JP5430318B2 - Fuel cell stack - Google Patents

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Description

本発明は、複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックに関する。   The present invention provides an end plate in which a plurality of power generation cells are stacked and a reaction gas discharge communication hole through which a reaction gas used for a power generation reaction flows in the stacking direction is disposed at one end of the stacking direction Furthermore, the present invention relates to a fuel cell stack to which a humidifier communicating with the reaction gas discharge communication hole is connected.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定数の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode side electrode and a cathode side electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched by separators. It has a power generation cell. This type of fuel cell is usually used as an in-vehicle fuel cell stack, for example, by stacking a predetermined number of power generation cells.

燃料電池スタックでは、積層されている各発電セルのアノード側電極及びカソード側電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス供給連通孔及び反応ガス排出連通孔を備えている。   In a fuel cell stack, an internal manifold is often configured to supply a fuel gas and an oxidant gas, which are reaction gases, to the anode side electrode and the cathode side electrode of each stacked power generation cell. The internal manifold includes a reaction gas supply communication hole and a reaction gas discharge communication hole that are provided through the power generation cell in the stacking direction.

その際、燃料電池スタックには、外部機器、例えば、加湿器が排出側配管を介して反応ガス排出連通孔に連通している。このため、燃料電池スタックと排出側配管との接続部位から凝縮水を介して微少電流が流れることがある(液絡)。   At that time, an external device, for example, a humidifier, communicates with the reaction cell discharge communication hole via the discharge side pipe in the fuel cell stack. For this reason, a minute electric current may flow through the condensed water from the connection portion between the fuel cell stack and the discharge side pipe (liquid junction).

そこで、この種の液絡を抑制するために、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池システムが提案されている。この燃料電池システムは、図10に示すように、燃料電池スタック1を備えており、この燃料電池スタック1は、複数のセルモジュール2を積層した積層体を備えるとともに、この積層体の積層方向両端には、エンドプレート3a、3bが配設されている。   Thus, in order to suppress this type of liquid junction, for example, a fuel cell system disclosed in Patent Document 1 has been proposed. As shown in FIG. 10, the fuel cell system includes a fuel cell stack 1, and the fuel cell stack 1 includes a stacked body in which a plurality of cell modules 2 are stacked, and both ends of the stacked body in the stacking direction. Are provided with end plates 3a, 3b.

一方のエンドプレート3aには、加湿された水素ガス、加湿された空気及び冷却液のそれぞれの供給配管4a、5a及び6aと、それぞれの排出配管4b、5b及び6bとが接続されている。これらの供給配管4a〜6a及び排出配管4b〜6bは、電気絶縁性部材で形成されている。   One end plate 3a is connected to supply pipes 4a, 5a, and 6a for humidified hydrogen gas, humidified air, and coolant, and discharge pipes 4b, 5b, and 6b, respectively. These supply pipes 4a to 6a and discharge pipes 4b to 6b are formed of an electrically insulating member.

特開2005−332674号公報JP-A-2005-332673

しかしながら、上記の特許文献1では、特に排出配管5bに連通する空気排出連通孔(図示せず)には、発電により生成される生成水が凝縮して滞留水が発生し易い。一方、排出配管4bに連通する水素ガス排出連通孔(図示せず)には、生成水の電解質膜を介した逆拡散による水分が凝縮して滞留水が発生し易い。   However, in the above-mentioned Patent Document 1, the generated water generated by the power generation is condensed and the stagnant water is likely to be generated particularly in the air discharge communication hole (not shown) communicating with the discharge pipe 5b. On the other hand, in a hydrogen gas discharge communication hole (not shown) communicating with the discharge pipe 4b, moisture due to reverse diffusion through the electrolyte membrane of the generated water is easily condensed, and stagnant water is easily generated.

このため、排出配管4b、5b内には、凝縮水が反応ガス排出圧力によって排出されており、この凝縮水を介して金属部材同士が液絡するという問題がある。   For this reason, in the discharge pipes 4b and 5b, the condensed water is discharged by the reaction gas discharge pressure, and there is a problem that the metal members are in liquid junction via the condensed water.

その際、排出配管4b、5bを相当に長尺に構成して絶縁抵抗を大きくすることが考えられる。ところが、排出配管4b、5bは、電気絶縁性部材で形成されるため、長尺化により強度不足が発生し易くなるとともに、外部配管の取り回しが煩雑化し、配管構造が大型化するという問題がある。   In that case, it is conceivable to increase the insulation resistance by configuring the discharge pipes 4b and 5b to be considerably long. However, since the discharge pipes 4b and 5b are formed of an electrically insulating member, there is a problem in that insufficient strength is likely to occur due to the increase in length, and handling of the external pipes becomes complicated and the pipe structure becomes large. .

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、液絡を確実に阻止することができ、良好な発電性能を確保することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and provides a fuel cell stack capable of reliably preventing liquid junctions and ensuring good power generation performance with a simple and compact configuration. With the goal.

本発明は、複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックに関するものである。   The present invention provides an end plate in which a plurality of power generation cells are stacked and a reaction gas discharge communication hole through which a reaction gas used for a power generation reaction flows in the stacking direction is disposed at one end of the stacking direction Further, the present invention relates to a fuel cell stack to which a humidifier communicating with the reaction gas discharge communication hole is connected.

加湿器は、反応ガス排出連通孔に連通し、反応ガスを前記加湿器内に導入する反応ガス流入口を有する加湿器ジョイント部を設け、エンドプレートと前記加湿器ジョイント部とは、前記反応ガス流入口に連通する反応ガス導出口を有し、前記加湿器ジョイント部内に配置されて前記反応ガス流入口内に進入する電気絶縁性配管により連結されるとともに、前記電気絶縁性配管の外周部と前記加湿器ジョイント部の内壁部との間には、前記反応ガスの一部を流通させるための隙間が設けられている。 The humidifier is provided with a humidifier joint portion that communicates with the reaction gas discharge communication hole and has a reaction gas inlet for introducing the reaction gas into the humidifier. The end plate and the humidifier joint portion include the reaction gas have a reaction gas outlet port communicating with the inlet port, said humidifier with disposed within the joint portion are connected by electrically insulating the pipe entering into the reaction gas inlet mouth, the outer peripheral portion of the electrically insulating pipe A gap for allowing a part of the reaction gas to flow is provided between the inner wall portion of the humidifier joint portion.

また、電気絶縁性配管の反応ガス導出口の開口断面積は、前記電気絶縁性配管内の流路断面積よりも小さく設定されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the opening cross-sectional area of the reaction gas outlet port of the electrical insulating pipe is set smaller than the flow path cross-sectional area in the electrical insulating pipe.

さらに、電気絶縁性配管には、反応ガス導出口よりも下方に位置して反応ガスを隙間に導入する反応ガス吐出口が設けられることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the electrically insulating pipe is provided with a reaction gas outlet that is positioned below the reaction gas outlet and introduces the reaction gas into the gap.

さらにまた、電気絶縁性配管の内壁底部には、ドレイン孔部が設けられることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that a drain hole is provided at the bottom of the inner wall of the electrically insulating pipe.

また、反応ガス吐出口は、電気絶縁性配管の径方向に対して反応ガス排出方向に傾斜することが好ましい。   The reactive gas discharge port is preferably inclined in the reactive gas discharge direction with respect to the radial direction of the electrically insulating pipe.

本発明によれば、反応ガス排出連通孔から改質器に排出される反応ガスの一部は、電気絶縁性配管の外周部と加湿器ジョイント部の内壁部との間に設けられた隙間を流通する。このため、電気絶縁性配管の反応ガス導出口に液滴が滞留し、滞留水と加湿器ジョイント部との間に液体の繋がりが発生することを阻止することができる。   According to the present invention, a part of the reaction gas discharged from the reaction gas discharge communication hole to the reformer has a gap provided between the outer peripheral portion of the electrically insulating pipe and the inner wall portion of the humidifier joint portion. Circulate. For this reason, it is possible to prevent liquid droplets from staying at the reaction gas outlet of the electrically insulating piping and causing a liquid connection between the staying water and the humidifier joint.

従って、燃料電池スタック内から導電部位を介して外部に連なる導電(液絡)経路が形成されることがない。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池スタックから液絡が発生することを良好に阻止し、良好な発電性能を確保することが可能になる。   Accordingly, there is no formation of a conductive (liquid junction) path that continues from the fuel cell stack to the outside via the conductive portion. Accordingly, it is possible to satisfactorily prevent the occurrence of liquid junction from the fuel cell stack with a simple and compact configuration, and to ensure good power generation performance.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system incorporating a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the power generation cell which comprises the said fuel cell stack. 前記燃料電池システムを構成する加湿器及び前記燃料電池スタックの斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of the humidifier and the fuel cell stack which constitute the fuel cell system. 前記加湿器の内部を示す一部断面図である。It is a partial sectional view showing the inside of the humidifier. 前記燃料電池スタックの要部断面説明図である。It is principal part sectional drawing of the said fuel cell stack. 前記燃料電池スタックを構成する樹脂製配管の正面説明図である。It is front explanatory drawing of resin piping which comprises the said fuel cell stack. 前記樹脂製配管の斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of the resin piping. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタックの要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing of the fuel cell stack which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタックの要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing of the fuel cell stack which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 特許文献1に開示されている燃料電池システムの概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram of a fuel cell system disclosed in Patent Document 1. FIG.

図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタック10を組み込む燃料電池システム12は、図示しない燃料電池車両に搭載される。燃料電池システム12は、燃料電池スタック10と、前記燃料電池スタック10に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給機構16と、前記燃料電池スタック10に酸化剤ガス(反応ガス)を供給するための酸化剤ガス供給機構18と、前記燃料電池スタック10に燃料ガス(反応ガス)を供給するための燃料ガス供給機構20とを備える。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 12 incorporating a fuel cell stack 10 according to the first embodiment of the present invention is mounted on a fuel cell vehicle (not shown). The fuel cell system 12 includes a fuel cell stack 10, a cooling medium supply mechanism 16 for supplying a cooling medium to the fuel cell stack 10, and an oxidant gas (reactive gas) for supplying the fuel cell stack 10. An oxidant gas supply mechanism 18 and a fuel gas supply mechanism 20 for supplying fuel gas (reactive gas) to the fuel cell stack 10 are provided.

冷却媒体供給機構16は、ラジエータ24を備える。このラジエータ24には、冷媒用ポンプ26を介して冷却媒体供給配管28及び冷却媒体排出配管30が接続される。   The cooling medium supply mechanism 16 includes a radiator 24. A cooling medium supply pipe 28 and a cooling medium discharge pipe 30 are connected to the radiator 24 via a refrigerant pump 26.

酸化剤ガス供給機構18は、空気用ポンプ32を備え、この空気用ポンプ32に一端が接続される空気供給配管34は、加湿器36に他端が接続されるとともに、この加湿器36には、加湿空気供給配管38を介して燃料電池スタック10が接続される。   The oxidant gas supply mechanism 18 includes an air pump 32, and an air supply pipe 34 connected at one end to the air pump 32 is connected at the other end to the humidifier 36. The fuel cell stack 10 is connected via the humidified air supply pipe 38.

加湿器36には、使用済みの生成水を含んだ酸化剤ガス(以下、オフガスという)を燃料電池スタック10から加湿流体として供給するためのオフガス流入口(反応ガス流入口)40が設けられる。加湿器36では、オフガス流入口40を介して供給されたオフガスの排出側に、背圧弁42が配設される。   The humidifier 36 is provided with an off-gas inlet (reactive gas inlet) 40 for supplying an oxidizing gas (hereinafter referred to as off-gas) containing used product water from the fuel cell stack 10 as a humidified fluid. In the humidifier 36, a back pressure valve 42 is disposed on the discharge side of the off gas supplied through the off gas inlet 40.

燃料ガス供給機構20は、燃料ガスとして水素ガスが貯留される燃料ガスタンク(燃料タンク)44を備える。この燃料ガスタンク44には、燃料ガス供給配管45の一端が接続され、前記燃料ガス供給配管45には、遮断弁46、レギュレータ48及びエゼクタ50が接続されるとともに、前記エゼクタ50が燃料電池スタック10に接続される。   The fuel gas supply mechanism 20 includes a fuel gas tank (fuel tank) 44 in which hydrogen gas is stored as fuel gas. One end of a fuel gas supply pipe 45 is connected to the fuel gas tank 44, and a cutoff valve 46, a regulator 48 and an ejector 50 are connected to the fuel gas supply pipe 45, and the ejector 50 is connected to the fuel cell stack 10. Connected to.

燃料電池スタック10には、使用済みの燃料ガスを排出するための排出燃料ガス配管52が接続される。この排出燃料ガス配管52は、リターン配管54を介してエゼクタ50に接続されるとともに、一部がパージ弁56から希釈器57に連通する。希釈器57には、オフガス流入口40から分岐する希釈流路41を介して希釈用エア及び加湿器36からの結露水が供給可能である。   An exhaust fuel gas pipe 52 for discharging used fuel gas is connected to the fuel cell stack 10. The exhaust fuel gas pipe 52 is connected to the ejector 50 via a return pipe 54 and partly communicates with the diluter 57 from the purge valve 56. Dilution air and dew condensation water from the humidifier 36 can be supplied to the diluter 57 via the dilute flow path 41 branched from the off-gas inlet 40.

燃料電池スタック10は、複数の発電セル58が車長方向である水平方向(図2及び図3中、矢印A方向)に積層されるとともに、積層方向の両端には、ターミナルプレート59a、59b及び絶縁プレート60a、60bを介して金属製エンドプレート62a、62bが配設される(図1参照)。ターミナルプレート59a、59bから積層方向外方に電力取り出し端子63a、63bが突出し、前記電力取り出し端子63a、63bは、図示しない車両走行用モータや補機類に接続される。   The fuel cell stack 10 has a plurality of power generation cells 58 stacked in the horizontal direction (the direction of arrow A in FIGS. 2 and 3), which is the vehicle length direction, and terminal plates 59a, 59b and Metal end plates 62a and 62b are disposed via insulating plates 60a and 60b (see FIG. 1). Electric power extraction terminals 63a and 63b protrude outward from the terminal plates 59a and 59b in the stacking direction, and the electric power extraction terminals 63a and 63b are connected to a vehicle driving motor and auxiliary equipment (not shown).

図2に示すように、各発電セル58は、電解質膜・電極構造体66と、前記電解質膜・電極構造体66を挟持する第1及び第2セパレータ68、70とを備えるとともに、縦長に構成される。なお、第1及び第2セパレータ68、70は、カーボンセパレータ又は金属セパレータで構成される。   As shown in FIG. 2, each power generation cell 58 includes an electrolyte membrane / electrode structure 66 and first and second separators 68 and 70 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 66, and is configured to be vertically long. Is done. In addition, the 1st and 2nd separators 68 and 70 are comprised with a carbon separator or a metal separator.

発電セル58の長辺方向(矢印C方向)の一端縁部(上端縁部)には、矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔72a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔76aが設けられる。   One end edge (upper end edge) of the power generation cell 58 in the long side direction (arrow C direction) communicates with each other in the arrow A direction to supply an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas. A supply communication hole 72a and a fuel gas supply communication hole 76a for supplying a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, are provided.

発電セル58の長辺方向の他端縁部(下端縁部)には、矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔(反応ガス排出連通孔)72b及び燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔(反応ガス排出連通孔)76bが設けられる。   The other end edge (lower end edge) in the long side direction of the power generation cell 58 communicates with each other in the direction of the arrow A to discharge an oxidant gas (reactive gas discharge communication hole). 72b and a fuel gas discharge communication hole (reaction gas discharge communication hole) 76b for discharging the fuel gas are provided.

発電セル58の短辺方向(矢印B方向)の一端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔74aが設けられるとともに、前記発電セル58の短辺方向の他端縁部には、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔74bが設けられる。冷却媒体供給連通孔74a及び冷却媒体排出連通孔74bは、縦長形状に設定される。   A cooling medium supply communication hole 74a for supplying a cooling medium is provided at one end edge of the power generation cell 58 in the short side direction (arrow B direction), and the other end edge of the power generation cell 58 in the short side direction. Is provided with a cooling medium discharge communication hole 74b for discharging the cooling medium. The cooling medium supply communication hole 74a and the cooling medium discharge communication hole 74b are set in a vertically long shape.

電解質膜・電極構造体66は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜78と、前記固体高分子電解質膜78を挟持するアノード側電極80及びカソード側電極82とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 66 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 78 in which a thin film of perfluorosulfonic acid is impregnated with water, and an anode side electrode 80 and a cathode side electrode 82 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 78. With.

第1セパレータ68の電解質膜・電極構造体66に向かう面68aには、燃料ガス供給連通孔76aと燃料ガス排出連通孔76bとを連通する燃料ガス流路84が形成される。この燃料ガス流路84は、例えば、矢印C方向に延在する溝部により構成される。第1セパレータ68の面68aとは反対の面68bには、冷却媒体供給連通孔74aと冷却媒体排出連通孔74bとを連通する冷却媒体流路86の一部が形成される。   A fuel gas flow path 84 that connects the fuel gas supply communication hole 76 a and the fuel gas discharge communication hole 76 b is formed on the surface 68 a of the first separator 68 facing the electrolyte membrane / electrode structure 66. The fuel gas channel 84 is constituted by, for example, a groove extending in the direction of arrow C. A part of the cooling medium flow path 86 that connects the cooling medium supply communication hole 74 a and the cooling medium discharge communication hole 74 b is formed on the surface 68 b opposite to the surface 68 a of the first separator 68.

第2セパレータ70の電解質膜・電極構造体66に向かう面70aには、例えば、矢印C方向に延在する溝部からなる酸化剤ガス流路88が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路88は、酸化剤ガス供給連通孔72aと酸化剤ガス排出連通孔72bとに連通する。第2セパレータ70の面70aとは反対の面70bには、第1セパレータ68の面68bと重なり合って冷却媒体流路86が一体的に形成される。図示しないが、第1及び第2セパレータ68、70には、シール部材が一体又は個別に設けられる。   The surface 70a of the second separator 70 facing the electrolyte membrane / electrode structure 66 is provided with, for example, an oxidant gas flow path 88 formed of a groove extending in the direction of arrow C. The oxidant gas supply communication hole 72a and the oxidant gas discharge communication hole 72b communicate with each other. A cooling medium flow path 86 is integrally formed on the surface 70b opposite to the surface 70a of the second separator 70 so as to overlap the surface 68b of the first separator 68. Although not shown, the first and second separators 68 and 70 are provided with seal members integrally or individually.

図3に示すように、燃料電池スタック10は、例えば、エンドプレート62a、62bを端板とするケーシング89を備える。なお、ケーシング89に代えて、エンドプレート62a、62b間を図示しないタイロッドで連結して構成してもよい。   As shown in FIG. 3, the fuel cell stack 10 includes a casing 89 having end plates 62a and 62b as end plates, for example. Instead of the casing 89, the end plates 62a and 62b may be connected by a tie rod (not shown).

図1に示すように、エンドプレート62aには、冷却媒体入口96aと、冷却媒体出口96bとが設けられる。冷却媒体入口96aは、冷却媒体供給連通孔74aに連通する一方、冷却媒体出口96bは、冷却媒体排出連通孔74bに連通する。冷却媒体入口96a及び冷却媒体出口96bは、冷却媒体供給配管28及び冷却媒体排出配管30を介してラジエータ24に連通している。   As shown in FIG. 1, the end plate 62a is provided with a cooling medium inlet 96a and a cooling medium outlet 96b. The cooling medium inlet 96a communicates with the cooling medium supply communication hole 74a, while the cooling medium outlet 96b communicates with the cooling medium discharge communication hole 74b. The cooling medium inlet 96 a and the cooling medium outlet 96 b communicate with the radiator 24 through the cooling medium supply pipe 28 and the cooling medium discharge pipe 30.

エンドプレート62bには、酸化剤ガス供給連通孔72aに連通する酸化剤ガス入口98a、燃料ガス供給連通孔76aに連通する燃料ガス入口100a、酸化剤ガス排出連通孔72bに連通する酸化剤ガス出口98b、及び燃料ガス排出連通孔76bに連通する燃料ガス出口100bが設けられる。   The end plate 62b has an oxidant gas inlet 98a that communicates with the oxidant gas supply communication hole 72a, a fuel gas inlet 100a that communicates with the fuel gas supply communication hole 76a, and an oxidant gas outlet that communicates with the oxidant gas discharge communication hole 72b. 98 b and a fuel gas outlet 100 b communicating with the fuel gas discharge communication hole 76 b are provided.

図3に示すように、燃料電池スタック10のエンドプレート62bには、加湿器36を構成する加湿器ジョイント部101が直接固定される。加湿器36内には、第1及び第2加湿部102a、102bが上下に配列して収容される。第1加湿部102a及び第2加湿部102bは、空気供給配管34と加湿空気供給配管38とに接続される。第1加湿部102a及び第2加湿部102bは、例えば、中空糸膜型加湿構造を採用することができる。   As shown in FIG. 3, the humidifier joint portion 101 constituting the humidifier 36 is directly fixed to the end plate 62 b of the fuel cell stack 10. In the humidifier 36, the first and second humidifiers 102a and 102b are accommodated in a vertical arrangement. The first humidifying unit 102 a and the second humidifying unit 102 b are connected to the air supply pipe 34 and the humidified air supply pipe 38. The first humidifying part 102a and the second humidifying part 102b can adopt, for example, a hollow fiber membrane type humidifying structure.

図4に示すように、第1加湿部102a及び第2加湿部102b内の略中央には、多数の孔部を有する多孔管体104a、104bが配設され、前記多孔管体104a、104bの外周には、複数の中空糸膜106a、106bが矢印A方向に延在して収容される。多孔管体104a、104b内には、オフガス流入口40に連通してオフガスが供給される。   As shown in FIG. 4, porous tubes 104 a and 104 b having a large number of holes are arranged at substantially the center in the first humidifying portion 102 a and the second humidifying portion 102 b, and the porous tubes 104 a and 104 b On the outer periphery, a plurality of hollow fiber membranes 106a and 106b extend in the direction of arrow A and are accommodated. Off-gas is supplied into the porous tube bodies 104 a and 104 b in communication with the off-gas inlet 40.

中空糸膜106a、106b内には、空気供給配管34を介して反応前の空気が供給される。中空糸膜106a、106bの出口側は、加湿空気供給配管38に連通する。   Air before reaction is supplied into the hollow fiber membranes 106 a and 106 b through the air supply pipe 34. The outlet sides of the hollow fiber membranes 106a and 106b communicate with the humidified air supply pipe 38.

図5に示すように、エンドプレート62bの酸化剤ガス出口98bには、樹脂製連結配管110が装着される。樹脂製連結配管110の一端110aは、酸化剤ガス排出連通孔72bの出口形状に対応して矩形状を有する一方、前記樹脂製連結配管110の他端110bは、リング状を有する。この樹脂製連結配管110の他端110bには、電気絶縁性配管、例えば、樹脂製配管112が連結される。   As shown in FIG. 5, a resin connection pipe 110 is attached to the oxidant gas outlet 98b of the end plate 62b. One end 110a of the resin connection pipe 110 has a rectangular shape corresponding to the outlet shape of the oxidant gas discharge communication hole 72b, while the other end 110b of the resin connection pipe 110 has a ring shape. An electrically insulating pipe, for example, a resin pipe 112 is connected to the other end 110 b of the resin connection pipe 110.

エンドプレート62bと加湿器ジョイント部101とは、樹脂製配管112を介して連結される。樹脂製配管112は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の絶縁材料で形成される。なお、樹脂製配管112は、金属製本体の表面に樹脂被膜を形成してもよい。   The end plate 62b and the humidifier joint portion 101 are connected via a resin pipe 112. The resin piping 112 is formed of an insulating material such as polyphenylene sulfide (PPS), for example. The resin pipe 112 may form a resin film on the surface of the metal main body.

図5〜図7に示すように、樹脂製配管112は、円筒形状を有するとともに、大径側の一端112aは、樹脂製連結配管110の他端110bにOリング114を介して挿入される。樹脂製配管112の小径側の他端112bは、加湿器ジョイント部101のオフガス流入口40内に進入する。樹脂製配管112の他端112bの外周部と加湿器ジョイント部101の内壁部との間には、オフガスの一部を流通させるための隙間Sが設けられる。   As shown in FIGS. 5 to 7, the resin pipe 112 has a cylindrical shape, and one end 112 a on the large diameter side is inserted into the other end 110 b of the resin connection pipe 110 via an O-ring 114. The other end 112 b on the small diameter side of the resin pipe 112 enters the off-gas inlet 40 of the humidifier joint portion 101. Between the outer peripheral part of the other end 112b of the resin pipe 112 and the inner wall part of the humidifier joint part 101, a gap S for allowing a part of the off gas to flow is provided.

オフガス流入口40は、酸化剤ガス出口98b側に向かって下方に傾斜する傾斜流路部40aを有し、前記他端112bは、少なくとも前記傾斜流路部40aの傾斜開始端まで延在する長さに設定される。なお、傾斜流路部40aに代えて、鉛直方向に延在する鉛直流路部(図示せず)を用いてもよい。   The off-gas inlet 40 has an inclined channel portion 40a that inclines downward toward the oxidant gas outlet 98b side, and the other end 112b extends at least to an inclination start end of the inclined channel portion 40a. Is set. Instead of the inclined channel portion 40a, a vertical channel portion (not shown) extending in the vertical direction may be used.

他端112bには、その先端縁部から軸方向に所定の長さを有し、且つ該上端から直径方向に所定の長さまで切り欠いてオフガス導出口(反応ガス導出口)116が形成される。オフガス導出口116は、傾斜流路部40aの傾斜開始端に開口連通している。オフガス導出口116の開口断面積は、樹脂製配管112の他端112b内の流路断面積よりも小さく設定される。   The other end 112b has a predetermined length in the axial direction from the front end edge portion, and is cut out from the upper end to a predetermined length in the diametrical direction to form an off-gas outlet (reactive gas outlet) 116. . The off-gas outlet port 116 is in open communication with the tilt start end of the tilt channel portion 40a. The opening cross-sectional area of the off-gas outlet 116 is set smaller than the cross-sectional area of the flow path in the other end 112b of the resin pipe 112.

他端112bの外周部最下端位置には、ドレイン孔部118が、所定の方向、例えば、重力方向に形成される。ドレイン孔部118は、加湿器ジョイント部101の排水チャンバ120に連通する一方、前記排水チャンバ120は、排水配管122を介して希釈流路41から希釈器57に連通する。   A drain hole 118 is formed in a predetermined direction, for example, in the direction of gravity, at the lowermost position of the outer peripheral portion of the other end 112b. The drain hole 118 communicates with the drainage chamber 120 of the humidifier joint 101, while the drainage chamber 120 communicates with the diluter 57 from the dilution flow path 41 via the drainage pipe 122.

なお、排水配管122は、加湿器ジョイント部101の底部に重力方向に向かって延在しているが、これに限定されるものではなく、例えば、前記加湿器ジョイント部101の側部に水平能に延在して設けてもよい(図5及び図6中、二点鎖線参照)。   The drain pipe 122 extends toward the bottom of the humidifier joint 101 in the direction of gravity, but is not limited to this. For example, the drain pipe 122 has a horizontal capacity at the side of the humidifier joint 101. (See the two-dot chain line in FIGS. 5 and 6).

他端112bの外周部最下端位置には、ドレイン孔部118のオフガス流れ(排出)方向前方(矢印L2方向)に、例えば、1つのオフガス吐出口(反応ガス吐出口)124が形成される。オフガス吐出口124は、他端112bの径方向に対してオフガス排出方向(矢印L2方向)に傾斜する。   For example, one off-gas discharge port (reactive gas discharge port) 124 is formed at the lowermost end position of the outer peripheral portion of the other end 112b in front of the drain hole 118 in the off-gas flow (discharge) direction (arrow L2 direction). The off gas discharge port 124 is inclined in the off gas discharge direction (arrow L2 direction) with respect to the radial direction of the other end 112b.

このように構成される燃料電池システム12の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell system 12 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、酸化剤ガス供給機構18を構成する空気用ポンプ32が駆動され、酸化剤ガスである外部空気が吸引されて空気供給配管34に導入される。この空気は、空気供給配管34から加湿器36内に導入され、第1及び第2加湿部102a、102bの中空糸膜106a、106bを通って加湿空気供給配管38に供給される(図4参照)。   First, as shown in FIG. 1, the air pump 32 constituting the oxidant gas supply mechanism 18 is driven, and external air that is an oxidant gas is sucked and introduced into the air supply pipe 34. This air is introduced into the humidifier 36 from the air supply pipe 34 and supplied to the humidified air supply pipe 38 through the hollow fiber membranes 106a and 106b of the first and second humidifiers 102a and 102b (see FIG. 4). ).

その際、オフガス流入口40を介して多孔管体104a、104bには、後述するように、反応に使用された酸化剤ガスであるオフガスが供給されている。このため、使用前の空気には、オフガス中に含まれる水分が移動し、この使用前の空気が加湿される。加湿された空気は、加湿空気供給配管38からエンドプレート62bを通って燃料電池スタック10内の酸化剤ガス供給連通孔72aに供給される。   At that time, off-gas which is an oxidant gas used for the reaction is supplied to the porous tube bodies 104a and 104b via the off-gas inlet 40, as will be described later. For this reason, moisture contained in the off-gas moves to the air before use, and the air before use is humidified. The humidified air is supplied from the humidified air supply pipe 38 to the oxidant gas supply communication hole 72a in the fuel cell stack 10 through the end plate 62b.

一方、図1に示すように、燃料ガス供給機構20では、遮断弁46の開放作用下に、燃料ガスタンク44内の燃料ガス(水素ガス)がレギュレータ48で降圧された後、エゼクタ50を通ってエンドプレート62bから燃料電池スタック10内の燃料ガス供給連通孔76aに導入される。   On the other hand, as shown in FIG. 1, in the fuel gas supply mechanism 20, the fuel gas (hydrogen gas) in the fuel gas tank 44 is stepped down by the regulator 48 under the opening action of the shutoff valve 46, and then passes through the ejector 50. The fuel gas supply communication hole 76a in the fuel cell stack 10 is introduced from the end plate 62b.

さらに、冷却媒体供給機構16では、冷媒用ポンプ26の作用下に、冷却媒体供給配管28からエンドプレート62aを通って燃料電池スタック10内の冷却媒体供給連通孔74aに冷却媒体が導入される。   Further, in the cooling medium supply mechanism 16, under the action of the refrigerant pump 26, the cooling medium is introduced from the cooling medium supply pipe 28 through the end plate 62 a to the cooling medium supply communication hole 74 a in the fuel cell stack 10.

図2に示すように、燃料電池スタック10内の各発電セル58に供給された空気は、酸化剤ガス供給連通孔72aから第2セパレータ70の酸化剤ガス流路88に導入され、電解質膜・電極構造体66のカソード側電極82に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔76aから第1セパレータ68の燃料ガス流路84に導入され、電解質膜・電極構造体66のアノード側電極80に沿って移動する。   As shown in FIG. 2, the air supplied to each power generation cell 58 in the fuel cell stack 10 is introduced into the oxidant gas flow path 88 of the second separator 70 from the oxidant gas supply communication hole 72a, and the electrolyte membrane / It moves along the cathode side electrode 82 of the electrode structure 66. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 84 of the first separator 68 from the fuel gas supply communication hole 76 a and moves along the anode side electrode 80 of the electrolyte membrane / electrode structure 66.

従って、各電解質膜・電極構造体66では、カソード側電極82に供給される空気中の酸素と、アノード側電極80に供給される燃料ガス(水素)とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。   Therefore, in each electrolyte membrane / electrode structure 66, the oxygen in the air supplied to the cathode side electrode 82 and the fuel gas (hydrogen) supplied to the anode side electrode 80 undergo an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer. To generate electricity.

次いで、カソード側電極82に供給されて消費された空気は、酸化剤ガス排出連通孔72bに沿って流動した後、オフガスとしてエンドプレート62bからオフガス流入口40に排出される(図1参照)。   Next, the air consumed by being supplied to the cathode side electrode 82 flows along the oxidant gas discharge communication hole 72b, and is then discharged from the end plate 62b to the off gas inlet 40 as an off gas (see FIG. 1).

その際、カソード側電極82で発電により生成される生成水は、酸化剤ガス排出連通孔72bに導入される。酸化剤ガス排出連通孔72bでは、エンドプレート62b側に導入された生成水が、オフガスの流れに伴ってオフガス流入口40に排出される。   At that time, the generated water generated by power generation at the cathode side electrode 82 is introduced into the oxidant gas discharge communication hole 72b. In the oxidant gas discharge communication hole 72b, the generated water introduced to the end plate 62b side is discharged to the off-gas inlet 40 along with the off-gas flow.

この場合、第1の実施形態では、図5に示すように、エンドプレート62bと加湿器36の加湿器ジョイント部101との間に、酸化剤ガス排出連通孔72bとオフガス流入口40とを連通する絶縁材料製の樹脂製配管112が装着されている。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, the oxidant gas discharge communication hole 72 b and the off-gas inlet 40 are communicated between the end plate 62 b and the humidifier joint portion 101 of the humidifier 36. A resin pipe 112 made of an insulating material is attached.

そして、樹脂製配管112の小径側の他端112bは、オフガス流入口40内に進入するとともに、前記他端112bの外周部と加湿器ジョイント部101の内壁部との間には、オフガスの一部を流通させるための隙間Sが設けられている。   The other end 112b on the small-diameter side of the resin pipe 112 enters the off-gas inlet 40, and between the outer peripheral portion of the other end 112b and the inner wall of the humidifier joint portion 101, a portion of off-gas is supplied. A gap S is provided for circulating the part.

このため、酸化剤ガス排出連通孔72bから樹脂製配管112内に排出されるオフガスの一部は、前記樹脂製配管112に設けられたオフガス吐出口124から隙間Sに導入される。このオフガスは、隙間Sを流通してオフガス流入口40に流入するため(図5及び図6参照)、前記オフガス流入口40に液滴が滞留して滞留水と加湿器ジョイント部101との間に液体の繋がりが発生することを阻止することができる。   For this reason, part of the off gas discharged into the resin pipe 112 from the oxidant gas discharge communication hole 72 b is introduced into the gap S from the off gas discharge port 124 provided in the resin pipe 112. Since this off gas flows through the gap S and flows into the off gas inlet 40 (see FIGS. 5 and 6), droplets stay in the off gas inlet 40 and the water stays between the stagnant water and the humidifier joint portion 101. It is possible to prevent the liquid from being connected to the liquid.

その際、オフガス吐出口124は、他端112bの径方向に対してオフガス排出方向に傾斜している。これにより、オフガス吐出口124から隙間Sに向かってオフガスを円滑且つ確実に導出することが可能になる。   At that time, the off-gas outlet 124 is inclined in the off-gas discharge direction with respect to the radial direction of the other end 112b. This makes it possible to smoothly and reliably lead off gas from the off gas discharge port 124 toward the gap S.

従って、燃料電池スタック10内から導電部位を介して外部に連なる導電(液絡)経路が形成されることがない。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池スタック10から液絡が発生することを良好に阻止することができ、所望の発電性能を確保することが可能になるという効果が得られる。   Accordingly, a conductive (liquid junction) path that continues from the inside of the fuel cell stack 10 to the outside via the conductive portion is not formed. Thereby, it is possible to satisfactorily prevent the occurrence of a liquid junction from the fuel cell stack 10 with a simple and compact configuration, and an effect that desired power generation performance can be ensured can be obtained.

さらに、オフガス導出口116の開口断面積は、樹脂製配管112の他端112b内の流路断面積よりも小さく設定されている。このため、オフガス導出口116におけるオフガスの流速が速くなり、ベンチュリー効果によって他端112bの外周からのオフガスの流れが促進される。従って、他端112bの外周に付着している水を強制的に吸引してオフガス流入口40に吹き出すことが可能になる。これにより、水と加湿器ジョイント部101との導電経路を確実に遮断することができる。   Furthermore, the opening cross-sectional area of the off-gas outlet 116 is set to be smaller than the cross-sectional area of the flow path in the other end 112b of the resin pipe 112. For this reason, the flow rate of off gas at the off gas outlet 116 is increased, and the flow of off gas from the outer periphery of the other end 112b is promoted by the venturi effect. Therefore, water adhering to the outer periphery of the other end 112b can be forcibly sucked and blown out to the off gas inlet 40. Thereby, the electrically conductive path | route with water and the humidifier joint part 101 can be interrupted | blocked reliably.

また、他端112bの外周部最下端位置には、ドレイン孔部118のオフガス流れ方向前方に、オフガス吐出口124が形成されている。このため、オフガス吐出口124から排水チャンバ120に向かってオフガスが導出され、前記排水チャンバ120に貯留されている水の水面が押し下げられる。従って、貯留水の水量が比較的多くなっても、絶縁性の向上を図ることが可能になる。   In addition, an off-gas discharge port 124 is formed in the lower end position of the outer peripheral portion of the other end 112b in front of the drain hole 118 in the off-gas flow direction. For this reason, offgas is led out from the offgas discharge port 124 toward the drainage chamber 120, and the water level stored in the drainage chamber 120 is pushed down. Therefore, even if the amount of stored water is relatively large, it is possible to improve insulation.

さらにまた、ドレイン孔部118は、重力方向に設けられている。これにより、他端112bから排水チャンバ120に向かって水滴を確実に排出することができる。   Furthermore, the drain hole 118 is provided in the direction of gravity. Thereby, water droplets can be reliably discharged from the other end 112 b toward the drain chamber 120.

さらに、樹脂製配管112は、大径側の一端112aに小径側の他端112bが連結されている。このため、一端112aと他端112bとの間の段差により、液滴の連続的な繋がりを防止することが可能になる。   Further, in the resin pipe 112, the other end 112b on the small diameter side is connected to the one end 112a on the large diameter side. For this reason, the step between the one end 112a and the other end 112b can prevent the continuous connection of droplets.

一方、アノード側電極80に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔76bに排出されて流動し、排出燃料ガスとしてエンドプレート62bから排出燃料ガス配管52に排出される(図1参照)。排出燃料ガス配管52に排出された排出燃料ガスは、一部がリターン配管54を通ってエゼクタ50の吸引作用下に燃料ガス供給配管45に戻される。   On the other hand, the consumed fuel gas supplied to the anode side electrode 80 is discharged and flows into the fuel gas discharge communication hole 76b, and is discharged from the end plate 62b to the discharged fuel gas pipe 52 as the discharged fuel gas (FIG. 1). reference). Part of the discharged fuel gas discharged to the discharged fuel gas pipe 52 is returned to the fuel gas supply pipe 45 through the return pipe 54 under the suction action of the ejector 50.

排出燃料ガスは、新たな燃料ガスに混在して燃料ガス供給配管45から燃料電池スタック10内に供給される。残余の排出燃料ガスは、パージ弁56の開放作用下に排出される。   The discharged fuel gas is mixed with new fuel gas and supplied into the fuel cell stack 10 from the fuel gas supply pipe 45. The remaining discharged fuel gas is discharged under the action of opening the purge valve 56.

また、冷却媒体は、図2に示すように、冷却媒体供給連通孔74aから第1及び第2セパレータ68、70間の冷却媒体流路86に導入された後、矢印B方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体66を冷却した後、冷却媒体排出連通孔74bを移動してエンドプレート62aの冷却媒体出口96bから冷却媒体排出配管30に排出される。この冷却媒体は、図1に示すように、ラジエータ24により冷却された後、冷媒用ポンプ26の作用下に冷却媒体供給配管28から燃料電池スタック10に供給される。   As shown in FIG. 2, the cooling medium is introduced into the cooling medium flow path 86 between the first and second separators 68 and 70 from the cooling medium supply communication hole 74 a and then flows along the arrow B direction. . After cooling the electrolyte membrane / electrode structure 66, the cooling medium moves through the cooling medium discharge communication hole 74b and is discharged from the cooling medium outlet 96b of the end plate 62a to the cooling medium discharge pipe 30. As shown in FIG. 1, the cooling medium is cooled by the radiator 24 and then supplied from the cooling medium supply pipe 28 to the fuel cell stack 10 under the action of the refrigerant pump 26.

図8は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタック130の要部断面説明図である。   FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell stack 130 according to the second embodiment of the present invention.

なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third embodiment described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池スタック130は、エンドプレート62bと加湿器ジョイント部101とを連結する樹脂製配管132を備える。樹脂製配管132の小径側の他端132bの外周部最下端位置には、オフガス流れ方向に沿って、ドレイン孔部118、第1オフガス吐出口124a及び第2オフガス吐出口124bの順に形成される。ドレイン孔部118は、重力方向に延在する一方、第1及び第2オフガス吐出口124a、124bは、オフガス排出方向に傾斜する。   The fuel cell stack 130 includes a resin pipe 132 that connects the end plate 62 b and the humidifier joint portion 101. A drain hole 118, a first off-gas discharge port 124a, and a second off-gas discharge port 124b are formed in this order along the off-gas flow direction at the lower end position of the outer peripheral portion 132b on the small-diameter side of the resin pipe 132. . The drain hole 118 extends in the direction of gravity, while the first and second off gas discharge ports 124a and 124b are inclined in the off gas discharge direction.

このように構成される第2の実施形態では、第1及び第2オフガス吐出口124a、124bを備えており、オフガスを隙間Sに対して一層確実に供給することができる他、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In the second embodiment configured as described above, the first and second off-gas discharge ports 124a and 124b are provided, and the off-gas can be more reliably supplied to the gap S. The same effect as in the embodiment can be obtained.

図9は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタック140の要部断面説明図である。   FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell stack 140 according to the third embodiment of the present invention.

燃料電池スタック140は、エンドプレート62bと加湿器ジョイント部101とを連結する樹脂製配管142を備える。樹脂製配管142の小径側の他端142bの外周部最下端位置には、オフガス流れ方向に沿って、ドレイン孔部118、第1オフガス吐出口144a及び第2オフガス吐出口144bの順に形成される。ドレイン孔部118は、重力方向に延在するとともに、第1及び第2オフガス吐出口144a、144bも、重力方向に延在する。   The fuel cell stack 140 includes a resin pipe 142 that connects the end plate 62 b and the humidifier joint portion 101. A drain hole 118, a first off-gas discharge port 144a, and a second off-gas discharge port 144b are formed in this order along the off-gas flow direction at the lower end position of the other end 142b on the small-diameter side of the resin pipe 142. . The drain hole 118 extends in the direction of gravity, and the first and second off-gas discharge ports 144a and 144b also extend in the direction of gravity.

このように構成される第3の実施形態では、第1及び第2オフガス吐出口144a、144bを備えており、上記の第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。   In the third embodiment configured as described above, the first and second off-gas discharge ports 144a and 144b are provided, and the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

10、130、140…燃料電池スタック 12…燃料電池システム
16…冷却媒体供給機構 18…酸化剤ガス供給機構
20…燃料ガス供給機構 24…ラジエータ
26、32…ポンプ 28…冷却媒体供給配管
30…冷却媒体排出配管 34…空気供給配管
36…加湿器 38…加湿空気供給配管
40…オフガス流入口 44…燃料ガスタンク
52…排出燃料ガス配管 58…発電セル
62a、62b…エンドプレート 66…電解質膜・電極構造体
68、70…セパレータ 72a…酸化剤ガス供給連通孔
72b…酸化剤ガス排出連通孔 74a…冷却媒体供給連通孔
74b…冷却媒体排出連通孔 76a…燃料ガス供給連通孔
76b…燃料ガス排出連通孔 78…固体高分子電解質膜
80…アノード側電極 82…カソード側電極
84…燃料ガス流路 86…冷却媒体流路
88…酸化剤ガス流路 101…加湿器ジョイント部
102a、102b…加湿部 110…樹脂製連結配管
112、132、142…樹脂製配管 112a…一端
112b…他端 118…ドレイン孔部
120…排水チャンバ 122…排水配管
124、124a、124b、144a、144b…オフガス吐出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 130, 140 ... Fuel cell stack 12 ... Fuel cell system 16 ... Coolant supply mechanism 18 ... Oxidant gas supply mechanism 20 ... Fuel gas supply mechanism 24 ... Radiators 26, 32 ... Pump 28 ... Coolant supply pipe 30 ... Cooling Medium discharge pipe 34 ... Air supply pipe 36 ... Humidifier 38 ... Humidified air supply pipe 40 ... Off gas inlet 44 ... Fuel gas tank 52 ... Exhaust fuel gas pipe 58 ... Power generation cells 62a, 62b ... End plate 66 ... Electrolyte membrane / electrode structure Body 68, 70 ... Separator 72a ... Oxidant gas supply communication hole 72b ... Oxidant gas discharge communication hole 74a ... Cooling medium supply communication hole 74b ... Cooling medium discharge communication hole 76a ... Fuel gas supply communication hole 76b ... Fuel gas discharge communication hole 78 ... Solid polymer electrolyte membrane 80 ... Anode side electrode 82 ... Cathode side electrode 84 ... Fuel gas flow path 8 ... Cooling medium flow path 88 ... Oxidant gas flow path 101 ... Humidifier joint portions 102a, 102b ... Humidification portion 110 ... Resin connection pipes 112, 132, 142 ... Resin pipe 112a ... One end 112b ... Other end 118 ... Drain hole Portion 120 ... Drain chamber 122 ... Drain piping 124, 124a, 124b, 144a, 144b ... Off-gas outlet

Claims (5)

複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックであって、
前記加湿器は、前記反応ガス排出連通孔に連通し、前記反応ガスを前記加湿器内に導入する反応ガス流入口を有する加湿器ジョイント部を設け、
前記エンドプレートと前記加湿器ジョイント部とは、前記反応ガス流入口に連通する反応ガス導出口を有し、前記加湿器ジョイント部内に配置されて前記反応ガス流入口内に進入する電気絶縁性配管により連結されるとともに、
前記電気絶縁性配管の外周部と前記加湿器ジョイント部の内壁部との間には、前記反応ガスの一部を流通させるための隙間が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
A plurality of power generation cells are stacked, and a reaction gas discharge communication hole through which reaction gas used for power generation reaction flows in the stacking direction is provided, and the reaction is performed on an end plate disposed at one end of the stacking direction. A fuel cell stack to which a humidifier communicating with the gas discharge communication hole is connected,
The humidifier is provided with a humidifier joint portion that communicates with the reaction gas discharge communication hole and has a reaction gas inlet for introducing the reaction gas into the humidifier.
The A end plate and the humidifier joints, have a reaction gas outlet port communicating with the reaction gas inlet, the electrically insulating pipe entering into the reaction gas inlet mouth is disposed in the humidifier joints And connected
A fuel cell stack, wherein a gap for allowing a part of the reaction gas to flow is provided between an outer peripheral portion of the electrically insulating pipe and an inner wall portion of the humidifier joint portion.
請求項1記載の燃料電池スタックであって、前記電気絶縁性配管の前記反応ガス導出口の開口断面積は、前記電気絶縁性配管内の流路断面積よりも小さく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。   2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein an opening cross-sectional area of the reaction gas outlet port of the electrically insulating pipe is set smaller than a cross-sectional area of a flow path in the electrically insulating pipe. Fuel cell stack. 請求項1又は2記載の燃料電池スタックであって、前記電気絶縁性配管には、前記反応ガス導出口よりも下方に位置して前記反応ガスを前記隙間に導入する反応ガス吐出口が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。   3. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the electrically insulating pipe is provided with a reactive gas outlet that is positioned below the reactive gas outlet and introduces the reactive gas into the gap. 4. A fuel cell stack characterized by that. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックであって、前記電気絶縁性配管の内壁底部には、ドレイン孔部が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。   The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3, wherein a drain hole is provided in a bottom portion of the inner wall of the electrically insulating pipe. 請求項3又は4記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス吐出口は、前記電気絶縁性配管の径方向に対して反応ガス排出方向に傾斜することを特徴とする燃料電池スタック。   5. The fuel cell stack according to claim 3, wherein the reactive gas discharge port is inclined in a reactive gas discharge direction with respect to a radial direction of the electrically insulating pipe. 6.
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