は、例えばアルミ等の金属や樹脂等により形成された部材であり、−Y側のエンドプレート25bの−Y側に配置される有底の貯水筒部42と、貯水筒部42の開口に形成されたフランジ部43とを備えている。
貯水筒部42は、Y方向視で第二ガス出口通路34の形状に対応した略矩形状に形成されている。貯水筒部42は、開口が第二ガス出口通路34と接続されて連通している。貯水筒部42の内側面は、後述する−Z側面42a(請求項の「貯水部の最下面」に相当。)を除いて、第二ガス出口通路34に沿うように形成されている。
As shown in FIG. 4, the water storage member 41 is a member formed of a metal such as aluminum or a resin, for example, and has a bottomed water storage cylinder portion 42 disposed on the −Y side of the −Y side end plate 25 b. And a flange portion 43 formed in the opening of the water storage cylinder portion 42.
The water storage cylinder portion 42 is formed in a substantially rectangular shape corresponding to the shape of the second gas outlet passage 34 as viewed in the Y direction. The water storage cylinder portion 42 is connected to and communicated with the second gas outlet passage 34. The inner side surface of the water storage cylinder portion 42 is formed along the second gas outlet passage 34 except for a -Z side surface 42a (corresponding to "the lowermost surface of the water storage portion" in the claims) described later.

貯水筒部42は、−Y側のエンドプレート25bの−Y側において、−Y側に所定の深さを有するように、−Y側のエンドプレート25bの−Y側に突出して形成されている。貯水筒部42の容積は、第二ガス出口通路34内の滞留水(すなわち燃料電池スタック1により生成される生成水)の量により決定されており、貯水筒部42の−Y側の深さが深いほど多くの滞留水を貯水できる。   The water storage cylinder portion 42 is formed to protrude to the -Y side of the -Y side end plate 25b so as to have a predetermined depth on the -Y side on the -Y side of the -Y side end plate 25b. . The volume of the water storage cylinder portion 42 is determined by the amount of stagnant water (that is, generated water generated by the fuel cell stack 1) in the second gas outlet passage 34, and the depth on the −Y side of the water storage cylinder portion 42. The deeper the water, the more accumulated water can be stored.

貯水筒部42の−Z側面42aは、XY面に対して略平行に形成されている。また、貯水部40と第二ガス出口通路34との連結部において、貯水筒部42の−Z側面42a(請求項の「貯水部の最下面」に相当。)は、第二ガス出口通路34の−Y側端部における−Z側面34a(請求項の「反応ガス排出連通孔の重力方向の最下部」に相当。)よりも+Z側において、所定高さhだけ高い位置に配置されるように形成されている。なお、貯水筒部42の−Z側面42aを、第二ガス出口通路34の−Y側端部における−Z側面34aよりも+Z側において、所定高さhだけ高い位置に配置したときの効果については後述する。   The -Z side surface 42a of the water storage cylinder portion 42 is formed substantially parallel to the XY plane. Further, in the connecting portion between the water storage section 40 and the second gas outlet passage 34, the −Z side surface 42a of the water storage cylinder section 42 (corresponding to “the lowermost surface of the water storage section” in the claims) is the second gas outlet passage 34. The −Z side end of the −Z side 34a (corresponding to the “lowermost portion of the reaction gas discharge communication hole in the direction of gravity” in the claims) is arranged at a position higher by a predetermined height h on the + Z side. Is formed. In addition, about the effect when the -Z side surface 42a of the water storage cylinder part 42 is arrange | positioned by the predetermined height h in the + Z side rather than the -Z side surface 34a in the -Y side edge part of the 2nd gas exit channel | path 34. Will be described later.

フランジ部43は、Y方向視で略矩形状をしており、貯水筒部42の+Y側の開口縁部から外側に張り出して形成されている。フランジ部43の四隅には、Y方向に貫通するボルト挿通孔43aが形成されている。それぞれのボルト挿通孔43aには、ボルト29が挿通されており、各ボルト29が−Y側のエンドプレート25bに締結固定されることで、−Y側のエンドプレート25bに貯水部材41が固定されている。   The flange portion 43 has a substantially rectangular shape when viewed in the Y direction, and is formed to project outward from the opening edge portion on the + Y side of the water storage tube portion 42. Bolt insertion holes 43 a that penetrate in the Y direction are formed at the four corners of the flange portion 43. Bolts 29 are inserted into the respective bolt insertion holes 43a, and the water storage member 41 is fixed to the -Y side end plate 25b by fastening each bolt 29 to the -Y side end plate 25b. ing.

フランジ部43とカラー38との間には、シール部材45が配置されている。シール部材45は、例えばゴム等によりY方向視で略環状に形成された部材である。シール部材45は、第二ガス出口通路34の外側であって、フランジ部43のボルト挿通孔43aよりも内側に配置可能な大きさに形成されている。シール部材45を介して貯水部材41を−Y側のエンドプレート25bに締結固定することにより、貯水部材41と−Y側のエンドプレート25bとの間から、貯水部40bに貯水された滞留水が漏洩するのを防止している。   A seal member 45 is disposed between the flange portion 43 and the collar 38. The seal member 45 is a member formed in a substantially annular shape when viewed in the Y direction, for example, with rubber or the like. The seal member 45 is formed in a size that can be disposed outside the second gas outlet passage 34 and inside the bolt insertion hole 43 a of the flange portion 43. By holding and fixing the water storage member 41 to the -Y side end plate 25b via the seal member 45, the accumulated water stored in the water storage unit 40b is between the water storage member 41 and the -Y side end plate 25b. Prevents leakage.

(貯水部の作用)
図5は、燃料電池スタック1を燃料電池自動車Vのエンジンルーム内に搭載したときの説明図である。なお、図5では、燃料電池自動車Vが、ほぼ水平な平坦路R1を走行している状態を図示している。
図6は、燃料電池自動車Vが、水平面Hに対して傾斜角度αを有するバンク路面R2を走行しているときの説明図である。図6に示すように、バンク路面R2は、車両右側から車両左側に向かって下方に角度αだけ傾斜した路面である。図5および図6では、説明をわかりやすくするために、貯水部40bの大きさを誇張して表現している。
以下に、貯水部40の作用について説明する。なお、第一ガス出口通路32を閉塞する貯水部40aおよび第二ガス出口通路34を閉塞する貯水部40bの作用は同一である。したがって、以下では、第二ガス出口通路34を閉塞する貯水部40bの作用についてのみ説明をし、第一ガス出口通路32を閉塞する貯水部40aの作用については説明を省略する。
(Operation of the water reservoir)
FIG. 5 is an explanatory diagram when the fuel cell stack 1 is mounted in the engine room of the fuel cell vehicle V. FIG. FIG. 5 illustrates a state in which the fuel cell vehicle V is traveling on a substantially flat flat road R1.
FIG. 6 is an explanatory diagram when the fuel cell vehicle V is traveling on the bank road surface R2 having an inclination angle α with respect to the horizontal plane H. FIG. As shown in FIG. 6, the bank road surface R2 is a road surface that is inclined downward by an angle α from the right side of the vehicle toward the left side of the vehicle. 5 and 6, the size of the water storage section 40b is exaggerated for easy understanding.
Below, the effect | action of the water storage part 40 is demonstrated. The operation of the water storage section 40a that closes the first gas outlet passage 32 and the water storage section 40b that closes the second gas outlet passage 34 are the same. Therefore, hereinafter, only the operation of the water storage section 40b that closes the second gas outlet passage 34 will be described, and the description of the operation of the water storage section 40a that closes the first gas outlet passage 32 will be omitted.

図5に示すように、上述のように形成された燃料電池スタック1は、例えば燃料電池自動車Vのエンジンルーム内に搭載される。本実施形態では、燃料電池スタック1は、X方向を車両前後方向に、Y方向を車両左右方向に、Z方向を車両上下方向(すなわち重力方向上下方向)にそれぞれ一致させ、+X側が車両後側、+Y側が車両右側、+Z側が車両上側を向くように搭載されている。なお、以下の説明では、車両前後方向を単に前後方向、車両左右方向を単に左右方向、車両上下方向を単に上下方向ということがある。   As shown in FIG. 5, the fuel cell stack 1 formed as described above is mounted, for example, in an engine room of a fuel cell vehicle V. In the present embodiment, the fuel cell stack 1 is configured such that the X direction coincides with the vehicle longitudinal direction, the Y direction coincides with the vehicle lateral direction, and the Z direction coincides with the vehicle vertical direction (that is, the gravity direction vertical direction). , + Y side is mounted on the right side of the vehicle, and + Z side is mounted on the upper side of the vehicle. In the following description, the vehicle front-rear direction is simply referred to as the front-rear direction, the vehicle left-right direction is simply referred to as the left-right direction, and the vehicle vertical direction is simply referred to as the vertical direction.

図6に示すように、燃料電池自動車Vが傾斜角度αを有するバンク路面R2を走行すると、バンク路面R2の傾斜角度αに対応して、燃料電池自動車Vが右側から左側に向かって重力方向下方に角度αだけ傾斜する。このとき、燃料電池自動車Vに搭載された燃料電池スタック1および燃料電池スタック1のY方向に沿って形成された第二ガス出口通路34も、+Y側から−Y側に向かって重力方向下方に角度αだけ傾斜する。   As shown in FIG. 6, when the fuel cell vehicle V travels on the bank road surface R2 having the inclination angle α, the fuel cell vehicle V moves downward in the direction of gravity from the right side to the left side in accordance with the inclination angle α of the bank road surface R2. Is inclined by an angle α. At this time, the fuel cell stack 1 mounted on the fuel cell vehicle V and the second gas outlet passage 34 formed along the Y direction of the fuel cell stack 1 are also downward in the gravity direction from the + Y side to the −Y side. Inclined by an angle α.

図7は、第二ガス出口通路34内の滞留水Wの説明図である。なお、図7では、極座標軸に水平面Hを二点鎖線で図示している。
図7に示すように、第二ガス出口通路34が+Y側から−Y側に向かって、水平面Hに対して重力方向下方に角度αだけ傾斜すると、第二ガス出口通路34内の滞留水Wは、重力によって第二ガス出口通路34内を+Y側から−Y側に向かって移動する。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the staying water W in the second gas outlet passage 34. In FIG. 7, the horizontal plane H is indicated by a two-dot chain line on the polar coordinate axis.
As shown in FIG. 7, when the second gas outlet passage 34 is inclined from the + Y side toward the −Y side by an angle α downward in the gravitational direction with respect to the horizontal plane H, the staying water W in the second gas outlet passage 34. Moves in the second gas outlet passage 34 from the + Y side toward the −Y side by gravity.

ここで、従来技術では、燃料電池自動車Vの傾斜時に、滞留水Wの水位が高い場合には、セルブリッジ14bの閉塞される単位セル2が多数にのぼる可能性があった。
しかし、本実施形態では、−Y側のエンドプレート25bには、第二ガス出口通路34と連通し、−Y側に深さを有する貯水部40bが設けられている。このため、第二ガス出口通路34内を+Y側から−Y側に向かって移動した滞留水Wは、−Y側のエンドプレート25bによって塞き止められることなく、貯水部40bの貯水部材41内に移動して貯水される。これにより、−Y側の第二ガス出口通路34内における滞留水Wの水位の上昇は、貯水部40bに貯水された滞留水Wの体積に対応して抑制され、滞留水Wの上方には空間が形成される。したがって、滞留水Wによって第二ガス出口通路34およびセパレータ12とカソード電極6との間のセルブリッジ14b(図3参照)が閉塞される単位セル2を少数に抑えることができるか、またはゼロにすることができる。
Here, in the prior art, when the water level of the stagnant water W is high when the fuel cell vehicle V is inclined, there is a possibility that many unit cells 2 are blocked by the cell bridge 14b.
However, in the present embodiment, the -Y side end plate 25b is provided with a water storage section 40b that communicates with the second gas outlet passage 34 and has a depth on the -Y side. Therefore, the staying water W that has moved in the second gas outlet passage 34 from the + Y side toward the −Y side is not blocked by the −Y side end plate 25b, and is not blocked in the water storage member 41 of the water storage section 40b. Moved to and stored. Thereby, the rise in the water level of the staying water W in the second gas outlet passage 34 on the -Y side is suppressed corresponding to the volume of the staying water W stored in the water storage section 40b. A space is formed. Accordingly, the number of unit cells 2 in which the second gas outlet passage 34 and the cell bridge 14b (see FIG. 3) between the separator 12 and the cathode electrode 6 are blocked by the staying water W can be suppressed to a small number or zero. can do.

また、燃料電池自動車Vがバンク路面R2を走行後、水平な平坦路R1(図5参照)を走行すると、路面が傾斜したバンク路面R2から水平な平坦路R1に変化するのに対応して、燃料電池自動車Vの姿勢が傾斜状態から水平状態に変化する。このとき、燃料電池自動車Vに搭載された燃料電池スタック1および燃料電池スタック1のY方向に沿って形成された第二ガス出口通路34も、傾斜状態(図7に示す状態)から水平状態(図4に示す状態)に変化する。   Further, when the fuel cell vehicle V travels on the horizontal flat road R1 (see FIG. 5) after traveling on the bank road surface R2, the road surface changes from the inclined bank road surface R2 to the horizontal flat road R1, The attitude of the fuel cell vehicle V changes from an inclined state to a horizontal state. At this time, the fuel cell stack 1 mounted on the fuel cell vehicle V and the second gas outlet passage 34 formed along the Y direction of the fuel cell stack 1 are also changed from the inclined state (the state shown in FIG. 7) to the horizontal state (the state shown in FIG. 7). (The state shown in FIG. 4).

このとき、貯水部40b内の滞留水Wは、燃料電池自動車Vの姿勢変化によって第二ガス出口通路34内に還流される。ここで、貯水部40bの貯水筒部42の内側面のうち、重力方向の最下面である−Z側面42aは、第二ガス出口通路34の−Y側端部における重力方向の最下部である−Z側面34aよりも+Z側において、所定高さhだけ高い位置に配置されている。これにより、貯水部40b内の滞留水Wが、貯水部40b内に留まるのを抑制できるので、滞留水Wを速やかに排出できる。したがって、貯水部40b内の滞留水Wを良好に排出できる。   At this time, the accumulated water W in the water storage section 40b is recirculated into the second gas outlet passage 34 due to a change in the attitude of the fuel cell vehicle V. Here, among the inner side surfaces of the water storage cylinder portion 42 of the water storage portion 40 b, the −Z side surface 42 a that is the lowest surface in the gravity direction is the lowest portion in the gravity direction at the −Y side end portion of the second gas outlet passage 34. On the + Z side with respect to the −Z side surface 34a, it is arranged at a position higher by a predetermined height h. Thereby, since the staying water W in the water storage part 40b can be suppressed from staying in the water storage part 40b, the staying water W can be discharged quickly. Therefore, the stagnant water W in the water reservoir 40b can be discharged satisfactorily.

その後、滞留水Wは、第二ガス出口通路34内を−Y側から+Y側に向かって移動し、ガスマニホールド10d(図1参照)に到達した後、ガスマニホールド10dから分岐された不図示のキャッチタンクに貯水される。そして、キャッチタンク内の滞留水Wの貯水量が規定値以上となったときに、不図示の水排出弁を開放することで、滞留水Wを燃料電池自動車V(図5参照)の外部に排出できる。   Thereafter, the staying water W moves from the −Y side to the + Y side in the second gas outlet passage 34, reaches the gas manifold 10d (see FIG. 1), and then branches from the gas manifold 10d (not shown). Water is stored in the catch tank. When the amount of accumulated water W in the catch tank exceeds a specified value, the accumulated water W is opened outside the fuel cell vehicle V (see FIG. 5) by opening a water discharge valve (not shown). Can be discharged.

(第一実施形態の変形例)
図8は、燃料電池スタック1を燃料電池自動車Vのフロアに形成されたセンタートンネル内に搭載したときの説明図である。なお、図8では、燃料電池自動車Vが、ほぼ水平な平坦路R1を走行している状態を図示している。
図9は、燃料電池自動車Vが、水平面Hに対して傾斜角度βを有する坂路面R3を走行しているときの説明図である。図9に示すように、坂路面R3は、車両後側から車両前側に向かって下方に角度βだけ傾斜した路面である。なお、図8および図9では、説明をわかりやすくするために、貯水部40の大きさを誇張して表現している。
(Modification of the first embodiment)
FIG. 8 is an explanatory diagram when the fuel cell stack 1 is mounted in a center tunnel formed on the floor of the fuel cell vehicle V. FIG. 8 illustrates a state in which the fuel cell vehicle V is traveling on a substantially flat flat road R1.
FIG. 9 is an explanatory diagram when the fuel cell vehicle V is traveling on a slope road surface R3 having an inclination angle β with respect to the horizontal plane H. FIG. As shown in FIG. 9, the slope road surface R3 is a road surface that is inclined downward by an angle β from the vehicle rear side toward the vehicle front side. In FIG. 8 and FIG. 9, the size of the water storage section 40 is exaggerated for easy understanding.

第一実施形態の燃料電池スタック1は、X方向を車両前後方向に、Y方向を車両左右方向に、Z方向を車両上下方向にそれぞれ一致させ、+X側が車両後側、+Y側が車両右側、+Z側が車両上側を向くように搭載されていた。
これに対して、第一実施形態の変形例における燃料電池スタック1は、X方向を車両左右方向に、Y方向を車両前後方向に、Z方向を車両上下方向にそれぞれ一致させ、+X側が車両左側、+Y側が車両後側、+Z側が車両上側を向くように搭載されている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、第一実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。
In the fuel cell stack 1 of the first embodiment, the X direction coincides with the vehicle front-rear direction, the Y direction coincides with the vehicle left-right direction, and the Z direction coincides with the vehicle up-down direction, the + X side is the vehicle rear side, the + Y side is the vehicle right side, It was mounted with the side facing the upper side of the vehicle.
In contrast, in the fuel cell stack 1 according to the modification of the first embodiment, the X direction is aligned with the vehicle left-right direction, the Y direction is aligned with the vehicle front-rear direction, and the Z direction is aligned with the vehicle up-down direction. The second embodiment is different from the first embodiment in that the vehicle is mounted so that the + Y side faces the rear side of the vehicle and the + Z side faces the upper side of the vehicle. In addition, description is abbreviate | omitted about the component similar to 1st embodiment.

図9に示すように、燃料電池自動車Vが傾斜角度βを有する坂路面R3を下って走行すると、坂路面R3の傾斜角度βに対応して、燃料電池自動車Vが後側から前側に向かって重力方向下方に角度βだけ傾斜する。このとき、燃料電池スタック1のY方向に沿って形成された第二ガス出口通路34も、+Y側から−Y側に向かって重力方向下方に角度βだけ傾斜する。これにより、第二ガス出口通路34内の滞留水W(図7参照)は、重力によって+Y側から−Y側に向かって移動した後、貯水部40b内に貯水されるため、滞留水Wの水位の上昇が抑制される。したがって、第一実施形態と同様に、滞留水Wによって第二ガス出口通路34およびセパレータ12とカソード電極6との間のセルブリッジ14b(図3参照)が閉塞されるのが防止される。   As shown in FIG. 9, when the fuel cell vehicle V travels down a slope road surface R3 having an inclination angle β, the fuel cell vehicle V moves from the rear side toward the front side corresponding to the inclination angle β of the slope road surface R3. Inclined by an angle β downward in the direction of gravity. At this time, the second gas outlet passage 34 formed along the Y direction of the fuel cell stack 1 is also inclined by the angle β downward from the + Y side toward the −Y side in the gravity direction. Accordingly, the retained water W (see FIG. 7) in the second gas outlet passage 34 moves from the + Y side toward the −Y side by gravity and then is stored in the water storage unit 40b. The rise in water level is suppressed. Therefore, similarly to the first embodiment, the staying water W prevents the second gas outlet passage 34 and the cell bridge 14b (see FIG. 3) between the separator 12 and the cathode electrode 6 from being blocked.

また、燃料電池自動車Vが坂路面R3を走行後、図8に示す水平な平坦路R1を走行すると、燃料電池自動車Vの姿勢が傾斜状態から水平状態に変化する。このとき、燃料電池スタック1のY方向に沿って形成された第二ガス出口通路34も、傾斜状態(図7に示す状態)から水平状態(図4に示す状態)に変化する。これにより、貯水部40内の滞留水Wは、燃料電池自動車Vの姿勢変化によって第二ガス出口通路34内に還流され、第二ガス出口通路34内を−Y側から+Y側に向かって移動した後、不図示のキャッチタンクおよび不図示の水排出弁を介して燃料電池自動車Vの外部に排出される。   Further, when the fuel cell vehicle V travels on the flat road R1 shown in FIG. 8 after traveling on the slope road surface R3, the attitude of the fuel cell vehicle V changes from the inclined state to the horizontal state. At this time, the second gas outlet passage 34 formed along the Y direction of the fuel cell stack 1 also changes from the inclined state (the state shown in FIG. 7) to the horizontal state (the state shown in FIG. 4). As a result, the accumulated water W in the water storage section 40 is recirculated into the second gas outlet passage 34 due to the change in attitude of the fuel cell vehicle V, and moves in the second gas outlet passage 34 from the −Y side toward the + Y side. After that, the fuel cell vehicle V is discharged to the outside through a catch tank (not shown) and a water discharge valve (not shown).

(効果)
第一実施形態および第一実施形態の変形例によれば、燃料電池スタック1の−Y側に燃料電池自動車Vが傾斜したとき、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内の滞留水Wは、重力によって−Y側に移動する。ここで、−Y側のエンドプレート25bの−Y側には、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34と連通する貯水部40a,40bを設けているので、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内を移動した滞留水Wは、エンドプレート25bによって第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内に塞き止められることなく、貯水部40a,40bに移動して貯水される。これにより、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34の−Y側において、移動した滞留水Wにより第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内の水位が上昇するのを抑制できる。したがって、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内の滞留水Wにより、第一ガス出口通路32、第二ガス出口通路34、第一ガス流路13および第二ガス流路14が閉塞されるのを防止できるので、燃料電池スタック1の発電不良が発生するのを防止できる。また、従来技術と同様に、燃料電池スタック1の+Y側のガスマニホールド10b,10dのキャッチタンクにより+Y側のガスマニホールド10b,10dが貯水部として機能し、不図示のドレインや水排出弁等から第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内の滞留水Wを排出できる。したがって、燃料電池自動車Vが傾斜したときであっても、滞留水Wによって燃料電池スタック1の発電不良が発生するのを防止できる。
(effect)
According to the first embodiment and the modification of the first embodiment, when the fuel cell vehicle V is inclined toward the −Y side of the fuel cell stack 1, the residence in the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34. The water W moves to the −Y side by gravity. Here, on the -Y side of the -Y side end plate 25b, the water storage sections 40a and 40b communicating with the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 are provided. The retained water W that has moved in the second gas outlet passage 34 moves to the water storage units 40a and 40b without being blocked by the end plate 25b in the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34. To be stored. As a result, on the -Y side of the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34, the water level in the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 is prevented from rising due to the moved staying water W. it can. Therefore, the first gas outlet passage 32, the second gas outlet passage 34, the first gas passage 13, and the second gas passage 14 are caused by the staying water W in the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34. Since blockage can be prevented, it is possible to prevent power generation failure of the fuel cell stack 1. Similarly to the prior art, the + Y side gas manifolds 10b and 10d of the fuel cell stack 1 function as a water storage section by the catch tanks of the + Y side gas manifolds 10b and 10d. The accumulated water W in the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 can be discharged. Therefore, even when the fuel cell vehicle V is inclined, it is possible to prevent the power generation failure of the fuel cell stack 1 due to the staying water W.

(第二実施形態)
図10は、第二実施形態の貯水部40の説明図である。
第一実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40のシール部材45が、貯水部材41のフランジ部43とカラー38との間に配置されており、第二ガス出口通路34の外側で滞留水の漏洩を防止していた(図4参照)。
これに対して、第二実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40のシール部材45が、貯水部材41の貯水筒部42と絶縁プレート23bとの間に配置されており、第二ガス出口通路34の内側で滞留水の漏洩を防止している点で、第一実施形態とは異なっている。なお、第一実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 10 is an explanatory diagram of the water storage unit 40 of the second embodiment.
In the fuel cell stack 1 of the first embodiment, the seal member 45 of the water storage section 40 is disposed between the flange portion 43 of the water storage member 41 and the collar 38, and the retained water is outside the second gas outlet passage 34. Was prevented (see FIG. 4).
In contrast, in the fuel cell stack 1 of the second embodiment, the seal member 45 of the water storage section 40 is disposed between the water storage cylinder section 42 of the water storage member 41 and the insulating plate 23b, and the second gas outlet This is different from the first embodiment in that leakage of accumulated water is prevented inside the passage 34. In addition, description is abbreviate | omitted about the component similar to 1st embodiment.

図10に示すように、−Y側の絶縁プレート23bは、エンドプレート25bの貫通孔37の内側面を覆う筒状部24を備えている。筒状部24は、−Y側の絶縁プレート23bと一体成型されており、−Y側に突出して形成されている。筒状部24の外側面は、貫通孔37の内側面に沿うようにY方向視で略矩形状に形成されている。
貯水部材41の貯水筒部42の外側面は、絶縁プレート23bの筒状部24の内側面に沿うように、Y方向視で略矩形状に形成されている。貯水筒部42の開口部側は、絶縁プレート23bの筒状部24内に挿入配置されている。これにより、貯水部材41の貯水筒部42の−Z側面42aは、第二ガス出口通路34の−Y側端部における−Z側面34aよりも+Z側において、所定高さhだけ高い位置に配置される。
貯水筒部42の開口部よりも−Y側には、貯水筒部42の外側に張り出すフランジ部43が形成されている。
As shown in FIG. 10, the -Y side insulating plate 23b includes a cylindrical portion 24 that covers the inner surface of the through hole 37 of the end plate 25b. The cylindrical portion 24 is integrally formed with the -Y side insulating plate 23b, and is formed to protrude to the -Y side. The outer surface of the cylindrical part 24 is formed in a substantially rectangular shape as viewed in the Y direction so as to follow the inner surface of the through hole 37.
The outer surface of the water storage cylinder portion 42 of the water storage member 41 is formed in a substantially rectangular shape when viewed in the Y direction so as to be along the inner surface of the cylindrical portion 24 of the insulating plate 23b. The opening part side of the water storage cylinder part 42 is inserted and arranged in the cylindrical part 24 of the insulating plate 23b. Accordingly, the −Z side surface 42 a of the water storage cylinder portion 42 of the water storage member 41 is disposed at a position higher by a predetermined height h on the + Z side than the −Z side surface 34 a at the −Y side end portion of the second gas outlet passage 34. Is done.
A flange portion 43 is formed on the −Y side of the opening of the water storage tube portion 42 so as to project outside the water storage tube portion 42.

絶縁プレート23bの筒状部24と、貯水部材41の貯水筒部42の開口部側との間には、シール部材45が配置されている。シール部材45により、絶縁プレート23bの筒状部24と貯水部材41の貯水筒部42との間から、貯水部40bに貯水された滞留水が燃料電池スタック1の外部に漏洩するのを防止している。   A seal member 45 is disposed between the cylindrical portion 24 of the insulating plate 23 b and the opening side of the water storage cylinder portion 42 of the water storage member 41. The seal member 45 prevents the accumulated water stored in the water storage part 40b from leaking outside the fuel cell stack 1 from between the cylindrical part 24 of the insulating plate 23b and the water storage cylinder part 42 of the water storage member 41. ing.

(第二実施形態の効果)
第二実施形態によれば、筒状部24は、貫通孔37内に挿入配置されるので、貯水筒部42の−Z側面42aが第二ガス出口通路34の−Z側面34aよりも必ず+Z側において、所定高さhだけ高い位置に配置される。したがって、滞留水が貯水部40b内に留まるのを防止し、滞留水をより速やかに排出できる。さらに、カラー38を廃止できるので、発電不良が発生するのを防止できる燃料電池スタック1を低コストに形成できる。
(Effect of the second embodiment)
According to the second embodiment, since the cylindrical portion 24 is inserted and arranged in the through hole 37, the −Z side surface 42 a of the water storage cylinder portion 42 is always + Z rather than the −Z side surface 34 a of the second gas outlet passage 34. On the side, it is arranged at a position higher by a predetermined height h. Accordingly, the staying water can be prevented from staying in the water storage section 40b, and the staying water can be discharged more quickly. Furthermore, since the collar 38 can be eliminated, the fuel cell stack 1 that can prevent the occurrence of power generation failure can be formed at low cost.

(第三実施形態)
図11は、第三実施形態の貯水部40の説明図である。
第一実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40が貯水部材41により形成されていた(図4参照)。
これに対して、第三実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40が絶縁プレート23bに一体成型された筒状部24により形成されている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、第一実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 11 is an explanatory diagram of the water reservoir 40 of the third embodiment.
In the fuel cell stack 1 of the first embodiment, the water storage section 40 is formed by the water storage member 41 (see FIG. 4).
On the other hand, the fuel cell stack 1 of the third embodiment is different from the first embodiment in that the water reservoir 40 is formed by a cylindrical portion 24 that is integrally molded with the insulating plate 23b. In addition, description is abbreviate | omitted about the component similar to 1st embodiment.

図11に示すように、本実施形態の貯水部40bは、第二ガス出口通路34を閉塞し、−Y側の絶縁プレート23bと一体成型された有底の筒状部24により形成されている。筒状部24は、開口が第二ガス出口通路34と接続されて連通している。
筒状部24の外側面は、貫通孔37の内側面に沿うようにY方向視で略矩形状に形成されており、−Y側のエンドプレート25bの貫通孔37に挿入配置されている。筒状部24は、−Y側のエンドプレート25bの−Y側において、−Y側に所定の深さを有するように、−Y側のエンドプレート25bの−Y側に突出して形成されている。筒状部24の−Z側面24aは、第二ガス出口通路34の−Y側端部における−Z側面34aよりも+Z側において、所定高さhだけ高い位置に配置されている。
As shown in FIG. 11, the water reservoir 40b of the present embodiment is formed by a bottomed tubular portion 24 that closes the second gas outlet passage 34 and is integrally molded with the -Y side insulating plate 23b. . The cylindrical portion 24 communicates with the opening connected to the second gas outlet passage 34.
The outer surface of the cylindrical portion 24 is formed in a substantially rectangular shape as viewed in the Y direction so as to be along the inner surface of the through hole 37, and is inserted into the through hole 37 of the end plate 25 b on the −Y side. The cylindrical portion 24 is formed so as to protrude to the -Y side of the -Y side end plate 25b so as to have a predetermined depth on the -Y side on the -Y side of the -Y side end plate 25b. . The −Z side surface 24 a of the cylindrical portion 24 is disposed at a position higher by a predetermined height h on the + Z side than the −Z side surface 34 a at the −Y side end of the second gas outlet passage 34.

(第三実施形態の効果)
第三実施形態によれば、貯水部40が絶縁プレート23bに一体成型された筒状部24により形成されているので、第一実施形態のように貯水部材41およびシール部材45等(いずれも図4参照)を設けることなく貯水部40を形成できる。このように、新規に部品を設けることなく貯水部40を形成できるので、発電不良が発生するのを防止できる燃料電池スタック1を低コストに形成できる。また、貯水部40と絶縁プレート23bとを一体成型することで、貯水部40と第二ガス出口通路34とを一体的に連通することができる。したがって、貯水部40と第二ガス出口通路34との間から滞留水が漏洩するのを確実に防止できる。
(Effect of the third embodiment)
According to the third embodiment, the water storage part 40 is formed by the cylindrical part 24 integrally formed with the insulating plate 23b, so that the water storage member 41, the seal member 45, and the like (both shown in FIG. 4), the water storage section 40 can be formed. Thus, since the water storage part 40 can be formed without newly providing components, the fuel cell stack 1 that can prevent the occurrence of power generation failure can be formed at low cost. Moreover, the water storage part 40 and the 2nd gas exit channel | path 34 can be integrally connected by integrally molding the water storage part 40 and the insulating plate 23b. Therefore, it is possible to reliably prevent the stagnant water from leaking between the water reservoir 40 and the second gas outlet passage 34.

(第四実施形態)
図12は、第四実施形態の貯水部40の説明図である。
第一実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40の最下面となる−Z側面42aがXY面(すなわち水平面)と略平行になるように形成されていた(図4参照)。
これに対して、第四実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40の最下面となる−Z側面42aがXY面に対して傾斜するように形成されている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、第一実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is an explanatory diagram of the water storage section 40 of the fourth embodiment.
The fuel cell stack 1 of the first embodiment was formed such that the −Z side surface 42a, which is the lowermost surface of the water storage section 40, is substantially parallel to the XY plane (that is, the horizontal plane) (see FIG. 4).
On the other hand, the fuel cell stack 1 of the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the −Z side surface 42a that is the lowermost surface of the water storage section 40 is formed to be inclined with respect to the XY plane. Is different. In addition, description is abbreviate | omitted about the component similar to 1st embodiment.

図12に示すように、本実施形態の貯水部40bは、貯水筒部42の−Z側面42aが、(+Z,−Y)側から(−Z,+Y)側に傾斜する傾斜面となっている。貯水筒部42の−Z側面42aにおける(+Z,−Y)側は、第二ガス出口通路34の−Z側面34aよりも+Z側において、所定高さhだけ高い位置に配置されるように形成されている。貯水筒部42の−Z側面42aは、XY面(すなわち水平面)と略平行な第二ガス出口通路34の−Z側面34aに対して、傾斜角度γを有するように形成されている。   As shown in FIG. 12, in the water storage portion 40b of the present embodiment, the -Z side surface 42a of the water storage cylinder portion 42 is an inclined surface that inclines from the (+ Z, -Y) side to the (-Z, + Y) side. Yes. The (+ Z, −Y) side of the −Z side surface 42a of the water storage cylinder portion 42 is formed to be disposed at a position higher by a predetermined height h on the + Z side than the −Z side surface 34a of the second gas outlet passage 34. Has been. The −Z side surface 42a of the water storage cylinder portion 42 is formed to have an inclination angle γ with respect to the −Z side surface 34a of the second gas outlet passage 34 substantially parallel to the XY plane (that is, the horizontal plane).

(第四実施形態の効果)
第四実施形態によれば、貯水部40の内側面のうち、重力方向の最下面となる−Z側面42aを、(+Z,−Y)側から(−Z,+Y)側に傾斜する傾斜面とすることで、燃料電池自動車Vが水平に戻ったときに、貯水部40内の滞留水W(図7参照)を傾斜面に沿って勢いよく排出できる。したがって、滞留水Wが貯水部40から第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34に還流されずに貯水部40に留まるのを抑制し、貯水部40内の滞留水Wを確実に排出できる。
(Effect of the fourth embodiment)
According to the fourth embodiment, among the inner surfaces of the water storage section 40, the inclined surface that inclines the −Z side surface 42a that is the lowest surface in the direction of gravity from the (+ Z, −Y) side to the (−Z, + Y) side. By doing so, when the fuel cell vehicle V returns to the horizontal position, the accumulated water W (see FIG. 7) in the water storage section 40 can be exhausted vigorously along the inclined surface. Therefore, the staying water W is prevented from remaining in the water storage unit 40 without being recirculated from the water storage unit 40 to the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34, and the water remaining in the water storage unit 40 is reliably discharged. it can.

(第五実施形態)
図13は、第五実施形態の貯水部40の説明図である。
図14は、+Y側から見たときの第五実施形態の貯水部40の説明図である。
第一実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40が、Y方向視で第二ガス出口通路34の形状に対応した略矩形状に形成されていた。
これに対して、第五実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40が、Y方向視で第二ガス出口通路34の形状に対応した略矩形状に形成されており、かつ貯水部40の内部が仕切り壁47により複数の空間に仕切られている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、第一実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is an explanatory diagram of the water reservoir 40 of the fifth embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram of the water reservoir 40 of the fifth embodiment when viewed from the + Y side.
In the fuel cell stack 1 of the first embodiment, the water reservoir 40 is formed in a substantially rectangular shape corresponding to the shape of the second gas outlet passage 34 as viewed in the Y direction.
On the other hand, in the fuel cell stack 1 of the fifth embodiment, the water reservoir 40 is formed in a substantially rectangular shape corresponding to the shape of the second gas outlet passage 34 in the Y direction, and the water reservoir 40 This is different from the first embodiment in that the inside is partitioned into a plurality of spaces by a partition wall 47. In addition, description is abbreviate | omitted about the component similar to 1st embodiment.

図13に示すように、仕切り壁47は、貯水筒部42の内部において、貯水筒部42の開口から底部にわたって形成されている。また、図14に示すように、仕切り壁47は、貯水筒部42の内部において、X方向およびZ方向にそれぞれ略等間隔に二個ずつ、Y方向視で略格子状に配置されている。仕切り壁47により、貯水筒部42の内部は、+Y方向に開口する複数(本実施形態では9個)の空間(以下、「分割貯水筒部49」という。)に仕切られている。各分割貯水筒部49は、Y方向視の外形が第二ガス出口通路34の外形よりも小さく形成されている。   As shown in FIG. 13, the partition wall 47 is formed from the opening of the water storage cylinder 42 to the bottom inside the water storage cylinder 42. Further, as shown in FIG. 14, the partition walls 47 are arranged in a substantially lattice shape in the Y direction as viewed in the Y direction, and two partition walls 47 in the X direction and the Z direction, respectively. By the partition wall 47, the interior of the water storage cylinder portion 42 is partitioned into a plurality of (9 in this embodiment) spaces (hereinafter referred to as “divided water storage cylinder portions 49”) that open in the + Y direction. Each divided water storage cylinder portion 49 is formed so that the outer shape in the Y direction is smaller than the outer shape of the second gas outlet passage 34.

(第五実施形態の貯水部40の作用)
図15は、第五実施形態の貯水部40の作用の説明図である。なお、図15では、説明を分かり易くするために、貯水筒部42以外の部品の図示を省略している。
燃料電池自動車Vが傾斜角度αを有するバンク路面R2(図6参照)において傾斜した状態で停車すると、第二ガス出口通路34内の滞留水Wは、重力によって第二ガス出口通路34内を+Y側から−Y側に向かって移動し、貯水筒部42の内部に貯留される(図7参照)。さらに、貯水筒部42の内部に滞留水Wが貯留されたままの状態で外気温が氷点下になると、滞留水Wが凍結し、貯水筒部42の内形状に対応した形状の氷I(図15参照)が形成される。ここで、貯水筒部42の内部は、仕切り壁47によって分割貯水筒部49に仕切られているので、滞留水Wが凍結して形成される氷Iは、分割貯水筒部49に対応した形状に形成される。なお、氷IのY方向の長さL1(図15参照)は、貯水筒部42の深さに対応している。
(Operation of the water storage unit 40 of the fifth embodiment)
FIG. 15 is an explanatory diagram of the operation of the water storage unit 40 of the fifth embodiment. In addition, in FIG. 15, illustration of components other than the water storage cylinder part 42 is abbreviate | omitted in order to make description easy to understand.
When the fuel cell vehicle V stops in a state of being inclined on the bank road surface R2 (see FIG. 6) having an inclination angle α, the accumulated water W in the second gas outlet passage 34 is + Y in the second gas outlet passage 34 due to gravity. It moves toward the -Y side from the side and is stored inside the water storage cylinder part 42 (see FIG. 7). Further, when the outside air temperature falls below freezing point while the accumulated water W is stored in the water storage cylinder portion 42, the accumulated water W is frozen, and the ice I having a shape corresponding to the inner shape of the water storage cylinder portion 42 (FIG. 15) is formed. Here, since the inside of the water storage cylinder part 42 is partitioned by the partition wall 47 into the divided water storage cylinder part 49, the ice I formed by freezing the accumulated water W has a shape corresponding to the divided water storage cylinder part 49. Formed. Note that the length L1 of the ice I in the Y direction (see FIG. 15) corresponds to the depth of the water storage cylinder portion 42.

その後、燃料電池自動車Vの姿勢が傾斜状態から水平状態に変化すると(図5参照)、図15に示すように、分割貯水筒部49(図14参照)内に形成された略ブロック形状の氷Iは、+Y側の第二ガス出口通路34(図13参照)内に排出される。
ここで、各分割貯水筒部49は、Y方向視の外形が第二ガス出口通路34の外形よりも小さく形成されているため、氷IのY方向視の外形も、第二ガス出口通路34の外形に対応して第二ガス出口通路34の外形よりも小さく形成される。したがって、氷Iは、第二ガス出口通路34を閉塞することなく、第二ガス出口通路34内に排出される。
Thereafter, when the attitude of the fuel cell vehicle V changes from the inclined state to the horizontal state (see FIG. 5), as shown in FIG. 15, the substantially block-shaped ice formed in the divided water storage cylinder portion 49 (see FIG. 14). I is discharged into the second gas outlet passage 34 (see FIG. 13) on the + Y side.
Here, each divided water storage tube portion 49 is formed so that the outer shape in the Y direction is smaller than the outer shape of the second gas outlet passage 34, so that the outer shape of the ice I in the Y direction is also the second gas outlet passage 34. Is formed smaller than the outer shape of the second gas outlet passage 34. Therefore, the ice I is discharged into the second gas outlet passage 34 without closing the second gas outlet passage 34.

(第五実施形態の効果)
第五実施形態によれば、貯水部40の内部が仕切り壁47により複数の分割貯水筒部49に仕切られるので、貯水部40内で形成される氷Iを細分化でき外形を小さくできる。これにより、貯水部40から排出された氷Iが、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34を閉塞するのを防止できるので、燃料電池スタック1の発電不良が発生するのを防止できる。なお、貯水筒部42の深さは、氷IのY方向の長さL1が、Y方向視における第二ガス出口通路34の最小幅よりも短くなるように設定されているのが好ましい。これにより、氷Iが第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34を閉塞するのを確実に防止できる。
(Effect of the fifth embodiment)
According to the fifth embodiment, since the interior of the water storage section 40 is partitioned into the plurality of divided water storage cylinder sections 49 by the partition wall 47, the ice I formed in the water storage section 40 can be subdivided and the outer shape can be reduced. Thereby, it is possible to prevent the ice I discharged from the water storage section 40 from closing the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34, and thus it is possible to prevent the occurrence of power generation failure of the fuel cell stack 1. . The depth of the water storage cylinder portion 42 is preferably set so that the length L1 of the ice I in the Y direction is shorter than the minimum width of the second gas outlet passage 34 when viewed in the Y direction. Thereby, it is possible to reliably prevent the ice I from closing the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34.

(第六実施形態)
図16は、第六実施形態の貯水部40の説明図である。なお、図16は、燃料電池自動車Vが水平面Hに対して傾斜角度αを有するバンク路面R2(図6参照)を走行している状態を図示している。
第一実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40を形成する貯水筒部42の+Z側面が、第二ガス出口通路34の+Z側面と略面一となるように形成されていた(図4参照)。
これに対して、第六実施形態の燃料電池スタック1は、貯水部40を形成する貯水筒部42の+Z側面が、第二ガス出口通路34の+Z側面よりも+Z側に配置されている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、第一実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 16 is an explanatory diagram of the water reservoir 40 of the sixth embodiment. FIG. 16 illustrates a state in which the fuel cell vehicle V is traveling on the bank road surface R2 (see FIG. 6) having an inclination angle α with respect to the horizontal plane H.
The fuel cell stack 1 of the first embodiment is formed such that the + Z side surface of the water storage cylinder portion 42 forming the water storage portion 40 is substantially flush with the + Z side surface of the second gas outlet passage 34 (FIG. 4). reference).
On the other hand, in the fuel cell stack 1 of the sixth embodiment, the + Z side surface of the water storage cylinder portion 42 forming the water storage portion 40 is arranged on the + Z side with respect to the + Z side surface of the second gas outlet passage 34. This is different from the first embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the component similar to 1st embodiment.

図16に示すように、貯水筒部42の+Z側面42bは、第二ガス出口通路34の−Y側端部における+Z側面よりも+Z側において、所定高さkだけ高い位置に配置されている。これにより、貯水筒部42における第二ガス出口通路34の+Z側面よりも+Z側に空間が形成されるので、貯水筒部42の容積が第一実施形態よりも+Z側に大きく確保される。
第六実施形態によれば、貯水筒部42の+Z側にも滞留水Wを貯水できるので、滞留水Wの水位の上昇をさらに抑制し、燃料電池スタック1の発電不良が発生するのを防止できる。特に、貯水部40よりも−Y側のスペースに制約があり、貯水筒部42のY方向の深さが規制されている場合において、貯水筒部42の容積を多く確保したいときに、本実施形態が有効である。
As shown in FIG. 16, the + Z side surface 42 b of the water storage cylinder portion 42 is disposed at a position higher by a predetermined height k on the + Z side than the + Z side surface at the −Y side end of the second gas outlet passage 34. . Thereby, since a space is formed on the + Z side with respect to the + Z side surface of the second gas outlet passage 34 in the water storage cylinder portion 42, the volume of the water storage cylinder portion 42 is ensured to be larger on the + Z side than in the first embodiment.
According to the sixth embodiment, since the accumulated water W can be stored also on the + Z side of the water storage cylinder portion 42, the rise in the water level of the accumulated water W is further suppressed, and the generation failure of the fuel cell stack 1 is prevented. it can. In particular, when the space on the -Y side of the water storage section 40 is limited and the depth of the water storage cylinder section 42 in the Y direction is restricted, it is necessary to secure a large volume of the water storage cylinder section 42. The form is effective.

なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

各実施形態では、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34の両方に、それぞれ貯水部40a,40bが設けられていたが、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34の一方にのみ貯水部40a,40bが設けられていてもよい。   In each embodiment, both the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 are provided with the water storage portions 40a and 40b, respectively, but one of the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 is provided. The water storage units 40a and 40b may be provided only in the case.

燃料電池自動車Vに対する燃料電池スタック1の搭載方向は、第一実施形態および第一実施形態の変形例に限定されない。貯水部40は、燃料電池自動車Vが走行および停止時に傾斜可能な方向において、燃料電池自動車Vが傾斜したときに、第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34よりも重力方向の下方になるように配置されていればよい。これにより、貯水部40は、燃料電池自動車Vの傾斜時に第一ガス出口通路32および第二ガス出口通路34内の滞留水Wを貯水できるので、滞留水Wの水位の上昇を抑制し、燃料電池スタック1の発電不良が発生するのを防止できる。   The mounting direction of the fuel cell stack 1 with respect to the fuel cell vehicle V is not limited to the first embodiment and the modification of the first embodiment. The water storage section 40 is located below the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 in the direction of gravity when the fuel cell vehicle V tilts in a direction in which the fuel cell vehicle V can tilt when traveling and stopping. What is necessary is just to be arrange | positioned. As a result, the water storage section 40 can store the accumulated water W in the first gas outlet passage 32 and the second gas outlet passage 34 when the fuel cell vehicle V is tilted, so that the increase in the water level of the retained water W is suppressed, and the fuel It is possible to prevent the power generation failure of the battery stack 1.

1・・・燃料電池スタック
3・・・積層体
7・・・膜電極構造体
10b,10d・・・ガスマニホールド(反応ガスが排出されるガスマニホールド)
11,12・・・セパレータ
25a,25b・・・エンドプレート
32・・・第一ガス出口通路(反応ガス排出連通孔)
34・・・第二ガス出口通路(反応ガス排出連通孔)
34a・・・−Z側面(反応ガス排出連通孔の重力方向の最下部)
40・・・貯水部
24a,42a・・・−Z側面(貯水部の重力方向の最下面)
47・・・仕切り壁
49・・・分割貯水筒部(空間)
V・・・燃料電池自動車(車両)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell stack 3 ... Laminated body 7 ... Membrane electrode structure 10b, 10d ... Gas manifold (gas manifold from which reaction gas is discharged)
11, 12 ... separators 25a, 25b ... end plate 32 ... first gas outlet passage (reactive gas discharge passage)
34 ... Second gas outlet passage (reactive gas discharge passage)
34a ...- Z side surface (the lowest part in the gravity direction of the reaction gas discharge communication hole)
40 ... Water storage parts 24a, 42a ...- Z side surface (lowermost surface in the gravity direction of the water storage part)
47 ... Partition wall 49 ... Divided water storage cylinder (space)
V ... Fuel cell vehicle (vehicle)

Claims (4)

車両に搭載された燃料電池スタックであって、
電解質膜電極構造体とセパレータとが積層された積層体を備え、
前記積層体の積層方向の両端部には、一対のエンドプレートが配置され、
前記積層体には、前記積層方向に沿って、発電に使用された反応ガスを排出するための反応ガス排出連通孔が設けられ、
前記一対のエンドプレートのうち、前記積層方向の一方側に配置されたエンドプレートには、前記反応ガス排出連通孔と連通し前記反応ガスが排出されるガスマニホールドが設けられ、
前記一対のエンドプレートのうち、前記積層方向の他方側に配置されたエンドプレートには、前記反応ガス排出連通孔と連通する貯水部が設けられていることを特徴とする燃料電池スタック。
A fuel cell stack mounted on a vehicle,
Comprising a laminate in which an electrolyte membrane electrode structure and a separator are laminated;
A pair of end plates are arranged at both ends in the stacking direction of the stack,
The laminated body is provided with a reaction gas discharge communication hole for discharging the reaction gas used for power generation along the lamination direction,
Of the pair of end plates, an end plate disposed on one side in the stacking direction is provided with a gas manifold that communicates with the reaction gas discharge communication hole and discharges the reaction gas.
Of the pair of end plates, the end plate disposed on the other side in the stacking direction is provided with a water storage section that communicates with the reactive gas discharge communication hole.
請求項1に記載の燃料電池スタックであって、
前記貯水部の内側面のうち重力方向の最下面は、前記貯水部と連結される前記反応ガス排出連通孔の前記他方側の端部のうち重力方向の最下部よりも、重力方向上方に位置することを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to claim 1, wherein
The lowermost surface in the gravity direction of the inner surface of the water reservoir is located above the lowermost portion in the gravitational direction at the other end of the reaction gas discharge communication hole connected to the water reservoir. A fuel cell stack.
請求項1または2に記載の燃料電池スタックであって、
前記貯水部の内側面のうち重力方向の最下面は、前記他方側から前記一方側に向かって重力方向下方に傾斜していることを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to claim 1 or 2,
The fuel cell stack, wherein the lowermost surface in the gravitational direction among the inner side surfaces of the water reservoir is inclined downward in the gravitational direction from the other side toward the one side.
請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックであって、
前記貯水部には、内部を複数の空間に仕切る仕切り壁が形成されていることを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3,
A partition wall for partitioning the interior into a plurality of spaces is formed in the water storage section.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019160655A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell stack

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016091672A (en) * 2014-10-31 2016-05-23 三菱重工業株式会社 Polymer electrolyte fuel cell
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