JP6754221B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する複数の発電セルが積層された燃料電池スタックを備え、前記燃料電池スタックの内部には、冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成される燃料電池システムに関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セル（単位セル）が構成されている。通常、所定数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。

燃料電池車両等の電動車両は、例えば、ＥＣＥ−Ｒ１００やＦＭＶＳＳ３０５等の電気安全に関する法規を満たす必要がある。このため、電動パワートレイン全体で、法規要求地絡抵抗を満たすことが求められている。従って、各デバイス（機器）の分担抵抗（各デバイスと燃料電池車両の接地電位であるシャーシＧＮＤとの間の地絡抵抗）の合計が、法規要求地絡抵抗を上回るように設定されている。

例えば、燃料電池スタックでは、高電圧系デバイスとして、ガス系、スタック外周系、冷却系等があり、それぞれ分担抵抗が設定されている。冷却系では、ラジエータ、冷媒ポンプ、補機デバイス等がシャーシＧＮＤに接地されている。このため、冷却系の地絡抵抗を分担抵抗以上に確保するために、冷媒導電率管理と、シャーシＧＮＤに接地しているデバイスまでの配管レイアウト（配管径や長さ等）とを適切に設定する必要がある。

この種の冷却系を有する設備として、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知られている。この燃料電池システムでは、燃料電池の内部における電池内冷媒流路と冷媒冷却機器とを含む第１循環経路に冷媒を循環供給する第１冷媒系と、前記電池内冷媒流路とイオン交換器とを含む第２循環経路に冷媒を循環供給する第２冷媒系とを備えている。そして、第１冷媒系及び第２冷媒系による冷媒循環を制御するにあたり、燃料電池の起動に際し、予め定めた優先期間に亘って前記第２冷媒系による前記燃料電池への冷媒の循環供給を先行して実行している。

第２冷媒系の第２循環経路を通過する全ての冷媒は、優先期間の当初から燃料電池の電池内冷媒流路を循環経由した後に、イオン交換器を繰り返し通過してイオンが除去されている。従って、燃料電池の電池内冷媒流路は、優先期間において速やかに低導電率とされた冷媒が循環するため、前記冷媒が介在することで発生する前記燃料電池の絶縁性低下を早期に高い実効性で回避できる、としている。

特開２０１４−１５７８３２号公報

ところで、燃料電池車両では、特に高温環境下に長時間放置されると、冷媒導電率が上昇してしまう。すなわち、放置中には、冷媒が流通しないため、イオン交換器によるイオン除去が行われず、冷媒導電率が上昇して冷媒系内での電気抵抗が低下するおそれがある。冷媒導電率の上昇は、特にラジエータや金属セパレータ等の金属部材との接液により惹起されている。従って、高温放置等の最悪条件において、燃料電池スタックとシャーシＧＮＤとの間の地絡抵抗が減少し、所望の分担地絡抵抗を確保することができないおそれがある。

そこで、例えば、冷媒配管長を長尺化することが考えられる。しかしながら、燃料電池システムが収容されるスペース、例えば、モータルーム内では、長尺な配管が絡まり合ってしまい、メンテナンス性が低下するという問題がある。

しかも、衝突等の外部荷重が付与されると、冷媒配管が、密集配置されている各種デバイスと干渉し易くなり、前記冷媒配管が破損する場合がある。その際、発電部である燃料電池スタックから冷媒配管の破損部位までの地絡抵抗が、所望の分担地絡抵抗を下回ってしまい、液絡が発生するおそれがある。

本発明は、この種の課題を解決するものであり、冷媒配管の地絡抵抗を確保して液絡を抑制するとともに、配管レイアウトの自由度を有効に向上させることが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する複数の発電セルが積層された燃料電池スタックを備え、前記燃料電池スタックの内部には、冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されている。

この燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックの外側には、湾曲形状又は屈曲形状を有するラビリンス流路が内部に設けられた冷却媒体流路構成部材を備えている。そして、冷却媒体流路構成部材の流通口の一方は、燃料電池スタックの冷却媒体流路に接続されており、冷却媒体流路構成部材の流通口の他方は、ラジエータに連通している。ラビリンス流路は、冷却媒体流路に供給される冷却媒体を流通させる供給ラビリンス流路と、冷却媒体流路から排出される冷却媒体を流通させる排出ラビリンス流路と、を有し、供給ラビリンス流路は燃料電池スタックの冷却媒体流路の上流側に連通する冷却媒体入口通路が設けられた第１エンドプレート側に配置され、排出ラビリンス流路は燃料電池スタックの前記冷却媒体流路の下流側に連通する冷却媒体出口通路が設けられた第２エンドプレート側に配置されてもよい。

また、この燃料電池システムでは、冷却媒体流路構成部材は、燃料電池スタックの底部に接して配置されていることが好ましい。

さらに、この燃料電池システムでは、燃料電池スタックには、冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給口及び前記冷却媒体流路から前記冷却媒体を排出する冷却媒体排出口が設けられていることが好ましい。その際、冷却媒体流路構成部材の流通口は、冷却媒体供給口又は冷却媒体排出口の少なくともいずれかに接続されていることが好ましい。

さらにまた、この燃料電池システムでは、冷却媒体を冷却媒体流路に供給する冷却媒体供給装置を備え、冷却媒体流路構成部材には、前記冷却媒体供給装置を構成する機器に接続される機器用流通口が設けられていることが好ましい。また、この燃料電池システムでは、ラビリンス流路の断面形状は、円形状又は楕円形状を有していることが好ましい。

本発明によれば、冷却媒体流路構成部材には、ラビリンス流路が設けられるとともに、前記冷却媒体流路構成部材は、燃料電池スタックの冷却媒体流路に接続されている。従って、長尺流路であるラビリンス流路が設けられるため、法規により要求される分担地絡抵抗を満たす沿面距離を確保することができる。これにより、冷媒配管の地絡抵抗を確保して液絡を抑制するとともに、配管レイアウトの自由度を有効に向上させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムが適用される燃料電池車両の前方部分の概略説明図である。 前記燃料電池システムの要部説明図である。 前記燃料電池システムの要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池システムを構成する冷却媒体流路構成部材の平面説明図である。 前記燃料電池システムにおいて、供給配管及び排出配管が破損した際の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池システムを構成する冷却媒体流路構成部材の平面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムの要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池システムにおいて、冷却媒体流路構成部材を構成する第１筐体部の平面説明図である。 前記燃料電池システムにおいて、前記冷却媒体流路構成部材を構成する第２筐体部の平面説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１０は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両１２に搭載される。燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１４を備え、前記燃料電池スタック１４は、燃料電池車両１２のモータルーム（フロントボックス）１６内に配置される。

モータルーム１６には、走行用モータ１８及びＰＤＵ（Power Drive Unit）２０が配設される。ＰＤＵ２０は、燃料電池車両１２全体のシステム管理を行うとともに、バッテリー（図示せず）及び燃料電池の直流電力を三相交流の電力に変換して走行用モータ１８に伝達する機能を有する。

燃料電池スタック１４は、上部に接して電圧制御ユニット（ＶＣＵ）（Voltage Control Unit）２２が載置される一方、下部（底部）に接して冷却媒体流路構成部材２４が配置され、これらがケーシング２６により一体に覆われる。電圧制御ユニット２２は、燃料電池スタック１４の出力を制御する機能を有しており、ケーシング２６の外部に配置されてもよい。冷却媒体流路構成部材２４は、冷却媒体供給装置２７を構成しており、その説明は後述する。

図２に示すように、燃料電池スタック１４は、複数の発電セル２８が車両幅方向に積層される。発電セル２８は、電解質膜・電極構造体３０を第１セパレータ３２及び第２セパレータ３４で挟持する。第１セパレータ３２及び第２セパレータ３４は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。

電解質膜・電極構造体３０は、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜３６と、前記固体高分子電解質膜３６を挟持するアノード電極３８及びカソード電極４０とを備える。固体高分子電解質膜３６は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。

第１セパレータ３２は、電解質膜・電極構造体３０との間に、アノード電極３８に水素ガスを供給するための水素ガス流路４２を設ける。第２セパレータ３４は、電解質膜・電極構造体３０との間に、カソード電極４０に空気を供給するための空気流路４４を設ける。互いに隣接する第１セパレータ３２と第２セパレータ３４との間には、冷却媒体を流通させるための冷却媒体流路４６が設けられる。

燃料電池スタック１４には、発電セル２８の積層方向一端に第１エンドプレート４８ａが配設されるとともに、前記発電セル２８の積層方向他端に第２エンドプレート４８ｂが配設される。第１エンドプレート４８ａの内部には、冷却媒体流路４６の入口側に連通する冷却媒体入口通路（冷却媒体供給口）５０ａが設けられる。第２エンドプレート４８ｂの内部には、冷却媒体流路４６の出口側に連通する冷却媒体出口通路（冷却媒体排出口）５０ｂが設けられる。

図３に示すように、冷却媒体流路構成部材２４は、電気絶縁性を有する絶縁部材で形成されており、筐体部５２と蓋体部５４とを備える。筐体部５２は、上部が開放されるとともに、内部には、仕切り板５６を介して供給室５８ａと排出室５８ｂとが分離形成される。

図３及び図４に示すように、供給室５８ａには、複数個のダクト部材６０ａにより折返し部に湾曲形状（又は屈曲形状）を有して蛇行する開口断面半円状の下側ラビリンス流路６２ａが形成される。排出室５８ｂには、複数個のダクト部材６４ａにより折返し部に湾曲形状（又は屈曲形状）を有して蛇行する開口断面半円状の下側ラビリンス流路６６ａが形成される。

蓋体部５４には、図３に示すように、供給室５８ａのダクト部材６０ａに重なり合う複数個のダクト部材６０ｂが設けられる。ダクト部材６０ｂには、折返し部に湾曲形状（又は屈曲形状）を有して蛇行する開口断面半円状の上側ラビリンス流路６２ｂが形成される。下側ラビリンス流路６２ａと上側ラビリンス流路６２ｂとは、重なって一体となって開口断面円形状の供給ラビリンス流路６２が形成されるとともに、前記供給ラビリンス流路６２は、蛇行流路を構成する。

蓋体部５４には、排出室５８ｂのダクト部材６４ａに重なり合う複数個のダクト部材６４ｂが設けられ、前記ダクト部材６４ｂには、折返し部に湾曲形状（又は屈曲形状）を有して蛇行する開口断面半円状の上側ラビリンス流路６６ｂが形成される。下側ラビリンス流路６６ａと上側ラビリンス流路６６ｂとは、重なって一体となって開口断面円形状の排出ラビリンス流路６６が形成され、前記排出ラビリンス流路６６は、蛇行流路を構成する。なお、冷却媒体流路構成部材２４は、供給ラビリンス流路６２又は排出ラビリンス流路６６の少なくともいずれかを備えていればよい。

蓋体部５４には、供給ラビリンス流路６２の出口側と第１エンドプレート４８ａの冷却媒体入口通路５０ａとを連結する入口孔部（流通口）６８ａが形成される。蓋体部５４には、排出ラビリンス流路６６の入口側と第２エンドプレート４８ｂの冷却媒体出口通路５０ｂとを連結する出口孔部（流通口）６８ｂが形成される。

なお、供給ラビリンス流路６２及び排出ラビリンス流路６６は、開口断面円形状に限定されるものではなく、例えば、開口断面楕円形状であってもよい。

筐体部５２の正面には、供給ラビリンス流路６２の入口側に連結される供給配管７０ａの一端と、排出ラビリンス流路６６の出口側に連結される排出配管７０ｂの一端とが、接続される。

筐体部５２の正面には、イオン交換器７２が配設される。供給配管７０ａとイオン交換器７２の入口側とは、入口孔部（機器用流通口）７３ａを介して連結する。排出配管７０ｂとイオン交換器７２の出口側とは、出口孔部（機器用流通口）７３ｂを介して連結する。

図２に示すように、供給配管７０ａの他端は、ラジエータ７４の出口側に連通する一方、排出配管７０ｂの他端は、前記ラジエータ７４の入口側に連通する。供給配管７０ａの途上には、冷媒循環用の冷媒ポンプ７６及び三方弁７８が配置されるとともに、前記三方弁７８と排出配管７０ｂとは、バイパスライン８０により接続される。排出配管７０ｂには、循環ライン８２を介して補機デバイス（エアコン系等）８４が接続される。ラジエータ７４、冷媒ポンプ７６及び補機デバイス８４は、燃料電池車両１２の接地電位であるシャーシＧＮＤ（図示せず）に電気的に接続される。排出配管７０ｂの途上には三方弁７９が配置されるとともに、前記三方弁７９に循環ライン８２が接続される。補機デバイス８４に冷媒が不要なときは、三方弁７９を切り換えて、ラジエータ７４側に冷媒をバイパスする。

燃料電池スタック１４には、図示しないが、燃料ガス（例えば、水素ガス）を供給する燃料ガス供給装置と、酸化剤ガス（例えば、空気）を供給する酸化剤ガス供給装置とが設けられる。

このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。

図２に示すように、燃料ガス供給装置（図示せず）から燃料電池スタック１４に水素ガスが供給される一方、酸化剤ガス供給装置（図示せず）から前記燃料電池スタック１４に空気が供給される。水素ガスは、各発電セル２８を構成する水素ガス流路４２に導入され、前記水素ガス流路４２に沿って移動することにより、電解質膜・電極構造体３０のアノード電極３８に供給される。

空気は、各発電セル２８を構成する空気流路４４に導入され、前記空気流路４４に沿って移動することにより、電解質膜・電極構造体３０のカソード電極４０に供給される。従って、各発電セル２８では、アノード電極３８に供給される水素ガスと、カソード電極４０に供給される空気中の酸素とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

また、図２に示すように、冷却媒体供給装置２７では、冷媒ポンプ７６の作用下に、供給配管７０ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。冷却媒体は、供給ラビリンス流路６２に沿って蛇行するように流動した後、第１エンドプレート４８ａの冷却媒体入口通路５０ａに供給される。冷却媒体は、各発電セル２８を冷却した後、排出ラビリンス流路６６に排出される。

排出ラビリンス流路６６を流通した冷却媒体は、排出配管７０ｂに排出される。冷却媒体は、ラジエータ７４に導入されて冷却される一方、一部が循環ライン８２を介して補機デバイス８４の温度調整を行う。また、冷却媒体の温度が比較的低温であれば、前記冷却媒体は、ラジエータ７４をバイパスしてバイパスライン８０を流通する。

冷却媒体供給装置２７では、燃料電池スタック１４が長期間放置された後、始動される際に、冷却媒体が前記燃料電池スタック１４をバイパスしてイオン交換器７２に供給される。このため、冷却媒体に混在するイオンが除去されて冷媒導電率を減少させることができる。

この場合、第１の実施形態では、図２〜図４に示すように、冷却媒体流路構成部材２４には、蛇行する長尺な供給ラビリンス流路６２及び排出ラビリンス流路６６が設けられている。そして、冷却媒体流路構成部材２４は、燃料電池スタック１４の冷却媒体入口通路５０ａ及び冷却媒体出口通路５０ｂに接続されている（図２参照）。

従って、長尺流路である供給ラビリンス流路６２及び排出ラビリンス流路６６が設けられるため、法規により要求される分担地絡抵抗を満たす沿面距離を確保することができる。ここで、冷媒系地絡抵抗＝（１／冷媒導電率）×（配管長／配管断面積）の関係を有している。配管断面積は、円形流路形状又は楕円流路形状の断面積である。そして、供給ラビリンス流路６２及び排出ラビリンス流路６６のそれぞれの長さ（配管長）が相当に長尺化されるため、冷媒系地絡抵抗は、高く設定され、所望の分担地絡抵抗を上回ることができる。

さらに、衝突等により燃料電池車両１２に外部荷重が付与されると、図５に示すように、供給配管７０ａ又は排出配管７０ｂの少なくともいずれかが破損する場合がある。その際、供給配管７０ａと活電部である燃料電池スタック１４とは、長尺流路である供給ラビリンス流路６２により連結されるとともに、排出配管７０ｂと前記燃料電池スタック１４とは、長尺流路である排出ラビリンス流路６６により連結されている。

これにより、燃料電池スタック１４から冷媒配管破損部位までの地絡抵抗は、所望の分担地絡抵抗を上回る値に確保することができる。このため、冷媒配管の地絡抵抗を確保して液絡を抑制するとともに、配管レイアウトの自由度を有効に向上させることが可能になるという効果が得られる。

さらにまた、冷却媒体流路構成部材２４は、燃料電池スタック１４の下部に接して配置されるとともに、ケーシング２６により前記燃料電池スタック１４と一体的に囲繞されている（図１参照）。従って、外部荷重に対し冷却媒体流路構成部材２４を良好に保護することができる。しかも、冷却媒体流路構成部材２４は、ラジエータ７４、イオン交換器７２及び補機デバイス８４に冷却媒体を分配及び合流させる機能を有している。

また、供給ラビリンス流路６２及び排出ラビリンス流路６６の開口断面形状は、円形状又は楕円形状を有している。すなわち、角形ダクトの相当直径に寄与しない断面積を除いた形状にすることにより、流路断面積を縮小させて冷却媒体抵抗を増加させることが可能になる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システム９０の要部分解斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム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。

燃料電池システム９０は、燃料電池スタック１４の下部に接して配置される冷却媒体流路構成部材９２を備える。冷却媒体流路構成部材９２は、電気絶縁性を有する絶縁部材で形成されており、筐体部９４と蓋体部９６とを備える。筐体部９４は、上部が開放されるとともに、内部には、仕切り板５６を介して供給室５８ａと排出室５８ｂとが分離形成される。

図６及び図７に示すように、供給室５８ａには、複数枚の板部材９８が互いに千鳥状に配置されることにより、屈曲形状（又は湾曲形状）を有して蛇行する供給ラビリンス流路１００が形成される。排出室５８ｂには、複数枚の板部材１０２が互いに千鳥状に配置されることにより、屈曲形状（又は湾曲形状）を有して蛇行する排出ラビリンス流路１０４が形成される。

蓋体部９６には、供給ラビリンス流路１００の出口側と第１エンドプレート４８ａの冷却媒体入口通路（図示せず）とを連結する入口孔部６８ａが形成される。蓋体部９６には、排出ラビリンス流路１０４の入口側と第２エンドプレート４８ｂの冷却媒体出口通路（図示せず）とを連結する出口孔部６８ｂが形成される。

筐体部９４の正面には、供給ラビリンス流路１００の入口側に連結される供給配管７０ａの一端と、排出ラビリンス流路１０４の出口側に連結される排出配管７０ｂの一端とが接続される。筐体部９４の正面には、イオン交換器７２が配設される。イオン交換器７２は、仕切り板５６を跨いで、供給ラビリンス流路１００と排出ラビリンス流路１０４とに連結される。

このように構成される第２の実施形態では、冷却媒体流路構成部材９２には、複数枚の板部材９８が互いに千鳥状に配置されて供給ラビリンス流路１００が形成され、複数枚の板部材１０２が互いに千鳥状に配置されて排出ラビリンス流路１０４が形成されている。このため、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、特に冷却媒体流路構成部材９２の構成が簡素化し、経済的であるという利点がある。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システム１１０の要部分解斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム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。

燃料電池システム１１０は、燃料電池スタック１１２と、前記燃料電池スタック１１２の下部に接して配置される冷却媒体流路構成部材１１４とを備える。燃料電池スタック１１２は、発電セル２８の積層方向一端に配置される第１エンドプレート１１６ａと、前記発電セル２８の積層方向他端に配置される第２エンドプレート１１６ｂとを設ける。第１エンドプレート１１６ａには、冷却媒体入口通路５０ａ及び冷却媒体出口通路５０ｂが形成される。

冷却媒体流路構成部材１１４は、電気絶縁性を有する絶縁部材で形成されており、第１筐体部１１８、第２筐体部１２０及び蓋体部１２２を備え、これらが上下方向に積層される。蓋体部１２２の長手方向一端側には、入口孔部６８ａ及び出口孔部６８ｂが形成される。

最下位に配置される第１筐体部１１８は、上部が開放されるとともに、内部には、排出室５８ｂが形成される。図８及び図９に示すように、排出室５８ｂには、複数枚の板部材１２４が車幅方向に向かって互いに千鳥状に配置されることにより、屈曲形状（又は湾曲形状）を有して蛇行する排出ラビリンス流路１２６が形成される。

第１筐体部１１８上に配置される第２筐体部１２０は、上部が開放されるとともに、内部には、供給室５８ａが形成される。図８及び図１０に示すように、供給室５８ａの１つの角部には、出口孔部６８ｂの下方に位置し、前記出口孔部６８ｂに連通する開口部１２８が、前記供給室５８ａから遮断されて形成される。供給室５８ａには、複数枚の板部材１３０が車長方向に向かって互いに千鳥状に配置されることにより、屈曲形状（又は湾曲形状）を有して蛇行する供給ラビリンス流路１３２が形成される。

第１筐体部１１８の正面には、排出ラビリンス流路１２６の出口側に連結される排出配管７０ｂの一端が接続される。第２筐体部１２０の正面には、供給ラビリンス流路１３２の入口側に連結される供給配管７０ａの一端が接続される。第１筐体部１１８の正面と第２筐体部１２０の正面とには、イオン交換器７２が配設される。イオン交換器７２は、供給ラビリンス流路１３２と排出ラビリンス流路１２６とに連結される。

このように構成される第３の実施形態では、第１筐体部１１８には、複数枚の板部材１２４が互いに千鳥状に配置されて排出ラビリンス流路１２６が形成されている。第２筐体部１２０には、複数枚の板部材１３０が互いに千鳥状に配置されて供給ラビリンス流路１３２が形成されている。従って、それぞれ長尺な排出ラビリンス流路１２６及び供給ラビリンス流路１３２が上下に設けられており、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。

１０、９０、１１０…燃料電池システム
１２…燃料電池車両 １４、１１２…燃料電池スタック
１６…モータルーム １８…走行用モータ
２２…電圧制御ユニット ２４、９２、１１４…冷却媒体流路構成部材
２６…ケーシング ２８…発電セル
４２…水素ガス流路 ４４…空気流路
４６…冷却媒体流路 ５０ａ…冷却媒体入口通路
５０ｂ…冷却媒体出口通路 ５２…筐体部
５４…蓋体部 ５８ａ…供給室
５８ｂ…排出室 ６０ａ、６０ｂ、６４ａ、６４ｂ…ダクト部材
６２、１００、１３２…供給ラビリンス流路
６２ａ、６６ａ…下側ラビリンス流路 ６２ｂ、６６ｂ…上側ラビリンス流路
６６、１０４、１２６…排出ラビリンス流路
６８ａ、７３ａ…入口孔部 ６８ｂ、７３ｂ…出口孔部
７０ａ…供給配管 ７０ｂ…排出配管
７２…イオン交換器 ７４…ラジエータ
７６…冷媒ポンプ ７８、７９…三方弁
８４…補機デバイス ９４、１１８、１２０…筐体部
９６、１２２…蓋体部 ９８、１０２、１２４、１３０…板部材

Claims (7)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する複数の発電セルが積層された燃料電池スタックを備え、前記燃料電池スタックの内部には、冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成される燃料電池システムであって、
   前記燃料電池スタックの外側には、湾曲形状又は屈曲形状を有するラビリンス流路が内部に設けられた冷却媒体流路構成部材を備え、
   前記冷却媒体流路構成部材の流通口の一方は、前記燃料電池スタックの前記冷却媒体流路に接続され、
   前記流通口の他方は、ラジエータに連通していることを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１記載の燃料電池システムであって、
   前記ラビリンス流路は、前記冷却媒体流路に供給される冷却媒体を流通させる供給ラビリンス流路と、前記冷却媒体流路から排出される冷却媒体を流通させる排出ラビリンス流路と、を有し、
   前記供給ラビリンス流路は前記燃料電池スタックの前記冷却媒体流路の上流側に連通する冷却媒体入口通路が設けられた第１エンドプレート側に配置され、前記排出ラビリンス流路は前記燃料電池スタックの前記冷却媒体流路の下流側に連通する冷却媒体出口通路が設けられた第２エンドプレート側に配置されることを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項１記載の燃料電池システムであって、前記冷却媒体流路構成部材は、前記燃料電池スタックの底部に接して配置されていることを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池スタックには、前記冷却媒体流路に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給口及び前記冷却媒体流路から前記冷却媒体を排出する冷却媒体排出口が設けられ、
   前記冷却媒体流路構成部材の前記流通口は、前記冷却媒体供給口又は前記冷却媒体排出口の少なくともいずれかに接続されていることを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、前記冷却媒体を前記冷却媒体流路に供給する冷却媒体供給装置を備え、
   前記冷却媒体流路構成部材には、前記冷却媒体供給装置を構成する機器に接続される機器用流通口が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、前記ラビリンス流路の断面形状は、円形状又は楕円形状を有していることを特徴とする燃料電池システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、前記冷却媒体流路構成部材は、電気絶縁性を有する絶縁部材で形成されていることを特徴とする燃料電池システム。

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