JP6766661B2 - Stack manifold - Google Patents

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Description

本発明は、スタックマニホールドに関する。 The present invention relates to a stack manifold.

自動車等の車両に搭載される燃料電池には、同燃料電池のセルスタックに対し燃料ガス、酸化ガス、及び冷却水といった流体を流すためのスタックマニホールドが取り付けられている。こうしたスタックマニホールドは、特許文献１に示されるように、セルスタックのセル積層方向の端部に取り付けられるエンドプレートを備えている。このエンドプレートには上記セルスタックに燃料ガスを流すための流路が形成されており、その流路には燃料タンクからの燃料ガスを上記流路に流すための燃料配管が接続されている。 A stack manifold for flowing fluids such as fuel gas, oxidizing gas, and cooling water is attached to a fuel cell mounted on a vehicle such as an automobile. As shown in Patent Document 1, such a stack manifold includes an end plate attached to an end portion of the cell stack in the cell stacking direction. The end plate is formed with a flow path for flowing fuel gas through the cell stack, and a fuel pipe for flowing fuel gas from the fuel tank to the flow path is connected to the flow path.

燃料電池は、スタックマニホールドを介してセルスタックに対し給排される燃料ガスと酸化ガスとを用いて発電を行う。燃料電池での発電後の排気については、燃料ガスが含まれているため、水分と分離された後に上記燃料配管に戻される。詳しくは、水分と分離された後の上記排気を流すためのリターン配管を設け、そのリターン配管を上記燃料配管に接続することにより、燃料ガスが含まれた上記排気を燃料配管及びエンドプレートの流路を介して再び燃料電池（セルスタック）に流すようにしている。 The fuel cell generates electricity by using the fuel gas and the oxide gas supplied and discharged to the cell stack via the stack manifold. Since the exhaust gas after power generation by the fuel cell contains fuel gas, it is returned to the above fuel pipe after being separated from the water content. Specifically, by providing a return pipe for flowing the exhaust after being separated from the water and connecting the return pipe to the fuel pipe, the exhaust containing the fuel gas can be flowed through the fuel pipe and the end plate. It is made to flow to the fuel cell (cell stack) again through the road.

特許第５２２８７０４号公報Japanese Patent No. 5228704

上記燃料電池においては、発電後の排気をセルスタックに流すためにリターン配管を燃料配管に対し接続しなければならず、そうした接続構造を実現するためのスペースを車両上に確保しなければならない分、車両における各種機器の搭載位置の制約が大きくなることは否めない。 In the above fuel cell, the return pipe must be connected to the fuel pipe in order to allow the exhaust gas after power generation to flow to the cell stack, and the space for realizing such a connection structure must be secured on the vehicle. It is undeniable that restrictions on the mounting positions of various devices in vehicles will increase.

本発明の目的は、発電後の排気をセルスタックに流すための構造を実現するに当たり、そのために必要とされるスペースを小さく抑えることができるスタックマニホールドを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a stack manifold that can reduce the space required for realizing a structure for flowing exhaust gas after power generation to a cell stack.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するスタックマニホールドは、燃料電池のセルスタックのセル積層方向の端部に取り付けられるエンドプレートを備えており、同エンドプレートには上記セルスタックに燃料ガスを流すための流路が形成されている。この流路は、エンドプレートにおける厚さ方向の両端面間を貫通して上記セルスタックに繋がるメイン流路と、上記両端面のうち上記セルスタックとは反対側の端面で開口するとともにエンドプレートの厚みの範囲内で上記メイン流路に対し接続されているリターン流路と、を有している。 Hereinafter, means for solving the above problems and their actions and effects will be described.
The stack manifold that solves the above problems is provided with an end plate attached to the end of the cell stack of the fuel cell in the cell stacking direction, and the end plate is formed with a flow path for flowing fuel gas through the cell stack. Has been done. This flow path is opened at the main flow path that penetrates between both end faces in the thickness direction of the end plate and is connected to the cell stack, and at the end face of both end faces opposite to the cell stack, and at the end plate. It has a return flow path connected to the main flow path within a thickness range.

この構成によれば、セルスタックに燃料ガスを流すための燃料配管がエンドプレートのメイン流路に接続される一方、発電後の排気を再びセルスタックに流すためのリターン配管がエンドプレートのリターン流路に接続される。これにより、リターン配管から流れる排気は、エンドプレートのメイン流路におけるリターン流路との接続部分で燃料配管からの燃料ガスと混合されてセルスタックに流される。上記メイン流路及び上記リターン流路はエンドプレートにおける厚さ方向の両端面間に形成されているため、発電後の排気をセルスタックに流すための構造をエンドプレートにおける厚さ方向の両端面間で実現することができ、上記構造を実現するために必要とされるスペースを小さく抑えることができるようになる。 According to this configuration, the fuel pipe for flowing the fuel gas to the cell stack is connected to the main flow path of the end plate, while the return pipe for flowing the exhaust gas after power generation to the cell stack again is the return flow of the end plate. Connected to the road. As a result, the exhaust gas flowing from the return pipe is mixed with the fuel gas from the fuel pipe at the connection portion with the return flow path in the main flow path of the end plate and flows to the cell stack. Since the main flow path and the return flow path are formed between both end faces in the thickness direction of the end plate, a structure for flowing exhaust gas after power generation to the cell stack is provided between both end faces in the thickness direction of the end plate. It becomes possible to keep the space required for realizing the above structure small.

本発明によれば、発電後の排気をセルスタックに流すための構造を実現するに当たり、そのために必要とされるスペースを小さく抑えることができる。 According to the present invention, in realizing a structure for flowing the exhaust gas after power generation to the cell stack, the space required for that purpose can be kept small.

スタックマニホールド及び燃料電池を示す略図。The schematic which shows the stack manifold and the fuel cell. スタックマニホールドのエンドプレートにおけるメイン流路及びリターン流路周りを拡大して示す断面図。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view around the main flow path and the return flow path in the end plate of the stack manifold. 上記エンドプレートをスタックマニホールド側の端面から見た状態を示す平面図。The plan view which shows the state which the said end plate was seen from the end face on the stack manifold side. スタックマニホールドのエンドプレートにおけるメイン流路及びリターン流路周りを拡大して示す断面図。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view around the main flow path and the return flow path in the end plate of the stack manifold. 上記エンドプレートをスタックマニホールド側の端面から見た状態を示す平面図。The plan view which shows the state which the said end plate was seen from the end face on the stack manifold side.

以下、スタックマニホールドの一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、自動車等の車両に搭載される燃料電池１には、その燃料電池１のセルスタック２に対し、水素（燃料ガス）、空気（酸化ガス）、及び冷却水（冷却液）といった流体を流すためのスタックマニホールド３が取り付けられている。この燃料電池１は、スタックマニホールド３を介してセルスタック２に対し給排される水素と空気とを用いて発電を行う。また、燃料電池１での発電後の排気については、発電に用いられなかった水素が含まれているため、燃料電池１外に一旦排出された後に上記水素とともに再びセルスタック２に流される。 Hereinafter, one embodiment of the stack manifold will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 1, in a fuel cell 1 mounted on a vehicle such as an automobile, hydrogen (fuel gas), air (oxidized gas), and cooling water (cooling fluid) are provided with respect to the cell stack 2 of the fuel cell 1. ) Is attached to the stack manifold 3 for flowing the fluid. The fuel cell 1 generates electricity using hydrogen and air supplied and discharged to and discharged from the cell stack 2 via the stack manifold 3. Further, since the exhaust gas after power generation in the fuel cell 1 contains hydrogen that has not been used for power generation, it is once discharged to the outside of the fuel cell 1 and then flowed into the cell stack 2 again together with the hydrogen.

スタックマニホールド３は、セルスタック２のセル積層方向（図１の左右方向）の端部に取り付けられるエンドプレート４を備えている。このエンドプレート４には、燃料タンク５内の水素をセルスタック２に流すための燃料配管６が接続されるとともに、セルスタック２での発電後の排気を排出するための排気管７が接続されている。排気管７は上記排気から水分を分離するための気液分離器８に繋がっており、その気液分離器８で水分と分離された後の上記排気はエンドプレート４に接続されたリターン配管９を介してセルスタック２に流される。 The stack manifold 3 includes an end plate 4 attached to an end portion of the cell stack 2 in the cell stacking direction (left-right direction in FIG. 1). A fuel pipe 6 for flowing hydrogen in the fuel tank 5 to the cell stack 2 is connected to the end plate 4, and an exhaust pipe 7 for discharging the exhaust gas after power generation in the cell stack 2 is connected. ing. The exhaust pipe 7 is connected to a gas-liquid separator 8 for separating water from the exhaust, and the exhaust after being separated from the water by the gas-liquid separator 8 is a return pipe 9 connected to the end plate 4. It is sent to the cell stack 2 via.

エンドプレート４には、同エンドプレート４における厚さ方向の両端面４ａ，４ｂ間を貫通してセルスタック２に繋がるメイン流路１０と、上記両端面４ａ，４ｂのうちセルスタック２とは反対側の端面４ａで開口するとともにエンドプレート４の厚みの範囲内で前記メイン流路１０に対し接続されているリターン流路１１と、が形成されている。エンドプレート４の端面４ａにおけるメイン流路１０の開口部には上記燃料配管６が接続されており、上記端面４ａにおけるリターン流路１１の開口部には上記リターン配管９が接続されている。なお、上記メイン流路１０及び上記リターン流路１１は、セルスタック２に燃料ガス（水素）を流すための流路として機能する。 The end plate 4 has a main flow path 10 that penetrates between both end surfaces 4a and 4b in the thickness direction of the end plate 4 and is connected to the cell stack 2, and the end plates 4a and 4b that are opposite to the cell stack 2. A return flow path 11 that opens at the end surface 4a on the side and is connected to the main flow path 10 within the thickness range of the end plate 4 is formed. The fuel pipe 6 is connected to the opening of the main flow path 10 in the end surface 4a of the end plate 4, and the return pipe 9 is connected to the opening of the return flow path 11 in the end surface 4a. The main flow path 10 and the return flow path 11 function as flow paths for flowing fuel gas (hydrogen) into the cell stack 2.

次に、エンドプレート４におけるメイン流路１０及びリターン流路１１の詳細について説明する。
図２に示すように、エンドプレート４における厚さ方向の両端面４ａ，４ｂのうち、セルスタック２側（図２の下側）の端面４ｂには出口穴１２が形成されているとともに、セルスタック２と反対側（図２の上側）の端面４ａには第１入口穴１３と第２入口穴１４とが平行に形成されている。第１入口穴１３と出口穴１２とは、上記両端面４ａ，４ｂの延びる方向（図２の左右方向）において互いの一部が重なることにより連通して上記メイン流路１０を形成するものである。また、第２入口穴１４は、その一部が上記両端面４ａ，４ｂの延びる方向において出口穴１２と重なることにより、同出口穴１２（メイン流路１０）と連通する上記リターン流路１１を形成するものである。 Next, the details of the main flow path 10 and the return flow path 11 in the end plate 4 will be described.
As shown in FIG. 2, of the end plates 4a and 4b in the thickness direction of the end plate 4, the end surface 4b on the cell stack 2 side (lower side of FIG. 2) has an outlet hole 12 and a cell. The first inlet hole 13 and the second inlet hole 14 are formed in parallel on the end surface 4a on the side opposite to the stack 2 (upper side in FIG. 2). The first inlet hole 13 and the outlet hole 12 communicate with each other by overlapping a part of each other in the extending direction (left-right direction in FIG. 2) of both end faces 4a and 4b to form the main flow path 10. is there. Further, the second inlet hole 14 has a return flow path 11 that communicates with the outlet hole 12 (main flow path 10) by partially overlapping the outlet hole 12 in the extending direction of both end faces 4a and 4b. It is what forms.

図３は、図２のエンドプレート４を端面４ａ側から見た状態を示している。図３から分かるように、出口穴１２、第１入口穴１３、及び第２入口穴１４の平断面はそれぞれ略四角形状となっており、第１入口穴１３は出口穴１２の平断面における対角線上の一方の角部に位置する一方、第２入口穴１４は上記対角線上のもう一方の角部に位置している。 FIG. 3 shows a state in which the end plate 4 of FIG. 2 is viewed from the end surface 4a side. As can be seen from FIG. 3, the flat cross sections of the outlet hole 12, the first inlet hole 13, and the second inlet hole 14 are substantially square, and the first inlet hole 13 is a diagonal line in the plan cross section of the outlet hole 12. The second inlet hole 14 is located at the other corner on the diagonal, while it is located at the upper corner.

図２に示すように、第１入口穴１３と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の両端面４ａ，４ｂの延びる方向についての重なり量と、第２入口穴１４と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の両端面４ａ，４ｂの延びる方向についての重なり量とは、等しくなるようにされている。一方、第１入口穴１３と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の厚さ方向（図２の上下方向）についての重なり量と、第２入口穴１４と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の厚さ方向についての重なり量とは、異なるようにされている。 As shown in FIG. 2, the amount of overlap in the extending direction of both end surfaces 4a and 4b of the end plate 4 in the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 and the end plate 4 in the second inlet hole 14 and the outlet hole 12 The amount of overlap in the extending direction of both end faces 4a and 4b is set to be equal. On the other hand, the amount of overlap in the thickness direction of the end plate 4 between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 (vertical direction in FIG. 2) and the thickness of the end plate 4 at the second inlet hole 14 and the outlet hole 12 It is designed to be different from the amount of overlap in the direction.

第１入口穴１３の底面における出口穴１２と重なっていない部分には、エンドプレート４の両端面４ａ，４ｂに対し傾斜した状態となる傾斜面１３ａが形成されている。また、第２入口穴１４の底面における出口穴１２と重なっていない部分には、エンドプレート４の両端面４ａ，４ｂに対し傾斜した状態となる傾斜面１４ａが形成されている。 An inclined surface 13a that is inclined with respect to both end surfaces 4a and 4b of the end plate 4 is formed at a portion of the bottom surface of the first entrance hole 13 that does not overlap with the outlet hole 12. Further, an inclined surface 14a that is inclined with respect to both end surfaces 4a and 4b of the end plate 4 is formed at a portion of the bottom surface of the second inlet hole 14 that does not overlap with the outlet hole 12.

次に、スタックマニホールド３の作用について説明する。
燃料配管６内の水素がエンドプレート４のメイン流路１０（第１入口穴１３及び出口穴１２）を介してセルスタック２に流されるとき、リターン配管９内の排気がエンドプレート４のリターン流路１１（第２入口穴１４）に流される。そして、第１入口穴１３内の排気は、メイン流路１０における第２入口穴１４との接続部分（出口穴１２）で水素と混合されてセルスタック２に流される。上記メイン流路１０及び上記リターン流路１１はエンドプレート４における厚さ方向の両端面４ａ，４ｂ間に形成されているため、発電後の排気をセルスタック２に流すための構造をエンドプレート４における厚さ方向の両端面４ａ，４ｂ間で実現することができ、上記構造を実現するために必要とされるスペースが小さく抑えられる。 Next, the operation of the stack manifold 3 will be described.
When hydrogen in the fuel pipe 6 flows into the cell stack 2 through the main flow path 10 (first inlet hole 13 and outlet hole 12) of the end plate 4, the exhaust in the return pipe 9 is the return flow of the end plate 4. It is flushed to the road 11 (second entrance hole 14). Then, the exhaust gas in the first inlet hole 13 is mixed with hydrogen at the connection portion (outlet hole 12) with the second inlet hole 14 in the main flow path 10 and flows into the cell stack 2. Since the main flow path 10 and the return flow path 11 are formed between both end faces 4a and 4b in the thickness direction of the end plate 4, the end plate 4 has a structure for flowing the exhaust gas after power generation to the cell stack 2. It can be realized between both end faces 4a and 4b in the thickness direction in the above, and the space required for realizing the above structure can be suppressed to a small size.

セルスタック２での発電後の排気には水素以外に窒素や水蒸気なども含まれているため、リターン配管９からの排気をセルスタック２に流す際には燃料配管６からの水素に上記排気を効果的に混合し、セルスタック２に流れるガス中の水素の濃度に偏りが生じないようにすることが好ましい。燃料配管６からの水素が第１入口穴１３から出口穴１２に流れる際、第１入口穴１３の底面に形成された傾斜面１３ａによって第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素の流れに変化が生じる。一方、リターン配管９からの排気が第２入口穴１４から出口穴１２に流れる際、第２入口穴１４の底面に形成された傾斜面１４ａによって第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気の流れに変化が生じる。このように、第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素と第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気とにはそれぞれ流れの変化が出口穴１２内で生じ、それらの流れの変化によって水素と排気とを効果的に混合することができる。 Since the exhaust gas after power generation in the cell stack 2 contains nitrogen, water vapor, etc. in addition to hydrogen, when the exhaust gas from the return pipe 9 flows to the cell stack 2, the above exhaust gas is applied to the hydrogen from the fuel pipe 6. It is preferable to mix them effectively so that the concentration of hydrogen in the gas flowing through the cell stack 2 is not biased. When hydrogen from the fuel pipe 6 flows from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12, the inclined surface 13a formed on the bottom surface of the first inlet hole 13 causes the hydrogen to flow from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12. Changes occur. On the other hand, when the exhaust gas from the return pipe 9 flows from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12, the exhaust gas flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 by the inclined surface 14a formed on the bottom surface of the second inlet hole 14 There is a change in the flow. In this way, changes in the flow of hydrogen flowing from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12 and the exhaust gas flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 occur in the outlet hole 12, and the changes in the flows cause changes in the flow. Hydrogen and exhaust can be effectively mixed.

第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素の流れの方向は傾斜面１３ａの傾斜の向き及び角度によって変わり、第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気の流れの方向は傾斜面１４ａの傾斜の向き及び角度によって変わる。そして、この実施形態では、第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素の流れの方向と第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気の流れの方向とがそれぞれ、出口穴１２内での上記水素と上記排気との混合を促進し得る方向となるよう傾斜面１３ａ，１４ａの傾斜の方向及び角度が調整されている。詳しくは、出口穴１２に流入した上記水素及び上記排気を同出口穴１２の内壁面に沿って図３に矢印で示すように旋回させるべく、傾斜面１３ａ及び傾斜面１４ａが上記矢印方向に向うほど端面４ｂに近づくように傾斜するとともに、その傾斜の角度が上記矢印方向への旋回を強める値とされている。 The direction of the flow of hydrogen flowing from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12 changes depending on the direction and angle of inclination of the inclined surface 13a, and the direction of the exhaust flow flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 is the inclined surface 14a. It depends on the direction and angle of inclination. Then, in this embodiment, the direction of the flow of hydrogen flowing from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12 and the direction of the exhaust flow flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 are in the outlet hole 12, respectively. The direction and angle of inclination of the inclined surfaces 13a and 14a are adjusted so as to promote mixing of the hydrogen and the exhaust. Specifically, the inclined surface 13a and the inclined surface 14a are directed in the direction of the arrow so that the hydrogen and the exhaust gas flowing into the outlet hole 12 are swirled along the inner wall surface of the outlet hole 12 as shown by an arrow in FIG. It is tilted so as to approach the end face 4b, and the angle of the tilt is set to a value that strengthens the turning in the direction of the arrow.

なお、出口穴１２に流入した上記水素と上記排気とが同出口穴１２内で互いに逆向きに旋回してぶつかり合うことが、出口穴１２内での上記水素と上記排気との混合を促進し得る場合には、傾斜面１３ａと傾斜面１４ａとの傾斜の方向を逆向きとすることが好ましい。この場合、傾斜面１３ａの傾斜の角度と傾斜面１４ａの傾斜の角度とをそれぞれ、出口穴１２に流入した上記水素と上記排気とが効率よくぶつかり合う値に調整することが好ましい。 The hydrogen flowing into the outlet hole 12 and the exhaust gas swirl in opposite directions in the outlet hole 12 and collide with each other, which promotes mixing of the hydrogen and the exhaust gas in the outlet hole 12. In the case of obtaining, it is preferable that the direction of inclination of the inclined surface 13a and the inclined surface 14a is opposite. In this case, it is preferable to adjust the inclination angle of the inclined surface 13a and the inclination angle of the inclined surface 14a to values at which the hydrogen flowing into the outlet hole 12 and the exhaust gas efficiently collide with each other.

第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素の流速は、第１入口穴１３と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の厚さ方向（図２の上下方向）についての重なり量の調整を通じて、第１入口穴１３と出口穴１２との接続部分の水素の流通面積を変えることによって調整される。一方、第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気の流速は、第２入口穴１４と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の厚さ方向についての重なり量の調整を通じて、第２入口穴１４から出口穴１２との接続部分の排気の流通面積を変えることによって調整される。ここで、第１入口穴１３と出口穴１２との上記重なり量と第２入口穴１４と出口穴１２との上記重なり量とは、上述したように互いに異なるようにされている。従って、それら重なり量を個別に調整することにより、第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素の流速と第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気の流速とを個別に調整することができる。 The flow velocity of hydrogen flowing from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12 is determined by adjusting the amount of overlap of the end plate 4 in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2) between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12. 1 It is adjusted by changing the hydrogen flow area of the connection portion between the inlet hole 13 and the outlet hole 12. On the other hand, the flow velocity of the exhaust gas flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 is adjusted from the second inlet hole 14 through the adjustment of the amount of overlap in the thickness direction of the end plate 4 between the second inlet hole 14 and the outlet hole 12. It is adjusted by changing the flow area of the exhaust gas at the connection portion with the outlet hole 12. Here, the amount of overlap between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 and the amount of overlap between the second inlet hole 14 and the outlet hole 12 are made different from each other as described above. Therefore, by individually adjusting the amount of overlap, the flow velocity of hydrogen flowing from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12 and the flow velocity of the exhaust gas flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 can be individually adjusted. it can.

ちなみに、この実施形態では、第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素の流速と第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気の流速とがそれぞれ、出口穴１２内での上記水素と上記排気との混合を促進し得る値となるよう調整されている。詳しくは、上記水素の流量が上記排気の流量よりも多くなる関係から、第１入口穴１３と出口穴１２との上記重なり量を第２入口穴１４と出口穴１２との上記重なり量よりも大きくする。これにより、第１入口穴１３と出口穴１２との接続部分の水素の流通面積を第２入口穴１４と出口穴１２との接続部分の排気の流通面積よりも大きくし、上記水素の流速と上記排気の流速とが等しくなるようにしている。 By the way, in this embodiment, the flow velocity of hydrogen flowing from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12 and the flow velocity of the exhaust gas flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 are the above-mentioned hydrogen in the outlet hole 12 and the above-mentioned, respectively. It is adjusted to a value that can promote mixing with the exhaust gas. Specifically, since the flow rate of hydrogen is larger than the flow rate of the exhaust gas, the amount of overlap between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 is larger than the amount of overlap between the second inlet hole 14 and the outlet hole 12. Enlarge. As a result, the hydrogen flow area at the connection portion between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 is made larger than the exhaust gas flow area at the connection portion between the second inlet hole 14 and the outlet hole 12, and the flow velocity of hydrogen is increased. The flow velocity of the exhaust gas is made equal to that of the exhaust gas.

なお、上記水素の流速と上記排気の流速とを互いに異なる任意の値とすることが出口穴１２内での上記水素と上記排気との混合を促進し得る場合には、そうした流速を実現できるよう第１入口穴１３と出口穴１２との上記重なり量及び第２入口穴１４と出口穴１２との上記重なり量の調整を行うことが好ましい。 If it is possible to promote the mixing of the hydrogen and the exhaust in the outlet hole 12 by setting the flow velocity of the hydrogen and the flow velocity of the exhaust to different values, such a flow velocity can be realized. It is preferable to adjust the amount of overlap between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 and the amount of overlap between the second inlet hole 14 and the outlet hole 12.

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）燃料タンク５からの水素をセルスタック２に流すためのメイン流路１０、及び、セルスタック２での発電後の排気をメイン流路１０に流すためのリターン流路１１が、エンドプレート４における厚さ方向の両端面４ａ，４ｂ間に形成されている。このため、発電後の排気をセルスタック２に流すための構造をエンドプレート４における厚さ方向の両端面４ａ，４ｂ間で実現することができ、上記構造を実現するために必要とされるスペースを小さく抑えることができる。 According to the present embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The end plate is a main flow path 10 for flowing hydrogen from the fuel tank 5 to the cell stack 2 and a return flow path 11 for flowing the exhaust gas after power generation in the cell stack 2 to the main flow path 10. It is formed between both end faces 4a and 4b in the thickness direction in No. 4. Therefore, a structure for flowing the exhaust gas after power generation to the cell stack 2 can be realized between both end surfaces 4a and 4b in the thickness direction of the end plate 4, and the space required for realizing the above structure can be realized. Can be kept small.

（２）燃料配管６からの水素がメイン流路１０を形成する第１入口穴１３から出口穴１２に流れる際、第１入口穴１３の底面に形成された傾斜面１３ａによって第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素の流れに変化が生じる。一方、リターン配管９からの排気がリターン流路１１を形成する第２入口穴１４から上記出口穴１２に流れる際、第２入口穴１４の底面に形成された傾斜面１４ａによって第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気の流れに変化が生じる。このように、第１入口穴１３から出口穴１２に流れる水素と第２入口穴１４から出口穴１２に流れる排気とにはそれぞれ流れの変化が出口穴１２内で生じるため、それらの流れの変化によって水素と排気とを効果的に混合することができるようになる。 (2) When hydrogen from the fuel pipe 6 flows from the first inlet hole 13 forming the main flow path 10 to the outlet hole 12, the first inlet hole 13 is formed by the inclined surface 13a formed on the bottom surface of the first inlet hole 13. A change occurs in the flow of hydrogen flowing from the outlet hole 12. On the other hand, when the exhaust gas from the return pipe 9 flows from the second inlet hole 14 forming the return flow path 11 to the outlet hole 12, the second inlet hole 14 is formed by the inclined surface 14a formed on the bottom surface of the second inlet hole 14. The flow of exhaust gas flowing from the air to the outlet hole 12 is changed. In this way, changes in the flow of hydrogen flowing from the first inlet hole 13 to the outlet hole 12 and the exhaust gas flowing from the second inlet hole 14 to the outlet hole 12 occur in the outlet hole 12, so that the flow changes. Allows for effective mixing of hydrogen and exhaust.

（３）第１入口穴１３は出口穴１２の平断面における対角線上の一方の角部に位置しており、第２入口穴１４は上記対角線上のもう一方の角部に位置している。このため、第１入口穴１３と第２入口穴１４とは、それぞれを出口穴１２に連通させた状態のもと、互いに最も離れた状態となる。このため、第１入口穴１３及び第２入口穴１４と出口穴１２との大きさが近い場合であっても、第１入口穴１３と第２入口穴１４とをそれぞれ出口穴１２に連通させつつ、第１入口穴１３と第２入口穴１４とが互いに重ならないようにすることができる。また、第１入口穴１３と第２入口穴１４と離れているため、それらに接続される燃料配管６とリターン配管９との干渉を抑制することができる。 (3) The first inlet hole 13 is located at one corner on the diagonal in the plan section of the outlet hole 12, and the second inlet hole 14 is located at the other corner on the diagonal. Therefore, the first inlet hole 13 and the second inlet hole 14 are in the state of being farthest from each other under the state of communicating with the outlet hole 12. Therefore, even when the sizes of the first inlet hole 13 and the second inlet hole 14 and the outlet hole 12 are close to each other, the first inlet hole 13 and the second inlet hole 14 are communicated with the outlet hole 12, respectively. At the same time, the first inlet hole 13 and the second inlet hole 14 can be prevented from overlapping each other. Further, since the first inlet hole 13 and the second inlet hole 14 are separated from each other, interference between the fuel pipe 6 and the return pipe 9 connected to them can be suppressed.

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図４及び図５に示すように、第１入口穴１３と出口穴１２との重なり方、及び、第２入口穴１４と出口穴１２との重なり方を変更してもよい。この場合、第１入口穴１３と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の厚さ方向（図４の上下方向）についての重なり量と、第２入口穴１４と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の厚さ方向についての重なり量とが、等しくなるようにされる。一方、第１入口穴１３と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の両端面４ａ，４ｂの延びる方向についての重なり量と、第２入口穴１４と出口穴１２とにおけるエンドプレート４の両端面４ａ，４ｂの延びる方向についての重なり量とは、異なるようにされる。ちなみに、この例においては、第１入口穴１３と出口穴１２との上記重なり量を第２入口穴１４と出口穴１２との上記重なり量よりも大きくしている。 The above embodiment can be changed as follows, for example.
-As shown in FIGS. 4 and 5, the overlapping method of the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 and the overlapping method of the second inlet hole 14 and the outlet hole 12 may be changed. In this case, the amount of overlap in the thickness direction of the end plate 4 between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 (vertical direction in FIG. 4) and the thickness of the end plate 4 at the second inlet hole 14 and the outlet hole 12 The amount of overlap in the vertical direction is made equal. On the other hand, the amount of overlap of the end plate 4 both end surfaces 4a and 4b in the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 in the extending direction and the end plate 4 end surface 4a in the second inlet hole 14 and the outlet hole 12 The amount of overlap in the extending direction of 4b is set to be different. By the way, in this example, the amount of overlap between the first inlet hole 13 and the outlet hole 12 is made larger than the amount of overlap between the second inlet hole 14 and the outlet hole 12.

・第１入口穴１３及び第２入口穴１４については、必ずしも出口穴１２の平断面における対角線上の角部に位置している必要はない。
・出口穴１２、第１入口穴１３、及び第２入口穴１４の平断面を、略四角形状以外の形状としてもよい。 The first inlet hole 13 and the second inlet hole 14 do not necessarily have to be located at diagonal corners in the plan section of the outlet hole 12.
-The flat cross sections of the outlet hole 12, the first inlet hole 13, and the second inlet hole 14 may have a shape other than a substantially quadrangular shape.

・メイン流路１０については、必ずしも出口穴１２と第１入口穴１３とで形成されている必要はなく、例えば一本の通路で形成されていてもよい。
・リターン流路１１については、必ずしも第２入口穴１４によって形成されている必要はなく、例えば一本の通路で形成されていてもよい。 -The main flow path 10 does not necessarily have to be formed by the outlet hole 12 and the first inlet hole 13, and may be formed by, for example, one passage.
The return passage 11 does not necessarily have to be formed by the second inlet hole 14, and may be formed by, for example, one passage.

１…燃料電池、２…セルスタック、３…スタックマニホールド、４…エンドプレート、４ａ…端面、４ｂ…端面、５…燃料タンク、６…燃料配管、７…排気管、８…気液分離器、９…リターン配管、１０…メイン流路、１１…リターン流路、１２…出口穴、１３…第１入口穴、１３ａ…傾斜面、１４…第２入口穴、１４ａ…傾斜面。 1 ... Fuel cell, 2 ... Cell stack, 3 ... Stack manifold, 4 ... End plate, 4a ... End face, 4b ... End face, 5 ... Fuel tank, 6 ... Fuel piping, 7 ... Exhaust pipe, 8 ... Gas-liquid separator, 9 ... Return pipe, 10 ... Main flow path, 11 ... Return flow path, 12 ... Outlet hole, 13 ... First inlet hole, 13a ... Inclined surface, 14 ... Second inlet hole, 14a ... Inclined surface.

Claims (2)

燃料電池のセルスタックのセル積層方向の端部に取り付けられるエンドプレートを備えており、前記エンドプレートには前記セルスタックに燃料ガスを流すための流路が形成されているスタックマニホールドにおいて、
前記流路は、前記エンドプレートにおける厚さ方向の両端面間を貫通して前記セルスタックに繋がるメイン流路と、前記両端面のうち前記セルスタックとは反対側の端面で開口するとともに前記エンドプレートの厚みの範囲内で前記メイン流路に対し接続されているリターン流路と、を有しており、
前記エンドプレートの前記セルスタックとは反対側の端面での前記メイン流路の開口部は、前記燃料ガスを流すための燃料配管が接続されるものであり、
前記エンドプレートの前記セルスタックとは反対側の端面での前記リターン流路の開口部は、前記セルスタックでの発電後の排気を流すためのリターン配管が接続されるものであることを特徴とするスタックマニホールド。 In a stack manifold, which is provided with an end plate attached to the end of the cell stack of a fuel cell in the cell stacking direction, and the end plate is formed with a flow path for flowing fuel gas through the cell stack.
The flow path is opened at the main flow path that penetrates between both end faces in the thickness direction of the end plate and is connected to the cell stack, and at the end face of both end faces opposite to the cell stack, and the end. It has a return flow path that is connected to the main flow path within the thickness range of the plate .
The opening of the main flow path on the end surface of the end plate opposite to the cell stack is connected to a fuel pipe for flowing the fuel gas.
The opening of the return flow path on the end surface of the end plate opposite to the cell stack is characterized in that a return pipe for flowing exhaust gas after power generation in the cell stack is connected. Stack manifold. 前記エンドプレートにおける厚さ方向の両端面のうち、前記セルスタック側の端面には出口穴が形成されているとともに、前記セルスタックと反対側の端面には第１入口穴と第２入口穴とが平行に形成されており、
前記第１入口穴と前記出口穴とは前記両端面の延びる方向において互いの一部が重なることにより連通して前記メイン流路を形成するものであり、
前記第１入口穴の開口部が前記エンドプレートの前記セルスタックとは反対側の端面での前記メイン流路の開口部となり、
前記第２入口穴は、その一部が前記両端面の延びる方向において前記出口穴と重なることにより同出口穴と連通する前記リターン流路を形成するものであり、
前記第２入口穴の開口部が前記エンドプレートの前記セルスタックとは反対側の端面での前記リターン流路の開口部となり、
前記第１入口穴の底面及び前記第２入口穴の底面には、前記エンドプレートにおける厚さ方向の両端面に対し傾斜した状態となる傾斜面が形成されている請求項１に記載のスタックマニホールド。 Of both end faces in the thickness direction of the end plate, an outlet hole is formed on the end face on the cell stack side, and a first inlet hole and a second entrance hole are formed on the end face on the opposite side of the cell stack. Are formed in parallel,
The first inlet hole and the outlet hole communicate with each other by overlapping a part of each other in the extending direction of both end faces, and form the main flow path.
The opening of the first inlet hole becomes the opening of the main flow path on the end surface of the end plate opposite to the cell stack.
The second inlet hole forms the return flow path that communicates with the outlet hole by partially overlapping the outlet hole in the extending direction of both end faces.
The opening of the second inlet hole serves as an opening of the return flow path on the end surface of the end plate opposite to the cell stack.
The stack manifold according to claim 1, wherein an inclined surface is formed on the bottom surface of the first inlet hole and the bottom surface of the second inlet hole so as to be inclined with respect to both end surfaces in the thickness direction of the end plate. ..
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