JP2014127458A - Fuel cell - Google Patents

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JP2014127458A JP2012286094A JP2012286094A JP2014127458A JP 2014127458 A JP2014127458 A JP 2014127458A JP 2012286094 A JP2012286094 A JP 2012286094A JP 2012286094 A JP2012286094 A JP 2012286094A JP 2014127458 A JP2014127458 A JP 2014127458A
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fuel cell
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Emiko Mori
恵美子 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell in which retention of bubbles can be suppressed while minimizing output reduction.SOLUTION: A fuel cell 3 includes a cell stack 10 formed by laminating a plurality of unit cells 45 in the horizontal direction. In the cell stack 10, a fuel supply path 88 for supplying liquid fuel to the plurality of unit cells 45, respectively, and a fuel discharge path 90 for discharging liquid fuel from the plurality of unit cells 45, respectively, are formed. At the upper end of the fuel discharge path 90, an inclined plane 101 is formed so that the downstream of liquid fuel in the discharge direction Y is located on the upper side of upstream of liquid fuel in the discharge direction Y.

Description

本発明は、燃料電池、詳しくは、固体高分子形の燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a polymer electrolyte fuel cell.

従来、固体高分子形の燃料電池として、メタノール、ジメチルエーテルまたはヒドラジンなどの液体燃料を使用する燃料電池が知られている。   Conventionally, a fuel cell using a liquid fuel such as methanol, dimethyl ether or hydrazine is known as a polymer electrolyte fuel cell.

このような燃料電池としては、例えば、複数の単位セルが積層されるスタック構造を有する燃料電池が提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。単位セルは、固体高分子膜からなる電解質層と、電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極と、燃料側電極に対向配置される燃料側セパレータと、酸素側電極に対向配置される酸素側セパレータとを備えている。   As such a fuel cell, for example, a fuel cell having a stack structure in which a plurality of unit cells are stacked has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below). The unit cell has an electrolyte layer made of a solid polymer film, a fuel side electrode and an oxygen side electrode arranged opposite to each other with the electrolyte layer interposed therebetween, a fuel side separator arranged opposite to the fuel side electrode, and an oxygen side electrode And an oxygen side separator to be disposed.

そして、そのような燃料電池では、液体燃料が燃料側電極に供給され、また、酸素(空気)が酸素側電極に供給されることにより、各単位セルにおいて、電気化学反応が生じ、発電される。   In such a fuel cell, liquid fuel is supplied to the fuel-side electrode, and oxygen (air) is supplied to the oxygen-side electrode, whereby an electrochemical reaction occurs in each unit cell to generate electric power. .

特開2005−276564号公報JP 2005-276564 A

しかるに、特許文献1に記載の燃料電池では、電気化学反応が生じると、燃料側電極において液体燃料が分解されて気体が発生し、発生した気体が液体燃料中に気泡として滞留する場合がある。そうすると、燃料電池内における気泡の滞留により、燃料側電極と液体燃料との接触が阻害され、燃料電池の出力が低下するという不具合がある。   However, in the fuel cell described in Patent Document 1, when an electrochemical reaction occurs, liquid fuel is decomposed at the fuel side electrode to generate gas, and the generated gas may stay as bubbles in the liquid fuel. In this case, the bubbles stay in the fuel cell, thereby obstructing the contact between the fuel side electrode and the liquid fuel, resulting in a decrease in the output of the fuel cell.

そこで、本発明の目的は、燃料電池内における気泡の滞留を抑制でき、出力の低下を抑制できる燃料電池を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell that can suppress the retention of bubbles in the fuel cell and suppress the decrease in output.

上記した目的を達成するために、本発明の燃料電池は、水平方向に複数の単位セルが積層されて形成される積層構造体を備え、前記積層構造体が、前記複数の単位セルの積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれに液体燃料を供給するための燃料供給路と、前記積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれから液体燃料を排出するための燃料排出路とを有し、前記燃料排出路の鉛直方向の上端部には、液体燃料の排出方向の上流側よりも、前記排出方向の下流側が鉛直方向の上側に位置するように形成される気泡案内部が設けられていることを特徴としている。   In order to achieve the above-described object, the fuel cell of the present invention includes a stacked structure formed by stacking a plurality of unit cells in the horizontal direction, and the stacked structure includes a stacking direction of the plurality of unit cells. A plurality of unit cells, a fuel supply path for supplying liquid fuel to each of the plurality of unit cells, and a plurality of unit cells that pass through the plurality of unit cells in the stacking direction. And a fuel discharge path for discharging liquid fuel from the upper side of the vertical direction of the fuel discharge path, the downstream side of the discharge direction is higher than the upstream side of the discharge direction of the liquid fuel. It is characterized in that a bubble guide portion formed so as to be located at is provided.

このような構成によれば、積層構造体が燃料供給路と燃料排出路とを有しているので、液体燃料を、燃料供給路および燃料排出路を介して、積層構造体の各単位セルに確実に供給および排出でき、各単位セルにおいて、発電することができる。   According to such a configuration, since the stacked structure has the fuel supply path and the fuel discharge path, the liquid fuel is supplied to each unit cell of the stacked structure via the fuel supply path and the fuel discharge path. Supply and discharge can be ensured, and power can be generated in each unit cell.

しかるに、発電により発生する液体燃料中の気泡(以下、単に気泡とする。)は、液体燃料の流れに伴って、燃料排出路内に移動され、さらに、燃料排出路内において、浮力により、燃料排出路の鉛直方向の上端部、すなわち、気泡案内部に到達する。   However, bubbles (hereinafter simply referred to as bubbles) in the liquid fuel generated by power generation are moved into the fuel discharge path along with the flow of the liquid fuel, and further, fuel is generated in the fuel discharge path by buoyancy. It reaches the upper end in the vertical direction of the discharge path, that is, the bubble guide.

そして、気泡案内部が、排出方向の上流側よりも下流側が鉛直方向の上側に位置するように形成されているので、気泡案内部に到達した気泡は、気泡案内部により、排出方向の上流側から下流側に向かって案内され、さらには、液体燃料とともに燃料電池内から排出される。   And since the bubble guide part is formed so that the downstream side is positioned on the upper side in the vertical direction from the upstream side in the discharge direction, the bubbles that have reached the bubble guide part are upstream in the discharge direction by the bubble guide part. From the fuel cell to the downstream side, and further discharged from the fuel cell together with the liquid fuel.

従って、本発明の燃料電池によれば、気泡が燃料電池内の液体燃料中に滞留することを抑制でき、出力の低下を抑制できる。   Therefore, according to the fuel cell of the present invention, bubbles can be prevented from staying in the liquid fuel in the fuel cell, and a decrease in output can be suppressed.

また、本発明の燃料電池では、前記気泡案内部が、前記排出方向の下流側に向かうに従って、鉛直方向の上方に向かって傾斜するように形成されていることが好適である。   In the fuel cell of the present invention, it is preferable that the bubble guide portion is formed so as to be inclined upward in the vertical direction toward the downstream side in the discharge direction.

このような構成によれば、気泡案内部が、排出方向の下流側に向かうに従って、鉛直方向の上方に向かって傾斜するように形成されているので、気泡案内部に到達した気泡が、気泡案内部の傾斜に沿って、排出方向の上流側から下流側に向かって移動される。つまり、気泡案内部が、気泡案内部に到達した気泡を、排出方向の下流側に向かって確実に案内することができる。   According to such a configuration, since the bubble guide portion is formed so as to be inclined upward in the vertical direction as it goes downstream in the discharge direction, the bubble that has reached the bubble guide portion is It is moved from the upstream side in the discharge direction toward the downstream side along the inclination of the part. That is, the bubble guide unit can reliably guide the bubbles that have reached the bubble guide unit toward the downstream side in the discharge direction.

そのため、気泡が燃料電池内の液体燃料中に滞留することを確実に抑制でき、燃料電池の出力の低下を確実に抑制できる。   Therefore, it is possible to reliably suppress bubbles from staying in the liquid fuel in the fuel cell, and it is possible to reliably suppress a decrease in the output of the fuel cell.

また、本発明の燃料電池では、前記複数の単位セルのそれぞれが、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟むように、前記積層方向に対向配置される1対のセパレータとを備え、前記1対のセパレータには、前記単位セルに供給するための液体燃料が通過する燃料供給口と、前記単位セルから排出された液体燃料が通過する燃料排出口とが形成され、前記燃料供給路は、前記複数の単位セルが積層されて、複数の前記燃料供給口が前記積層方向に互いに連通することにより形成され、前記燃料排出路は、前記複数の単位セルが積層されて、複数の前記燃料排出口が前記積層方向に互いに連通することにより形成され、前記気泡案内部は、前記セパレータとは別部材として構成され、前記燃料排出路内に設けられる第1案内部材により形成されていることが好適である。   Further, in the fuel cell of the present invention, each of the plurality of unit cells includes a membrane electrode assembly and a pair of separators arranged to face each other in the stacking direction so as to sandwich the membrane electrode assembly. The pair of separators are formed with a fuel supply port through which liquid fuel to be supplied to the unit cell passes and a fuel discharge port through which the liquid fuel discharged from the unit cell passes, and the fuel supply path Is formed by laminating the plurality of unit cells, and the plurality of fuel supply ports communicating with each other in the laminating direction, and the fuel discharge path is formed by laminating the plurality of unit cells, The fuel discharge port is formed by communicating with each other in the stacking direction, and the bubble guide portion is formed as a separate member from the separator, and is formed by a first guide member provided in the fuel discharge path. It is preferable that you are.

このような構成によれば、各単位セルが、膜電極接合体と1対のセパレータとを備えているので、各膜電極接合体において発電することができながら、各セパレータにより、互いに隣り合う単位セルの膜電極接合体が互いに短絡してしまうことを確実に抑制できる。そのため、燃料電池の発電効率の向上を図ることができる。   According to such a configuration, each unit cell includes a membrane electrode assembly and a pair of separators. Therefore, each unit cell can generate power in each membrane electrode assembly, but each unit is adjacent to each other by each separator. It can suppress reliably that the membrane electrode assembly of a cell will mutually short-circuit. Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell can be improved.

また、上記の構成では、各セパレータに形成される燃料供給口が積層方向に互いに連通することにより、燃料供給路が形成され、各セパレータに形成される燃料排出口が積層方向に互いに連通することにより、燃料排出路が形成されている。   In the above configuration, the fuel supply ports formed in each separator communicate with each other in the stacking direction, thereby forming a fuel supply path, and the fuel discharge ports formed in each separator communicate with each other in the stacking direction. Thus, a fuel discharge path is formed.

しかるに、燃料排出路が複数のセパレータの燃料排出口から形成される場合、各セパレータおよび燃料排出口の寸法公差により、燃料排出路の鉛直方向の上端部を平滑に形成するには限度がある。そのため、燃料排出路の鉛直方向の上端部には、互いに隣り合う燃料排出口の上端縁により、所望しない段差が形成される場合がある。そうすると、気泡が、燃料排出路に形成された段差に溜まり、燃料電池内からの気泡の排出が抑制される場合がある。   However, when the fuel discharge path is formed from the fuel discharge ports of a plurality of separators, there is a limit in smoothly forming the vertical upper end portion of the fuel discharge path due to the dimensional tolerance of each separator and the fuel discharge port. For this reason, an undesired step may be formed at the upper end portion in the vertical direction of the fuel discharge path due to the upper end edges of the fuel discharge ports adjacent to each other. As a result, bubbles may accumulate at the step formed in the fuel discharge path, and the discharge of bubbles from within the fuel cell may be suppressed.

これに対して、上記の構成によれば、燃料排出路の鉛直方向の上端部に設けられる気泡案内部が、セパレータとは別部材として構成される第1案内部材により形成されているので、気泡案内部が、複数の燃料排出口の上端縁が連続することにより形成される場合と比較して、気泡案内部を平滑に形成することができる。   On the other hand, according to the above configuration, the bubble guide portion provided at the upper end in the vertical direction of the fuel discharge path is formed by the first guide member configured as a separate member from the separator. Compared with the case where the guide portion is formed by the upper end edges of the plurality of fuel discharge ports being continuous, the bubble guide portion can be formed smoothly.

そのため、簡易な構成でありながら、燃料電池の発電効率の向上を図ることができるとともに、燃料電池内からの気泡の排出の円滑化を図ることができる。   Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell can be improved while the structure is simple, and the discharge of bubbles from the fuel cell can be facilitated.

しかるに、近年、出力電力の向上の観点から、積層される単位セルの数(単位セルの積層数)の増加が検討されている。しかし、単位セルの積層数が増加すると、積層構造体は、その自重により、鉛直方向の下方に向かって湾曲するように変形する場合がある。この場合、燃料供給路および燃料排出路のそれぞれは、積層構造体の変形に伴って、下方に向かって湾曲するように変形される。   However, in recent years, from the viewpoint of improving output power, an increase in the number of unit cells to be stacked (the number of unit cells stacked) has been studied. However, when the number of unit cells is increased, the stacked structure may be deformed so as to be bent downward in the vertical direction due to its own weight. In this case, each of the fuel supply path and the fuel discharge path is deformed so as to curve downward as the stacked structure is deformed.

そうすると、気泡が燃料排出路における相対的に上側に位置する部分に滞留し、燃料電池内からの気泡の排出が抑制される場合がある。   As a result, bubbles may stay in a portion located relatively above the fuel discharge path, and the discharge of bubbles from within the fuel cell may be suppressed.

また、燃料電池のメンテナンス時などにおいては、感電防止の観点から燃料電池内の液体燃料が燃料電池外に排出されるが、燃料供給路および燃料排出路が上記のように変形していると、燃料供給路および燃料排出路のそれぞれにおける相対的に下側に位置する部分に液体燃料が残留する場合がある。   Also, during maintenance of the fuel cell, etc., the liquid fuel in the fuel cell is discharged out of the fuel cell from the viewpoint of electric shock prevention.If the fuel supply path and the fuel discharge path are deformed as described above, In some cases, the liquid fuel remains in a relatively lower portion of each of the fuel supply path and the fuel discharge path.

一方、上記の構成によれば、燃料排出路内に第1案内部材が設けられているので、単位セルの積層数を増加させても、積層構造体が変形することを抑制できる。   On the other hand, according to said structure, since the 1st guide member is provided in the fuel discharge path, even if it increases the number of lamination | stacking of a unit cell, it can suppress that a laminated structure deform | transforms.

そのため、気泡の燃料排出路内における滞留を確実に抑制できるとともに、燃料電池のメンテナンス時において、液体燃料が燃料供給路および燃料排出路のそれぞれに残留することを抑制でき、燃料電池のメンテナンス性の向上を図ることができる。   Therefore, the retention of bubbles in the fuel discharge path can be reliably suppressed, and liquid fuel can be prevented from remaining in each of the fuel supply path and the fuel discharge path during maintenance of the fuel cell. Improvements can be made.

つまり、出力電力の向上を図ることができながら、燃料電池のメンテナンス性の向上を図ることができる。   That is, it is possible to improve the maintainability of the fuel cell while improving the output power.

また、本発明の燃料電池では、前記燃料供給路の鉛直方向の下端部に、液体燃料の供給方向の上流側よりも、前記供給方向の下流側が鉛直方向の上側に位置するように形成される第1排液ガイド部が設けられていることが好適である。   In the fuel cell of the present invention, the fuel supply passage is formed at the lower end portion in the vertical direction so that the downstream side in the supply direction is located above the upstream side in the supply direction of the liquid fuel. It is preferable that a first drainage guide portion is provided.

このような構成によれば、燃料供給路の鉛直方向の下端部に、供給方向の上流側よりも下流側が鉛直方向の上側に位置するように形成される第1排液ガイド部が設けられているので、燃料電池のメンテナンス時において、液体燃料が、第1排液ガイド部により、供給方向の上流側に向かって案内される。そのため、燃料電池内の液体燃料を、燃料電池内から燃料電池外に確実に排出できる。その結果、燃料電池のメンテナンス性のさらなる向上を図ることができる。   According to such a configuration, the first drainage guide portion formed so that the downstream side is located on the upper side in the vertical direction from the upstream side in the supply direction is provided at the lower end portion in the vertical direction of the fuel supply path. Therefore, during the maintenance of the fuel cell, the liquid fuel is guided toward the upstream side in the supply direction by the first drain guide part. Therefore, the liquid fuel in the fuel cell can be reliably discharged from the fuel cell to the outside of the fuel cell. As a result, it is possible to further improve the maintainability of the fuel cell.

また、本発明の燃料電池では、前記積層構造体が、前記複数の単位セルの積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれに酸素を供給するための酸素供給路と、前記積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれから排気するための排気路とを有し、前記排気路の鉛直方向の下端部には、前記排出方向の上流側よりも、前記排出方向の下流側が鉛直方向の下側に位置するように形成される第2排液ガイド部が設けられていることが好適である。   In the fuel cell of the present invention, the stacked structure passes through the plurality of unit cells in the stacking direction of the plurality of unit cells, and supplies oxygen to each of the plurality of unit cells. And an exhaust passage for passing through the plurality of unit cells in the stacking direction and exhausting from each of the plurality of unit cells, and at a lower end portion in the vertical direction of the exhaust passage, It is preferable that a second drainage guide portion is provided so that the downstream side in the discharge direction is positioned below the vertical direction rather than the upstream side.

このような構成によれば、積層構造体が酸素供給路と排気路とを有しているので、各単位セルに確実に酸素を供給および排出することができる。そのため、各単位セルに液体燃料および酸素を確実に供給および排出できるので、各単位セルの発電効率の向上を図ることができ、ひいては、燃料電池の発電効率の向上を図ることができる。   According to such a configuration, since the laminated structure has the oxygen supply path and the exhaust path, oxygen can be reliably supplied to and discharged from each unit cell. Therefore, since liquid fuel and oxygen can be reliably supplied to and discharged from each unit cell, the power generation efficiency of each unit cell can be improved, and consequently the power generation efficiency of the fuel cell can be improved.

しかるに、液体燃料を使用する燃料電池では、液体燃料が、膜電極接合体を透過するクロスオーバーが生じる場合がある。そして、クロスオーバーした液体燃料が、膜電極接合体の酸素側電極に対する酸素の供給を阻害するので、燃料電池の起電力が低下する。   However, in a fuel cell using liquid fuel, a crossover may occur in which the liquid fuel passes through the membrane electrode assembly. And since the liquid fuel which crossed over inhibits supply of oxygen with respect to the oxygen side electrode of a membrane electrode assembly, the electromotive force of a fuel cell falls.

一方、上記の構成によれば、クロスオーバーした液体燃料は、酸素の流れに伴って、排気路内に移動され、自重により、排気路の鉛直方向の下端部、すなわち、第2排液ガイド部に到達する。   On the other hand, according to the above configuration, the crossover liquid fuel is moved into the exhaust passage along with the flow of oxygen, and by its own weight, the lower end in the vertical direction of the exhaust passage, that is, the second drainage guide portion. To reach.

そして、第2排液ガイド部が、排出方向の上流側よりも下流側が鉛直方向の下側に位置するように形成されているので、第2排液ガイド部に到達した液体燃料は、第2排液ガイド部により、排出方向の下流側に向かって案内され、燃料電池内から排出される。   And since the 2nd drainage guide part is formed so that the downstream side may be located in the lower side of the perpendicular direction rather than the upstream side of the discharge direction, the liquid fuel that has reached the second drainage guide part is the second It is guided by the drain guide part toward the downstream side in the discharge direction and discharged from the fuel cell.

そのため、クロスオーバーした液体燃料を、燃料電池内から円滑に排出することができ、クロスオーバーした液体燃料が、酸素側電極に対する酸素の供給を阻害することを抑制できる。その結果、燃料電池の起電力の低下を抑制できる。   Therefore, the crossover liquid fuel can be smoothly discharged from the fuel cell, and it is possible to suppress the crossover liquid fuel from inhibiting the supply of oxygen to the oxygen side electrode. As a result, a decrease in the electromotive force of the fuel cell can be suppressed.

本発明の燃料電池によれば、燃料電池内における気泡の滞留を抑制でき、出力の低下を抑制できる。   According to the fuel cell of the present invention, retention of bubbles in the fuel cell can be suppressed, and a decrease in output can be suppressed.

図1は、本発明の燃料電池の第1実施形態が搭載された電動車両の概略構成図を示す。FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with a first embodiment of a fuel cell of the present invention. 図2は、図1に示す燃料電池を前右側から見た分解斜視図を示す。FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell shown in FIG. 1 as viewed from the front right side. 図3(a)は、図2に示す燃料電池の正面図、 図3(b)は、図3(a)に示す燃料電池のA−A断面図を示す。3 (a) is a front view of the fuel cell shown in FIG. 2, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along line AA of the fuel cell shown in FIG. 3 (a). 図4(a)は、図2に示す燃料電池の正面図、 図4(b)は、図4(a)に示す燃料電池のB−B断面図を示す。4A is a front view of the fuel cell shown in FIG. 2, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB of the fuel cell shown in FIG. 4A. 図5は、図3(b)に示すインサート部材を前右側から見た斜視図を示す。FIG. 5 shows a perspective view of the insert member shown in FIG. 図6は、燃料電池の発電動作を説明するための説明図であって、(a)は、発電動作時における図3(a)に示す燃料電池のA−A断面図、(b)は、発電動作時における図4(a)に示す燃料電池のB−B断面図を示す。6A and 6B are explanatory diagrams for explaining the power generation operation of the fuel cell, in which FIG. 6A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3A during the power generation operation, and FIG. The BB sectional view of the fuel cell shown in Drawing 4 (a) at the time of power generation operation is shown. 図7(a)は、本発明の第2実施形態としての燃料電池の正面図、 図7(b)は、図7(a)に示す燃料電池のC−C断面図を示す。FIG. 7A is a front view of a fuel cell as a second embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the fuel cell shown in FIG.

1.電動車両の全体構成
図1は、本発明の燃料電池の第1実施形態が搭載された電動車両の概略構成図を示す。図1において、電動車両1は、燃料電池3およびバッテリ37を選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、車両用燃料電池システムとしての燃料電池システム2を搭載している。
1. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle on which the first embodiment of the fuel cell of the present invention is mounted. In FIG. 1, an electric vehicle 1 is a hybrid vehicle that selectively uses a fuel cell 3 and a battery 37 as a power source, and is equipped with a fuel cell system 2 as a vehicle fuel cell system.

燃料電池システム2は、燃料電池3と、燃料給排部4と、空気給排部5と、制御部6と、動力部7とを備えている。   The fuel cell system 2 includes a fuel cell 3, a fuel supply / exhaust unit 4, an air supply / exhaust unit 5, a control unit 6, and a power unit 7.

なお、以下の説明において、電動車両1および燃料電池3に関し、方向について言及する場合には、電動車両1が水平面に配置されたときの方向を基準とし、具体的には、各図に示した矢印方向を基準とする。つまり、前後方向および左右方向が水平方向であり、上下方向が鉛直方向である。また、前後方向が積層方向の一例である。
(1)燃料電池
燃料電池3は、詳しくは後述するが、液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、アニオン交換型燃料電池として構成されている。燃料電池3は、電動車両1の中央下側に配置されている。
In the following description, regarding the electric vehicle 1 and the fuel cell 3, when referring to the direction, the direction when the electric vehicle 1 is arranged on a horizontal plane is used as a reference, and specifically, shown in each drawing. Based on the arrow direction. That is, the front-rear direction and the left-right direction are horizontal directions, and the up-down direction is a vertical direction. The front-rear direction is an example of the stacking direction.
(1) Fuel Cell Although the fuel cell 3 will be described in detail later, it is a direct liquid fuel type fuel cell to which liquid fuel is directly supplied, and is configured as an anion exchange type fuel cell. The fuel cell 3 is disposed on the lower center side of the electric vehicle 1.

また、燃料電池3の出力電圧は、例えば、0.2〜1.5Vであり、出力電流は、例えば、10〜400Aである。なお、これら出力は、単位セル45(後述)1つあたりの出力である。
(2)燃料給排部
燃料給排部4は、燃料電池3に液体燃料を供給するように構成され、電動車両1において燃料電池3の後側に配置されている。
The output voltage of the fuel cell 3 is, for example, 0.2 to 1.5 V, and the output current is, for example, 10 to 400A. These outputs are outputs per unit cell 45 (described later).
(2) Fuel Supply / Discharge Unit The fuel supply / discharge unit 4 is configured to supply liquid fuel to the fuel cell 3, and is disposed on the rear side of the fuel cell 3 in the electric vehicle 1.

燃料給排部4は、液体燃料を貯蔵するための燃料タンク15と、燃料タンク15から供給される液体燃料を燃料電池3に供給するための燃料供給管17と、燃料電池3から排出される液体燃料を燃料供給管17に戻すための還流管16とを備えている。   The fuel supply / discharge unit 4 is discharged from the fuel cell 15, a fuel tank 15 for storing liquid fuel, a fuel supply pipe 17 for supplying liquid fuel supplied from the fuel tank 15 to the fuel cell 3, and the fuel cell 3. And a reflux pipe 16 for returning the liquid fuel to the fuel supply pipe 17.

燃料タンク15は、電動車両1における後端部に配置され、略ボックス形状に形成されている。   The fuel tank 15 is disposed at the rear end portion of the electric vehicle 1 and has a substantially box shape.

燃料タンク15に貯蔵される液体燃料としては、含水素液体燃料が挙げられる。含水素液体燃料は、分子中に水素原子を含有する液体燃料であって、例えば、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのアルキル基を有するエーテル類、ヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。   Examples of the liquid fuel stored in the fuel tank 15 include a hydrogen-containing liquid fuel. The hydrogen-containing liquid fuel is a liquid fuel containing hydrogen atoms in the molecule, and examples thereof include alcohols such as methanol, ethers having an alkyl group such as dimethyl ether, and hydrazines, preferably alcohols. And hydrazines, more preferably hydrazines.

ヒドラジン類として、具体的には、例えば、ヒドラジン(NHNH)、水加ヒドラジン(NHNH・HO)、炭酸ヒドラジン((NHNHCO)、塩酸ヒドラジン(NHNH・HCl)、硫酸ヒドラジン(NHNH・HSO)、モノメチルヒドラジン(CHNHNH)、ジメチルヒドラジン((CHNNH、CHNHNHCH)、カルボンヒドラジド((NHNHCO)などが挙げられる。上記例示の液体燃料は、単独または2種類以上組み合わせて用いることができる。 Specific examples of hydrazines include hydrazine (NH 2 NH 2 ), hydrated hydrazine (NH 2 NH 2 .H 2 O), hydrazine carbonate ((NH 2 NH 2 ) 2 CO 2 ), hydrazine hydrochloride ( NH 2 NH 2 · HCl), hydrazine sulfate (NH 2 NH 2 · H 2 SO 4), monomethyl hydrazine (CH 3 NHNH 2), dimethylhydrazine ((CH 3) 2 NNH 2 , CH 3 NHNHCH 3), a carboxylic hydrazide ((NHNH 2 ) 2 CO) and the like. The liquid fuels exemplified above can be used alone or in combination of two or more.

上記した燃料化合物のうち、炭素を含まない化合物、すなわち、ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどは、COおよびCOの生成がなく、触媒の被毒が生じないことから、耐久性の向上を図ることができ、実質的なゼロエミッションを実現することができる。 Among the above fuel compounds, compounds that do not contain carbon, that is, hydrazine, hydrated hydrazine, hydrazine sulfate, etc., do not generate CO and CO 2 , and do not cause catalyst poisoning. Can be achieved, and substantially zero emission can be realized.

また、上記例示の液体燃料としては、上記の燃料化合物をそのまま用いてもよいが、上記例示の燃料化合物を、例えば、水および/またはアルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの低級アルコールなど)などの溶液として用いることができる。この場合、溶液中の燃料化合物の濃度は、燃料化合物の種類によっても異なるが、例えば、1〜90質量%、好ましくは、1〜30質量%である。   Further, as the above exemplified liquid fuel, the above fuel compound may be used as it is. However, the above exemplified fuel compound may be water and / or alcohol (for example, lower alcohol such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol). Etc.). In this case, the concentration of the fuel compound in the solution varies depending on the type of the fuel compound, but is, for example, 1 to 90% by mass, preferably 1 to 30% by mass.

燃料供給管17は、燃料タンク15と燃料電池3とを連結するように設けられ、詳しくは、その一端部(後端部)が燃料タンク15の底壁に接続され、その他端部(前端部)が後述する燃料供給部92に接続されている。   The fuel supply pipe 17 is provided so as to connect the fuel tank 15 and the fuel cell 3. Specifically, one end (rear end) of the fuel supply pipe 17 is connected to the bottom wall of the fuel tank 15, and the other end (front end). ) Is connected to a fuel supply unit 92 described later.

還流管16は、燃料電池3と燃料供給管17とを連結するように設けられ、詳しくは、その一端部(前端部)が後述する燃料排出部97に接続され、その他端部(下端部)が燃料供給管17の途中、すなわち前後方向略中央部分に接続されている。   The reflux pipe 16 is provided so as to connect the fuel cell 3 and the fuel supply pipe 17. Specifically, one end portion (front end portion) thereof is connected to a fuel discharge portion 97 described later, and the other end portion (lower end portion). Is connected in the middle of the fuel supply pipe 17, that is, in a substantially central portion in the front-rear direction.

そのため、燃料電池3、還流管16および燃料供給管17の前側部分は、後述する燃料排出部97から排出される液体燃料が、還流管16および燃料供給管17を介して、再度、後述する燃料供給部92に流れるように形成されるクローズドライン(閉流路)を構成する。これにより、燃料電池3には、液体燃料が循環される。   Therefore, the fuel cell 3, the reflux pipe 16, and the front part of the fuel supply pipe 17 are configured so that the liquid fuel discharged from the fuel discharge portion 97 described later again passes through the reflux pipe 16 and the fuel supply pipe 17 to the fuel described later. A closed line (closed flow path) formed to flow to the supply unit 92 is configured. Thereby, the liquid fuel is circulated in the fuel cell 3.

また、燃料給排部4には、液体燃料とガス(気体)とを分離するための気液分離器18と、気液分離器18で分離されたガスを排出するためのガス排出管22と、燃料電池3に液体燃料を輸送するための第1燃料輸送ポンプ19および第2燃料輸送ポンプ20とが設けられている。   The fuel supply / discharge unit 4 includes a gas-liquid separator 18 for separating liquid fuel and gas (gas), and a gas discharge pipe 22 for discharging the gas separated by the gas-liquid separator 18. A first fuel transport pump 19 and a second fuel transport pump 20 for transporting liquid fuel to the fuel cell 3 are provided.

気液分離器18は、燃料電池3の後上側において、還流管16の途中に介在されている。気液分離器18は、略ボックス形状に形成されており、その底壁に底部流通口24が2つ形成され、その後壁の上端部に上部流通口25が1つ形成されている。   The gas-liquid separator 18 is interposed in the middle of the reflux pipe 16 on the rear upper side of the fuel cell 3. The gas-liquid separator 18 is formed in a substantially box shape, and two bottom flow ports 24 are formed on the bottom wall, and one upper flow port 25 is formed on the upper end of the rear wall.

そして、気液分離器18は、2つの底部流通口24が還流管16に接続されることにより、還流管16に介装されている。これにより、気液分離器18は、その内部空間が、クローズドラインの一部を形成している。   The gas-liquid separator 18 is interposed in the reflux pipe 16 by connecting the two bottom flow ports 24 to the reflux pipe 16. Thereby, as for the gas-liquid separator 18, the internal space forms a part of closed line.

ガス排出管22は、上部流通口25と電動車両1の外部空間とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部(前端部)が上部流通口25に接続され、その他端部(後端部)が大気に開放されている。   The gas discharge pipe 22 is provided so as to communicate the upper flow port 25 and the external space of the electric vehicle 1. Specifically, one end (front end) of the gas discharge pipe 22 is connected to the upper flow port 25 and the other end (rear) Edge) is open to the atmosphere.

第1燃料輸送ポンプ19は、燃料供給管17の後側部分に介在されており、還流管16および燃料供給管17の接続部分と、燃料タンク15との間に配置されている。   The first fuel transport pump 19 is interposed in the rear portion of the fuel supply pipe 17, and is disposed between the connection portion of the reflux pipe 16 and the fuel supply pipe 17 and the fuel tank 15.

第1燃料輸送ポンプ19としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。   Examples of the first fuel transport pump 19 include known liquid feed pumps such as rotary pumps such as rotary pumps and gear pumps, and reciprocating pumps such as piston pumps and diaphragm pumps.

また、第2燃料輸送ポンプ20は、燃料供給管17の前側部分に介在されており、還流管16および燃料供給管17の接続部分と、燃料電池3との間に配置されている。   The second fuel transport pump 20 is interposed in the front portion of the fuel supply pipe 17 and is disposed between the connection portion of the reflux pipe 16 and the fuel supply pipe 17 and the fuel cell 3.

第2燃料輸送ポンプ20としては、例えば、第1燃料輸送ポンプ19と同様の公知の送液ポンプが挙げられる。   Examples of the second fuel transport pump 20 include a known liquid feed pump similar to the first fuel transport pump 19.

第1燃料輸送ポンプ19および第2燃料輸送ポンプ20のそれぞれは、コントロールユニット34(後述)に電気的に接続されている(図1の破線参照)。これにより、コントロールユニット34(後述)からの制御信号が、第1燃料輸送ポンプ19および第2燃料輸送ポンプ20のそれぞれに入力され、コントロールユニット34(後述)が、第1燃料輸送ポンプ19および第2燃料輸送ポンプ20のそれぞれの駆動および停止を制御する。   Each of the first fuel transport pump 19 and the second fuel transport pump 20 is electrically connected to a control unit 34 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 34 (described later) is input to each of the first fuel transport pump 19 and the second fuel transport pump 20, and the control unit 34 (described later) transmits the first fuel transport pump 19 and the second fuel transport pump 19. 2 Controls the driving and stopping of each fuel transport pump 20.

さらに、燃料給排部4には、燃料供給管17を開閉するための燃料供給弁21と、ガス排出管22を開放するためのガス排出弁23とが設けられている。   Further, the fuel supply / discharge section 4 is provided with a fuel supply valve 21 for opening and closing the fuel supply pipe 17 and a gas discharge valve 23 for opening the gas discharge pipe 22.

燃料供給弁21は、燃料供給管17の前側部分に介在されており、還流管16および燃料供給管17の接続部分と、第1燃料輸送ポンプ19との間に配置されている。燃料供給弁21としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。   The fuel supply valve 21 is interposed in the front portion of the fuel supply pipe 17 and is disposed between the connection portion of the reflux pipe 16 and the fuel supply pipe 17 and the first fuel transport pump 19. Examples of the fuel supply valve 21 include known on-off valves such as electromagnetic valves.

そして、燃料供給弁21が開放されることにより、燃料タンク15から燃料電池3への液体燃料の供給が可能となり、燃料供給弁21が閉鎖されることにより、燃料タンク15から燃料電池3への液体燃料の供給が規制される。   When the fuel supply valve 21 is opened, liquid fuel can be supplied from the fuel tank 15 to the fuel cell 3, and when the fuel supply valve 21 is closed, the fuel tank 15 is connected to the fuel cell 3. Liquid fuel supply is regulated.

また、ガス排出弁23は、ガス排出管22の途中に介在されており、ガス排出弁23としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。   Moreover, the gas discharge valve 23 is interposed in the middle of the gas discharge pipe 22, and as the gas discharge valve 23, for example, a known on-off valve such as an electromagnetic valve can be cited.

そして、ガス排出弁23が開放されることにより、気液分離器18からのガスの排出が可能となり、気液分離器18内の圧力が解放され、ガス排出弁23が閉鎖されることにより、気液分離器18からのガスの排出が規制される。   Then, by opening the gas discharge valve 23, the gas can be discharged from the gas-liquid separator 18, the pressure in the gas-liquid separator 18 is released, and the gas discharge valve 23 is closed, The gas discharge from the gas-liquid separator 18 is restricted.

燃料供給弁21およびガス排出弁23のそれぞれは、コントロールユニット34(後述)に電気的に接続されている(図1の破線参照)。これにより、コントロールユニット34(後述)からの制御信号が、燃料供給弁21およびガス排出弁23のそれぞれに入力され、コントロールユニット34(後述)が、燃料供給弁21およびガス排出弁23のそれぞれの開閉を制御する。
(3)空気給排部
空気給排部5は、空気を燃料電池3に供給するための空気供給管26と、燃料電池3から排出される空気を外部に排出するための空気排出管27とを備えている。
Each of the fuel supply valve 21 and the gas discharge valve 23 is electrically connected to a control unit 34 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 34 (described later) is input to each of the fuel supply valve 21 and the gas discharge valve 23, and the control unit 34 (described later) controls each of the fuel supply valve 21 and the gas discharge valve 23. Controls opening and closing.
(3) Air Supply / Exhaust Unit The air supply / exhaust unit 5 includes an air supply pipe 26 for supplying air to the fuel cell 3, and an air discharge pipe 27 for discharging the air discharged from the fuel cell 3 to the outside. It has.

空気供給管26は、電動車両1の外部空間と燃料電池3とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部(前端部)が大気に開放され、他端部(後端部)が酸素供給部95(後述)に接続されている。   The air supply pipe 26 is provided so as to communicate the external space of the electric vehicle 1 and the fuel cell 3. Specifically, one end (front end) of the air supply pipe 26 is opened to the atmosphere, and the other end (rear end) is provided. It is connected to an oxygen supply unit 95 (described later).

また、空気排出管27は、電動車両1の外部空間と燃料電池3とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部(前端部)が大気に開放され(ドレン)、他端部(後端部)が排気部94(後述)に接続されている。   The air discharge pipe 27 is provided so as to communicate the external space of the electric vehicle 1 and the fuel cell 3. Specifically, one end (front end) of the air discharge pipe 27 is opened to the atmosphere (drain), and the other end ( The rear end portion is connected to an exhaust portion 94 (described later).

また、空気給排部5には、燃料電池3に空気を送るための空気供給ポンプ28と、クロスオーバー(後述)した液体燃料を回収するための燃料回収部31とが設けられている。   The air supply / discharge unit 5 is provided with an air supply pump 28 for sending air to the fuel cell 3 and a fuel recovery unit 31 for recovering liquid fuel that has been crossed over (described later).

空気供給ポンプ28は、空気供給管26の前側部分に介在されている。空気供給ポンプ28としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。空気供給ポンプ28は、コントロールユニット34(後述)に電気的に接続されている(図1の破線参照)。これにより、コントロールユニット34(後述)からの制御信号が、空気供給ポンプ28に入力され、コントロールユニット34(後述)が、空気供給ポンプ28の駆動および停止を制御する。   The air supply pump 28 is interposed in the front portion of the air supply pipe 26. Examples of the air supply pump 28 include known air supply pumps such as an air compressor. The air supply pump 28 is electrically connected to a control unit 34 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 34 (described later) is input to the air supply pump 28, and the control unit 34 (described later) controls driving and stopping of the air supply pump 28.

燃料回収部31は、空気排出管27の後側部分に介在されており、燃料電池3に対して、空気排出管27内の空気の流れ方向下流側に配置されている。燃料回収部31は、略ボックス形状に形成されており、その後壁における上端部に流入口32が形成され、その前壁における上端部に排気口33が形成されている。   The fuel recovery unit 31 is interposed in the rear portion of the air discharge pipe 27 and is disposed downstream of the fuel cell 3 in the air flow direction in the air discharge pipe 27. The fuel recovery part 31 is formed in a substantially box shape, an inflow port 32 is formed at the upper end of the rear wall, and an exhaust port 33 is formed at the upper end of the front wall.

そして、燃料回収部31は、流入口32および排気口33のそれぞれが空気排出管27に接続されることにより、空気排出管27に介装されている。   The fuel recovery unit 31 is interposed in the air discharge pipe 27 by connecting each of the inflow port 32 and the exhaust port 33 to the air discharge pipe 27.

さらに、空気給排部5には、空気供給管26を開閉するための空気供給弁29と、空気排出管27を開閉するための空気排出弁30とが設けられている。   Further, the air supply / discharge section 5 is provided with an air supply valve 29 for opening and closing the air supply pipe 26 and an air discharge valve 30 for opening and closing the air discharge pipe 27.

空気供給弁29は、空気供給管26の後側部分に介在されており、空気供給ポンプ28と燃料電池3との間に配置されている。空気供給弁29としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。   The air supply valve 29 is interposed in the rear portion of the air supply pipe 26 and is disposed between the air supply pump 28 and the fuel cell 3. Examples of the air supply valve 29 include a known on-off valve such as an electromagnetic valve.

そして、空気供給弁29が開放されることにより、燃料電池3への空気の供給が可能となり、空気供給弁29が閉鎖されることにより、燃料電池3への空気の供給が規制される。   When the air supply valve 29 is opened, air can be supplied to the fuel cell 3, and when the air supply valve 29 is closed, the supply of air to the fuel cell 3 is restricted.

空気排出弁30は、空気排出管27の後側部分に介在されており、燃料回収部31に対して空気の流れ方向下流側に配置されている。空気排出弁30としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。   The air discharge valve 30 is interposed in the rear portion of the air discharge pipe 27 and is disposed downstream of the fuel recovery unit 31 in the air flow direction. Examples of the air discharge valve 30 include a known on-off valve such as an electromagnetic valve.

そして、空気排出弁30が開放されることにより、燃料電池3からの空気の排出が可能となり、空気排出弁30が閉鎖されることにより、燃料電池3からの空気の排出が規制される。   When the air discharge valve 30 is opened, air can be discharged from the fuel cell 3, and when the air discharge valve 30 is closed, the discharge of air from the fuel cell 3 is regulated.

空気供給弁29および空気排出弁30のそれぞれは、コントロールユニット34(後述)に電気的に接続されている(図1の破線参照)。これにより、コントロールユニット34(後述)からの制御信号が、空気供給弁29および空気排出弁30のそれぞれに入力され、コントロールユニット34(後述)が、空気供給弁29および空気排出弁30のそれぞれの開閉を制御する。
(4)制御部
制御部6は、燃料電池システム2を制御するためのコントロールユニット34を備えている。
Each of the air supply valve 29 and the air discharge valve 30 is electrically connected to a control unit 34 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 34 (described later) is input to each of the air supply valve 29 and the air discharge valve 30, and the control unit 34 (described later) receives each of the air supply valve 29 and the air discharge valve 30. Controls opening and closing.
(4) Control Unit The control unit 6 includes a control unit 34 for controlling the fuel cell system 2.

コントロールユニット34は、電動車両1における電気的な制御を実行するユニット(例えば、ECU:Electronic Control Unit)であり、CPU、ROMおよびRAMなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
(5)動力部
動力部7は、燃料電池3から出力される電気エネルギーを電動車両1の駆動力として機械エネルギーに変換するためのモータ35と、モータ35に電気的に接続されるインバータ36と、モータ35による回生エネルギーを蓄電するための動力用バッテリ37と、DC/DCコンバータ38とを備えている。
The control unit 34 is a unit (for example, ECU: Electronic Control Unit) that executes electrical control in the electric vehicle 1 and is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
(5) Power unit The power unit 7 includes a motor 35 for converting electrical energy output from the fuel cell 3 into mechanical energy as a driving force of the electric vehicle 1, and an inverter 36 electrically connected to the motor 35. A power battery 37 for storing regenerative energy by the motor 35 and a DC / DC converter 38 are provided.

モータ35は、電動車両1の前端部に配置されており、燃料電池3よりも前側に配置されている。モータ35としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。   The motor 35 is disposed at the front end of the electric vehicle 1 and is disposed in front of the fuel cell 3. Examples of the motor 35 include known three-phase motors such as a three-phase induction motor and a three-phase synchronous motor.

インバータ36は、モータ35と燃料電池3との間に配置されている。インバータ36は、燃料電池3で発電された直流電力を交流電力に変換する装置であって、インバータ36としては、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置などが挙げられる。また、インバータ36は、配線により、燃料電池3およびモータ35にそれぞれ電気的に接続されるとともに、図示しないが、コントロールユニット34と電気的に接続されており、これにより、燃料電池3の発電を制御している。   The inverter 36 is disposed between the motor 35 and the fuel cell 3. The inverter 36 is a device that converts DC power generated by the fuel cell 3 into AC power. Examples of the inverter 36 include a power conversion device in which a known inverter circuit is incorporated. The inverter 36 is electrically connected to the fuel cell 3 and the motor 35 by wiring, and is electrically connected to the control unit 34 (not shown), thereby generating power from the fuel cell 3. I have control.

動力用バッテリ37としては、例えば、定格電圧が100V程度のニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。また、動力用バッテリ37は、インバータ36と燃料電池3との間の配線に接続されている。これにより、動力用バッテリ37は、燃料電池3からの電力を蓄電可能、かつ、モータ35に電力を供給可能に構成されている。   As the power battery 37, for example, a nickel hydride battery having a rated voltage of about 100V, a known secondary battery such as a lithium ion battery, and the like can be cited. The power battery 37 is connected to the wiring between the inverter 36 and the fuel cell 3. Thus, the power battery 37 is configured to be able to store the power from the fuel cell 3 and to supply power to the motor 35.

DC/DCコンバータ38は、動力用バッテリ37と燃料電池3との間に配置されている。DC/DCコンバータ38は、燃料電池3の出力電圧を昇降圧する機能を有し、燃料電池3の電力および動力用バッテリ37の入出力電力を調整する機能を有している。   The DC / DC converter 38 is disposed between the power battery 37 and the fuel cell 3. The DC / DC converter 38 has a function of increasing / decreasing the output voltage of the fuel cell 3, and a function of adjusting the power of the fuel cell 3 and the input / output power of the power battery 37.

そして、DC/DCコンバータ38は、コントロールユニット34と電気的に接続されており(図1の破線参照)、これにより、コントロールユニット34から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池3の出力(出力電圧)を制御する。   The DC / DC converter 38 is electrically connected to the control unit 34 (see the broken line in FIG. 1), and accordingly, the fuel cell 3 according to the input of the output control signal output from the control unit 34. Controls the output (output voltage).

また、DC/DCコンバータ38は、配線により、燃料電池3および動力用バッテリ37にそれぞれ電気的に接続されるとともに、配線の分岐により、インバータ36に電気的に接続されている。   Further, the DC / DC converter 38 is electrically connected to the fuel cell 3 and the power battery 37 by wiring, and is also electrically connected to the inverter 36 by branching of the wiring.

これにより、DC/DCコンバータ38からモータ35への電力は、インバータ36において直流電力から三相交流電力に変換され、三相交流電力としてモータ35に供給される。
2.燃料電池の詳細
燃料電池3は、図2に示すように、積層構造体の一例としてのセルスタック10と、セルスタック10を挟むように設けられる1対のカバー11とを備えている。
As a result, power from the DC / DC converter 38 to the motor 35 is converted from DC power to three-phase AC power in the inverter 36 and supplied to the motor 35 as three-phase AC power.
2. 2. Details of Fuel Cell As shown in FIG. 2, the fuel cell 3 includes a cell stack 10 as an example of a laminated structure and a pair of covers 11 provided so as to sandwich the cell stack 10.

セルスタック10は、複数の単位セル45が前後方向に積層されて形成されている。   The cell stack 10 is formed by stacking a plurality of unit cells 45 in the front-rear direction.

各単位セル45は、膜電極接合体46と、1対のセパレータの一例としてのアノード側セパレータ47およびカソード側セパレータ48とを備えている。   Each unit cell 45 includes a membrane electrode assembly 46 and an anode side separator 47 and a cathode side separator 48 as an example of a pair of separators.

膜電極接合体46は、左右方向に延びる正面視略矩形状の略平板形状に形成されており、電解質層50と、電解質層50を挟んで前後方向に対向配置される燃料側電極としてのアノード電極51、および、酸素側電極としてのカソード電極52とを備えている。   The membrane electrode assembly 46 is formed in a substantially flat plate shape that is substantially rectangular in a front view extending in the left-right direction, and an electrolyte layer 50 and an anode as a fuel-side electrode that are disposed opposite to each other across the electrolyte layer 50 in the front-rear direction. An electrode 51 and a cathode electrode 52 as an oxygen side electrode are provided.

電解質層50は、アニオン交換型の高分子電解質膜から形成されている。電解質層50の膜厚は、例えば、10〜100μmである。   The electrolyte layer 50 is formed of an anion exchange type polymer electrolyte membrane. The film thickness of the electrolyte layer 50 is, for example, 10 to 100 μm.

アノード電極51は、電解質層50の後面すべてにおいて、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、触媒担体を用いずに、触媒を、直接、アノード電極51として形成することもできる。アノード電極51は、例えば、10〜200μm、好ましくは、20〜100μmの厚みで形成されている。   The anode 51 is formed on the entire rear surface of the electrolyte layer 50 by, for example, a catalyst carrier that supports a catalyst. Note that the catalyst can be directly formed as the anode electrode 51 without using the catalyst carrier. The anode electrode 51 is formed with a thickness of 10 to 200 μm, preferably 20 to 100 μm, for example.

カソード電極52は、電解質層50の前面すべてにおいて、例えば、アノード電極51と同様に、触媒を担持した触媒担体により形成されている。カソード電極52は、例えば、10〜300μm、好ましくは、20〜150μmの厚みで形成されている。   The cathode electrode 52 is formed on the entire front surface of the electrolyte layer 50 by a catalyst carrier that supports a catalyst, for example, in the same manner as the anode electrode 51. The cathode electrode 52 is formed with a thickness of, for example, 10 to 300 μm, preferably 20 to 150 μm.

アノード側セパレータ47は、膜電極接合体46の後側に隣接配置されており、アノード側セパレータ本体53と、アノード側シール54とを備えている。   The anode-side separator 47 is disposed adjacent to the rear side of the membrane electrode assembly 46 and includes an anode-side separator body 53 and an anode-side seal 54.

アノード側セパレータ本体53は、膜電極接合体46よりも大きな正面視略矩形状の略平板形状に形成されている。   The anode-side separator body 53 is formed in a substantially flat plate shape that is larger than the membrane electrode assembly 46 and has a substantially rectangular shape in front view.

アノード側セパレータ本体53の下端部には、図2〜図4に示すように、燃料供給口の一例としてのアノード側燃料供給口55と、アノード側冷却媒体供給口56と、アノード側排気口57とが左右方向に並ぶように形成されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, an anode side fuel supply port 55 as an example of a fuel supply port, an anode side cooling medium supply port 56, and an anode side exhaust port 57 are provided at the lower end of the anode side separator body 53. Are arranged in the left-right direction.

アノード側燃料供給口55は、図2に示すように、後述する燃料流路62に液体燃料を供給するための開口部であって、アノード側セパレータ本体53の右下側端部に配置されている。アノード側燃料供給口55は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   As shown in FIG. 2, the anode side fuel supply port 55 is an opening for supplying liquid fuel to a fuel flow path 62 to be described later, and is disposed at the lower right end of the anode side separator body 53. Yes. The anode side fuel supply port 55 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

アノード側冷却媒体供給口56は、後述する第1冷却媒体流路63に冷却媒体を供給するための開口部であって、アノード側セパレータ本体53の下端部の左右方向中央に配置されている。アノード側冷却媒体供給口56は、正面視略矩形状に貫通形成されている。
アノード側排気口57は、図4(a)および図4(b)に示すように、後述する酸素流路79から排気させるための開口部であって、アノード側セパレータ本体53の左下側端部に配置されている。アノード側排気口57は、正面視略略矩形状に貫通形成されている。
The anode side cooling medium supply port 56 is an opening for supplying a cooling medium to a first cooling medium flow path 63 to be described later, and is arranged at the center in the left-right direction at the lower end of the anode side separator body 53. The anode side cooling medium supply port 56 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.
As shown in FIGS. 4A and 4B, the anode side exhaust port 57 is an opening for exhausting from an oxygen flow path 79 to be described later, and is the lower left end of the anode side separator body 53. Is arranged. The anode side exhaust port 57 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

また、アノード側セパレータ本体53の上端部には、図2に示すように、燃料排出口の一例としてのアノード側燃料排出口58と、アノード側冷却媒体排出口59と、アノード側酸素供給口60とが左右方向に並ぶように形成されている。   Further, as shown in FIG. 2, an anode side fuel discharge port 58, an anode side cooling medium discharge port 59, and an anode side oxygen supply port 60 as an example of a fuel discharge port are provided at the upper end of the anode side separator body 53. Are arranged in the left-right direction.

アノード側燃料排出口58は、後述する燃料流路62から液体燃料を排出させるための開口部であって、アノード側セパレータ本体53の左上側端部に配置されている。アノード側燃料排出口58は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The anode-side fuel discharge port 58 is an opening for discharging liquid fuel from a fuel flow path 62 described later, and is disposed at the upper left end of the anode-side separator body 53. The anode side fuel discharge port 58 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

アノード側冷却媒体排出口59は、後述する第1冷却媒体流路63から冷却媒体を排出させるための開口部であって、アノード側セパレータ本体53の上端部の左右方向中央に配置されている。アノード側冷却媒体排出口59は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The anode-side cooling medium discharge port 59 is an opening for discharging the cooling medium from a first cooling medium flow path 63 described later, and is arranged at the center in the left-right direction of the upper end portion of the anode-side separator body 53. The anode side cooling medium discharge port 59 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

アノード側酸素供給口60は、後述する酸素流路79に酸素を供給するための開口部であって、アノード側セパレータ本体53の右上側端部に配置されている。アノード側酸素供給口60は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The anode-side oxygen supply port 60 is an opening for supplying oxygen to an oxygen channel 79 described later, and is disposed at the upper right end of the anode-side separator body 53. The anode side oxygen supply port 60 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

また、アノード側セパレータ本体53には、その前面に燃料流路形成領域A1が区画され、その背面に第1冷却媒体流路形成領域(図示せず)が区画されている。   Further, the anode separator body 53 has a fuel flow path forming region A1 defined on the front surface thereof and a first cooling medium flow path forming region (not shown) defined on the rear surface thereof.

燃料流路形成領域A1は、アノード側セパレータ本体53の前面における中央部分に配置されている。燃料流路形成領域A1は、膜電極接合体46と略同一の形状およびサイズに形成され、具体的には、左右方向に延びる正面視略矩形状に形成されている。   The fuel flow path forming region A <b> 1 is disposed at the central portion on the front surface of the anode separator main body 53. The fuel flow path forming region A1 is formed in substantially the same shape and size as the membrane electrode assembly 46, and specifically, is formed in a substantially rectangular shape in front view extending in the left-right direction.

燃料流路形成領域A1には、複数の燃料流路62が形成されている。複数の燃料流路62のそれぞれは、燃料流路形成領域A1の前面から後方に向かって凹み、上下に延びる溝部として形成されており、左右方向に互いに間隔を隔てて並列配置されている。   A plurality of fuel flow paths 62 are formed in the fuel flow path forming region A1. Each of the plurality of fuel flow paths 62 is formed as a groove that is recessed rearward from the front surface of the fuel flow path forming region A1 and extends vertically, and is arranged in parallel in the left-right direction at intervals.

第1冷却媒体流路形成領域(図示せず)は、アノード側セパレータ本体53の後面における中央部分に配置されている。また、図示しないが、第1冷却媒体流路形成領域(図示せず)は、その下端部がアノード側冷却媒体供給口56と連通しており、その上端部がアノード側冷却媒体排出口59と連通している。   The first cooling medium flow path forming region (not shown) is disposed at the central portion on the rear surface of the anode-side separator body 53. Although not shown, the first cooling medium flow path formation region (not shown) has a lower end communicating with the anode side cooling medium supply port 56 and an upper end connected with the anode side cooling medium discharge port 59. Communicate.

また、第1冷却媒体流路形成領域(図示せず)には、図3(b)に示すように、複数の第1冷却媒体流路63が形成されている。第1冷却媒体流路63は、第1冷却媒体流路形成領域(図示せず)の後面から前方に向かって凹み、上下に延びる溝部として形成されており、左右方向に互いに間隔を隔てて並列配置されている。   Further, as shown in FIG. 3B, a plurality of first cooling medium flow paths 63 are formed in the first cooling medium flow path forming region (not shown). The first cooling medium flow path 63 is formed as a groove portion that is recessed forward from the rear surface of a first cooling medium flow path forming region (not shown) and extends vertically, and is parallel to each other with a space in the left-right direction. Has been placed.

また、アノード側セパレータ本体53の後面には、薄肉部64が形成されている。   A thin portion 64 is formed on the rear surface of the anode separator main body 53.

薄肉部64は、前後方向(アノード側セパレータ47の厚み方向)に投影したときに、燃料流路形成領域A1の投影面の端縁と、アノード側燃料供給口55およびアノード側燃料排出口58のそれぞれの投影面の端縁との間の領域の2箇所に形成されている。なお、図2では、薄肉部64を便宜上省略している。   When the thin portion 64 is projected in the front-rear direction (thickness direction of the anode separator 47), the edge of the projection surface of the fuel flow path formation region A1, the anode fuel supply port 55, and the anode fuel discharge port 58 It is formed in two places in the area between the edge of each projection plane. In addition, in FIG. 2, the thin part 64 is abbreviate | omitted for convenience.

薄肉部64は、アノード側セパレータ本体53の後面から前方に向かって凹むように形成され、アノード側セパレータ本体53の厚みが薄肉化されている。薄肉部64は、アノード側燃料供給口55およびアノード側燃料排出口58のそれぞれに臨むように形成されている。   The thin portion 64 is formed so as to be recessed forward from the rear surface of the anode-side separator body 53, and the thickness of the anode-side separator body 53 is reduced. The thin portion 64 is formed to face each of the anode side fuel supply port 55 and the anode side fuel discharge port 58.

また、薄肉部64には、アノード側燃料供給口55およびアノード側燃料排出口58により給排される液体燃料を通過させるための燃料用貫通孔65が形成されている。   The thin portion 64 is formed with a fuel through hole 65 for allowing liquid fuel supplied and discharged through the anode side fuel supply port 55 and the anode side fuel discharge port 58 to pass therethrough.

より具体的には、アノード側燃料供給口55に臨む薄肉部64に形成される燃料用貫通孔65は、アノード側燃料供給口55と燃料流路62の下端部とを連通させるように、アノード側セパレータ本体53を貫通して形成されている。また、アノード側燃料排出口58に臨む薄肉部64に形成される燃料用貫通孔65は、アノード側燃料排出口58と燃料流路62の上端部とを連通させるように、アノード側セパレータ本体53を貫通して形成されている。   More specifically, the fuel through hole 65 formed in the thin portion 64 facing the anode side fuel supply port 55 is connected to the anode side fuel supply port 55 and the lower end portion of the fuel flow path 62 so as to communicate with each other. It is formed through the side separator body 53. The fuel through-hole 65 formed in the thin portion 64 facing the anode-side fuel discharge port 58 communicates the anode-side fuel discharge port 58 and the upper end of the fuel flow path 62 with the anode-side separator body 53. Is formed.

アノード側シール54は、図2および図3に示すように、アノード側セパレータ本体53の前面に密着固定されており、アノード側拡散層66と、アノード側シール部分67とを一体的に備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the anode-side seal 54 is tightly fixed to the front surface of the anode-side separator body 53, and integrally includes an anode-side diffusion layer 66 and an anode-side seal portion 67. .

アノード側拡散層66は、例えば、カーボンペーパーあるいはカーボンクロスなどが、必要によりフッ素処理されている硬質のガス透過性材料から形成され、正面視略矩形状の略矩形平板形状に形成されている。また、アノード側拡散層66は、膜電極接合体46と略同一の形状およびサイズに形成され、具体的には、左右方向に延びる正面視略矩形状に形成されている。また、アノード側拡散層66は、燃料流路形成領域A1と前後方向に対向配置されている。   The anode-side diffusion layer 66 is formed of a hard gas-permeable material, such as carbon paper or carbon cloth, which is fluorine-treated if necessary, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape having a substantially rectangular shape when viewed from the front. The anode-side diffusion layer 66 is formed in substantially the same shape and size as the membrane electrode assembly 46, and specifically, is formed in a substantially rectangular shape in front view extending in the left-right direction. The anode-side diffusion layer 66 is disposed so as to face the fuel flow path formation region A1 in the front-rear direction.

アノード側シール部分67は、例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されており、アノード側拡散層66の周囲を囲むように設けられ、アノード側拡散層66の周端部に接合されている。また、アノード側シール部分67は、その前後方向長さ(厚み)が、アノード側拡散層66の前後方向長さ(厚み)よりも長くなるように形成されており、アノード側拡散層66よりも前側に膨出している。   The anode side seal portion 67 is made of an elastic material such as rubber, for example, is provided so as to surround the anode side diffusion layer 66, and is joined to the peripheral end portion of the anode side diffusion layer 66. . Further, the anode-side seal portion 67 is formed such that the length (thickness) in the front-rear direction is longer than the length (thickness) in the front-rear direction of the anode-side diffusion layer 66. It bulges to the front side.

また、アノード側シール部分67には、アノード側拡散層66よりも下側において、3つの第1開口部68が、左右方向に並ぶように形成されている。第1開口部68は、アノード側燃料供給口55、アノード側冷却媒体供給口56およびアノード側排気口57のそれぞれに対応して配置され、アノード側シール部分67を前後方向に貫通して形成されている。3つの第1開口部68のそれぞれは、前後方向に投影したときに、対応するアノード側燃料供給口55、アノード側冷却媒体供給口56およびアノード側排気口57のそれぞれと一致する形状およびサイズに形成されている。なお、アノード側燃料供給口55に対応する第1開口部68が、燃料供給口の一例として対応し、アノード側排気口57に対応する第1開口部68が、酸素排出口の一例として対応する。   In the anode-side seal portion 67, three first openings 68 are formed in the left-right direction below the anode-side diffusion layer 66. The first opening 68 is disposed corresponding to each of the anode side fuel supply port 55, the anode side cooling medium supply port 56, and the anode side exhaust port 57, and is formed through the anode side seal portion 67 in the front-rear direction. ing. Each of the three first openings 68 has a shape and size corresponding to each of the corresponding anode-side fuel supply port 55, anode-side cooling medium supply port 56, and anode-side exhaust port 57 when projected in the front-rear direction. Is formed. The first opening 68 corresponding to the anode fuel supply port 55 corresponds as an example of a fuel supply port, and the first opening 68 corresponding to the anode side exhaust port 57 corresponds as an example of an oxygen discharge port. .

そして、3つの第1開口部68のそれぞれは、図3および図4に示すように、対応するアノード側燃料供給口55、アノード側冷却媒体供給口56およびアノード側排気口57のそれぞれと、前後方向に互いに連通するように隣接配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, each of the three first openings 68 includes a corresponding anode-side fuel supply port 55, anode-side cooling medium supply port 56, and anode-side exhaust port 57. Adjacent to each other so as to communicate with each other in the direction.

また、アノード側シール部分67には、図2に示すように、アノード側拡散層66よりも上側において、3つの第2開口部69が、左右方向に並ぶように形成されている。第2開口部69は、アノード側燃料排出口58、アノード側冷却媒体排出口59およびアノード側酸素供給口60のそれぞれに対応して配置され、アノード側シール部分67を前後方向に貫通して形成されている。3つの第2開口部69のそれぞれは、前後方向に投影したときに、対応するアノード側燃料排出口58、アノード側冷却媒体排出口59およびアノード側酸素供給口60のそれぞれと一致する形状およびサイズに形成されている。なお、アノード側燃料排出口58に対応する第2開口部69が、燃料排出口の一例として対応し、アノード側酸素供給口60に対応する第2開口部69が、酸素供給口の一例として対応する。   Further, as shown in FIG. 2, three second openings 69 are formed in the anode-side seal portion 67 so as to be aligned in the left-right direction above the anode-side diffusion layer 66. The second opening 69 is disposed corresponding to each of the anode-side fuel discharge port 58, the anode-side cooling medium discharge port 59, and the anode-side oxygen supply port 60, and is formed through the anode-side seal portion 67 in the front-rear direction. Has been. Each of the three second openings 69 has a shape and a size that match the corresponding anode-side fuel discharge port 58, anode-side cooling medium discharge port 59, and anode-side oxygen supply port 60 when projected in the front-rear direction. Is formed. The second opening 69 corresponding to the anode side fuel discharge port 58 corresponds as an example of the fuel discharge port, and the second opening 69 corresponding to the anode side oxygen supply port 60 corresponds as an example of the oxygen supply port. To do.

そして、3つの第2開口部69のそれぞれは、図3および図4に示すように、対応するアノード側燃料排出口58、アノード側冷却媒体排出口59およびアノード側酸素供給口60のそれぞれと、前後方向に互いに連通するように隣接配置されている。   Each of the three second openings 69 has a corresponding anode-side fuel discharge port 58, anode-side coolant discharge port 59, and anode-side oxygen supply port 60, as shown in FIGS. Adjacently arranged so as to communicate with each other in the front-rear direction.

カソード側セパレータ48は、図2に示すように、膜電極接合体46の前側に隣接配置されている。つまり、アノード側セパレータ47およびカソード側セパレータ48は、膜電極接合体46を挟むように、前後方向に対向配置されている。   As shown in FIG. 2, the cathode side separator 48 is disposed adjacent to the front side of the membrane electrode assembly 46. That is, the anode-side separator 47 and the cathode-side separator 48 are opposed to each other in the front-rear direction so as to sandwich the membrane electrode assembly 46.

カソード側セパレータ48は、カソード側セパレータ本体70と、カソード側シール71とを備えている。   The cathode side separator 48 includes a cathode side separator body 70 and a cathode side seal 71.

カソード側セパレータ本体70は、アノード側セパレータ47と同様に、膜電極接合体46よりも大きな正面視略矩形状の略平板形状に形成されている。   Similarly to the anode-side separator 47, the cathode-side separator body 70 is formed in a substantially flat plate shape that is larger than the membrane electrode assembly 46 and has a substantially rectangular shape in front view.

また、カソード側セパレータ本体70の下端部には、燃料供給口の一例としてのカソード側燃料供給口72と、カソード側冷却媒体供給口73と、カソード側排気口74とが左右方向に並ぶように形成されている。   Further, a cathode side fuel supply port 72, a cathode side cooling medium supply port 73, and a cathode side exhaust port 74 as an example of a fuel supply port are arranged at the lower end portion of the cathode side separator body 70 in the left-right direction. Is formed.

カソード側燃料供給口72は、燃料流路62に燃料を供給するための開口部であって、カソード側セパレータ本体70の右下側端部に配置されている。カソード側燃料供給口72は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The cathode side fuel supply port 72 is an opening for supplying fuel to the fuel flow path 62, and is disposed at the lower right end of the cathode side separator body 70. The cathode side fuel supply port 72 is formed in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

カソード側冷却媒体供給口73は、後述する第2冷却媒体流路78に冷却媒体を供給するための開口部であって、カソード側セパレータ本体70の下端部の左右方向中央に配置されている。カソード側冷却媒体供給口73は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The cathode side cooling medium supply port 73 is an opening for supplying a cooling medium to a second cooling medium flow path 78 described later, and is arranged at the center in the left-right direction of the lower end portion of the cathode side separator body 70. The cathode side cooling medium supply port 73 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

カソード側排気口74は、後述する酸素流路79から排気させるための開口部であって、カソード側セパレータ本体70の左下側端部に配置されている。カソード側排気口74は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The cathode side exhaust port 74 is an opening for exhausting from an oxygen flow path 79 described later, and is disposed at the lower left end of the cathode side separator body 70. The cathode side exhaust port 74 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

また、カソード側セパレータ本体70の上端部には、アノード側セパレータ47と同様に、燃料排出口の一例としてのカソード側燃料排出口75と、カソード側冷却媒体排出口76と、カソード側酸素供給口77とが左右方向に並ぶように形成されている。   Similarly to the anode separator 47, a cathode side fuel discharge port 75 as an example of a fuel discharge port, a cathode side cooling medium discharge port 76, and a cathode side oxygen supply port are provided at the upper end of the cathode side separator body 70. 77 are arranged in the left-right direction.

カソード側燃料排出口75は、燃料流路62から液体燃料を排出させるための開口部であって、カソード側セパレータ本体70の左上側端部に配置されている。カソード側燃料排出口75は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The cathode side fuel discharge port 75 is an opening for discharging the liquid fuel from the fuel flow path 62, and is disposed at the upper left end of the cathode side separator body 70. The cathode side fuel discharge port 75 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

カソード側冷却媒体排出口76は、後述する第2冷却媒体流路78から冷却媒体を排出させるための開口部であって、カソード側セパレータ本体70の上端部の左右方向中央に配置されている。カソード側冷却媒体排出口76は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The cathode side cooling medium discharge port 76 is an opening for discharging the cooling medium from a second cooling medium flow path 78 described later, and is arranged at the center in the left-right direction of the upper end portion of the cathode side separator body 70. The cathode side cooling medium discharge port 76 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

カソード側酸素供給口77は、後述する酸素流路79に酸素を供給するための開口部であって、カソード側セパレータ本体70の右上側端部に配置されている。カソード側酸素供給口77は、正面視略矩形状に貫通形成されている。   The cathode side oxygen supply port 77 is an opening for supplying oxygen to an oxygen flow path 79 described later, and is disposed at the upper right end of the cathode side separator body 70. The cathode side oxygen supply port 77 is formed in a substantially rectangular shape when viewed from the front.

また、カソード側セパレータ本体70には、その前面に第2冷却媒体形成領域A2が区画され、その後面に酸素流路形成領域(図示せず)が区画されている。   Further, the cathode side separator body 70 has a second cooling medium forming region A2 defined on the front surface thereof and an oxygen flow path forming region (not shown) defined on the rear surface thereof.

第2冷却媒体形成領域A2は、カソード側セパレータ本体70の前面における中央部分に配置されている。また、図示しないが、第2冷却媒体形成領域A2は、その下端部がカソード側冷却媒体供給口73と連通しており、その上端部がカソード側冷却媒体排出口76と連通している。   The second cooling medium formation region A2 is disposed at the central portion of the front surface of the cathode separator body 70. Although not shown, the second cooling medium forming region A2 has a lower end portion communicating with the cathode side cooling medium supply port 73 and an upper end portion communicating with the cathode side cooling medium discharge port 76.

また、第2冷却媒体形成領域A2には、複数の第2冷却媒体流路78が形成されている。複数の第2冷却媒体流路78のそれぞれは、第2冷却媒体形成領域A2の前面から後方に向かって凹み、上下に延びる溝部として形成されており、左右方向に互いに間隔を隔てて並列配置されている。   In addition, a plurality of second cooling medium flow paths 78 are formed in the second cooling medium forming region A2. Each of the plurality of second cooling medium flow paths 78 is formed as a groove that is recessed backward from the front surface of the second cooling medium forming region A2 and extends vertically, and is arranged in parallel at intervals in the left-right direction. ing.

また、酸素流路形成領域(図示せず)は、カソード側セパレータ本体70の後面おける中央部分に配置されている。また、図示しないが、酸素流路形成領域(図示せず)は、膜電極接合体46と略同一の形状およびサイズに形成され、具体的には、左右方向に延びる正面視略矩形状に形成されている。   Further, the oxygen flow path forming region (not shown) is disposed in the central portion on the rear surface of the cathode separator body 70. Although not shown, the oxygen flow path forming region (not shown) is formed in substantially the same shape and size as the membrane electrode assembly 46, and specifically, is formed in a substantially rectangular shape in front view extending in the left-right direction. Has been.

また、酸素流路形成領域(図示せず)には、複数の酸素流路79が形成されている。複数の酸素流路79のそれぞれは、酸素流路形成領域(図示せず)の後面から前方に向かって凹み、上下に延びる溝部として形成されており、左右方向に互いに間隔を隔てて並列配置されている。   In addition, a plurality of oxygen channels 79 are formed in the oxygen channel forming region (not shown). Each of the plurality of oxygen channels 79 is formed as a groove that is recessed forward from the rear surface of an oxygen channel forming region (not shown) and extends vertically, and is arranged in parallel in the left-right direction at intervals. ing.

また、カソード側セパレータ本体70の前面には、図4(b)に示すように、アノード側セパレータ47の後面と同様に、薄肉部80が形成されている。   Further, as shown in FIG. 4B, a thin portion 80 is formed on the front surface of the cathode-side separator body 70 as in the case of the rear surface of the anode-side separator 47.

薄肉部80は、前後方向(カソード側セパレータ48の厚み方向)に投影したときに、第2冷却媒体形成領域A2の投影面の端縁と、カソード側酸素供給口77およびカソード側排気口74のそれぞれの投影面の端縁との間の領域の2箇所に形成されている。なお、図2では、薄肉部80を便宜上省略している。   When the thin portion 80 is projected in the front-rear direction (thickness direction of the cathode separator 48), the edge of the projection surface of the second cooling medium formation region A2, the cathode side oxygen supply port 77, and the cathode side exhaust port 74 It is formed in two places in the area between the edge of each projection plane. In FIG. 2, the thin portion 80 is omitted for convenience.

薄肉部80は、図4(b)に示すように、カソード側セパレータ本体70の前面から後方に向かって凹むように形成され、カソード側セパレータ本体70の厚みが薄肉化されている。薄肉部80は、カソード側酸素供給口77およびカソード側排気口74のそれぞれに臨むように形成されている。   As shown in FIG. 4B, the thin portion 80 is formed so as to be recessed backward from the front surface of the cathode side separator body 70, and the thickness of the cathode side separator body 70 is reduced. The thin portion 80 is formed so as to face each of the cathode side oxygen supply port 77 and the cathode side exhaust port 74.

また、薄肉部80には、カソード側酸素供給口77およびカソード側排気口74により給排される液体燃料を通過させるための酸素用貫通孔81が形成されている。   In addition, the thin portion 80 is formed with an oxygen through hole 81 through which liquid fuel supplied and discharged by the cathode side oxygen supply port 77 and the cathode side exhaust port 74 passes.

より具体的には、カソード側酸素供給口77に臨む薄肉部80に形成される酸素用貫通孔81は、カソード側酸素供給口77と酸素流路79の上端部とを連通させるように、カソード側セパレータ本体70を貫通して形成されている。また、カソード側排気口74に臨む薄肉部80に形成される酸素用貫通孔81は、カソード側排気口74と酸素流路79の下端部とを連通させるように、カソード側セパレータ本体70を貫通して形成されている。   More specifically, the oxygen through-hole 81 formed in the thin portion 80 facing the cathode-side oxygen supply port 77 is connected to the cathode-side oxygen supply port 77 and the upper end portion of the oxygen channel 79 so as to communicate with each other. It is formed through the side separator body 70. The oxygen through hole 81 formed in the thin portion 80 facing the cathode side exhaust port 74 penetrates the cathode side separator body 70 so that the cathode side exhaust port 74 and the lower end portion of the oxygen flow path 79 communicate with each other. Is formed.

カソード側シール71は、図2および図4に示すように、カソード側セパレータ本体70の後面に密着固定されており、カソード側拡散層82と、カソード側シール部分83とを一体的に備えている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the cathode side seal 71 is tightly fixed to the rear surface of the cathode side separator body 70 and integrally includes a cathode side diffusion layer 82 and a cathode side seal portion 83. .

カソード側拡散層82は、図2に示すように、例えば、アノード側拡散層66と同様の硬質のガス透過性材料から形成され、正面視略矩形状の略矩形平板形状に形成されている。また、カソード側拡散層82は、膜電極接合体46と略同一の形状およびサイズに形成され、具体的には、左右方向に延びる正面視略矩形状に形成されている。また、カソード側拡散層82は、酸素流路形成領域(図示せず)と前後方向に対向配置されている。   As shown in FIG. 2, the cathode side diffusion layer 82 is made of, for example, a hard gas permeable material similar to the anode side diffusion layer 66, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape having a substantially rectangular shape when viewed from the front. Further, the cathode side diffusion layer 82 is formed in substantially the same shape and size as the membrane electrode assembly 46, and specifically, is formed in a substantially rectangular shape in front view extending in the left-right direction. Further, the cathode side diffusion layer 82 is disposed opposite to an oxygen flow path forming region (not shown) in the front-rear direction.

カソード側シール部分83は、例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されており、カソード側拡散層82の周囲を囲むように設けられ、カソード側拡散層82の周端部に接合されている。また、カソード側シール部分83は、その前後方向(厚み方向)長さが、カソード側拡散層82の前後方向長さよりも長くなるように形成されており、カソード側拡散層82よりも後側に膨出している。   The cathode-side seal portion 83 is made of an elastic material such as rubber, for example, is provided so as to surround the cathode-side diffusion layer 82, and is joined to the peripheral end portion of the cathode-side diffusion layer 82. . The cathode-side seal portion 83 is formed such that the length in the front-rear direction (thickness direction) is longer than the length in the front-rear direction of the cathode-side diffusion layer 82, and on the rear side of the cathode-side diffusion layer 82. Bulges.

また、カソード側シール部分83には、カソード側拡散層82よりも下側において、3つの第3開口部84が、左右方向に並ぶように形成されている。第3開口部84は、カソード側燃料供給口72、カソード側冷却媒体供給口73およびカソード側排気口74のそれぞれに対応して配置され、カソード側シール部分83を前後方向に貫通して形成されている。3つの第3開口部84のそれぞれは、前後方向に投影したときに、対応するカソード側燃料供給口72、カソード側冷却媒体供給口73およびカソード側排気口74のそれぞれと一致する形状およびサイズに形成されている。なお、カソード側燃料供給口72に対応する第3開口部84が、燃料供給口の一例として対応し、カソード側排気口74に対応する第3開口部84が、酸素排出口の一例として対応する。   Further, in the cathode-side seal portion 83, three third openings 84 are formed so as to be aligned in the left-right direction below the cathode-side diffusion layer 82. The third opening 84 is disposed corresponding to each of the cathode side fuel supply port 72, the cathode side cooling medium supply port 73, and the cathode side exhaust port 74, and is formed through the cathode side seal portion 83 in the front-rear direction. ing. Each of the three third openings 84 has a shape and size that match the corresponding cathode side fuel supply port 72, cathode side cooling medium supply port 73, and cathode side exhaust port 74 when projected in the front-rear direction. Is formed. The third opening 84 corresponding to the cathode side fuel supply port 72 corresponds as an example of the fuel supply port, and the third opening 84 corresponding to the cathode side exhaust port 74 corresponds as an example of the oxygen discharge port. .

そして、3つの第3開口部84のそれぞれは、図3および図4に示すように、対応するカソード側燃料供給口72、カソード側冷却媒体供給口73およびカソード側排気口74のそれぞれと前後方向に互いに連通するように、対応するカソード側燃料供給口72、カソード側冷却媒体供給口73およびカソード側排気口74の後側に隣接配置されるとともに、3つの第1開口部68のぞれぞれと前後方向に互いに連通するように、3つの第1開口部68の前側に隣接配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, each of the three third openings 84 corresponds to the corresponding cathode side fuel supply port 72, cathode side cooling medium supply port 73, and cathode side exhaust port 74 in the front-rear direction. Are disposed adjacent to the rear side of the corresponding cathode side fuel supply port 72, cathode side cooling medium supply port 73 and cathode side exhaust port 74 so as to communicate with each other, and each of the three first openings 68. The three first openings 68 are adjacent to each other so as to communicate with each other in the front-rear direction.

また、カソード側シール部分83には、図2に示すように、カソード側拡散層82よりも上側において、3つの第4開口部85が、左右方向に並ぶように形成されている。第4開口部85は、カソード側燃料排出口75、カソード側冷却媒体排出口76およびカソード側酸素供給口77のそれぞれに対応して配置され、カソード側シール部分83を前後方向に貫通して形成されている。3つの第4開口部85のそれぞれは、前後方向に投影したときに、対応するカソード側燃料排出口75、カソード側冷却媒体排出口76およびカソード側酸素供給口77のそれぞれと一致する形状およびサイズに形成されている。なお、カソード側燃料排出口75に対応する第4開口部85が、燃料排出口の一例として対応し、カソード側酸素供給口77に対応する第4開口部85が、酸素供給口の一例として対応する。   Further, as shown in FIG. 2, the cathode side seal portion 83 is formed with three fourth openings 85 arranged in the left-right direction above the cathode side diffusion layer 82. The fourth opening 85 is arranged corresponding to each of the cathode side fuel discharge port 75, the cathode side cooling medium discharge port 76, and the cathode side oxygen supply port 77, and is formed through the cathode side seal portion 83 in the front-rear direction. Has been. Each of the three fourth openings 85 has a shape and a size that match the corresponding cathode-side fuel discharge port 75, cathode-side coolant discharge port 76, and cathode-side oxygen supply port 77 when projected in the front-rear direction. Is formed. The fourth opening 85 corresponding to the cathode-side fuel discharge port 75 corresponds as an example of the fuel discharge port, and the fourth opening 85 corresponding to the cathode-side oxygen supply port 77 corresponds as an example of the oxygen supply port. To do.

そして、3つの第4開口部85のそれぞれは、図3および図4に示すように、対応するカソード側燃料排出口75、カソード側冷却媒体排出口76およびカソード側酸素供給口77のそれぞれと前後方向に互いに連通するように、対応するカソード側燃料排出口75、カソード側冷却媒体排出口76およびカソード側酸素供給口77の後側に隣接配置されるとともに、3つの第2開口部69のぞれぞれと前後方向に互いに連通するように、3つの第2開口部69の前側に隣接配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, each of the three fourth openings 85 is respectively in front of and behind the corresponding cathode-side fuel discharge port 75, cathode-side coolant discharge port 76, and cathode-side oxygen supply port 77. The cathode side fuel discharge port 75, the cathode side cooling medium discharge port 76, and the cathode side oxygen supply port 77 are arranged adjacent to each other so as to communicate with each other in the direction. The two second openings 69 are adjacent to each other so as to communicate with each other in the front-rear direction.

このような単位セル45は、上記し、図3および図4に示すように、前後方向に積層され、セルスタック10を構成する。   Such unit cells 45 are stacked in the front-rear direction as shown in FIGS. 3 and 4 to form a cell stack 10.

セルスタック10には、図3(b)に示すように、各単位セル45のアノード電極51に液体燃料を供給するための燃料供給路88と、各単位セル45のアノード電極51から液体燃料を排出するための燃料排出路90とが形成されている。   As shown in FIG. 3 (b), the cell stack 10 has a fuel supply path 88 for supplying liquid fuel to the anode electrode 51 of each unit cell 45, and liquid fuel from the anode electrode 51 of each unit cell 45. A fuel discharge path 90 for discharging is formed.

燃料供給路88は、セルスタック10の右下端部において、前後方向に複数の単位セル45を貫通(通過)するように形成されている。詳しくは、燃料供給路88は、各単位セル45のカソード側燃料供給口72、第3開口部84、第1開口部68およびアノード側燃料供給口55が前後方向に互いに連通することにより形成されている。   The fuel supply path 88 is formed at the lower right end of the cell stack 10 so as to penetrate (pass) the plurality of unit cells 45 in the front-rear direction. Specifically, the fuel supply path 88 is formed by the cathode-side fuel supply port 72, the third opening 84, the first opening 68, and the anode-side fuel supply port 55 of each unit cell 45 communicating with each other in the front-rear direction. ing.

燃料排出路90は、セルスタック10の左上端部において、前後方向に複数の単位セル45を貫通(通過)するように形成されている。詳しくは、燃料排出路90は、各単位セル45のアノード側燃料排出口58、第2開口部69、第4開口部85およびカソード側燃料排出口75が前後方向に互いに連通することにより形成されている。   The fuel discharge path 90 is formed at the upper left end of the cell stack 10 so as to penetrate (pass) the plurality of unit cells 45 in the front-rear direction. Specifically, the fuel discharge path 90 is formed by the anode-side fuel discharge port 58, the second opening 69, the fourth opening 85, and the cathode-side fuel discharge port 75 of each unit cell 45 communicating with each other in the front-rear direction. ing.

また、燃料供給路88および燃料排出路90は、各単位セル45の上下2つの燃料用貫通孔65および燃料流路62を介して互いに連通している。   Further, the fuel supply path 88 and the fuel discharge path 90 communicate with each other via two upper and lower fuel through holes 65 and a fuel flow path 62 of each unit cell 45.

また、セルスタック10には、図4(b)に示すように、各単位セル45のカソード電極52に酸素を供給するための酸素供給路91と、各単位セル45のカソード電極52から排気するための排気路89とが形成されている。   Further, as shown in FIG. 4B, the cell stack 10 is exhausted from an oxygen supply path 91 for supplying oxygen to the cathode electrode 52 of each unit cell 45 and the cathode electrode 52 of each unit cell 45. An exhaust passage 89 is formed.

酸素供給路91は、セルスタック10の右上端部において、前後方向に複数の単位セル45を貫通(通過)するように形成されている。詳しくは、酸素供給路91は、各単位セル45のカソード側酸素供給口77、第4開口部85、第2開口部69およびアノード側酸素供給口60が前後方向に互いに連通することにより形成されている。   The oxygen supply path 91 is formed at the upper right end portion of the cell stack 10 so as to penetrate (pass) the plurality of unit cells 45 in the front-rear direction. Specifically, the oxygen supply path 91 is formed by the cathode side oxygen supply port 77, the fourth opening 85, the second opening 69, and the anode side oxygen supply port 60 of each unit cell 45 communicating with each other in the front-rear direction. ing.

排気路89は、セルスタック10の左下端部において、前後方向に複数の単位セル45を貫通(通過)するように形成されている。詳しくは、排気路89は、各単位セル45のアノード側排気口57、第1開口部68、第3開口部84およびカソード側排気口74が前後方向に互いに連通することにより形成されている。   The exhaust path 89 is formed at the lower left end of the cell stack 10 so as to penetrate (pass) the plurality of unit cells 45 in the front-rear direction. Specifically, the exhaust path 89 is formed by the anode-side exhaust port 57, the first opening 68, the third opening 84, and the cathode-side exhaust port 74 of each unit cell 45 communicating with each other in the front-rear direction.

また、酸素供給路91および排気路89は、各単位セル45の上下2つの酸素用貫通孔81および酸素流路79を介して互いに連通している。   Further, the oxygen supply path 91 and the exhaust path 89 communicate with each other via two upper and lower oxygen through holes 81 and an oxygen flow path 79 of each unit cell 45.

また、セルスタック10には、図示しないが、各単位セル45の第1冷却媒体流路63および第2冷却媒体流路78に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給路と、各単位セル45の第1冷却媒体流路63および第2冷却媒体流路78から冷却媒体を排出するための冷却媒体排出路とが形成されている。   Although not shown, the cell stack 10 includes a cooling medium supply path for supplying a cooling medium to the first cooling medium flow path 63 and the second cooling medium flow path 78 of each unit cell 45, and each unit cell 45. The cooling medium discharge path for discharging the cooling medium from the first cooling medium flow path 63 and the second cooling medium flow path 78 is formed.

冷却媒体供給路(図示せず)は、セルスタック10の下端部における左右方向中央において、前後方向に複数の単位セル45を貫通(通過)するように形成されている。詳しくは、冷却媒体供給路(図示せず)は、図2に示すように、各単位セル45のカソード側冷却媒体供給口73、第3開口部84、第1開口部68およびアノード側冷却媒体供給口56が前後方向に互いに連通することにより形成されている。冷却媒体排出路(図示せず)は、セルスタック10の上端部における左右方向中央において、前後方向に複数の単位セル45を貫通(通過)するように形成されている。詳しくは、冷却媒体排出路(図示せず)は、各単位セル45のアノード側冷却媒体排出口59、第2開口部69、第4開口部85およびカソード側冷却媒体排出口76が前後方向に互いに連通することにより形成されている。   The cooling medium supply path (not shown) is formed so as to penetrate (pass) the plurality of unit cells 45 in the front-rear direction at the center in the left-right direction at the lower end of the cell stack 10. Specifically, the cooling medium supply path (not shown) includes a cathode side cooling medium supply port 73, a third opening 84, a first opening 68, and an anode side cooling medium of each unit cell 45 as shown in FIG. The supply ports 56 are formed by communicating with each other in the front-rear direction. The cooling medium discharge path (not shown) is formed to penetrate (pass) the plurality of unit cells 45 in the front-rear direction at the center in the left-right direction at the upper end of the cell stack 10. Specifically, the cooling medium discharge path (not shown) includes an anode side cooling medium discharge port 59, a second opening 69, a fourth opening 85, and a cathode side cooling medium discharge port 76 of each unit cell 45 in the front-rear direction. It is formed by communicating with each other.

また、冷却媒体供給路(図示せず)および冷却媒体排出路(図示せず)は、各単位セル45の第1冷却媒体流路63および第2冷却媒体流路78を介して互いに連通している。   Further, the cooling medium supply path (not shown) and the cooling medium discharge path (not shown) communicate with each other via the first cooling medium flow path 63 and the second cooling medium flow path 78 of each unit cell 45. Yes.

なお、互いに前後方向に隣接されるアノード側セパレータ本体53とカソード側セパレータ本体70との間には、図示しないシール部材が介在されている。シール部材(図示せず)は、少なくとも、アノード側燃料供給口55およびカソード側燃料供給口72と、アノード側燃料排出口58およびカソード側燃料排出口75と、アノード側酸素供給口60およびカソード側酸素供給口77と、アノード側排気口57およびカソード側排気口74とを囲むように設けられ、アノード側冷却媒体供給口56およびアノード側冷却媒体排出口59による第1冷却媒体流路63および第2冷却媒体流路78への冷却媒体の通過を許容する。   A seal member (not shown) is interposed between the anode-side separator body 53 and the cathode-side separator body 70 that are adjacent to each other in the front-rear direction. The seal member (not shown) includes at least the anode side fuel supply port 55 and the cathode side fuel supply port 72, the anode side fuel discharge port 58 and the cathode side fuel discharge port 75, the anode side oxygen supply port 60 and the cathode side. The oxygen supply port 77, the anode side exhaust port 57, and the cathode side exhaust port 74 are provided so as to surround the first cooling medium flow path 63 and the first cooling medium flow port 63 and the anode side cooling medium discharge port 59. 2 Allow the cooling medium to pass through the cooling medium flow path 78.

1対のカバー11は、正面視略矩形状の略平板形状に形成され、アノード側セパレータ47およびカソード側セパレータ本体70のぞれぞれと同一のサイズに形成されている。   The pair of covers 11 is formed in a substantially flat plate shape having a substantially rectangular shape when viewed from the front, and has the same size as each of the anode separator 47 and the cathode separator body 70.

また、前側のカバー11には、図2に示すように、6つの貫通穴98が形成されており、燃料供給部92と、冷却媒体供給部93と、排気部94と、燃料排出部97と、冷却媒体排出部96と、酸素供給部95とが設けられている。   In addition, as shown in FIG. 2, six through holes 98 are formed in the front cover 11, and a fuel supply unit 92, a cooling medium supply unit 93, an exhaust unit 94, and a fuel discharge unit 97 are formed. Further, a cooling medium discharge unit 96 and an oxygen supply unit 95 are provided.

6つの貫通穴98は、前側のカバー11の上側部分と下側部分とのそれぞれに3つずつ形成されている。具体的には、前側のカバー11の上側部分に形成される貫通穴98は、右側から左側に向かって順に、酸素供給路91、冷却媒体排出路(図示せず)および燃料排出路90のそれぞれに対応して形成され、左右方向に互いに間隔を隔てて形成されている(図3および図4参照)。   Three through holes 98 are formed in each of the upper part and the lower part of the front cover 11. Specifically, the through holes 98 formed in the upper portion of the front cover 11 are respectively an oxygen supply path 91, a cooling medium discharge path (not shown), and a fuel discharge path 90 in order from the right side to the left side. And are spaced apart from each other in the left-right direction (see FIGS. 3 and 4).

また、前側のカバー11の下側部分に形成される貫通穴98は、右側から左側に向かって順に、燃料供給路88、冷却媒体供給路(図示せず)および排気路89のそれぞれに対応して形成され、左右方向に互いに間隔を隔てて形成されている(図3および図4参照)。また、各貫通穴98は、正面視略円形状に形成され、カバー11を前後方向に貫通して形成されている。   Further, the through holes 98 formed in the lower portion of the front cover 11 correspond to the fuel supply path 88, the cooling medium supply path (not shown), and the exhaust path 89 in order from the right side to the left side. And are spaced apart from each other in the left-right direction (see FIGS. 3 and 4). Each through hole 98 is formed in a substantially circular shape when viewed from the front, and is formed so as to penetrate the cover 11 in the front-rear direction.

燃料供給部92は、単位セル45に液体燃料を供給するために設けられ、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。また、燃料供給部92は、図3(b)に示すように、その後端部が右下側の貫通穴98に嵌入されることにより、その内部空間が燃料供給路88の下端部と連通するように、前側のカバー11の右下側端部に配置されている。   The fuel supply unit 92 is provided to supply liquid fuel to the unit cell 45 and is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. Further, as shown in FIG. 3B, the fuel supply portion 92 has its rear end portion fitted into the lower right through hole 98 so that its internal space communicates with the lower end portion of the fuel supply path 88. Thus, it is arranged at the lower right end of the front cover 11.

冷却媒体供給部93は、図2に示すように、単位セル45に冷却媒体を供給するために設けられ、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。また、冷却媒体供給部93は、その後端部が下側中央の貫通穴98に嵌入されることにより、その内部空間が冷却媒体供給路(図示せず)と連通するように、前側のカバー11の下端部の左右方向中央に配置されている。   As shown in FIG. 2, the cooling medium supply unit 93 is provided to supply a cooling medium to the unit cell 45 and is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. Further, the cooling medium supply section 93 has a rear end thereof fitted into the lower center through hole 98, so that the inner space thereof communicates with a cooling medium supply path (not shown). It is arrange | positioned in the center of the left-right direction of the lower end part.

排気部94は、単位セル45から酸素を排出させるために設けられ、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。また、排気部94は、図4(b)に示すように、その後端部が左下側の貫通穴98に嵌入されることにより、その内部空間が排気路89の下端部と連通するように、前側のカバー11の左下側端部に配置されている。   The exhaust part 94 is provided to discharge oxygen from the unit cell 45 and is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. In addition, as shown in FIG. 4B, the exhaust portion 94 is inserted into the lower left through hole 98 so that the internal space thereof communicates with the lower end portion of the exhaust passage 89. It is arranged at the lower left end of the front cover 11.

燃料排出部97は、図2に示すように、単位セル45から燃料を排出させるために設けられ、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。また、燃料排出部97は、図3(b)に示すように、その後端部が左上側の貫通穴98に嵌入されることにより、その内部空間が燃料排出路90の上端部と連通するように、前側のカバー11の左上側端部に配置されている。   As shown in FIG. 2, the fuel discharge portion 97 is provided to discharge fuel from the unit cell 45, and is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. Further, as shown in FIG. 3B, the rear end portion of the fuel discharge portion 97 is inserted into the upper left through hole 98 so that the inner space thereof communicates with the upper end portion of the fuel discharge passage 90. Further, it is disposed at the upper left end of the front cover 11.

冷却媒体排出部96は、図2に示すように、単位セル45から冷却媒体を排出させるために設けられ、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。また、冷却媒体排出部96は、その後端部が上側中央の貫通穴98に嵌入されることにより、その内部空間が冷却媒体排出路(図示せず)と連通するように、前側のカバー11の上端部の左右方向中央に配置されている。   As shown in FIG. 2, the cooling medium discharge unit 96 is provided to discharge the cooling medium from the unit cell 45 and is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. Further, the cooling medium discharge portion 96 has a rear end portion fitted into the upper center through hole 98 so that the internal space thereof communicates with a cooling medium discharge path (not shown). It is arrange | positioned in the center of the left-right direction of an upper end part.

酸素供給部95は、単位セル45に酸素を供給するために設けられ、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。また、酸素供給部95は、図4(b)に示すように、その後端部が右上側の貫通穴98に嵌入されることにより、その内部空間が酸素供給路91の上端部と連通されている。   The oxygen supply unit 95 is provided to supply oxygen to the unit cell 45, and is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. Further, as shown in FIG. 4B, the oxygen supply unit 95 has its rear end portion fitted into the upper right side through hole 98 so that the internal space communicates with the upper end portion of the oxygen supply path 91. Yes.

なお、前側のカバー11と、それに隣接するカソード側セパレータ本体70との間には、図示しないシール部材が介在されている。シール部材(図示せず)は、少なくとも、カソード側燃料供給口72、カソード側排気口74、カソード側燃料排出口75およびカソード側酸素供給口77を囲むように設けられ、カソード側冷却媒体供給口73による第2冷却媒体流路78への冷却媒体の通過を許容する。   A seal member (not shown) is interposed between the front cover 11 and the cathode separator body 70 adjacent thereto. The seal member (not shown) is provided so as to surround at least the cathode side fuel supply port 72, the cathode side exhaust port 74, the cathode side fuel discharge port 75, and the cathode side oxygen supply port 77, and the cathode side cooling medium supply port 73 allows the cooling medium to pass through the second cooling medium flow path 78.

また、後側のカバー11と、それに隣接するアノード側セパレータ本体53との間には、図示しないシール部材が介在されている。シール部材(図示せず)は、少なくとも、アノード側燃料供給口55、アノード側排気口57、アノード側酸素供給口60およびアノード側燃料排出口58を囲むように設けられ、アノード側冷却媒体供給口56による第1冷却媒体流路63への冷却媒体の通過を許容する。   A seal member (not shown) is interposed between the rear cover 11 and the anode separator body 53 adjacent thereto. The seal member (not shown) is provided so as to surround at least the anode side fuel supply port 55, the anode side exhaust port 57, the anode side oxygen supply port 60, and the anode side fuel discharge port 58, and the anode side cooling medium supply port 56 allows the cooling medium to pass through the first cooling medium flow path 63.

また、燃料電池3には、図3(b)および図4(b)に示すように、燃料排出路90、燃料供給路88および排気路89のそれぞれに対応して、3つのインサート部材100が設けられている。なお、燃料排出路90に設けられるインサート部材100が、第1案内部材の一例として対応し、燃料供給路88に設けられるインサート部材100が、第2案内部材の一例として対応し、排気路89に設けられるインサート部材100が、第3案内部材の一例として対応する。   Further, as shown in FIGS. 3B and 4B, the fuel cell 3 includes three insert members 100 corresponding to the fuel discharge passage 90, the fuel supply passage 88, and the exhaust passage 89, respectively. Is provided. The insert member 100 provided in the fuel discharge path 90 corresponds as an example of the first guide member, and the insert member 100 provided in the fuel supply path 88 corresponds as an example of the second guide member, and corresponds to the exhaust path 89. The provided insert member 100 corresponds as an example of a third guide member.

また、3つのインサート部材100のそれぞれは、すべて同一の構造を有している。そのため、以下のインサート部材100の説明では、燃料排出路90に設けられるインサート部材100を取り上げて、その構成について説明し、燃料排出路90および排気路89のそれぞれに設けられるインサート部材100の説明を省略する。   Each of the three insert members 100 has the same structure. Therefore, in the following description of the insert member 100, the insert member 100 provided in the fuel discharge path 90 is taken up, the configuration thereof is described, and the insert member 100 provided in each of the fuel discharge path 90 and the exhaust path 89 is described. Omitted.

インサート部材100は、図5に示すように、アノード側セパレータ47およびカソード側セパレータ48とは別部材として構成され、絶縁性の樹脂材料、例えば、エンジニアリングプラスチックなどから形成されている。インサート部材100は、前方に向かうに従って先細りとなる側面視略楔状に形成され、左右方向に扁平するように形成されている。   As shown in FIG. 5, the insert member 100 is configured as a separate member from the anode-side separator 47 and the cathode-side separator 48, and is formed from an insulating resin material such as engineering plastic. The insert member 100 is formed in a substantially wedge shape in a side view that tapers toward the front, and is flattened in the left-right direction.

詳しくは、インサート部材100は、その上面である水平面102と、その後面である鉛直面103と、その下面であり、気泡案内部の一例としての傾斜面101とを有している。   Specifically, the insert member 100 includes a horizontal surface 102 that is an upper surface thereof, a vertical surface 103 that is a rear surface thereof, and an inclined surface 101 as an example of a bubble guide portion that is a lower surface thereof.

水平面102は、前後方向に延びる平面視略矩形状に形成されている。また、水平面102は、その前後左右方向長さが、燃料排出路90の前後左右方向長さと略同じ長さに形成されている。   The horizontal plane 102 is formed in a substantially rectangular shape in plan view extending in the front-rear direction. Further, the horizontal plane 102 has a length in the front-rear left-right direction substantially the same as the length of the fuel discharge passage 90 in the front-rear left-right direction.

鉛直面103は、水平面102の後端部から連続して、下方に向かって延びる背面視略矩形状に形成されている。また、鉛直面103は、図3(b)に示すように、その上下方向長さが、燃料排出路90の上下方向長さよりも短く形成されている。   The vertical surface 103 is formed in a substantially rectangular shape in rear view extending continuously downward from the rear end portion of the horizontal plane 102 and extending downward. Further, as shown in FIG. 3B, the vertical surface 103 is formed such that its vertical length is shorter than the vertical length of the fuel discharge passage 90.

傾斜面101は、鉛直面103の下端部から連続して、水平面102の前端部に向かって、前上方に延びる平滑面として形成されている。   The inclined surface 101 is formed as a smooth surface that extends from the lower end of the vertical surface 103 toward the front end of the horizontal plane 102 and extends upward in the front direction.

そして、燃料排出路90に設けられるインサート部材100は、水平面102が燃料排出路90の上端面(アノード側燃料排出口58、第2開口部69、第4開口部85およびカソード側燃料排出口75の上端縁)に固定されるとともに、鉛直面103が後側のカバー11の前面に固定されることにより、燃料排出路90内の上端部に固定されている。   In the insert member 100 provided in the fuel discharge path 90, the horizontal surface 102 is the upper end surface of the fuel discharge path 90 (the anode side fuel discharge port 58, the second opening 69, the fourth opening 85, and the cathode side fuel discharge port 75. The vertical surface 103 is fixed to the front surface of the rear cover 11, and is fixed to the upper end portion in the fuel discharge path 90.

これにより、燃料排出路90に設けられるインサート部材100の傾斜面101は、鉛直面103の下端部から前方に向かうに従って、鉛直方向の上方に向かって傾斜するように形成されており、傾斜面101の前側は、傾斜面101の後側よりも鉛直方向の上側に位置している。また、燃料排出路90に設けられるインサート部材100の前端部は、燃料排出部97の後端部の後側に隣接配置されている。   Thereby, the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel discharge path 90 is formed so as to be inclined upward in the vertical direction from the lower end portion of the vertical surface 103 to the front. The front side is positioned above the rear side of the inclined surface 101 in the vertical direction. Further, the front end portion of the insert member 100 provided in the fuel discharge passage 90 is disposed adjacent to the rear side of the rear end portion of the fuel discharge portion 97.

また、燃料供給路88に設けられるインサート部材100は、水平面102が燃料供給路88の下端面(カソード側燃料供給口72、第3開口部84、第1開口部68およびアノード側燃料供給口55の下端縁)に固定されるとともに、鉛直面103が後側のカバー11の前面に固定されることにより、燃料供給路88内の下端部に固定されている。   Further, in the insert member 100 provided in the fuel supply path 88, the horizontal plane 102 is the lower end surface of the fuel supply path 88 (cathode side fuel supply port 72, third opening portion 84, first opening portion 68 and anode side fuel supply port 55. The vertical surface 103 is fixed to the front surface of the rear cover 11, and is fixed to the lower end portion in the fuel supply path 88.

これにより、燃料供給路88に設けられるインサート部材100の傾斜面101は、鉛直面103の上端部から前方に向かうに従って、鉛直方向の下方に向かって傾斜するように形成されており、傾斜面101の前側は、傾斜面101の後側よりも鉛直方向の下側に位置している。また、燃料供給路88に設けられるインサート部材100の前端部は、燃料供給部92の後端部の後側に隣接配置されている。なお、燃料供給路88に設けられるインサート部材100の傾斜面101は、第1排液ガイド部の一例として対応する。   Accordingly, the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel supply path 88 is formed to be inclined downward in the vertical direction from the upper end portion of the vertical surface 103 toward the front. The front side is located below the rear side of the inclined surface 101 in the vertical direction. Further, the front end portion of the insert member 100 provided in the fuel supply path 88 is disposed adjacent to the rear side of the rear end portion of the fuel supply portion 92. In addition, the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel supply path 88 corresponds as an example of the first drainage guide portion.

また、排気路89に設けられるインサート部材100は、図4(b)に示すように、水平面102が排気路89の下端面(アノード側排気口57、第1開口部68、第3開口部84およびカソード側排気口74の下端縁)に固定されるとともに、鉛直面103が後側のカバー11の前面に固定されることにより、排気路89内の下端部に固定されている。   Further, as shown in FIG. 4B, the insert member 100 provided in the exhaust passage 89 has a horizontal plane 102 whose bottom surface is the lower end surface of the exhaust passage 89 (the anode side exhaust port 57, the first opening 68, and the third opening 84. In addition, the vertical surface 103 is fixed to the front surface of the rear cover 11 so as to be fixed to the lower end portion in the exhaust passage 89.

これにより、排気路89に設けられるインサート部材100の傾斜面101は、鉛直面103の上端部から前方に向かうに従って、鉛直方向の下方に向かって傾斜するように形成されており、傾斜面101の前側は、傾斜面101の後側よりも鉛直方向の下側に位置している。また、排気路89に設けられるインサート部材100の前端部は、排気部94の後端部の後側に隣接配置されている。なお、排気路89に設けられるインサート部材100の傾斜面101は、第2排液ガイド部の一例として対応する。   Thereby, the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the exhaust path 89 is formed so as to be inclined downward in the vertical direction from the upper end portion of the vertical surface 103 to the front. The front side is located on the lower side in the vertical direction than the rear side of the inclined surface 101. Further, the front end portion of the insert member 100 provided in the exhaust passage 89 is disposed adjacent to the rear side of the rear end portion of the exhaust portion 94. In addition, the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the exhaust path 89 corresponds as an example of the second drainage guide portion.

また、燃料供給路88、燃料排出路90および排気路89のそれぞれの内部に確保される空間は、上下方向に切断したときの断面積が、後方に向かうに従って小さくなるように形成されている。   In addition, the space secured in each of the fuel supply path 88, the fuel discharge path 90, and the exhaust path 89 is formed so that the cross-sectional area when cut in the vertical direction decreases toward the rear.

また、この燃料電池3には、さらに、導電性材料によって形成される図示しない集電板が備えられており、集電板(図示せず)に備えられた端子から燃料電池3で発生した起電力を外部に取り出すことができるように構成されている。
3.発電動作
次いで、電動車両1における発電について説明する。
Further, the fuel cell 3 is further provided with a current collector plate (not shown) formed of a conductive material, and the fuel cell 3 generated from a terminal provided on the current collector plate (not shown). It is comprised so that electric power can be taken out outside.
3. Power Generation Operation Next, power generation in the electric vehicle 1 will be described.

電動車両1では、図1に示すように、発電動作時において、まず、コントロールユニット34からの制御信号により、燃料供給弁21、ガス排出弁23、空気供給弁29および空気排出弁30が開放されるとともに、第1燃料輸送ポンプ19、第2燃料輸送ポンプ20および空気供給ポンプ28が駆動される。   In the electric vehicle 1, as shown in FIG. 1, during the power generation operation, first, the fuel supply valve 21, the gas discharge valve 23, the air supply valve 29, and the air discharge valve 30 are opened by a control signal from the control unit 34. At the same time, the first fuel transport pump 19, the second fuel transport pump 20, and the air supply pump 28 are driven.

そうすると、燃料タンク15に貯蔵される液体燃料が、第1燃料輸送ポンプ19および第2燃料輸送ポンプ20の駆動により、燃料供給管17を介して、図6(a)に示す燃料供給部92に供給される。また、空気供給ポンプ28の駆動により、空気供給管26に電動車両1の外部から酸素、具体的には、空気が取り込まれ、その空気が、空気供給管26を介して、図6(b)に示す酸素供給部95に供給される。   Then, the liquid fuel stored in the fuel tank 15 is driven to the fuel supply unit 92 shown in FIG. 6A via the fuel supply pipe 17 by driving the first fuel transport pump 19 and the second fuel transport pump 20. Supplied. Further, by driving the air supply pump 28, oxygen, specifically, air is taken into the air supply pipe 26 from the outside of the electric vehicle 1, and the air passes through the air supply pipe 26 as shown in FIG. The oxygen supply unit 95 shown in FIG.

さらに、図示しないが、冷却媒体(例えば、水)が、冷却媒体供給管(図示せず)を介して、冷却媒体供給部93に供給される。   Further, although not shown, a cooling medium (for example, water) is supplied to the cooling medium supply unit 93 via a cooling medium supply pipe (not shown).

燃料供給部92に供給された液体燃料は、図6(a)に示すように、燃料供給部92を介して、燃料供給路88に、供給方向X(前側から後側に向かう方向)に沿って供給される。そして、燃料供給路88内に供給された液体燃料は、インサート部材100の傾斜面101の傾斜に沿って移動され、各単位セル45のカソード側燃料供給口72を通過し、アノード側燃料供給口55に到達する。   As shown in FIG. 6A, the liquid fuel supplied to the fuel supply unit 92 enters the fuel supply path 88 via the fuel supply unit 92 along the supply direction X (direction from the front side to the rear side). Supplied. Then, the liquid fuel supplied into the fuel supply path 88 is moved along the inclination of the inclined surface 101 of the insert member 100, passes through the cathode side fuel supply port 72 of each unit cell 45, and passes through the anode side fuel supply port 72. 55 is reached.

そうすると、液体燃料は、矢印で示すように、液体燃料の流圧により、各燃料用貫通孔65に供給された後、各燃料用貫通孔65を通過して、各燃料流路62(燃料流路形成領域A1)の下端部に供給される。   Then, as indicated by arrows, the liquid fuel is supplied to each fuel through-hole 65 by the flow pressure of the liquid fuel, and then passes through each fuel through-hole 65 to each fuel flow path 62 (fuel flow It is supplied to the lower end of the path forming area A1).

このとき、燃料供給路88内に確保される空間が、インサート部材100により、後方に向かうに従って小さくなるように形成されているので、燃料供給部92から相対的に遠い燃料供給路88の後側部分においても、液体燃料の流速を確保することができる。そのため、燃料供給路88内において、液体燃料の流圧を一定に保つことができる。   At this time, since the space secured in the fuel supply path 88 is formed by the insert member 100 so as to decrease toward the rear, the rear side of the fuel supply path 88 relatively far from the fuel supply section 92 is formed. Also in the portion, the flow rate of the liquid fuel can be ensured. Therefore, the flow pressure of the liquid fuel can be kept constant in the fuel supply path 88.

また、燃料流路62に供給された液体燃料は、アノード側拡散層66の後面と接触しながら、燃料流路62に沿って上方に向かって移動され、上側の燃料用貫通孔65に到達する。   Further, the liquid fuel supplied to the fuel flow path 62 is moved upward along the fuel flow path 62 while coming into contact with the rear surface of the anode-side diffusion layer 66 and reaches the upper fuel through hole 65. .

そうすると、液体燃料は、矢印で示すように、各燃料用貫通孔65を通過し、各アノード側燃料排出口58に排出され、燃料排出路90に到達する。そして、燃料排出路90に到達した液体燃料は、排出方向Y(後側から前側に向かう方向)に沿って移動され、各カソード側燃料排出口75を通過して燃料排出部97から排出される。   Then, as shown by the arrows, the liquid fuel passes through each fuel through hole 65, is discharged to each anode side fuel discharge port 58, and reaches the fuel discharge path 90. Then, the liquid fuel that has reached the fuel discharge path 90 is moved along the discharge direction Y (the direction from the rear side to the front side), passes through each cathode-side fuel discharge port 75, and is discharged from the fuel discharge portion 97. .

また、酸素供給部95に供給された空気は、図6(b)に示すように、酸素供給部95を介して、酸素供給路91に、供給方向X(前側から後側に向かう方向)に沿って供給される。そして、酸素供給路91内に供給された空気は、各単位セル45のアノード側酸素供給口60を通過し、カソード側酸素供給口77に到達する。   Further, as shown in FIG. 6B, the air supplied to the oxygen supply unit 95 is supplied to the oxygen supply path 91 via the oxygen supply unit 95 in the supply direction X (direction from the front side to the rear side). Supplied along. The air supplied into the oxygen supply path 91 passes through the anode side oxygen supply port 60 of each unit cell 45 and reaches the cathode side oxygen supply port 77.

そうすると、空気は、矢印で示すように、各酸素用貫通孔81に供給された後、各酸素用貫通孔81を通過して、各酸素流路79(酸素流路形成領域(図示せず))の上端部に供給される。   Then, as indicated by the arrows, the air is supplied to each oxygen through hole 81 and then passes through each oxygen through hole 81 to each oxygen channel 79 (oxygen channel forming region (not shown)). ).

そして、酸素流路79に供給された空気は、カソード側拡散層82の前面と接触しながら、酸素流路79に沿って下方に向かって移動され、下側の酸素用貫通孔81に到達する。   Then, the air supplied to the oxygen channel 79 is moved downward along the oxygen channel 79 while contacting the front surface of the cathode side diffusion layer 82 and reaches the lower oxygen through hole 81. .

そうすると、空気は、矢印で示すように、各酸素用貫通孔81を通過し、各カソード側排気口74に排出され、排気路89に到達する。そして、排気路89に到達した空気は、排出方向Y(後側から前側に向かう方向)に沿って移動され、各アノード側排気口57を通過して排気部94から排出される。   Then, as shown by arrows, the air passes through each oxygen through hole 81, is discharged to each cathode side exhaust port 74, and reaches the exhaust path 89. Then, the air that has reached the exhaust path 89 is moved along the discharge direction Y (the direction from the rear side to the front side), passes through the anode side exhaust ports 57, and is discharged from the exhaust unit 94.

そして、上記したように燃料流路62内を流れる液体燃料は、図2および図6(a)に示すように、アノード側拡散層66を介して、アノード電極51に供給される。また、上記したように酸素流路79内を流れる空気中の酸素は、図2および図6(b)に示すように、カソード側拡散層82を介して、カソード電極52に供給される。   Then, as described above, the liquid fuel flowing in the fuel flow path 62 is supplied to the anode electrode 51 via the anode side diffusion layer 66 as shown in FIGS. 2 and 6A. Further, as described above, oxygen in the air flowing in the oxygen flow path 79 is supplied to the cathode electrode 52 via the cathode side diffusion layer 82 as shown in FIGS. 2 and 6B.

このとき、液体燃料がメタノールである場合、各単位セル45では、図2および図6(a)に示すように、下記のように発電が行なわれる。すなわち、メタノールが供給されたアノード電極51では、メタノール(CHOH)と、カソード電極52における反応(後述)で生成した水酸化物イオン(OH)とが反応して、二酸化炭素(CO)および水(HO)が生成するとともに、電子(e)が発生する(下記反応式(1)参照。)。 At this time, when the liquid fuel is methanol, in each unit cell 45, as shown in FIG. 2 and FIG. That is, in the anode electrode 51 supplied with methanol, methanol (CH 3 OH) reacts with hydroxide ions (OH ) generated by a reaction (described later) at the cathode electrode 52 to generate carbon dioxide (CO 2 ) And water (H 2 O) are generated, and electrons (e ) are generated (see the following reaction formula (1)).

また、アノード電極51で発生した電子(e)は、図示しない外部回路を経由してカソード電極52へ供給される。また、生成した水(HO)は、電解質層50を通過して、アノード電極51からカソード電極52へ移動する。 The electrons (e ) generated at the anode electrode 51 are supplied to the cathode electrode 52 via an external circuit (not shown). Further, the generated water (H 2 O) moves from the anode electrode 51 to the cathode electrode 52 through the electrolyte layer 50.

そして、カソード電極52では、電子(e)と、水(HO)と、供給された空気中の酸素(O)とが反応して、水酸化物イオン(OH)が生成する(下記反応式(2)参照。)。生成した水酸化物イオン(OH)は、アニオン交換膜からなる電解質層50を、カソード電極52からアノード電極51へ移動する。 In the cathode electrode 52, electrons (e ), water (H 2 O), and oxygen (O 2 ) in the supplied air react to generate hydroxide ions (OH ). (See the following reaction formula (2).) The generated hydroxide ions (OH ) move from the cathode electrode 52 to the anode electrode 51 through the electrolyte layer 50 made of an anion exchange membrane.

このようなアノード電極51およびカソード電極52において、連続的に電気化学的反応が生じ、各単位セル45全体として下記反応式(3)で表わされる反応が生じる。これにより、燃料電池3では、起電力が生じ発電される。
(1) CHOH+6OH→CO+5HO+6e (アノード電極51での反応)
(2) O+2HO+4e→4OH (カソード電極52での反応)
(3) CHOH+3/2O→CO+2HO (単位セル45全体での反応)
また、液体燃料がヒドラジンである場合、各単位セル45では、下記反応式(4)〜(6)で表される反応が生じ、燃料電池3の発電が行なわれる。
(4) N+4OH→N+4HO+4e (アノード電極51での反応)
(5) O+2HO+4e→4OH (カソード電極52での反応)
(6) N+O→N+2HO (単位セル45全体での反応)
上記した発電では、アノード電極51において、COガスまたはNガスが発生して、燃料流路62内の液体燃料中に気泡Bとして滞留する場合がある。
In such an anode electrode 51 and a cathode electrode 52, an electrochemical reaction occurs continuously, and a reaction represented by the following reaction formula (3) occurs in each unit cell 45 as a whole. Thereby, in the fuel cell 3, an electromotive force is generated and electric power is generated.
(1) CH 3 OH + 6OH → CO 2 + 5H 2 O + 6e (reaction at the anode electrode 51)
(2) O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH (reaction at the cathode electrode 52)
(3) CH 3 OH + 3 / 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (reaction in the entire unit cell 45)
Further, when the liquid fuel is hydrazine, the reactions represented by the following reaction formulas (4) to (6) occur in each unit cell 45, and the fuel cell 3 generates power.
(4) N 2 H 4 + 4OH → N 2 + 4H 2 O + 4e (reaction at the anode electrode 51)
(5) O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH (reaction at the cathode electrode 52)
(6) N 2 H 4 + O 2 → N 2 + 2H 2 O (reaction in the entire unit cell 45)
In the power generation described above, CO 2 gas or N 2 gas may be generated at the anode electrode 51 and may stay as bubbles B in the liquid fuel in the fuel flow path 62.

このような気泡Bは、図6(a)に示すように、上方に向かう浮力の作用、および、液体燃料の上方に向かう流れによって、上方に向かって移動され、上側の燃料用貫通孔65を通過して、燃料排出路90内に移動される。さらに、燃料排出路90に到達した気泡Bは、浮力により、インサート部材100の傾斜面101に到達する。   As shown in FIG. 6A, such a bubble B is moved upward by the upward buoyant action and the upward flow of the liquid fuel, and passes through the upper fuel through hole 65. It passes through and is moved into the fuel discharge path 90. Furthermore, the bubbles B that have reached the fuel discharge path 90 reach the inclined surface 101 of the insert member 100 by buoyancy.

そして、傾斜面101に到達した気泡Bは、傾斜面101の傾斜に沿って、燃料排出部97に向かって案内され、燃料排出部97から液体燃料とともに燃料電池3外に排出される。   Then, the bubbles B that have reached the inclined surface 101 are guided toward the fuel discharge portion 97 along the inclination of the inclined surface 101 and are discharged from the fuel discharge portion 97 to the outside of the fuel cell 3 together with the liquid fuel.

また、冷却媒体供給部93に供給された冷却媒体は、冷却媒体供給部93を介して、冷却媒体供給路(図示せず)に供給され、さらには、図3(b)に示すように、第1冷却媒体流路63および第2冷却媒体流路78に供給される。そして、第1冷却媒体流路63および第2冷却媒体流路78に供給された冷却媒体は、第1冷却媒体流路63および第2冷却媒体流路78を下側から上側に通過した後、冷却媒体排出路(図示せず)に到達し、冷却媒体排出部96から、燃料電池3外に排出される。これにより、各単位セル45が、所定の温度(例えば、−30〜120℃)に冷却される。
4.クロスオーバーした液体燃料の除去動作
燃料電池3では、液体燃料が、膜電極接合体46を、アノード電極51側からカソード電極52側に透過する場合、いわゆる、クロスオーバーする場合がある。
Further, the cooling medium supplied to the cooling medium supply unit 93 is supplied to the cooling medium supply path (not shown) via the cooling medium supply unit 93, and further, as shown in FIG. The first coolant flow path 63 and the second coolant flow path 78 are supplied. Then, after the cooling medium supplied to the first cooling medium flow path 63 and the second cooling medium flow path 78 passes through the first cooling medium flow path 63 and the second cooling medium flow path 78 from the lower side to the upper side, It reaches a cooling medium discharge path (not shown), and is discharged out of the fuel cell 3 from the cooling medium discharge unit 96. Thereby, each unit cell 45 is cooled to a predetermined temperature (for example, −30 to 120 ° C.).
4). Removal Operation of Crossover Liquid Fuel In the fuel cell 3, when the liquid fuel permeates the membrane electrode assembly 46 from the anode electrode 51 side to the cathode electrode 52 side, so-called crossover may occur.

クロスオーバーした液体燃料は、図6(b)に示すように、重力および空気の流れによって、酸素流路79の下端部から、酸素用貫通孔81を通過して、排気路89内に落下する。   As shown in FIG. 6B, the crossed over liquid fuel passes through the oxygen through hole 81 and falls into the exhaust passage 89 from the lower end of the oxygen passage 79 due to the flow of gravity and air. .

排気路89内に落下した液体燃料は、重力により、インサート部材100の傾斜面101に到達する。そして、傾斜面101に到達した液体燃料は、傾斜面101の傾斜に沿って、前下方に向かって移動され、排気部94から、空気とともに燃料電池3外に排出される。   The liquid fuel that has fallen into the exhaust passage 89 reaches the inclined surface 101 of the insert member 100 by gravity. Then, the liquid fuel that has reached the inclined surface 101 is moved forward and downward along the inclination of the inclined surface 101, and is discharged from the exhaust unit 94 to the outside of the fuel cell 3 together with air.

さらに、燃料電池3外に排出された液体燃料は、図1に示すように、空気排出管27を介して、燃料回収部31に到達し、燃料回収部31内に回収される。以上により、クロスオーバーした液体燃料の除去動作が完了する。
5.燃料電池のメンテナンス動作
燃料電池3では、メンテナンス時において、感電防止の観点から燃料電池3内の液体燃料が燃料電池3外に排出される。このような場合、燃料電池3内の液体燃料は、燃料供給部92から排出される。
Further, as shown in FIG. 1, the liquid fuel discharged out of the fuel cell 3 reaches the fuel recovery unit 31 via the air discharge pipe 27 and is recovered in the fuel recovery unit 31. Thus, the operation of removing the crossed over liquid fuel is completed.
5. Maintenance operation of the fuel cell In the fuel cell 3, during maintenance, the liquid fuel in the fuel cell 3 is discharged out of the fuel cell 3 from the viewpoint of electric shock prevention. In such a case, the liquid fuel in the fuel cell 3 is discharged from the fuel supply unit 92.

燃料電池3内の液体燃料には、図6(a)に示すように、重力が作用しており、燃料供給路88内の液体燃料は、インサート部材100の傾斜面101に沿って移動され、燃料供給部92から燃料電池3外に排出される。   As shown in FIG. 6A, gravity acts on the liquid fuel in the fuel cell 3, and the liquid fuel in the fuel supply path 88 is moved along the inclined surface 101 of the insert member 100. The fuel is discharged from the fuel supply unit 92 to the outside of the fuel cell 3.

なお、燃料排出路90および燃料流路62内の液体燃料は、燃料供給路88内の液体燃料の排出に伴って、重力により、順次、燃料供給路88に移動される。   The liquid fuel in the fuel discharge path 90 and the fuel flow path 62 is sequentially moved to the fuel supply path 88 by gravity as the liquid fuel in the fuel supply path 88 is discharged.

そして、燃料電池3内の液体燃料がすべて排出された状態において、燃料電池3がメンテナンスされる。
6.作用効果
燃料電池3において、図6(a)に示すように、セルスタック10には、燃料供給路88と燃料排出路90とが形成されている。そのため、液体燃料を、燃料供給路88および燃料排出路90を介して、セルスタック10の各単位セル45に確実に供給および排出でき、各単位セル45において、発電することができる。
The fuel cell 3 is maintained in a state where all the liquid fuel in the fuel cell 3 is discharged.
6). Action and Effect In the fuel cell 3, as shown in FIG. 6A, the cell stack 10 is formed with a fuel supply path 88 and a fuel discharge path 90. Therefore, liquid fuel can be reliably supplied to and discharged from each unit cell 45 of the cell stack 10 via the fuel supply path 88 and the fuel discharge path 90, and power can be generated in each unit cell 45.

また、発電により発生する液体燃料中の気泡Bは、液体燃料の流れに伴って、燃料排出路90内に移動され、さらに、燃料排出路90内において、浮力により、燃料排出路90の上端部、すなわち、燃料排出路90内に設けられるインサート部材100の傾斜面101に到達する。   Further, the bubbles B in the liquid fuel generated by the power generation are moved into the fuel discharge path 90 along with the flow of the liquid fuel, and further, the upper end portion of the fuel discharge path 90 by buoyancy in the fuel discharge path 90. That is, it reaches the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel discharge path 90.

そして、燃料排出路90内に設けられるインサート部材100の傾斜面101が、後側(排出方向Yの上流側)よりも前側(排出方向Yの下流側)が上側に位置するように形成されているので、傾斜面101に到達した気泡Bは、傾斜面101により、排出方向Yの上流側から下流側に向かって案内され、さらには、燃料排出部97を介して、液体燃料とともに燃料電池3内から排出される。   The inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel discharge path 90 is formed such that the front side (downstream side in the discharge direction Y) is located above the rear side (upstream side in the discharge direction Y). Therefore, the bubbles B that have reached the inclined surface 101 are guided by the inclined surface 101 from the upstream side to the downstream side in the discharge direction Y, and further, the fuel cell 3 together with the liquid fuel via the fuel discharge unit 97. It is discharged from the inside.

その結果、燃料電池3によれば、気泡Bが燃料電池3内の液体燃料中に滞留することを抑制でき、出力の低下を抑制できる。   As a result, according to the fuel cell 3, it is possible to suppress the bubbles B from staying in the liquid fuel in the fuel cell 3, and to suppress a decrease in output.

また、燃料排出路90内に設けられるインサート部材100の傾斜面101は、前側(排出方向Yの下流側)に向かうに従って、上方に向かって傾斜するように形成されている。   Further, the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel discharge path 90 is formed to be inclined upward as it goes to the front side (downstream side in the discharge direction Y).

そのため、傾斜面101に到達した気泡Bは、傾斜面101の傾斜に沿って、後側(排出方向Yの上流側)から前側(下流側)に向かって移動される。つまり、傾斜面101が、傾斜面101に到達した気泡Bを、排出方向Yの下流側に向かって確実に案内することができる。   Therefore, the bubbles B that have reached the inclined surface 101 are moved from the rear side (upstream side in the discharge direction Y) toward the front side (downstream side) along the inclination of the inclined surface 101. That is, the inclined surface 101 can reliably guide the bubbles B that have reached the inclined surface 101 toward the downstream side in the discharge direction Y.

その結果、気泡Bが燃料電池3内の液体燃料中に滞留することを確実に抑制でき、燃料電池3の出力の低下を確実に抑制できる。   As a result, it is possible to reliably suppress the bubbles B from staying in the liquid fuel in the fuel cell 3, and to reliably suppress a decrease in the output of the fuel cell 3.

また、各単位セル45は、図2に示すように、膜電極接合体46と、アノード側セパレータ47およびカソード側セパレータ48とを備えている。そのため、各膜電極接合体46において発電することができながら、アノード側セパレータ47およびカソード側セパレータ48により、互いに隣り合う単位セル45の膜電極接合体46が互いに短絡してしまうことを確実に抑制できる。その結果、燃料電池3の発電効率の向上を図ることができる。   Each unit cell 45 includes a membrane electrode assembly 46, an anode separator 47 and a cathode separator 48, as shown in FIG. Therefore, while the power can be generated in each membrane electrode assembly 46, the anode-side separator 47 and the cathode-side separator 48 reliably prevent the membrane electrode assemblies 46 of the unit cells 45 adjacent to each other from being short-circuited. it can. As a result, the power generation efficiency of the fuel cell 3 can be improved.

また、セルスタック10において、燃料排出路90は、図3(b)に示すように、アノード側燃料排出口58およびカソード側燃料排出口75が前後方向に互いに連通することにより形成されており、燃料排出路90内には、インサート部材100が設けられている。   Further, in the cell stack 10, as shown in FIG. 3B, the fuel discharge passage 90 is formed by the anode side fuel discharge port 58 and the cathode side fuel discharge port 75 communicating with each other in the front-rear direction. An insert member 100 is provided in the fuel discharge path 90.

そのため、簡易な構成でありながら、インサート部材100の傾斜面101を平滑に形成することができる。その結果、燃料電池3の発電効率の向上を図ることができるとともに、燃料電池3内からの気泡Bの排出の円滑化を図ることができる。   Therefore, the inclined surface 101 of the insert member 100 can be formed smoothly while having a simple configuration. As a result, the power generation efficiency of the fuel cell 3 can be improved, and the discharge of the bubbles B from the fuel cell 3 can be facilitated.

また、燃料電池3では、燃料排出路90内にインサート部材100が設けられているので、単位セル45の積層数を増加させても、セルスタック10が変形することを抑制できる。   In the fuel cell 3, since the insert member 100 is provided in the fuel discharge path 90, the cell stack 10 can be prevented from being deformed even when the number of unit cells 45 is increased.

そのため、気泡Bの燃料排出路90内における滞留を確実に抑制できるとともに、燃料電池3のメンテナンス時において、液体燃料が燃料供給路88および燃料排出路90のそれぞれに残留することを抑制でき、燃料電池3のメンテナンス性の向上を図ることができる。つまり、出力電力の向上を図ることができながら、燃料電池3のメンテナンス性の向上を図ることができる。   Therefore, the retention of the bubbles B in the fuel discharge path 90 can be reliably suppressed, and liquid fuel can be prevented from remaining in each of the fuel supply path 88 and the fuel discharge path 90 during the maintenance of the fuel cell 3. The maintenance property of the battery 3 can be improved. That is, the maintainability of the fuel cell 3 can be improved while the output power can be improved.

また、燃料電池3では、燃料供給路88内の下端部に、インサート部材100が設けられており、そのインサート部材100の傾斜面101が、前側(供給方向Xの上流側)よりも、後側(排出方向Yの下流側)が上側に位置するように形成されている。より具体的には、燃料供給路88内に設けられるインサート部材100の傾斜面101は、後側(供給方向Xの下流側)に向かうに従って、上方に向かって傾斜するように形成されている。   Further, in the fuel cell 3, the insert member 100 is provided at the lower end portion in the fuel supply path 88, and the inclined surface 101 of the insert member 100 is on the rear side of the front side (upstream side in the supply direction X). It is formed so that (the downstream side in the discharge direction Y) is located on the upper side. More specifically, the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel supply path 88 is formed to be inclined upward as it goes to the rear side (downstream side in the supply direction X).

そのため、燃料電池3のメンテナンス時において、液体燃料が、燃料供給路88内の傾斜面101の傾斜に沿って、供給方向Xの下流側に向かって案内される。そのため、燃料電池3内の液体燃料を、燃料電池3内から燃料電池3外に確実に排出できる。その結果、燃料電池3のメンテナンス性のさらなる向上を図ることができる。   Therefore, during maintenance of the fuel cell 3, the liquid fuel is guided toward the downstream side in the supply direction X along the inclination of the inclined surface 101 in the fuel supply path 88. Therefore, the liquid fuel in the fuel cell 3 can be reliably discharged from the fuel cell 3 to the outside of the fuel cell 3. As a result, it is possible to further improve the maintainability of the fuel cell 3.

また、燃料電池3では、燃料供給路88内の傾斜面101が、インサート部材100により形成されているので、傾斜面101を平滑に形成することができる。   In the fuel cell 3, since the inclined surface 101 in the fuel supply path 88 is formed by the insert member 100, the inclined surface 101 can be formed smoothly.

そのため、簡易な構成でありながら、燃料電池3のメンテナンス時において、液体燃料が燃料供給路88内に残存することを抑制でき、燃料電池3内からの液体燃料の排出の円滑化を図ることができる。   Therefore, it is possible to suppress the liquid fuel from remaining in the fuel supply path 88 during maintenance of the fuel cell 3 with a simple configuration, and to facilitate the discharge of the liquid fuel from the fuel cell 3. it can.

また、燃料供給路88内にインサート部材100が設けられているので、単位セル45の積層数が増加しても、セルスタック10が変形することを確実に抑制できる。つまり、出力電力の向上を図ることができながら、燃料電池3のメンテナンス性のさらなる向上を図ることができる。   Further, since the insert member 100 is provided in the fuel supply path 88, it is possible to reliably suppress the cell stack 10 from being deformed even if the number of unit cells 45 is increased. That is, it is possible to further improve the maintainability of the fuel cell 3 while improving the output power.

また、セルスタック10には、図6(b)に示すように、酸素供給路91と排気路89とが形成されている。そのため、各単位セル45に確実に空気(酸素)を供給および排出することができる。その結果、各単位セル45の発電効率の向上を図ることができ、ひいては、燃料電池3の発電効率の向上を図ることができる。   Further, as shown in FIG. 6B, an oxygen supply path 91 and an exhaust path 89 are formed in the cell stack 10. Therefore, air (oxygen) can be reliably supplied to and discharged from each unit cell 45. As a result, the power generation efficiency of each unit cell 45 can be improved, and consequently the power generation efficiency of the fuel cell 3 can be improved.

また、燃料電池3では、液体燃料が、膜電極接合体46を透過するクロスオーバーが生じる場合がある。このような場合、クロスオーバーした液体燃料は、空気(酸素)の流れに伴って、排気路89内に移動され、重力により、排気路89の下端部、すなわち、インサート部材100の傾斜面101に到達する。   In the fuel cell 3, there may be a crossover in which the liquid fuel passes through the membrane electrode assembly 46. In such a case, the liquid fuel that has crossed over is moved into the exhaust passage 89 with the flow of air (oxygen), and is applied to the lower end portion of the exhaust passage 89, that is, the inclined surface 101 of the insert member 100 by gravity. To reach.

そして、排気路89内のインサート部材100の傾斜面101に到達した液体燃料は、傾斜面101により、前側(排出方向Yの下流側)に向かって案内され、燃料電池3内から排出される。   Then, the liquid fuel that has reached the inclined surface 101 of the insert member 100 in the exhaust passage 89 is guided toward the front side (downstream in the discharge direction Y) by the inclined surface 101 and is discharged from the fuel cell 3.

そのため、クロスオーバーした液体燃料を、燃料電池3内から円滑に排出することができ、クロスオーバーした液体燃料が、カソード電極52に対する酸素の供給を阻害することを抑制できる。その結果、燃料電池3の起電力の低下を抑制できる。   Therefore, the crossover liquid fuel can be smoothly discharged from the fuel cell 3, and the crossover liquid fuel can be inhibited from inhibiting the supply of oxygen to the cathode electrode 52. As a result, a decrease in the electromotive force of the fuel cell 3 can be suppressed.

また、排気路89内のインサート部材100の傾斜面101は、前側(排出方向Y)の下流側に向かうに従って、下方に向かって傾斜するように形成されている。そのため、クロスオーバーした液体燃料が、傾斜面101の傾斜に沿って、後側から前側に向かって移動される。つまり、排気路89内のインサート部材100の傾斜面101が、クロスオーバーした液体燃料を、排出方向Yの下流側に向かって確実に案内することができる。   Further, the inclined surface 101 of the insert member 100 in the exhaust passage 89 is formed so as to be inclined downward as it goes to the downstream side of the front side (discharge direction Y). Therefore, the crossed over liquid fuel is moved from the rear side toward the front side along the inclination of the inclined surface 101. That is, the inclined surface 101 of the insert member 100 in the exhaust passage 89 can reliably guide the crossed over liquid fuel toward the downstream side in the discharge direction Y.

そのため、クロスオーバーした液体燃料を、燃料電池3内からより円滑に排出することができ、燃料電池3の起電力の低下を確実に抑制できる。   Therefore, the liquid fuel that has crossed over can be discharged more smoothly from within the fuel cell 3, and a reduction in the electromotive force of the fuel cell 3 can be reliably suppressed.

また、燃料電池3では、排気路89内に、インサート部材100が設けられている。そのため、簡易な構成でありながら、排気路89内のインサート部材100の傾斜面101を平滑に形成することができ、クロスオーバーした液体燃料を、燃料電池3内からより一層円滑に排出することができる。   In the fuel cell 3, the insert member 100 is provided in the exhaust passage 89. Therefore, the inclined surface 101 of the insert member 100 in the exhaust passage 89 can be formed smoothly while having a simple configuration, and the crossover liquid fuel can be discharged more smoothly from the fuel cell 3. it can.

また、排気路89内のインサート部材100が設けられているので、単位セル45の積層数が増加しても、セルスタック10が変形することをより一層確実に抑制できる。   Moreover, since the insert member 100 in the exhaust path 89 is provided, even if the number of unit cells 45 is increased, the cell stack 10 can be further reliably prevented from being deformed.

つまり、出力電力の向上を図ることができながら、燃料電池3の起電力の低下をより一層確実に抑制できる。
7.第2実施形態
図7を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。なお、第2実施形態において、上記した第1実施形態と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。
That is, it is possible to further reliably suppress a decrease in the electromotive force of the fuel cell 3 while improving the output power.
7). Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, members similar to those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

上記した第1実施形態では、図3(b)に示すように、燃料排出路90および燃料供給路88のそれぞれにインサート部材100を設け、燃料排出路90に設けられるインサート部材100の傾斜面101が、気泡案内部の一例として機能し、燃料供給路88に設けられるインサート部材100の傾斜面101が、第1排液案内部の一例として機能している。   In the first embodiment described above, as shown in FIG. 3B, the insert member 100 is provided in each of the fuel discharge passage 90 and the fuel supply passage 88, and the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel discharge passage 90. However, it functions as an example of the bubble guide part, and the inclined surface 101 of the insert member 100 provided in the fuel supply path 88 functions as an example of the first drainage guide part.

これに対して、第2実施形態では、燃料排出路90および燃料供給路88のそれぞれにインサート部材100が設けられておらず、燃料排出路90においては、各単位セル45のアノード側燃料排出口58、第2開口部69、第4開口部85およびカソード側燃料排出口75の上端縁(以下、第1端縁110とする。)が、気泡案内部105を形成し、燃料供給路88においては、各単位セル45のカソード側燃料供給口72、第3開口部84、第1開口部68およびアノード側燃料供給口55の下端縁(以下、第2端縁111とする。)が、第1排液案内部106を形成している。   On the other hand, in the second embodiment, the insert member 100 is not provided in each of the fuel discharge path 90 and the fuel supply path 88. In the fuel discharge path 90, the anode side fuel discharge port of each unit cell 45 is provided. 58, the second opening 69, the fourth opening 85, and the upper edge of the cathode side fuel discharge port 75 (hereinafter referred to as the first edge 110) form the bubble guide 105, and in the fuel supply path 88. The lower end edge (hereinafter referred to as the second end edge 111) of the cathode side fuel supply port 72, the third opening 84, the first opening 68 and the anode side fuel supply port 55 of each unit cell 45 is the first. One drainage guide portion 106 is formed.

つまり、気泡案内部105は、複数の単位セル45に対応する複数の第1端縁110から形成され、第1排液案内部106は、複数の単位セル45に対応する複数の第2端縁111から形成されている。   That is, the bubble guide part 105 is formed from a plurality of first edges 110 corresponding to the plurality of unit cells 45, and the first drainage guide part 106 is a plurality of second edges corresponding to the plurality of unit cells 45. 111.

詳しくは、気泡案内部105は、前側から後側に向かうに従って、徐々に低くなる複数の段差を形成するように設けられており、互いに隣り合う単位セル45において、後側の単位セル45の第1端縁110が、前側の単位セル45の第1端縁110よりも下側に位置するように設けられている。よって、気泡案内部105は、排出方向Yの上流側よりも下流側の方が上側に位置するように形成されている。   Specifically, the bubble guide portion 105 is provided so as to form a plurality of steps that gradually decrease from the front side toward the rear side. In the unit cells 45 adjacent to each other, One end edge 110 is provided so as to be positioned below the first end edge 110 of the front unit cell 45. Therefore, the bubble guide part 105 is formed so that the downstream side is positioned higher than the upstream side in the discharge direction Y.

また、互いに隣り合う単位セル45において、後側の単位セル45のアノード側燃料排出口58、第2開口部69、第4開口部85およびカソード側燃料排出口75の上下方向長さが、前側の単位セル45のアノード側燃料排出口58、第2開口部69、第4開口部85およびカソード側燃料排出口75の上下方向長さよりも短くなるように形成されている。   Further, in the unit cells 45 adjacent to each other, the vertical lengths of the anode-side fuel discharge port 58, the second opening 69, the fourth opening 85, and the cathode-side fuel discharge port 75 of the rear unit cell 45 are the front side. Are formed so as to be shorter than the vertical lengths of the anode-side fuel discharge port 58, the second opening 69, the fourth opening 85, and the cathode-side fuel discharge port 75 of the unit cell 45.

また、第1排液案内部106は、前側から後側に向かうに従って、徐々に高くなる複数の段差を形成するように、略階段状に形成されている。第1排液案内部106は、互いに隣り合う単位セル45において、前側の単位セル45の第2端縁111が、後側の単位セル45の第2端縁111よりも下側に位置するように設けられている。よって、第1排液案内部106は、供給方向Xの上流側よりも下流側の方が上側に位置するように形成されている。   Moreover, the 1st drainage guide part 106 is formed in the substantially step shape so that the some level | step difference which becomes high gradually may be formed as it goes to the back side from the front side. The first drainage guide unit 106 is configured such that, in the unit cells 45 adjacent to each other, the second edge 111 of the front unit cell 45 is positioned below the second edge 111 of the rear unit cell 45. Is provided. Therefore, the first drainage guide part 106 is formed so that the downstream side is positioned higher than the upstream side in the supply direction X.

また、互いに隣り合う単位セル45において、前側の単位セル45のカソード側燃料供給口72、第3開口部84、第1開口部68およびアノード側燃料供給口55の上下方向長さが、後側の単位セル45のカソード側燃料供給口72、第3開口部84、第1開口部68およびアノード側燃料供給口55の上下方向長さよりも長くなるように形成されている。   Further, in the unit cells 45 adjacent to each other, the vertical lengths of the cathode side fuel supply port 72, the third opening 84, the first opening 68 and the anode side fuel supply port 55 of the front unit cell 45 are the rear side. The unit cell 45 is formed so as to be longer than the vertical lengths of the cathode side fuel supply port 72, the third opening 84, the first opening 68 and the anode side fuel supply port 55.

また、図示しないが、排気路89においては、各単位セル45のアノード側排気口57、第1開口部68、第3開口部84およびカソード側排気口74の下端縁が、第2排液案内部(図示せず)を形成している。なお、第2排液案内部(図示せず)についても、第1排液案内部106と同様の略階段状に形成されている。   Although not shown, in the exhaust passage 89, the lower edge of the anode side exhaust port 57, the first opening portion 68, the third opening portion 84, and the cathode side exhaust port 74 of each unit cell 45 is the second drainage guide. Part (not shown). Note that the second drainage guide portion (not shown) is also formed in a substantially staircase shape similar to the first drainage guide portion 106.

このような第2実施形態においても、上記の第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
8.変形例
上記の第2実施形態では、燃料排出路90内にインサート部材100を設けず、気泡案内部105が、複数の第1端縁110から形成されている。より具体的には、第2実施形態では、各単位セル45の第1端縁110が、前後方向に延びるように形成され、気泡案内部105が、前側から後側に向かうに従って、徐々に低くなる複数の段差を形成するように設けられている。
In the second embodiment as described above, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
8). In the second embodiment, the insert member 100 is not provided in the fuel discharge path 90, and the bubble guide portion 105 is formed from the plurality of first end edges 110. More specifically, in the second embodiment, the first edge 110 of each unit cell 45 is formed so as to extend in the front-rear direction, and the bubble guide portion 105 gradually becomes lower from the front side toward the rear side. Are provided to form a plurality of steps.

これに対して、各単位セル45の第1端縁110を、後下方と前上方とを結ぶ方向に延びるように形成し、複数の第1端縁110からなる気泡案内部105を、前方に向かうに従って上方に傾斜する傾斜面として形成することもできる。   On the other hand, the first edge 110 of each unit cell 45 is formed so as to extend in the direction connecting the rear lower part and the front upper part, and the bubble guide part 105 composed of a plurality of first end edges 110 is moved forward. It can also be formed as an inclined surface that inclines upward as it goes.

これによっても、上記の第1実施形態および第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第2端縁111についても、第1端縁110と同様に、後下方と前上方とを結ぶ方向に延びるように形成し、複数の第2端縁111からなる第1排液案内部106を、前方に向かうに従ってした方に傾斜する傾斜面として形成することもできる。   Also by this, the same operational effects as those of the first embodiment and the second embodiment can be obtained. Further, similarly to the first end edge 110, the second end edge 111 is formed so as to extend in a direction connecting the rear lower part and the front upper part, and the first drainage guide portion including the plurality of second end edges 111. 106 may be formed as an inclined surface that inclines toward the front.

一方、上記の第2実施形態および変形例のように、インサート部材100が設けられず、複数の第1端縁110から気泡案内部105が形成される場合には、各部材(アノード側セパレータ本体53、アノード側シール54、カソード側シール71およびカソード側セパレータ本体70)の寸法公差により、気泡案内部105を平滑に形成するには限度がある。   On the other hand, in the case where the insert member 100 is not provided and the bubble guide portion 105 is formed from the plurality of first end edges 110 as in the second embodiment and the modified example, each member (anode separator body) 53, there is a limit to the smooth formation of the bubble guide portion 105 due to dimensional tolerances of the anode side seal 54, the cathode side seal 71, and the cathode side separator body 70).

この点、インサート部材100が設けられる上記の第1実施形態では、気泡案内部105が複数の第1端縁110から形成される場合と比較して、気泡案内部の一例として機能する傾斜面101を平滑に形成することができる。   In this respect, in the first embodiment in which the insert member 100 is provided, the inclined surface 101 functions as an example of the bubble guide portion as compared with the case where the bubble guide portion 105 is formed from the plurality of first end edges 110. Can be formed smoothly.

そのため、第1実施形態は、第2実施形態および変形例と比較して、燃料電池3内からの気泡Bの排出のさらなる円滑化を図ることができる。   Therefore, the first embodiment can further facilitate the discharge of the bubbles B from the fuel cell 3 as compared with the second embodiment and the modification.

3 燃料電池
10 セルスタック
45 単位セル
46 膜電極接合体
47 アノード側セパレータ
48 カソード側セパレータ
55 アノード側燃料供給口
58 アノード側燃料排出口
68 第1開口部
69 第2開口部
72 カソード側燃料供給口
75 カソード側燃料排出口
84 第3開口部
85 第4開口部
88 燃料供給路
89 排気路
90 燃料排出路
91 酸素供給路
100 インサート部材
101 傾斜面
105 気泡案内部
106 第1排液案内部
X 供給方向
Y 排出方向
B 気泡
3 Fuel Cell 10 Cell Stack 45 Unit Cell 46 Membrane Electrode Assembly 47 Anode Side Separator 48 Cathode Side Separator 55 Anode Side Fuel Supply Port 58 Anode Side Fuel Discharge Port 68 First Opening 69 Second Opening 72 72 Cathode Side Fuel Supply Port 75 Cathode side fuel outlet 84 Third opening 85 Fourth opening 88 Fuel supply path 89 Exhaust path 90 Fuel discharge path 91 Oxygen supply path 100 Insert member 101 Inclined surface 105 Bubble guide part 106 First drainage guide part X Supply Direction Y Discharge direction B Bubble

Claims (4)

水平方向に複数の単位セルが積層されて形成される積層構造体を備え、
前記積層構造体が、
前記複数の単位セルの積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれに液体燃料を供給するための燃料供給路と、
前記積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれから液体燃料を排出するための燃料排出路とを有し、
前記燃料排出路の鉛直方向の上端部には、
液体燃料の排出方向の上流側よりも、前記排出方向の下流側が鉛直方向の上側に位置するように形成される気泡案内部が設けられていることを特徴としている、燃料電池。
A laminated structure formed by laminating a plurality of unit cells in the horizontal direction,
The laminated structure is
A fuel supply path that passes through the plurality of unit cells in the stacking direction of the plurality of unit cells and supplies liquid fuel to each of the plurality of unit cells;
A fuel discharge path for discharging liquid fuel from each of the plurality of unit cells, passing through the plurality of unit cells in the stacking direction,
At the upper end of the fuel discharge path in the vertical direction,
A fuel cell comprising a bubble guide portion formed such that a downstream side in the discharge direction is positioned on an upper side in a vertical direction with respect to an upstream side in a discharge direction of the liquid fuel.
前記気泡案内部は、
前記排出方向の下流側に向かうに従って、鉛直方向の上方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴としている、請求項1に記載の燃料電池。
The bubble guide is
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is formed so as to be inclined upward in the vertical direction toward the downstream side in the discharge direction.
前記複数の単位セルのそれぞれは、
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を挟むように、前記積層方向に対向配置される1対のセパレータとを備え、
前記1対のセパレータには、
前記単位セルに供給するための液体燃料が通過する燃料供給口と、
前記単位セルから排出された液体燃料が通過する燃料排出口とが形成され、
前記燃料供給路は、
前記複数の単位セルが積層されて、複数の前記燃料供給口が前記積層方向に互いに連通することにより形成され、
前記燃料排出路は、
前記複数の単位セルが積層されて、複数の前記燃料排出口が前記積層方向に互いに連通することにより形成され、
前記気泡案内部は、
前記セパレータとは別部材として構成され、前記燃料排出路内に設けられる第1案内部材により形成されていることを特徴としている、請求項1または2に記載の燃料電池。
Each of the plurality of unit cells is
A membrane electrode assembly;
A pair of separators arranged opposite to each other in the stacking direction so as to sandwich the membrane electrode assembly,
The pair of separators includes
A fuel supply port through which liquid fuel to be supplied to the unit cell passes;
A fuel discharge port through which liquid fuel discharged from the unit cell passes,
The fuel supply path is
The plurality of unit cells are stacked, and the plurality of fuel supply ports are formed by communicating with each other in the stacking direction,
The fuel discharge path is
The plurality of unit cells are stacked, and the plurality of fuel discharge ports are formed by communicating with each other in the stacking direction,
The bubble guide is
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is configured as a separate member from the separator and is formed by a first guide member provided in the fuel discharge path. 4.
前記積層構造体が、
前記複数の単位セルの積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれに酸素を供給するための酸素供給路と、
前記積層方向に前記複数の単位セルを通過し、前記複数の単位セルのそれぞれから排気するための排気路とを有し、
前記燃料供給路の鉛直方向の下端部には、
液体燃料の供給方向の上流側よりも、前記供給方向の下流側が鉛直方向の上側に位置するように形成される第1排液ガイド部が設けられ、
前記排気路の鉛直方向の下端部には、
前記排出方向の上流側よりも、前記排出方向の下流側が鉛直方向の下側に位置するように形成される第2排液ガイド部が設けられていることを特徴としている、請求項3に記載の燃料電池。
The laminated structure is
An oxygen supply path for passing oxygen through the plurality of unit cells in the stacking direction of the plurality of unit cells and supplying oxygen to each of the plurality of unit cells;
An exhaust path for passing through the plurality of unit cells in the stacking direction and exhausting from each of the plurality of unit cells;
At the lower end of the fuel supply path in the vertical direction,
A first drainage guide portion formed so that the downstream side in the supply direction is positioned on the upper side in the vertical direction from the upstream side in the supply direction of the liquid fuel;
At the lower end in the vertical direction of the exhaust path,
The second drainage guide portion formed so that the downstream side in the discharge direction is located below the vertical direction with respect to the upstream side in the discharge direction is provided. Fuel cell.
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