JP7223285B2 - 燃料電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。
燃料電池は、燃料ガス及び酸化剤ガスの化学反応により発電する複数の単セルと、複数の単セルの積層方向の両端面に重なる一対のエンドプレートとを有する。例えば特許文献１には、一方のエンドプレートの内部に、燃料オフガスを燃料電池に循環させるエゼクタと、燃料電池からエゼクタに至る燃料オフガスの還流路とを設けた燃料電池システムが開示されている。
特開２００１－１４３７３４号公報
上記の構成によると、燃料電池システムの設置スペースを削減し得るが、燃料オフガスの還流路がエンドプレートの内部に設けられると、燃料電池の発熱によりエンドプレートが加熱するため、燃料オフガスの温度が上昇し、その体積が膨張する。これにより、エゼクタから燃料電池に循環する燃料オフガス中の燃料ガス量が減少するため、発電性能が低下するおそれがある。
また、エゼクタには燃料タンクから低温の燃料ガスが供給されるため、燃料ガスの断熱膨張によりエゼクタ内の燃料オフガスが冷却される。燃料オフガスには、燃料電池の発電で生じた水蒸気が含まれているため、燃料オフガスが冷却されると、飽和水蒸気量の低下により結露が発生する。結露で生じた液水はエゼクタから燃料電池内の燃料ガスの流路に流れ込み、燃料ガスの流れを阻害することにより発電性能が低下するおそれがある。
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、発電性能の低下を抑制することができる省スペースの燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電する複数の単セルが積層された積層体と、前記積層体の積層方向の両端面に重なる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、前記積層体から排出され前記積層体に循環する燃料オフガスが流れる循環路と、前記燃料ガスを貯留するタンクから前記燃料ガスが流入する流入口、前記循環路から前記燃料オフガスが吸入される吸入口、前記燃料ガス及び前記燃料オフガスを吐出する吐出口、及び前記吐出口に向かう前記燃料ガス及び前記燃料オフガスが流れるディフューザを備えるエゼクタとを有し、前記積層体は、前記積層方向に沿って前記燃料ガス及び前記燃料オフガスが流れるマニホルドを備え、前記第１エンドプレートは、前記エゼクタを収容する凹部と、前記吐出口及び前記マニホルドを互いに連通させる連通孔とを有し、前記エゼクタは、前記ディフューザ内の前記燃料ガス及び前記燃料オフガスが流れる方向を前記第１エンドプレートの板面に沿わせ、前記吸入口を露出させた状態で前記凹部の内面に接している。
上記の構成によると、エゼクタは、ディフューザ内の燃料ガス及び燃料オフガスの流れ方向をエンドプレートの板面に沿わせ、吸入口を露出させた状態で凹部の内面に接している。このため、エゼクタは、燃料電池スタックの発電で生じた熱をエンドプレートから十分に受けることができる。したがって、エゼクタは、タンクから流入した低温の燃料ガスを昇温して、燃料オフガスの冷却を抑制することができるため、結露が効果的に抑制される。
また、エゼクタの吸入口は凹部から露出しているため、循環路は凹部に収容されていない。このため、循環路を流れる燃料オフガスの昇温が抑制され、燃料電池スタックに循環する燃料オフガス中の燃料ガス量が減少することが抑制される。
よって、燃料電池システムは、発電性能の低下を抑制するとともに、省スペース化することができる。
上記の燃料電池システムは、前記凹部に収容されて、前記吐出口から吐出された前記燃料ガス及び前記燃料オフガスを前記連通孔に導入する導入管を有し、前記導入管は、前記エゼクタからの前記燃料ガス及び前記燃料オフガスの吐出方向を前記積層方向に変更してもよい。
上記の構成において、前記第１エンドプレートは、前記流入口から前記板面に沿って前記第１エンドプレートの側面まで延びる流入路を備え、前記流入口は、前記流入路を介して前記タンクに接続されてもよい。
上記の燃料電池システムは、前記第１エンドプレートの板面に沿った開口を備え、前記タンクからの前記燃料ガスを前記開口から取り込んで前記流入口に流し込む流し込み部材を有する。
本発明によれば、燃料電池の発電性能の低下を抑制し、燃料電池システムを省スペース化することができる。
図１は、燃料電池の単セルの一例を示す分解斜視図である。 図２は、燃料電池システムの一例を示す構成図である。 図３は、エゼクタの構成の一例を示す斜視図である。 図４は、エンドプレートの凹部にエゼクタを収容する例を示す図である。 図５は、エンドプレートの凹部にエゼクタを収容する他の例を示す図である。
（単セル２の構成）
図１は、燃料電池の単セル２の一例を示す分解斜視図である。燃料電池は、例えば燃料電池車に用いられるが、その用途に限定はない。燃料電池は、固体高分子形であり、複数の単セル２が積層された積層体を含んで構成される。
単セル２は、燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気）が供給され、燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する。なお、燃料ガス及び酸化剤ガスは反応ガスの一例である。
単セル２は、単セル２の積層方向に沿って配置されたＭＥＧＡ２０、フレーム２１、カソードセパレータ２３、及びアノードセパレータ２４を有する。なお、カソードセパレータ２３及びアノードセパレータ２４は一対のセパレータの一例である。
ＭＥＧＡ２０には、膜電極接合体（MEA: Membrane Electrode Assembly）２００と、ＭＥＡ２００を挟持する一対のガス拡散層（GDL: Gas Diffusion Layer）２０１，２０２とが含まれる。符号Ｐは、ＭＥＡ２００の積層構造を示している。ＭＥＡ２００には、電解質膜２００ａと、電解質膜２００ａを挟持するアノード電極触媒層２００ｂ及びカソード電極触媒層２００ｃとが含まれる。
電解質膜２００ａは、例えば、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示すイオン交換樹脂膜を含む。このようなイオン交換樹脂膜としては、例えば、ナフィオン（登録商標）などの、イオン交換基としてスルホン酸基を有するフッ素樹脂系のものが挙げられる。
アノード電極触媒層２００ｂ及びカソード電極触媒層２００ｃは、それぞれ、触媒担持導電性粒子とプロトン伝導性電解質を含む、ガス拡散性を有する多孔質層として形成されている。例えば、アノード電極触媒層２００ｂ及びカソード電極触媒層２００ｃは、白金担持カーボンとプロトン伝導性電解質を含む分散溶液である触媒インクの乾燥塗膜として形成される。
アノード電極触媒層２００ｂには一方のガス拡散層２０１を介し燃料ガスが供給され、カソード電極触媒層２００ｃには他方のガス拡散層２０２を介し酸化剤ガスが供給される。ガス拡散層２０１，２０２は、例えば、カーボンペーパーなどの基材に撥水性のマイクロポーラス層を積層することにより形成される。なお、マイクロポーラス層としては、例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）などの撥水性樹脂とカーボンブラックなどの導電性材料などを含んで形成される。ＭＥＡ２００は、酸化剤ガス及び燃料ガスを用いた電気化学反応により発電する。
フレーム２１は、一例として矩形状の外形を有する樹脂シートにより構成される。フレーム２１の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（PET: Polyethylene Terephthalate）系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン（SPS: Syndiotactic Polystyrene）系樹脂、及びポリプロピレン（PP: Polypropylene）系樹脂などが挙げられる。フレーム２１は、枠形状を有し、中央部には矩形状の開口２１０が設けられている。
開口２１０は、ＭＥＧＡ２０に対応する位置に設けられ、その縁にはＭＥＡ２００の外周側の端部が接着層を介し接着される。これにより、ＭＥＡ２００はフレーム２１に保持される。
また、フレーム２１の端部には、厚み方向に貫通する貫通孔２１１～２１６が設けられている。貫通孔２１１，２１５，２１４は、フレーム２１の一方の端部に設けられ、貫通孔２１３，２１６，２１２は、フレーム２１の他方の端部に設けられている。貫通孔２１１～２１６は、カソードセパレータ２３及びアノードセパレータ２４の貫通孔２３１～２３６，２４１～２４６にそれぞれ重なる。
貫通孔２１１，２４１，２３１は、燃料ガスの供給口であるアノード側入口マニホルドの一部であり、単セル２の積層方向に沿って燃料ガスが流れる。貫通孔２１２，２４２，２３２は、燃料ガスの排出口であるアノード側出口マニホルドの一部であり、単セル２の積層方向に沿って燃料オフガスが流れる。
貫通孔２１３，２４３，２３３は、酸化剤ガスの供給口であるカソード側入口マニホルドの一部であり、単セル２の積層方向に沿って酸化剤ガスが流れる。貫通孔２１４，２４４，２３４は、酸化剤ガスの排出口であるカソード側出口マニホルドの一部であり、単セル２の積層方向に沿って酸化剤オフガスが流れる。
貫通孔２１５，２４５，２３５は、単セル２を冷却する冷却水の供給口である冷却水入口マニホルドの一部であり、単セル２の積層方向に沿って冷却水が流れる。貫通孔２１６，２４６，２３６は、冷却水の排出口である冷却水出口マニホルドの一部であり、単セル２の積層方向に沿って冷却水が流れる。
カソードセパレータ２３及びアノードセパレータ２４は、例えばＳＵＳなど金属やチタンなどにより板状に形成され、矩形状の外形を有する。カソードセパレータ２３及びアノードセパレータ２４は、各々の板面を対向させた状態で例えばレーザ溶接により互いに接合されている。アノードセパレータ２４はＭＥＧＡ２０のアノード側に配置され、カソードセパレータ２３は、単セル２に隣接する他の単セル２のＭＥＧＡ２０のカソード側に配置される。
また、アノードセパレータ２４は接着剤によりフレーム２１に接着されている。これにより、フレーム２１はアノードセパレータ２４に固定される。
アノードセパレータ２４は、厚み方向に貫通する貫通孔２４１～２４６と、波板形状のアノード流路部２４０を有する。貫通孔２４１，２４５，２４４はアノードセパレータ２４の一方の端部に設けられ、貫通孔２４３，２４６，２４２はアノードセパレータ２４の他方の端部に設けられている。
ＭＥＧＡ２０側のアノード流路部２４０の面には、燃料ガスが流れる溝状の燃料ガス流路が形成されている。燃料ガス流路はガス拡散層２０１に対向し、燃料ガスは燃料ガス流路からガス拡散層２０１に供給される。また、カソードセパレータ２３側のアノード流路部２４０の面には、冷却水が流れる溝状の冷却水流路が形成されている。
アノード流路部２４０は、例えばプレス金型による曲げ加工により形成される。燃料ガス流路及び冷却水流路は、例えば直線状に形成されてもよいし、蛇行するように形成されてもよい。
また、カソードセパレータ２３は、厚み方向に貫通する貫通孔２３１～２３６と、波板形状のカソード流路部２３０を有する。貫通孔２３１，２３５，２３４はカソードセパレータ２３の一方の端部に設けられ、貫通孔２３３，２３６，２３２はカソードセパレータ２３の他方の端部に設けられている。
アノードセパレータ２４側のカソード流路部２３０の面には、冷却媒体が流れる溝状の冷却水流路が形成されている。また、隣接する他の単セルのＭＥＧＡ２０側のカソード流路部２３０の面には、酸化剤ガスが流れる溝状の酸化剤ガス流路が形成されている。酸化剤ガス流路は、隣接する他の単セル２のＭＥＧＡ２０のガス拡散層２０２に対向し、酸化剤ガスは酸化剤ガス流路からガス拡散層２０２に供給される。
カソード流路部２３０は、例えばプレス金型による曲げ加工により形成される。冷却媒体流路及び燃料ガス流路は、例えば直線状に形成されてもよいし、蛇行するように形成されてもよい。なお、カソードセパレータ２３及びアノードセパレータ２４は、金属に限定されず、例えばカーボン成型により形成されてもよい。
（燃料電池システム９の構成）
図２は、燃料電池システム９の一例を示す構成図である。燃料電池システム９は、例えば不図示の燃料電池車に搭載され、燃料電池車のモータの電源として用いられる。
燃料電池システム９は、燃料電池スタック１、エゼクタ４、タンク５０、インジェクタ（ＩＮＪ）５１、気液分離器５２、排出弁５３、及びエアコンプレッサ（ＡＣＰ）５４を有する。また、燃料電池システム９は、燃料配管Ｌ１、燃料供給管Ｌ２、燃料排出管Ｌ３、燃料還流管Ｌ４、排気排水管Ｌ５、エア供給管Ｌ６、及びエア排出管Ｌ７を有する。
燃料電池スタック１は、複数の単セル２が積層された積層体２Ｓ、及び積層体２Ｓの積層方向Ｄｓの両端面２Ｓｔ，２Ｓｂに重なる一組のエンドプレート３０，３１を有する。エンドプレート３０，３１は、例えばＳＵＳなどにより形成された略直方体形状の金属板である。エンドプレート３０は第１エンドプレートの一例であり、エンドプレート３１は第２エンドプレートの一例である。
積層体２Ｓには、各単セル２に供給される燃料ガスが流れるアノード入口側マニホルド２５０と、各単セル２から排出された燃料ガス（つまり燃料オフガス）が流れるアノード出口側マニホルド２６０とが設けられている。また、積層体２Ｓには、図示を省略するが、各単セル２に供給される酸化剤ガスが流れるカソード側入口マニホルドと、各単セル２から排出された酸化剤ガス（つまり酸化剤オフガス）が流れるカソード側出口マニホルドとが設けられている。
燃料電池スタック１は、燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電して得られた電力をモータなどに供給する。
エアコンプレッサ５４は、例えば燃料電池車の外部から空気を酸化剤ガスとして取り込み圧縮する。エアコンプレッサ５４は、エア供給管Ｌ６を介して酸化剤ガスを燃料電池スタック１のカソード側入口マニホルドに圧送する。酸化剤ガスは、カソード側入口マニホルドから各単セル２に分配されて発電に用いられる。
タンク５０には、例えば燃料ガスとして水素ガスが圧縮された状態で貯蔵されている。燃料ガスは、タンク５０から燃料配管Ｌ１を流れてインジェクタ５１に入る。インジェクタ５１は、燃料電池スタック１に要求される発電電力に応じて燃料ガスを噴射する。燃料ガスはインジェクタ５１から燃料供給管Ｌ２を流れてエゼクタ４に入る。
エゼクタ４は、インジェクタ５１からの燃料ガスと、燃料電池スタック１から排出された燃料オフガスとを混合して積層体２Ｓのアノード入口側マニホルド２５０に吐出する。エゼクタ４は、エンドプレート３０の板面に設けられた凹部３００に収容されている。凹部３００は、その長手方向が矩形状のエンドプレート３０の一辺と平行な穴である。エゼクタ４は、凹部３００の内面に接している。
このため、エゼクタ４は、燃料電池スタック１の発電により生じた熱を受けて昇温する。これにより、エゼクタ４は、タンク５０からの低温の燃料ガスを加熱することができる。
燃料ガスは、エゼクタ４から吐出されると、凹部３００の底面に設けられた連通孔３０１を通ってアノード入口側マニホルド２５０を流れ（矢印Ｄｉｎ参照）、アノード入口側マニホルド２５０から各単セル２に分配されて発電に用いられる。なお、アノード入口側マニホルド２５０は、積層方向Ｄｓに沿って燃料ガス及び燃料オフガスが流れるマニホルドの一例である。
燃料オフガスは、各単セル２からアノード入口側マニホルド２５０に入り、アノード出口側マニホルド２６０を流れ込む。燃料オフガスは、アノード出口側マニホルド２６０からエンドプレート３１の排出孔３１０を流れて（矢印Ｄｏｕｔ参照）燃料排出管Ｌ３に排出される。なお、排出孔３１０はエンドプレート３１の厚み方向に設けられている。
気液分離器５２は、燃料排出管Ｌ３、燃料還流管Ｌ４、及び排気排水管Ｌ５に接続されている。気液分離器５２は、燃料排出管Ｌ３から流れ込んだ燃料オフガスから液水を分離して底部に貯留する。排気排水管Ｌ５には、排出弁５３が接続されており、排出弁５３が開くと、気液分離器５２内の液水は排気排水管Ｌ５を流れて外部に排出される。
また、排気排水管Ｌ５は、排出弁５３の下流側でエア排出管Ｌ７と接続されている。エア排出管Ｌ７は、各単セル２から排出された酸化剤オフガスが流れるカソード出口側マニホルドと接続されている。酸化剤オフガスは、カソード出口側マニホルドからエア排出管Ｌ７に流れ込み、排気排水管Ｌ５から外部に排出される。
燃料オフガスは、気液分離器５２から燃料還流管Ｌ４を流れてエゼクタ４に入る。エゼクタ４は、タンク５０から供給される燃料ガスと、燃料オフガスとを混合し、連通孔３０１を介してアノード入口側マニホルド２５０に吐出する。これにより、燃料オフガスは燃料電池スタック１に循環する。なお、燃料還流管Ｌ４は、積層体２Ｓから排出され積層体２Ｓに循環する燃料オフガスが流れる循環路の一例である。
（エゼクタ４の構成）
図３は、エゼクタ４の構成の一例を示す斜視図である。図３には、エゼクタ４だけでなく、エゼクタ４を収容する凹部３００が設けられたエンドプレート３０も示されている。
エゼクタ４は、一例として、その内部に略円筒状のガス流路を有し、略直方体形状のケース４０（点線参照）に覆われている。ケース４０の素材としては、熱伝導性の高いものが好ましい。凹部３００は、ケース４０の外形形状に合わせて略直方体形状の空間として形成されている。なお、エゼクタ４は、ケース４０を有していなくてもよく、直接的に凹部３００に収容されてもよい。
エゼクタ４は、略円錐形状のノズル４１、混合室４２、略円筒形状の吸入口４３、及びディフューザ４４を有する。ノズル４１は、燃料ガスの入口４１０、流路４１１、及び出口４１２を有する。ノズル４１の入口４１０は、凹部３００の一端の内面３００ａからエンドプレート３０の側面３０ａまで直線状に延びる流入路３０２と接続されている。なお、流入路３０２は、直線状に限定されず、例えば曲線状であってもよい。
流入路３０２の入口３０２ａは、側面３０ａに開口しており、燃料供給管Ｌ２の出口に接続されている。すなわち、ノズル４１の入口４１０は、流入路３０２を介してタンク５０と接続されている。燃料ガスは、矢印Ｄａで示されるように、燃料供給管Ｌ２から流入路３０２を通ってノズル４１の入口４１０から流路４１１に流入し、出口４１２から混合室４２に噴射される。このため、エゼクタ４は、エンドプレート３０の側面３０ａから燃料ガスを取り込むことができる。なお、ノズル４１の入口４１０は、タンク５０から燃料ガスが流入する流入口の一例である。
ケース４０の外面には、混合室４２と連通する吸入口４３が設けられている。吸入口４３は、凹部３００の内面には接触せず、凹部３００から露出している。吸入口４３は、燃料還流管Ｌ４の出口に接続されている。燃料オフガスは、燃料還流管Ｌ４を流れた後、矢印Ｄｂで示されるように、吸入口４３から吸入されて混合室４２に入る。
ノズル４１からの燃料ガスと吸入口４３からの燃料オフガスは混合室４２内で混合される。混合された燃料ガス及び燃料オフガスは、符号Ｄｃで示されるように、ディフューザ４４内の吐出流路４４１を流れて吐出口４４０から吐出される。なお、吐出流路４４１の延びる方向はエゼクタ４の長手方向である。燃料ガス及び燃料オフガスは、吐出口４４０から、後述する燃料導入管を介して連通孔３０１からアノード入口側マニホルド２５０に入る。
エゼクタ４は、凹部３００に収容されると、略直方体形状のケース４０の面のうち、吸入口４３が設けられた面４０ａ、及び吐出口４４０が設けられた面４０ｂを除いた各面の少なくとも一部を凹部３００の内面３００ａ～３００ｄに接触させる。ここで、内面３００ｄは凹部３００の底面であり、内面３００ｂ，３００ｃは凹部３００の一対の側面である。また、内面３００ｅは、流入路３０２が設けられた内面３００ａに対向する端面である。内面３００ｅは、燃料導入管６側に位置するため、エゼクタ４とは接触しない。
また、エゼクタ４は、ディフューザ４４内の燃料ガス及び燃料オフガスが流れる方向Ｄｆ（以下、「流れ方向Ｄｆ」と表記）をエンドプレート３０の板面Ｐｓに沿わせた状態で凹部３００に収容される。
（エゼクタ４の収容例）
図４は、エンドプレート３０の凹部３００にエゼクタ４を収容する例を示す図である。図４において、図３と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
符号Ｇ１ａは、エンドプレート３０の板面Ｐｓを正面視した場合の平面図を示す。符号Ｇ１ｂは、符号Ｇ１ａのＡ－Ａ線に沿った断面図を示す。符号Ｇ１ｃは、符号Ｇ１ａのＢ－Ｂ線に沿った断面図を示す。
凹部３００には、エゼクタ４及び燃料導入管６が収容されている。燃料導入管６はエゼクタ４の面４０ｂに隣接して収容されている。燃料導入管６は、導入管の一例であり、エゼクタ４の吐出口４４０から吐出された燃料ガス及び燃料オフガスを連通孔３０１に導入する。燃料導入管６の入口及び出口は吐出口４４０及び連通孔３０１にそれぞれ接続されている。
このため、燃料導入管６は、入口及び出口のそれぞれの向きが互いに略直交するように曲がっている。これにより、燃料導入管６は、エゼクタ４からの燃料ガス及び燃料オフガスの吐出方向を積層方向Ｄｓに変更することができる。
したがって、本例のようにエゼクタ４の流れ方向Ｄｆは積層体２Ｓの積層方向Ｄｓと略直交している場合でも、矢印Ｄｉで示されるように、エゼクタ４からアノード入口側マニホルド２５０に燃料ガス及び燃料オフガスを導入することができる。なお、燃料導入管６に代えて、エンドプレート３０の内部に燃料導入管６と同様の流路が設けられてもよい。
エゼクタ４は、ディフューザ４４内の燃料ガス及び燃料オフガスの流れ方向Ｄｆをエンドプレート３０の板面Ｐｓに沿わせ、吸入口４３を露出させた状態で凹部３００の内面に接している。このため、エゼクタ４は、燃料電池スタック１の発電で生じた熱をエンドプレート３０から十分に受けることができる。したがって、エゼクタ４は、タンク５０から流入した低温の燃料ガスを昇温して、燃料オフガスの冷却を抑制することができるため、結露が効果的に抑制される。
これに対し、例えば上記の特許文献１のように、仮に流れ方向Ｄｆがエンドプレート３０の板面Ｐｓに対して直交するように、つまり積層体２Ｓの積層方向Ｄｓと略平行となるようにエゼクタ４を凹部３００に収容する場合、エンドプレート３０の厚みＴＨによりエゼクタ４の長手方向、つまり吐出流路４４１が延びる方向である流れ方向Ｄｆの長さが制限される。したがって、この場合、エゼクタ４はエンドプレート３０から十分な熱を受けることができないため、結露を効果的に抑制することができない。
また、上記の場合、エンドプレート３０の厚みＴＨを増加させれば、エゼクタ４の長手方向の長さの制限が緩和される。しかし、エンドプレート３０の厚みＴＨが増加するほど、燃料電池スタック１の大きさが増して広いスペースが必要となる。
また、エゼクタ４の吸入口４３は凹部３００から露出しているため、燃料還流管Ｌ４は凹部３００に収容されていない。このため、燃料還流管Ｌ４を流れる燃料オフガスの昇温が抑制され、燃料電池スタック１に循環する燃料オフガス中の燃料ガス量が減少することが抑制される。
よって、燃料電池システム９は、燃料電池スタック１の発電性能の低下を抑制するとともに、省スペース化することができる。
（エゼクタ４の他の収容例）
図５は、エンドプレート３０の凹部３００’にエゼクタ４を収容する他の例を示す図である。図５において、図３及び図４と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
符号Ｇ２ａは、エンドプレート３０の板面Ｐｓを正面視した場合の平面図を示す。符号Ｇ２ｂは、符号Ｇ２ａのＡ’－Ａ’線に沿った断面図を示す。符号Ｇ２ｃは、符号Ｇ２ａのＢ’－Ｂ’線に沿った断面図を示す。
本例の凹部３００’には、エゼクタ４及び燃料導入管６に加えて、流し込み部材７が収容されている。このため、凹部３００’の長手方向の長さは、上記の例の凹部３００より長い。流し込み部材７は、略直方体形状を有し、燃料導入管６とは反対側のエゼクタ４の端部に隣接する。
流し込み部材７は、エンドプレート３０の板面Ｐｓに沿った開口７０と、開口７０からノズル４１の入口４１０に向かって略直角に曲がった流路７１とを備える。開口７０は、一例として円形状を有し、燃料供給管Ｌ２と接続されている。また、流路７１の出口はノズル４１の入口４１０と接続されている。このため、タンク５０からの燃料ガスは、矢印Ｄｔで示されるように、開口７０から流路７１に入り、流路７１を流れてノズル４１の入口４１０に入る。
したがって、エゼクタ４は、ノズル４１の入口４１０がエンドプレート３０の板面Ｐｓに沿っていない場合でも、板面Ｐｓ側から燃料ガスを取り込むことができる。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
１ 燃料電池スタック
２ 単セル
２Ｓ 積層体
６ 燃料導入管（導入管）
７ 流し込み部材
９ 燃料電池システム
３０，３１ エンドプレート（第１及び第２エンドプレート）
４３ 吸入口
４４ ディフューザ
５０ タンク
７０ 開口
２５０ アノード入口側マニホルド（マニホルド）
３００，３００’ 凹部
３０１ 連通孔
３０２ 流入路
４１０ 入口（流入口）
４４０ 吐出口
Ｌ４ 燃料還流管
Ｄｓ 積層方向
Ｐｓ 板面

Claims (4)

  1. 燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電する複数の単セルが積層された積層体と、
    前記積層体の積層方向の両端面に重なる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
    前記積層体から排出され前記積層体に循環する燃料オフガスが流れる循環路と、
    前記燃料ガスを貯留するタンクから前記燃料ガスが流入する流入口、前記循環路から前記燃料オフガスが吸入される吸入口、前記燃料ガス及び前記燃料オフガスを吐出する吐出口、及び前記吐出口に向かう前記燃料ガス及び前記燃料オフガスが流れるディフューザを備えるエゼクタとを有し、
    前記積層体は、前記積層方向に沿って前記燃料ガス及び前記燃料オフガスが流れるマニホルドを備え、
    前記第１エンドプレートは、前記エゼクタを収容する凹部と、前記吐出口及び前記マニホルドを互いに連通させる連通孔とを有し、
    前記エゼクタは、前記ディフューザ内の前記燃料ガス及び前記燃料オフガスが流れる方向を前記第１エンドプレートの板面に沿わせ、前記吸入口を露出させた状態で前記凹部の内面に接している、
    燃料電池システム。
  2. 前記凹部に収容されて、前記吐出口から吐出された前記燃料ガス及び前記燃料オフガスを前記連通孔に導入する導入管を有し、
    前記導入管は、前記エゼクタからの前記燃料ガス及び前記燃料オフガスの吐出方向を前記積層方向に変更する、
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 前記第１エンドプレートは、前記流入口から前記板面に沿って前記第１エンドプレートの側面まで延びる流入路を備え、
    前記流入口は、前記流入路を介して前記タンクに接続されている、
    請求項１または２に記載の燃料電池システム。
  4. 前記第１エンドプレートの板面に沿った開口を備え、前記タンクからの前記燃料ガスを前記開口から取り込んで前記流入口に流し込む流し込み部材を有する、
    請求項１乃至３の何れかに記載の燃料電池システム。

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