JP2022026968A - 燃料電池組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタック内に残留する水を容易に除去可能な燃料電池組立体を提供する。【解決手段】燃料電池組立体は、複数の燃料電池セルを含む積層体と、積層体に供給されるガス若しくは冷却水または積層体から排出されるガス若しくは冷却水を収容するマニホールドと、を含む燃料電池スタックと、燃料電池スタックを支持する架台と、を備えている。架台は、燃料電池組立体の設置面に対してマニホールドが傾斜した状態で燃料電池スタックを支持する。また、マニホールドの設置面に最も近接する領域に、マニホールドの外部に通じる穴が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、燃料電池組立体に関する。

燃料電池は、燃料極に水素を含む燃料ガスを導入し、酸化剤極に酸素を含む酸化剤ガスを導入し、これらの反応ガスの電気化学反応により電気と水を生成する装置である。

固体高分子電解質型燃料電池は、複数の燃料電池セルと複数のセパレータとが交互に積層された積層体を含む。燃料電池セルは、プロトン伝導性の高分子電解質膜の両面に燃料極と酸化剤極を有する。セパレータは、燃料電池セル同士を分離し、反応ガスの流路や、燃料電池セルを冷却する冷却水の流路を形成する。積層体と積層体の周りに配置されたマニホールドとにより、燃料電池スタックが形成される。

燃料ガスおよび酸化剤ガスはそれぞれ、燃料電池スタックのガスマニホールドを通じて積層体に供給される。そして、積層体から排出される燃料ガスおよび酸化剤ガスは、ガスマニホールドを通じて燃料電池スタックから排出される。また、冷却水は、燃料電池スタックの冷却水マニホールドを通じて積層体に供給される。そして、積層体から排出される冷却水は、冷却水マニホールドを通じて燃料電池スタックから排出される。

特開２０１５－２１０９８４号公報

ところで、このような燃料電池は、運転後、内部にドレン水や冷却水が残留する。この状態で燃料電池を長期間保管すると、燃料電池内に残留した水が外気温低下により凍結して膨張し、燃料電池を損傷させる虞がある。また、燃料電池内に残留した水に不純物が溶出して水質が劣化し、燃料電池の性能を低下させる虞がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、燃料電池内に残留する水を効率よく除去可能な燃料電池組立体を提供することを目的とする。

本実施の形態による燃料電池組立体は、複数の燃料電池セルを含む積層体と、前記積層体に供給されるガス若しくは冷却水または前記積層体から排出されるガス若しくは冷却水を収容するマニホールドと、を含む燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを支持する架台と、を備えている。前記架台は、前記燃料電池組立体の設置面に対して前記マニホールドが傾斜した状態で前記燃料電池スタックを支持する。そして、前記マニホールドの前記設置面に最も近接する領域に、当該マニホールドの外部に通じる穴が形成されている。

本発明によれば、燃料電池スタック内に残留する水を容易に除去することができる。

図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池組立体を示す斜視図である。 図２は、図１に示す燃料電池組立体の第１締付板側の端面を示す図である。 図３は、図１に示す燃料電池組立体を第１マニホールドの側から示す側面図である。 図４は、燃料電池スタックの構造を示す斜視図である。 図５は、図１に示す燃料電池組立体の架台を示す斜視図である。 図６は、第１実施形態による燃料電池組立体の変形例を示す図である。 図７は、図５に対応する図であって、図６に示す燃料電池組立体の架台を示す斜視図である。 図８は、図１に対応する図であって、本発明の第２実施形態による燃料電池組立体を示す斜視図である。 図９は、図２に対応する図であって、図８に示す燃料電池組立体の第１締付板側の端面を示す図である。 図１０は、図３に対応する図であって、図８に示す燃料電池組立体を第１マニホールドの側から示す側面図である。 図１１は、図５に対応する図であって、図８に示す燃料電池組立体の架台を示す斜視図である。 図１２Ａは、図８に対応する図であって、第２実施形態による燃料電池組立体の変形例を示す図である。 図１２Ｂは、図１０に対応する図であって、図１２Ａに示す燃料電池組立体を示す図である。 図１３は、図１１に対応する図であって、図１２Ａに示す燃料電池組立体の架台を示す斜視図である。 図１４は、図８に対応する図であって、第２実施形態による燃料電池組立体の他の変形例を示す図である。 図１５は、図１１に対応する図であって、図１４に示す燃料電池組立体の架台を示す斜視図である。 図１６は、図１３及び図１５に対応する図であって、第２実施形態による燃料電池組立体のさらに他の変形例を説明するための図である。 図１７は、図８に対応する図であって、本発明の第３実施形態による燃料電池組立体を示す斜視図である。 図１８は、図１７に示す燃料電池組立体を第２マニホールド１５の側から示す図であって、第１位置に配置された可動部を示す図である。 図１９は、図１８に対応する図であって、第２位置に配置された可動部を示す図である。 図２０は、図１７に対応する図であって、第２実施形態による燃料電池組立体の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下に説明する燃料電池組立体は、燃料電池スタックの保管時あるいは保守点検時に、燃料電池スタック内の水を効率よく除去するための工夫がなされている。

＜第１実施形態＞
図１乃至図５を参照して、第１実施形態による燃料電池組立体について説明する。図１は、第１実施形態による燃料電池組立体１を示す斜視図である。また、図２および図３は、それぞれ、図１に示す燃料電池組立体１を、後述する－Ｄ３方向および－Ｄ２方向の側から見た側面図である。図示の単純化のため、図３では、後述する配管１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１６ｄ，１７ｂ，１７ｄの図示を省略している。図１乃至図３に示すように、燃料電池組立体１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０を支持する架台２０と、を備えている。

図４を参照して、燃料電池スタック１０の構成について説明する。図４は、燃料電池スタック１０の構造を示す斜視図である。図４に示す燃料電池スタック１０は、積層体１１と、第１および第２集電板１２ａ、１３ａと、第１および第２絶縁板１２ｂ、１３ｂと、第１および第２締付板１２ｃ、１３ｃと、第１から第４マニホールド１４～１７とを有する。

積層体１１は、複数の燃料電池セルと複数のセパレータとを交互に積層することで形成されている。図４には、積層体１１の積層方向に平行なＸ方向と、Ｘ方向に直交するＹ方向と、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向が示されている。本実施形態の燃料電池スタック１０を水平面上に設置する場合、Ｚ方向は重力方向に平行となる。

各燃料電池セルは、おおむね平板状の形状を有し、高分子電解質膜と、高分子電解質膜の一方の側面に設けられた燃料極と、高分子電解質膜の他方の側面に設けられた酸化剤極と、を有する。各セパレータは、おおむね平板状の形状を有し、多孔質材で形成されている。セパレータの例は、反応ガスの流路を形成するガスセパレータや、冷却水の流路を形成する冷却水セパレータである。図４の燃料電池スタック１０は、各燃料電池セルや各セパレータの法線方向、長辺、短辺がそれぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に平行になるように設置されている。

図示された例では、第１集電板１２ａは、積層体１１の－Ｘ方向の側面に設けられている。また、第２集電板１３ａは、積層体１１の＋Ｘ方向の側面に設けられている。燃料電池セルにより発電された電力は、第１および第２集電板１２ａ、１３ａに設置した電流端子（図示しない）を介して外部に取り出される。

第１絶縁板１２ｂは、第１集電板１２ａの－Ｘ方向の側板に設けられている。また、第２絶縁板１３ｂは、第２集電板１３ａの＋Ｘ方向の側面に設けられている。第１絶縁板１２ｂは、第１集電板１２ａと第１締付板１２ｃとを電気的に絶縁するために設置されている。また、第２絶縁板１３ｂは、第２集電板１３ａと第２締付板１３ｃとを電気的に絶縁するために設置されている。

第１締付板１２ｃは、第１絶縁板１２ｂの－Ｘ方向の側面に設けられている。また、第２締付板１３ｃは、第２絶縁板１３ｂの＋Ｘ方向の側面に設けられている。したがって、第１締付板１２ｃは、積層体１１の－Ｘ方向の側面に第１集電板１２ａと第１絶縁板１２ｂとを介して面している。また、第２締付板１３ｃは、積層体１１の＋Ｘ方向の側面に第２集電板１３ａと第２絶縁板１３ｂとを介して面している。積層体１１は、第１締付板１２ｃと第２締付板１３ｃとを用いて積層体１１の積層方向に平行な加重をかけることで締め付けられている。

第１マニホールド１４は、積層体１１の－Ｙ方向の側面に設けられている。第１マニホールド１４は、燃料ガスを一時的に収容するための燃料ガス入口マニホールド１４ａと、燃料ガス入口マニホールド１４ａに接続された燃料ガス入口配管１４ｂとを有する。

第２マニホールド１５は、積層体１１の＋Ｙ方向の側面に設けられている。第２マニホールド１５は、燃料ガスを一時的に収容するための燃料ガス出口マニホールド１５ａと、燃料ガス出口マニホールド１５ａに接続された燃料ガス出口配管１５ｂとを有する。

第３マニホールド１６は、積層体１１の＋Ｚ方向の側面（上面）に設けられている。第３マニホールド１６は、空気を一時的に収容するための空気入口マニホールド１６ａと、空気入口マニホールド１６ａに接続された空気入口配管１６ｂと、冷却水を一時的に収容するための冷却水出口マニホールド１６ｃと、冷却水出口マニホールド１６ｃに接続された冷却水出口配管１６ｄとを有する。

第４マニホールド１７は、積層体１１の－Ｚ方向の側面（下面）に設けられている。第４マニホールド１７は、空気を一時的に収容するための空気出口マニホールド１７ａと、空気出口マニホールド１７ａに接続された空気出口配管１７ｂと、冷却水を一時的に収容するための冷却水入口マニホールド１７ｃと、冷却水入口マニホールド１７ｃに接続された冷却水入口配管１７ｄとを有する。

各マニホールド１４ａ，１５ａ，１６ａ，１６ｃ，１７ａ，１７ｃは、概ね立方体であり、その底面１４ａｂ，１５ａｂ，１６ａｂ，１６ｃｂ，１７ａｂ，１７ｃｂはＸ方向とＹ方向とで規定される平面内を広がっている。

燃料ガスは、燃料ガス入口配管１４ｂから燃料ガス入口マニホールド１４ａを経由して燃料電池セルに供給される。一方、空気は、空気入口配管１６ｂから空気入口マニホールド１６ａを経由して燃料電池セルに供給される。そして、燃料ガス中の水素と空気中の酸素が燃料電池セルで反応し、電気と水が生成される。燃料電池セルに供給された燃料ガスは、燃料ガス出口マニホールド１５ａを経由して燃料ガス出口配管１５ｂに排出される。一方、燃料電池セルに供給された空気は、空気出口マニホールド１７ａを経由して空気出口配管１７ｂに排出される。なお、本実施形態では、空気以外の酸化剤ガスを使用してもよい。

冷却水は、冷却水入口配管１７ｄから冷却水入口マニホールド１７ｃを経由して燃料電池セルに供給され、燃料電池セルを冷却するために使用される。燃料電池セルに供給された冷却水は、冷却水出口マニホールド１６ｃを経由して冷却水出口配管１６ｄに排出される。

ところで、燃料電池を運転すると、燃料電池スタック１０内を冷却水が循環する。また、電極反応等によりドレン水が生成される。燃料電池の運転後、このような水を燃料電池スタック１０内に残したまま燃料電池スタック１０を長期間保管すると、外気温低下により燃料電池スタック１０内に残留した水が凍結して膨張し、燃料電池スタック１０を損傷させる虞がある。また、燃料電池スタック１０内に残留した水に不純物が溶出して水質が劣化し、燃料電池の性能を低下させる虞がある。このため、本実施形態の燃料電池スタック１０においては、このような水が残留しやすいマニホールドに、排水のための穴が形成されている。図示された例では、空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃに、それぞれ、排水のための穴１７ａｈ，１７ｃｈが形成されている。より具体的には、各マニホールド１７ａ，１７ｃの底面１７ａｂ，１７ｃｂの－Ｙ方向の端部領域に、それぞれ、当該マニホールド１７ａ，１７ｃの外部に通じる穴１７ａｈ，１７ｃｈが形成されている。そして、各マニホールド１７ａ，１７ｃに貯まった水を、穴１７ａｈ，１７ｃｈを通じて排出することができるようになっている。

また、図２に示すように、燃料電池組立体１は、各穴１７ａｈ，１７ｃｈを閉鎖する栓１８ａ，１８ｃを更に有している。そして、燃料電池の運転時には、栓１８ａ，１８ｃで各穴１７ａｈ，１７ｃｈを閉鎖することができるようになっている。

次に、図５を参照して、架台２０について説明する。図５は、架台２０を示す斜視図である。図５に示すように、架台２０は、底面２１と、燃料電池スタック１０を支持する第１支持面２２および第２支持面２３とを有する。図５並びに図１乃至図３には、底面２１に垂直なＤ１方向と、Ｄ１方向に垂直なＤ２方向と、Ｄ１方向及びＤ２方向に垂直なＤ３方向が示されている。

底面２１は、燃料電池組立体１を設置面Ｓに設置する際、設置面Ｓに対面して配置される面である。底面２１は、Ｄ２方向とＤ３方向とにより規定される平面内を広がっている。また、底面２１は、架台２０を設置面Ｓに設置する際、設置面Ｓに平行な面内を広がる。

第１支持面２２は、燃料電池スタック１０を下方から支持する面である。第１支持面２２は、底面２１に対して傾斜している。図示された例では、第１支持面２２は、Ｄ１方向およびＤ２方向に対して傾斜している。より具体的には、第１支持面２２は、－Ｄ２方向に向かうにつれて－Ｄ１方向に向かうように、底面２１に対して傾斜している。なお、図１乃至図５に示す例では、図３から理解されるように、第１支持面２２はＤ３方向と平行である。

第２支持面２３は、燃料電池スタック１０を側方から支持する面である。第２支持面２３は、第１支持面２２の－Ｄ２方向の端縁（底面２１に最も近接する端縁）に接続して、第１支持面２２上に配置された燃料電池スタック１０が第１支持面２２からずり落ちることを防止している。図示された例では、第２支持面２３は、－Ｄ２方向に向かうにつれて＋Ｄ１方向に向かうように、底面２１に対して傾斜している。

図１乃至図３に示すように、燃料電池組立体１において、燃料電池スタック１０は架台２０の第１支持面２２上に配置されている。より詳しくは、燃料電池スタック１０は、第４マニホールド１７と第１支持面２２とが対面し、第１マニホールド１４と第２支持面２３とが対面するように、架台２０上に配置されている。そして、第１支持面２２は、燃料電池スタック１０を－Ｚ方向の側から支持している。また、第２支持面２３は、燃料電池スタック１０を－Ｙ方向の側から支持している。

第１支持面２２が底面２１に対して傾斜していることにより、燃料電池スタック１０は、設置面Ｓに対して傾いた状態で架台２０に支持されている。より具体的には、燃料電池スタック１０は、その－Ｙ方向の端面が＋Ｙ方向の端面よりも低くなるように、設置面Ｓに対して傾斜している。

燃料電池スタック１０が上述したように設置面Ｓに対して傾斜していることにより、第４マニホールド１７の空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃ内の水は、自重により、各マニホールド１７ａ，１７ｃの－Ｙ方向の端部領域に集められる。上述したように、各マニホールド１７ａ，１７ｃの底面１７ａｂ，１７ｃｂの－Ｙ方向の端部領域には、排水のための穴１７ａｈ，１７ｃｈが形成されている。このため、穴１７ａｈ，１７ｃｈを閉鎖する栓１８ａ，１８ｃを外せば、当該穴１７ａｈ，１７ｃｈを通じて各マニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。

なお、図１乃至図５に示す例では、排水のための穴１７ａｈ，１７ｃｈは、各マニホールド１７ａ，１７ｃの出口配管１７ｂや入口配管１７ｄが接続される穴とは別に設けられているが、これに限られない。すなわち、排水のための穴１７ａｈ，１７ｃｈは、出口配管１７ｂや入口配管１７ｄが接続される穴を兼ねていてもよい。言い換えると、排水のための穴１７ａｈ，１７ｃｈに、出口配管１７ｂや入口配管１７ｄが接続されていてもよい。

また、図１乃至図５に示す例では、排水のための穴１７ａｈ，１７ｃｈは空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃに設けられているが、これに限られない。排水のための穴は、他のマニホールドに設けられていてもよい。この場合も、排水のための各穴を当該穴が設けられるマニホールドの底面の－Ｙ方向の端部領域に設けることにより、当該マニホールド内の水を効率よく除去することができる。

また、図１乃至図５に示す例では、第１支持面２２は、Ｄ１方向およびＤ２方向に対して傾斜し、Ｄ３方向と平行であるが、これに限られない。第１支持面２２は、Ｄ１方向およびＤ３方向に対して傾斜し、Ｄ２方向と平行であってもよい。この場合、排水のための穴１７ａｈ，１７ｃｈを、各マニホールド１７ａ，１７ｃの底面１７ａｂ，１７ｃｂの＋Ｘ方向の端部領域および－Ｘ方向の端部領域のうち、設置面Ｓに最も近接する端部領域に形成すれば、当該穴１７ａｈ，１７ｃｈを通じてマニホールド１７ａ，１７ｃ水を効率よく除去することができる。

さらに、図１乃至図５に示す例では、第４マニホールド１７には空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃが設けられているが、これに限られない。例えば、第４マニホールド１７に空気入口マニホールド１６ａおよび冷却水出口マニホールド１６ｃを設け、第３マニホールド１６に空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃを設けてもよい。或いは、第４マニホールド１７に空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水出口マニホールド１６ｃを設け、第３マニホールド１６に空気入口マニホールド１６ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃを設けてもよい。或いは、第４マニホールド１７に空気入口マニホールド１６ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃを設け、第３マニホールド１６に空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水出口マニホールド１６ｃを設けてもよい。

＜変形例１－１＞
次に、図６及び図７を参照して、上述の第１実施形態による燃料電池組立体の変形例について説明する。図６及び図７に示す変形例１－１の燃料電池組立体１Ａは、複数の燃料電池スタック１０を含む点で異なっている。また、架台２０Ａは、複数の燃料電池スタック１０を支持可能な点で異なっている。他の構成は、図１乃至図５に示す燃料電池組立体１と略同一である。図６及び図７に示す変形例１－１において、図１乃至図５に示す第１実施形態と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図６に示すように、変形例１－１の燃料電池組立体１Ａの架台２０Ａは、複数の燃料電池スタック１０を支持している。図７に示すように、架台２０Ａは、複数の第１支持面２２を有し、各第１支持面２２上に燃料電池スタック１０が配置されている。また、架台２０Ａは、複数の第１支持面２２に対応して複数の第２支持面２３を有している。各燃料電池スタック１０は、対応する第１支持面２２および第２支持面２３によって、－Ｚ方向の側および－Ｙ方向の側から支持されている。

各第１支持面２２が底面２１に対して傾斜していることにより、各燃料電池スタック１０は、設置面Ｓに対して傾いた状態で架台２０Ａに支持されている。より具体的には、各燃料電池スタック１０は、その－Ｙ方向の端面が＋Ｙ方向の端面よりも低くなるように設置面に対して傾斜している。

このような燃料電池組立体１Ａによれば、複数の燃料電池スタック１０のマニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。

以上のように、第１実施形態および変形例１－１によれば、燃料電池組立体１，１Ａは、複数の燃料電池セルを含む積層体１１と、積層体１１に供給されるガス若しくは冷却水または積層体１１から排出されるガス若しくは冷却水を収容するマニホールド１７ａ，１７ｃと、を含む燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０を支持する架台２０，２０Ａと、を備えている。架台２０，２０Ａは、燃料電池組立体１，１Ａの設置面Ｓに対してマニホールド１７ａ，１７ｃが傾斜した状態で燃料電池スタック１０を支持している。そして、マニホールド１７ａ，１７ｃの最も設置面Ｓに近接する領域に、マニホールド１７ａ，１７ｃの外部に通じる穴１７ａｈ，１７ｃｈが形成されている。

このような燃料電池組立体１，１Ａによれば、マニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を自重により穴１７ａｈ，１７ｃｈが形成された領域に集めることができ、当該水を穴１７ａｈ，１７ｃｈを通じて効率よく除去することができる。

また、燃料電池組立体１，１Ａは、上記穴１７ａｈ，１７ｃｈを閉鎖する栓１８ａ，１８ｃを更に備えている。これにより、燃料電池の運転時には、栓１８ａ，１８ｃで各穴１７ａｈ，１７ｃｈを閉鎖することができる。

或いは、燃料電池組立体１，１Ａは、マニホールド１７ａ，１７ｃにガス若しくは冷却水を導入するための入口配管１７ｄまたはマニホールド１７ａ，１７ｃからガス若しくは冷却水を排出するための出口配管１７ｂを更に備えている。そして、入口配管１７ｄまたは出口配管１７ｂは、上記穴１７ａｈ，１７ｃｈに接続されている。この場合、排水用の穴１７ａｈ，１７ｃｈは、入口配管１７ｄまたは出口配管１７ｂが接続される穴を兼ねることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図８乃至図１１を参照して、第２実施形態による燃料電池組立体について説明する。図８乃至図１１に示す第２実施形態の燃料電池組立体１Ｂは、架台２０Ｂの第１支持面２２ＢがＤ２方向だけでなくＤ３方向に対しても傾斜している点で異なっている。他の構成は、図１乃至図５に示す燃料電池組立体１と略同一である。図８乃至１１に示す第２実施形態において、図１乃至図５に示す第１実施形態と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図８乃至図１１に示すように、第２実施形態の架台２０Ｂの第１支持面２２Ｂは、Ｄ１方向およびＤ２方向に対して傾斜している。また、第１支持面２２Ｂは、Ｄ３方向に対して傾斜している。

図９および図１０から理解されるように、空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃの底面１７ａｂ，１７ｃｂの－Ｘ方向の端部領域と－Ｙ方向の端部領域とが重なる領域には、それぞれ、当該マニホールド１７ａ，１７ｃの外部に通じる穴（排水用の穴）１７ａｈ，１７ｃｈが形成されている。

第１支持面２２Ｂが底面２１に対して傾斜していることにより、燃料電池スタック１０は、設置面Ｓに対して傾いた状態で架台２０に支持されている。より具体的には、燃料電池スタック１０は、その－Ｘ方向の端面が＋Ｘ方向の端面よりも低くなるように、且つ、－Ｙ方向の端面が＋Ｙ方向の端面よりも低くなるように、設置面Ｓに対して傾斜している。このため、第４マニホールド１７の空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃ内の水は、自重により、各マニホールド１７ａ，１７ｃの－Ｘ方向の端部領域と－Ｙ方向の端部領域とが重なる領域に集められる。

上述したように、各マニホールド１７ａ，１７ｃの底面１７ａｂ，１７ｃｂの－Ｘ方向の端部領域と－Ｙ方向の端部領域とが重なる領域には、排水用の穴１７ａｈ，１７ｃｈが形成されている。このため、穴１７ａｈ，１７ｃｈを閉鎖する栓１８ａ，１８ｃを外せば、当該穴ａｈ，１７ｃｈを通じて各マニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。

このような燃料電池組立体１Ｂによれば、マニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。とりわけ、図１乃至図５に示す燃料電池組立体１と比較して、各マニホールド１７ａ，１７ｃ内において、水がより狭い領域に集められるため、当該水をより効率良く除去することができる。

＜変形例２－１＞
次に、図１２Ａ乃至図１３を参照して、上述の第２実施形態による燃料電池組立体の変形例について説明する。図１２Ａ乃至図１３に示す変形例２－１の燃料電池組立体１Ｃは、架台２０Ｃが２つの架台部分３０，３５を含む点で異なっている。他の構成は、図８乃至図１１に示す燃料電池組立体１Ｂと略同一である。図１２Ａ乃至図１３に示す変形例２－１において、図８乃至図１１に示す第２実施形態と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１２Ａ乃至図１３に示すように、変形例２－１の架台２０Ｃは、Ｄ３方向に並ぶ第１架台部分３０および第２架台部分３５を有する。第１架台部分３０および第２架台部分３５は、互いから離間して配置されている。各架台部分３０，３５は、底面３１，３６と、燃料電池スタック１０を支持する第１支持面３２，３７および第２支持面３３ａ，３８ａとを有する。図示された例では、第１架台部分３０と第２架台部分３５とは連結部材３９を介して互いに連結され、互いに対して相対移動不能となっている。なお、図１２Ａ乃至図１３に示す例では連結部材３９はプレートであるが、これに限られない。連結部材３９は、後述する図１６に示すようなアングルやフレームであってもよい。

底面３１，３６は、燃料電池組立体１Ｃを設置面Ｓに設置する際、設置面Ｓに対向して配置される面である。底面３１，３６は、Ｄ２方向とＤ３方向とにより規定される平面内を広がっている。また、底面３１，３６は、架台２０Ｃを設置面Ｓに設置する際、設置面Ｓに平行な面内を広がる。

第１支持面３２，３７は、燃料電池スタック１０を下方から支持する面である。第１支持面３２，３７は、底面３１，３６に対して傾斜している。図示された例では、第１支持面３２，３７は、－Ｄ２方向に向かうにつれて－Ｄ１方向に向かうように、底面３１，３６に対して傾斜している。第１架台部分３０の第１支持面３２の高さ（底面３１からの距離）と第２架台部分３５の第１支持面３７の高さ（底面３６からの距離）とは、異なる。図示された例では、第１架台部分３０および第２架台部分３５は＋Ｄ３方向に沿ってこの順で配置されている。そして、－Ｄ３方向の側に位置する第１架台部分３０の第１支持面３２は、＋Ｄ３方向の側に位置する第２架台部分３５の第１支持面３７よりも低い。

第２支持面３３ａ，３８ａは、燃料電池スタック１０を側方から支持する面である。第２支持面３３ａ，３８ａは、第１支持面３２，３７の－Ｄ２方向の端縁（底面３１，３６に最も近接する端縁）に接続して、第１支持面３２，３７上に配置された燃料電池スタック１０が第１支持面３２，３７からずり落ちることを防止している。図示された例では、第２支持面３３ａ，３８ａは、－Ｄ２方向に向かうにつれて＋Ｄ１方向に向かうように、底面３１，３６に対して傾斜している。

燃料電池組立体１Ｃにおいて、燃料電池スタック１０は、第１架台部分３０および第２架台部分３５の第１支持面３２，３７上に配置されている。より詳しくは、燃料電池スタック１０は、第４マニホールド１７と第１支持面３２，３７とが対面し、且つ、第１マニホールド１４と第２支持面３３ａ，３８ａとが対面するように配置されている。そして、第１支持面３２，３７は、燃料電池スタック１０を－Ｚ方向の側から支持している。また、第２支持面３３ａ，３８ａは、燃料電池スタック１０を－Ｙ方向の側から支持している。

各第１支持面３２，３７が底面３１，３６に対して傾斜しており、且つ、第１架台部分３０の第１支持面３２が第２架台部分３５の第１支持面３７よりも低いことにより、燃料電池スタック１０は、設置面Ｓに対して傾いた状態で架台２０に支持されている。より具体的には、燃料電池スタック１０は、その－Ｘ方向の端面が＋Ｘ方向の端面よりも低くなるように、且つ、－Ｙ方向の端面が＋Ｙ方向の端面よりも低くなるように、設置面Ｓに対して傾斜している。このため、第４マニホールド１７の空気出口マニホールド１７ａおよび冷却水入口マニホールド１７ｃ内の水は、自重により、各マニホールド１７ａ，１７ｃの－Ｘ方向の端部領域と－Ｙ方向の端部領域とが重なる領域に集められる。

上述したように、各マニホールド１７ａ，１７ｃの底面１７ａｂ，１７ｃｂの－Ｘ方向の端部領域と－Ｙ方向の端部領域とが重なる領域には、当該マニホールド１７ａ，１７ｃの外部に通じる穴（排水用の穴）１７ａｈ，１７ｃｈが形成されている。このため、穴１７ａｈ，１７ｃｈを閉鎖する栓１８ａ，１８ｃを外せば、当該穴１７ａｈ，１７ｃｈを通じて各マニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。

このような燃料電池組立体１Ｃによっても、燃料電池スタック１０のマニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。

なお、変形例２－１では、図１３に示すように、各架台部分３０，３５は、第３支持面３３ｂ，３８ｂを有する。図１２Ａから理解されるように、第３支持面３３ｂ，３８ｂは、燃料電池スタック１０を第２支持面３３ａ，３８ａの側とは反対の側から支持する面である。第３支持面３３ｂ，３８ｂは、第１支持面３２，３７の＋Ｄ２方向の端縁（底面３１，３６から最も離間する端縁）から＋Ｄ１方向に延び出して、第１支持面３２，３７上に配置された燃料電池スタック１０が架台２０Ｃに対して＋Ｙ方向に移動することを防止している。第２支持面３３ａ，３８ａと第３支持面３３ｂ，３８ｂとにより、燃料電池スタック１０が架台２０Ｃに対してＹ方向に移動することを防止するずれ止め構造３３，３８が構成されている。

さらに、変形例２－１では、燃料電池スタック１０は架台２０ＣにバンドＭで固定されている。図示された例では、バンドＭは第１マニホールド１４の側から第３マニホールド１６上を通って第２マニホールド１５の側に延びている。バンドＭの両端部は、それぞれ、架台２０Ｃの－Ｄ方向の端面及び＋Ｄ方向の端面にネジ等の固定具Ｎで固定されている。

＜変形例２－２＞
次に、図１４及び図１５を参照して、上述の第２実施形態による燃料電池組立体の他の変形例について説明する。図１４及び図１５に示す変形例２－２の燃料電池組立体１Ｄは、複数の燃料電池スタック１０を含む点で異なっている。また、架台２０Ｄは、複数の燃料電池スタック１０を支持可能な点で異なっている。他の構成は、図８乃至図１１に示す燃料電池組立体１Ｂと略同一である。図１４及び図１５に示す変形例２－２において、図８乃至図１１に示す第２実施形態と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１４に示すように、変形例２－２の燃料電池組立体１Ｄの架台２０Ｄは、複数の燃料電池スタック１０を支持している。図１５に示すように、架台２０Ｄは、複数の第１支持面２２Ｂを有し、各第１支持面２２Ｂ上に燃料電池スタック１０が配置されている。また、架台２０Ｄは、複数の第１支持面２２Ｂに対応して複数の第２支持面２３を有している。各燃料電池スタック１０は、対応する第１支持面２２Ｂおよび第２支持面２３によって、－Ｚ方向の側および－Ｙ方向の側から支持されている。

各第１支持面２２Ｂが底面２１に対して傾斜していることにより、各燃料電池スタック１０は、設置面Ｓに対して傾いた状態で架台２０Ｄに支持されている。より具体的には、各燃料電池スタック１０は、その－Ｘ方向の端面が＋Ｘ方向の端面よりも低くなるように、且つ、－Ｙ方向の端面が＋Ｙ方向の端面よりも低くなるように、設置面Ｓに対して傾斜している。

このような燃料電池組立体１Ｄによれば、複数の燃料電池スタック１０のマニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。

＜変形例２－３＞
なお、複数の燃料電池スタック１０は、図１６に示す架台２０Ｅを用いることによっても、その－Ｘ方向の端面が＋Ｘ方向の端面よりも低くなるように、且つ、－Ｙ方向の端面が＋Ｙ方向の端面よりも低くなるように、設置面Ｓに対して傾斜させることができる。図１５に示す架台２０Ｅは、図１２Ａ乃至図１３に示す変形例２－１の架台２０Ｃと同様に、Ｄ３方向に並ぶ第１架台部分３０Ｅおよび第２架台部分３５Ｅを有する。以下の説明おいて、図１２Ａ乃至図１３に示す変形例２－１と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

各架台部分３０Ｅ，３５Ｅは、底面３１，３６と、燃料電池スタック１０を支持する複数の第１支持面３２，３７、複数の第２支持面３３ａ，３８ａおよび複数の第３支持面３３ｂ，３８ｂとを有する。第１架台部分３０Ｅおよび第２架台部分３５Ｅは＋Ｄ３方向に沿ってこの順で配置されている。そして、第１架台部分３０Ｅの各第１支持面３２の高さ（底面３１からの距離）は、第２架台部分３５Ｅの、当該第１支持面３２とＤ３方向に並ぶ第１支持面３７の高さ（底面３６からの距離）よりも低い。

このような架台２０Ｅを用いた燃料電池組立体によっても、複数の燃料電池スタック１０のマニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を効率良く除去することができる。

以上のように、第２実施形態並びに変形例２－１、２－２、２－３によれば、設置面Ｓに垂直な第１方向（Ｄ１方向）と、第１方向に垂直な第２方向（Ｄ２方向）と、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向（Ｄ３方向）とを規定した場合、燃料電池スタック１０のマニホールド１７ａ，１７ｃは、第２方向に対して傾斜し、且つ、第３方向に対して傾斜している。

このような燃料電池組立体１Ｂ，１Ｃ，１Ｄによれば、マニホールド１７ａ，１７ｃ内の水を穴１７ａｈ，１７ｃｈを通じて効率よく除去することができる。

具体的には、架台２０Ｂ，２０Ｄの支持面２２Ｂは、Ｄ２方向に対して傾斜し、且つ、Ｄ３方向に対して傾斜している。

或いは、架台２０Ｃ，２０Ｅは、第３方向（Ｄ３方向）に並ぶ第１架台部分３０，３０Ｅおよび第２架台部分３５，３５Ｅを有している。第１架台部分３０，３０Ｅおよび第２架台部分３５，３５Ｅは、それぞれ、燃料電池スタック１０を支持する支持面３２，３７を有している。そして、第１架台部分３０，３０Ｅの支持面３２の高さと第２架台部分３５，３５Ｅの支持面３７の高さとは異なっている。

＜第３実施形態＞
次に、図１７乃至図１９を参照して、第３実施形態による燃料電池組立体について説明する。図１７乃至図１９に示す第３実施形態の燃料電池組立体１Ｆは、主に、架台２０Ｆに車輪４０が設けられている点、及び、架台２０Ｆが免震装置５０を有する点で異なっている。他の構成は、図８乃至図１１に示す燃料電池組立体１Ｂと略同一である。図１７に示す第３実施形態において、図８乃至図１１に示す第２実施形態と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上述したように、図１７に示す燃料電池組立体１Ｆの架台２０Ｆには、車輪４０が取り付けられている。これにより、必要な時に（例えば、燃料電池組立体１Ｆのマニホールド１７ａ，１７ｃから水を除去する作業を行う際に）、燃料電池組立体１Ｆを設置面Ｓに対して移動させることが容易である。図示された例では、車輪４０は、架台２０Ｆに回転可能に取り付けられた回転軸４１に固定され、回転軸４１と共に回転可能である。なお、図１７に示すように、設置面Ｓに車輪４０を受容するレール６０を設けることで、燃料電池組立体１Ｆをレール６０が延びる方向（図示された例ではＤ２方向）に沿って移動させることが容易になる。

また、図１７に示す燃料電池組立体１Ｆは、燃料電池組立体１Ｆの設置面Ｓに対する移動を防止可能な固定装置４５を備えている。図示された例では、図１８及び図１９に示すように、固定装置４５は、架台２０Ｆの底面２１に取り付けられている。固定装置４５は、設置面Ｓに接触する第１位置（図１８参照）と、設置面Ｓから離間する第２位置（図１９参照）と、の間を移動可能な可動部４６を有する。図示された例では、可動部４６は、底面２１から－Ｄ１方向への延び出し量を変更可能な基部４７と、基部４７の－Ｄ１方向の端部に固定された接触部４８と、を有する。接触部４８は、基部４７の延び出し量の変更に伴って、底面２１に対して移動する。燃料電池組立体１Ｆを設置面Ｓに対して固定する際は、可動部４６を第１位置に配置して接触部４８を設置面Ｓに接触させる。これにより、燃料電池組立体１Ｆが車輪４０の回転に伴って設置面Ｓ上を移動する、ということが防止される。一方、燃料電池組立体１Ｆを設置面Ｓに対して移動させる際は、可動部４６を第２位置に配置して接触部４８を設置面Ｓから離間させる。これにより、燃料電池組立体１Ｆは車輪４０の回転に伴って設置面Ｓ上を移動可能となる。

また、図１７乃至図１９に示す燃料電池組立体１Ｆの架台２０Ｆは、免震装置５０を有している。より具体的には、架台２０Ｆは、底面２１を含む下方部分２５と、第１支持面２２Ｂおよび第２支持面２３を含む上方部分２６とを有する。そして、下方部分２５と上方部分２６との間に、下方部分２５から上方部分２６への振動の伝達を抑制する免震装置５０が配置されている。これにより、燃料電池組立体１Ｆを設置面Ｓに対して移動させる際の燃料電池スタック１０の設置面Ｓに対する振動を、抑制することができる。

＜変形例３－１＞
次に、図２０を参照して、上述の第３実施形態による燃料電池組立体の変形例について説明する。図２０に示す変形例３－１の燃料電池組立体１Ｇは、主に、架台２０Ｇが図１２Ａ乃至図１３に示す架台部分３０，３５を含み、車輪４０による移動方向がＤ３方向の点で異なっている。他の構成は、図１７乃至図１９に示す燃料電池組立体１Ｆと略同一である。図２０に示す変形例３－１において、図１２Ａ乃至図１３に示す実施形態並びに図１７乃至図１９と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２０に示すように、変形例３－１の燃料電池組立体１Ｇの架台２０Ｇは、架台部分３０，３５と、車輪４０が取り付けられる基部５５と、架台部分３０，３５と基部５５との間に配置された免震装置５０と、を有している。免震装置５０は、基部５０から架台部分３０，３５への振動の伝達を防止する。

図２０に示すような燃料電池組立体１Ｇによっても、燃料電池組立体１Ｇを設置面Ｓに対して固定しつつ、必要な時には移動させることが容易である。また、燃料電池組立体１Ｇを設置面Ｓに対して移動させる際の燃料電池スタック１０の設置面Ｓに対する振動を、抑制することができる。

以上のように、第３実施形態および変形例３－１によれば、燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇは、燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇを設置面Ｓに対して移動可能なように架台２０Ｆ，２０Ｇに設けられた車輪４０と、燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇの設置面Ｓに対する移動を防止可能な固定装置４５と、を更に備える。このような燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇによれば、燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇを設置面Ｓに対して固定することができると共に、所望のときに燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇを設置面Ｓに対して容易に移動させることができる。

具体的には、固定装置４５は、設置面Ｓに接触する第１位置と、設置面Ｓから離間する第２位置と、の間を移動可能な可動部４６を有する。このような固定装置４５によれば、可動部４６を第１位置に配置することにより、燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇが車輪４０の回転に伴って設置面Ｓ上を移動することを防止することができる。また、可動部４６を第２位置に配置することにより、燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇが車輪４０の回転に伴って設置面Ｓ上を移動することを許容することができる。

なお、固定装置４５の可動部４６は、上述したものに限られない。例えば、可動部４６は、車輪４０に当接して車輪４０の架台２０Ｆ，２０Ｇに対する回転を防止する第１位置と、車輪４０から離間して車輪４０の架台２０Ｆ，２０Ｇに対する回転を許容する第２位置と、の間を移動可能であってもよい。このような固定装置４５によれば、可動部４６を第１位置に配置することにより、車輪４０を架台２０Ｆ，２０Ｇに対して固定して、燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇの設置面Ｓに対する移動を防止することができる。また、可動部４６を第２位置に配置することにより、車輪４０の架台２０Ｆ，２０Ｇに対する回転を許容することができ、車輪４０の回転に伴って燃料電池組立体１Ｆ，１Ｇを設置面Ｓに対して移動させることができる。

上述した実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、上述した実施の形態やその変形を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｆ，１Ｇ：燃料電池組立体、１０：燃料電池スタック、１１：積層体、１４：第１マニホールド、１４ａ：燃料ガス入口マニホールド、１５：第２マニホールド、１５ａ：燃料ガス出口マニホールド、１６：第３マニホールド、１６ａ：空気入口マニホールド、１６ｃ：冷却水出口マニホールド、１７：第４マニホールド、１７ａ：空気出口マニホールド、１７ｃ：冷却水入口マニホールド、１７ａｈ，１７ｃｈ：穴、１８ａ，１８ｃ：栓、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｇ：架台、２１，３１，３６：底面、２２，２２Ｂ，３２，３７：第１支持面、２３，３３，３８：第２支持面、３０：第１架台部分、３５：第２架台部分、４０：車輪、４５：固定装置、４６：可動部、５０：免震装置、Ｓ：設置面

Claims (10)

1. 複数の燃料電池セルを含む積層体と、前記積層体に供給されるガス若しくは冷却水または前記積層体から排出されるガス若しくは冷却水を収容するマニホールドと、を含む燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックを支持する架台と、
   を備えた燃料電池組立体であって、
   前記架台は、前記燃料電池組立体の設置面に対して前記マニホールドが傾斜した状態で前記燃料電池スタックを支持し、
   前記マニホールドの前記設置面に最も近接する領域に、当該マニホールドの外部に通じる穴が形成されている、燃料電池組立体。
2. 前記燃料電池組立体は、前記穴を閉鎖する栓を更に備えている、請求項１に記載の燃料電池組立体。
3. 前記燃料電池組立体は、前記マニホールドにガス若しくは冷却水を導入するための入口配管または前記マニホールドからガス若しくは冷却水を排出するための出口配管を更に備え、
   前記入口配管または前記出口配管は、前記穴に接続されている、請求項１に記載の燃料電池組立体。
4. 前記設置面に垂直な第１方向と、前記第１方向に垂直な第２方向と、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向を規定した場合、前記マニホールドは、前記第２方向に対して傾斜し、且つ、前記第３方向に対して傾斜している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池組立体。
5. 前記架台は、前記燃料電池スタックを支持する支持面を有し、
   前記支持面は、前記第２方向に対して傾斜し、且つ、前記第３方向に対して傾斜している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池組立体。
6. 前記架台は、前記第３方向に並ぶ第１架台部分および第２架台部分を有し、
   前記第１架台部分および前記第２架台部分は、それぞれ、前記燃料電池スタックを支持する支持面を有し、
   前記第１架台部分の前記支持面の高さと前記第２架台部分の前記支持面の高さとは異なる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料電池組立体。
7. 前記燃料電池組立体は、当該燃料電池組立体を前記設置面に対して移動可能なように前記架台に設けられた車輪と、前記燃料電池組立体の前記設置面に対する移動を防止可能な固定装置と、を更に備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料電池組立体。
8. 前記固定装置は、前記設置面に接触する第１位置と、前記設置面から離間する第２位置と、の間を移動可能な可動部を有する、請求項７に記載の燃料電池組立体。
9. 前記固定装置は、前記車輪に当接して当該車輪の前記架台に対する回転を防止する第１位置と、前記車輪から離間して当該車輪の前記架台に対する回転を許容する第２位置と、の間を移動可能な可動部を有する、請求項７に記載の燃料電池組立体。
10. 前記燃料電池組立体は免震装置を更に備えている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の燃料電池組立体。

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