JPH0922717A

JPH0922717A - 固体高分子電解質型燃料電池

Info

Publication number: JPH0922717A
Application number: JP7170542A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Nakanori; 孝博中野利
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-21
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: JP3477926B2

Abstract

(57)【要約】【目的】流入しようとする反応ガスに含有される液化さ
れた水を除去することが可能な固体高分子電解質型燃料
電池を提供する。【構成】固体高分子電解質型燃料電池（スタック）１
は、従来例に対し、内部に水滴除去装置２１が形成され
た加圧板２Ａ，２Ｂを用いている。この水滴除去装置２
１は、除去水４ａを貯留する貯水室２１１、電気絶縁板
９２が持つ貫通穴９２１に対向する位置に形成された貫
通穴２１２、貯水室２１１の底部に形成され，管用めね
じが形成された貫通穴２１３で構成されている。貫通穴
９３１は、水平方向に関して貫通穴２１２の形成位置と
合致させて、また、上下方向に関して寸法差Ｈを持たせ
て貫通穴２１２よりも下位に形成されている。すなわ
ち、水滴除去装置２１では、貫通穴９３１が酸化剤ガス
９８の入口部であり、貫通穴２１２が酸化剤ガス９８の
出口部であり、貫通穴２１３が除去水４ａを排出するた
めの排水口部である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子電解質型
燃料電池に係わり、燃料ガスあるいは酸化剤ガスに含ま
れる水蒸気の凝縮が原因で単位燃料電池内に発生するこ
とがある前記のガスの通流不良を、防止するように改良
されたその構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は水素と酸素とを利用して直流
電力を発生する一種の発電装置であり、すでによく知ら
れているとおり、他のエネルギー機関と比較して、電気
エネルギーへの変換効率が高く，しかも，炭酸ガスや窒
素酸化物等の大気汚染物質の排出量が少ないことから、
いわゆるクリーン・エネルギー源として期待されてい
る。この燃料電池としては、使用される電解質の種類に
より、固体高分子電解質型，りん酸型，溶融炭酸塩型，
固体酸化物型などの各種の燃料電池が知られている。

【０００３】これ等の燃料電池の内、固体高分子電解質
型燃料電池は、分子中にプロトン（水素イオン）交換基
を有する高分子樹脂膜を飽和に含水させると、低い電気
抵抗率を示してプロトン導電性電解質として機能するこ
とを利用した燃料電池である。分子中にプロトン交換基
を有する高分子樹脂膜（以降、固体高分子電解質膜また
は単にＰＥ膜と略称することがある。）としては、パ−
フルオロスルホン酸樹脂膜（例えば、米国のデュポン社
製、商品名ナフィオン膜）を代表とするフッ素系イオン
交換樹脂膜が現時点では著名であるが、この他に、炭化
水素系イオン交換樹脂膜、複合樹脂膜等が用いられてい
る。これ等の固体高分子電解質膜（ＰＥ膜）は、飽和に
含水されることにより、常温で２０〔Ω・ｃｍ〕以下の
電気抵抗率を示し、いずれも、プロトン導電性電解質と
して機能する膜である。

【０００４】まず、従来例の固体高分子電解質型燃料電
池が備える単位燃料電池を、図１１を用いて説明する。
ここで、図１１は、従来例の固体高分子電解質型燃料電
池が備える単位燃料電池の要部を展開した状態で模式的
に示したその上部側から見た断面図である。図１１にお
いて、８は、燃料電池セル７と、その両主面のそれぞれ
に対向させて配置されたセパレータ８１，８２などで構
成された単位燃料電池（以降、単電池と略称することが
ある。）である。燃料電池セル７は、シート状の固体高
分子電解質膜７Ｃと、シート状の燃料電極膜（アノード
極でもある。）７Ａと、シート状の酸化剤電極膜（カソ
ード極でもある。）７Ｂとで構成されている。この燃料
電池セル７は、燃料電極膜７Ａに後記する燃料ガス９７
の、また、酸化剤電極膜７Ｂに後記する酸化剤ガス９８
の供給を受けて、後記する電気化学反応によって直流電
力を発生する。固体高分子電解質膜７Ｃには、前記のＰ
Ｅ膜が用いられている。このＰＥ膜７Ｃは、０．１〔ｍ
ｍ〕程度の厚さ寸法と、電極膜７Ａ，７Ｂの面方向の外
形寸法よりも大きい面方向の外形寸法とを持つものであ
り、従って、電極膜７Ａ，７Ｂの周辺部には、ＰＥ膜７
Ｃの端部との間にＰＥ膜７Ｃの露出面が存在することに
なる。燃料電極膜７Ａの外側面が，燃料電池セル７の一
方の側面７ａであり、酸化剤電極膜７Ｂの外側面が，燃
料電池セル７の他方の側面７ｂである。

【０００５】燃料電極膜７Ａおよび酸化剤電極膜７Ｂは
共に、触媒活物質を含む触媒層と電極基材とを備えて構
成されており、前記の触媒層側でＰＥ膜７Ｃの両主面に
ホットプレスにより密着させるのが一般である。電極基
材は、触媒層を支持すると共に反応ガス（以降、燃料ガ
スと酸化剤ガスを総称してこのように言うことが有
る。）の供給および排出を行い、しかも、集電体として
の機能も有する多孔質のシート（使用材料としては、例
えば、カーボンペーパーが用いられる。）である。

【０００６】燃料電極膜７Ａ，酸化剤電極膜７Ｂに反応
ガスが供給されると、それぞれの電極膜７Ａ，７Ｂに備
えられた触媒層と、ＰＥ膜７Ｃとの界面に、気相（燃料
ガスまたは酸化剤ガス）・液相（固体高分子電解質）・
固相（燃料電極膜，酸化剤電極膜が持つ触媒）の三相界
面が形成され、電気化学反応を生じさせることで直流電
力を発生させている。なお、触媒層は多くの場合に、微
小な粒子状の白金触媒とはっ水性を有するフッ素樹脂と
から形成されており、しかも層内に多数の細孔が形成さ
れるようにすることで、反応ガスの三相界面までの効率
的な拡散を維持するすると共に、十分広い面積の三相界
面が形成されるように構成されている。

【０００７】この三相界面では、次記する電気化学反応
が生じる。まず、燃料電極膜７Ａ側では（１）式による
電気化学反応が起こる。

【０００８】

【化１】

【０００９】また、酸化剤電極膜７Ｂ側では（２）式に
よる電気化学反応が起こる。

【００１０】

【化２】

【００１１】すなわち、これらの電気化学反応の結果、
燃料電極膜７Ａで生成されたＨ⁺イオン（プロトン）
は、ＰＥ膜７Ｃ中を酸化剤電極膜７Ｂに向かって移動
し、また、電子（ｅ^-）は、固体高分子電解質型燃料電
池の図示しない負荷を通って酸化剤電極膜７Ｂに移動す
る。一方、酸化剤電極膜７Ｂでは、酸化剤ガス９８中に
含有される酸素と、ＰＥ膜７Ｃ中を燃料電極膜７Ａから
移動してきたＨ⁺イオンと、図示しない負荷装置を通っ
て移動してきた電子とが反応し、Ｈ₂ Ｏ（水蒸気）が生
成される。かくして、固体高分子電解質型燃料電池は、
水素と酸素とを得て直流電力を発生し、そうして、副生
成物としてＨ₂ Ｏ（水蒸気）を生成している。

【００１２】前記の機能を備える燃料電池セル７の厚さ
寸法は、多くの場合に１〔ｍｍ〕前後程度あるいはそれ
以下であり、燃料電池セル７においてＰＥ膜７Ｃは、燃
料ガス９７と酸化剤ガス９８との混合を防止するため
の、シール用膜の役目も兼ねていることになる。また、
セパレータ８１とセパレータ８２とは、燃料電池セル７
への反応ガスの供給と、余剰となった反応ガスの燃料電
池セル７からの排出、燃料電池セル７で発生された直流
電力の燃料電池セル７からの取り出し、および、直流電
力の発生に関連して燃料電池セル７で発生する熱を燃料
電池セル７から除去する役目などを担うものである。セ
パレータ８１は、その側面８１ａを燃料電池セル７の側
面７ａに密接させて、また、セパレータ８２は、その側
面８２ａを燃料電池セル７の側面７ｂに密接させて、そ
れぞれ燃料電池セル７を挟むようにして配設されてい
る。セパレータ８１，８２は共に、ガスを透過せず，か
つ、良好な熱伝導性と良好な電気伝導性を備え、しか
も、生成水を汚損させることの無い材料（例えば、炭素
系の材料，金属材料が使用されている。）を用いて製作
されている。

【００１３】セパレータ８１，８２には、燃料電池セル
７に反応ガスの供給，排出の手段として、それぞれガス
通流用の溝が備えられている。すなわち、セパレータ８
１は、燃料電池セル７の側面７ａに接する側面８１ａ側
に、燃料ガス９７を通流させると共に，未消費の水素を
含む余剰となった燃料ガス９７を排出するための間隔を
設けて設けられた凹状の溝（ガス通流用の溝）８１１Ａ
と、この溝８１１Ａ間に介在する凸状の隔壁８１２Ａと
が、互いに交互に形成されている。セパレータ８２は、
燃料電池セル７の側面７ｂに接する側面８２ａ側に、酸
化剤ガス９８を通流させると共に，未消費の酸素を含む
余剰となった酸化剤ガス９８を排出するための間隔を設
けて設けられた凹状の溝（ガス通流用の溝）８２１Ａ
と、この溝８２１Ａ間に介在する凸状の隔壁８２２Ａと
が、互いに交互に形成されている。なお、凸状の隔壁８
１２Ａ，８２２Ａの頂部は、それぞれ、セパレータ８
１，８２のそれぞれの側面８１ａ，８２ａと同一面にな
るように形成されている。

【００１４】セパレータ８１，８２には、燃料電池セル
７で発生した熱を燃料電池セル７から除去するための熱
交換部として、熱媒９９を通流させる溝が備えられてい
る。すなわち、セパレータ８２には、その側面８２ｂ側
に熱媒９９を通流させる凹状の溝（熱媒通流用の溝）８
２１Ｂが形成され、セパレータ８１にも、その側面８１
ｂ側に熱媒９９を通流させる凹状の溝（熱媒通流用の
溝）８１１Ｂが形成されている。

【００１５】さらに、７３は、前記したガス通流路中を
通流する反応ガスが、ガス通流路外に漏れ出るのを防止
する役目を負う弾性材製のガスシール体（例えば、Ｏリ
ングである。）である。ガスシール体７３は、それぞれ
のセパレータ８１，８２の周縁部に形成された凹形状の
溝８１９，８２９中に収納されて装着されている。ま
た、セパレータ８１の側面８１ｂ，セパレータ８２の側
面８２ｂには、溝８１１Ｂ，８２１Ｂを取り巻いて、凹
形状の溝８１８Ｂ，８２８Ｂがそれぞれ形成されてい
る。これ等の凹形状の溝は、熱媒９９が漏れ出るのを防
止するための、弾性材製のシール体（例えば、Ｏリング
である。）を収納するためのものである。

【００１６】ところで公知のごとく、１個の燃料電池セ
ル７が発生する電圧は、１〔Ｖ〕程度以下と低い値であ
るので、前記した構成を持つ単電池８の複数個（数十個
から数百個であることが多い。）を、燃料電池セル７の
発生電圧が互いに直列接続されるように積層した単位燃
料電池の積層体として構成し、電圧を高めて実用に供さ
れるのが一般である。

【００１７】図１２は、従来例の固体高分子電解質型燃
料電池を模式的に示した要部の構成図で，（ａ）はその
側面図であり、（ｂ）はその上面図であり、図１３は、
図１２におけるＱ部の詳細断面図である。なお図１２中
には、図１１で付した符号については、代表的な符号の
みを記した。図１２において、９は、複数（図１２で
は、単電池８の個数が８個である場合を例示した。）の
単電池８を積層して構成された、単電池８の積層体を主
体とした固体高分子電解質型燃料電池（以降、スタック
と略称することがある。）である。

【００１８】スタック９は、単電池８の積層体の両端部
に、単電池８で発生した直流電力をスタック９から取り
出すための，銅材等の導電材製の集電板９１，９１と、
単電池８，集電板９１を構造体から電気的に絶縁するた
めの電気絶縁材製の電気絶縁板９２，９２と、両電気絶
縁板９２の両外側面側に配設される鉄材等の金属製の加
圧板９３，９４とを順次積層して構成されている。そう
して、加圧板９３，９４にそれぞれの外側面側から複数
の締付けボルト９５により適度の加圧力を与えるように
している。

【００１９】図１３において、８２５Ａは、溝８２１Ａ
に連通している酸化剤ガス９８が通流される通流路であ
り、溝８２７Ａは、通流路８２５Ａの側面８２ｂへの開
口部を取り巻いて、酸化剤ガス９８がこの部位からガス
通流路外に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製の
ガスシール体（例えば、Ｏリングである。）９８２を収
納するための凹形状の溝である。集電板９１，電気絶縁
板９２，加圧板９３には、図１３中に示されているよう
に、通流路８２５Ａと合致される部位に、貫通穴９１
１，９２１，および，管用めねじ付きの貫通穴９３１が
それぞれ形成されている。また、集電板９１，電気絶縁
板９２，加圧板９３にはその図示を省略したが、溝８１
１Ａに連通している通流路８２５Ａと同様の，燃料ガス
９７の通流路と合致される部位に、貫通穴９１１，９２
１と同様の貫通穴，および，管用めねじ付きの貫通穴９
３１と同様の貫通穴９３２がそれぞれ形成されている。
さらに、加圧板９４にも、貫通穴９３１，９３２と同様
の貫通穴９４１，９４２がそれぞれ形成されており、加
圧板９４と隣接されている電気絶縁板９２，集電板９１
にも、貫通穴９４１，９４２と合致される部位に、貫通
穴９２１，９１１と同様の貫通穴がそれぞれ形成されて
いる。

【００２０】これ等により、複数の単電池８を積層する
際に、全部の単電池８がそれぞれに持つ溝８１１Ａは、
燃料ガス９７用のガス通流路に関して互いに連通される
ことになる。このことは、酸化剤ガス９８用の溝８２１
Ａに関しても同様である。そうして、加圧板９４のスタ
ック９の外側面となる側面の貫通穴９４１には、燃料ガ
ス９７が供給され、貫通穴９４２からは、余剰分の酸化
剤ガス９８が排出される。また、加圧板９３のスタック
９の外側面となる側面の貫通穴９３１には、酸化剤ガス
９８が供給され、貫通穴９３２からは、余剰分の燃料ガ
ス９７が排出される。

【００２１】また、集電板９１の一方の側面の貫通穴９
１１の開口部、および、電気絶縁板９２が持つ貫通穴９
２１の一方の側面側の開口部には、それぞれの貫通穴を
取り巻いて、凹形状の溝９１２，９２２が形成されてい
る。そうして、それぞれの溝８２７Ａ，９１２，９２２
には、シール体９８２が装着されている（図１３を参
照）。さらに、加圧板９３，９４には、溝８１１Ｂ，８
２１Ｂと連通されている明示しない貫通穴が形成されて
おり、これ等の貫通穴には、図１２中に示したように、
熱媒９９用の配管接続体９９１がそれぞれ装着されてい
る。

【００２２】締付けボルト９５は、加圧板９３，９４に
跨がって装着される六角ボルト等であり、それぞれの締
付けボルト９５は、これ等と嵌め合わされる六角ナット
等と、安定した加圧力を与えるための皿ばね等と協同し
て、単電池８をその積層方向に加圧する。この締付けボ
ルト９５が単電池８を加圧する加圧力は、燃料電池セル
７の見掛けの表面積あたりで、５〔kg/cm²〕内外程度で
あるのが一般である。

【００２３】このように構成されたスタック９におい
て、燃料電池セル７に供給される反応ガスは、それぞれ
のセパレータ８１，８２に形成されたガス通流用の溝８
１１Ａ，８２１Ａ中を、図１２（ａ）中に矢印で示した
ごとく、その供給側を重力方向に対して上側に、その排
出側を重力方向に対して下側になるように配置されるの
が一般である。これは、燃料電池セル７においては、前
記したように、発電時の副生成物として水蒸気が生成さ
れるが、この水蒸気のために、下流側の反応ガスほど多
量に水蒸気が含有されることとなり、この結果、排出端
付近の反応ガスでは過飽和に相当する水蒸気が凝縮して
液体状態の水として存在することとなる可能性が有るた
めである。反応ガスの供給側を重力方向に対して上側
に，反応ガスの排出側を重力方向に対して下側になるよ
うに配置することで、凝縮した水は、反応ガス通流用の
溝８１１Ａ，８２１Ａ中を重力により自力で流下できる
ので、それぞれの単電池８からの凝縮した水の除去が容
易になるのである。しかも、反応ガスは、複数個有る単
電池８に関してはそれぞれ並列に供給されることにな
る。そうして、燃料電池セル７に使用されているＰＥ
膜７Ｃは、前述したとおりに飽和に含水させることによ
り良好なプロトン導電性電解質として機能する膜であ
り、乾燥して含水量が低下した場合には、その電気抵抗
値が増大することでスタック９の発電性能は低下する。
こうしたことの発生を防止するために、反応ガスは、適
度の湿度値に加湿され、しかも７０〜８０〔℃〕程度の
温度に加熱されてスタック９に供給されている。ところ
で、ＰＥ膜７Ｃ部の温度，従って，単電池８の温度は、
発電時に燃料電池セル７で生成される水分を円滑に蒸発
させるために、７０〜８０〔℃〕程度の温度で使用され
るのが一般である。また、燃料電池セル７で行われる前
記の（１）式，（２）式で記述した電気化学反応は、発
熱反応である。従って、燃料電池セル７で（１）式，
（２）式による電気化学反応によって発電を行う際に
は、発生される直流電力値とほぼ同等値の熱が発生する
ことも避けられないものである。単電池８の温度を７０
〜８０〔℃〕程度に維持するためには、この損失による
熱を燃料電池セル７から除去する必要が有る。

【００２４】始動時におけるまだ低温のスタック９を７
０〜８０〔℃〕程度の温度に加熱したり、運転時温度を
７０〜８０〔℃〕程度の温度に維持するために，連続運
転中のスタック９から発熱反応による発生した熱量を除
去するのが、例えば、市水である熱媒９９の主たる役目
である。単電池８では、この７０〜８０〔℃〕程度の温
度に調整された熱媒９９が、セパレータ８１，８２に形
成された溝８１１Ｂ，８２１Ｂ中を通流することで、燃
料電池セル７は、その適温に維持されて運転されるので
ある。

【００２５】なおセパレータとして、一方の側面に燃料
ガス９７を通流させる溝８１１Ａを、また、他方の側面
に酸化剤ガス９８を通流させる溝８２１Ａを、それぞれ
形成するようにしたものも知られている。さらにまた、
単電池として、熱媒９９を通流させる溝が備えられてい
ないセパレータを用い、その替わりに、単電池の積層体
中に専用の冷却体を介挿するようにしたスタックも知ら
れている。この場合には、冷却体には適宜の配管を介し
て熱媒９９の供給を行うことが一般である。

【００２６】次に、前記のスタック９を用いた燃料電池
発電装置について、スタック９に供給される反応ガスの
供給経路を主体に、図１４を用いて説明する。ここで図
１４は、従来例の固体高分子電解質型燃料電池を用いた
燃料電池発電装置の固体高分子電解質型燃料電池に対す
る反応ガスの供給経路を説明する説明図である。図１４
において、図１２に示した従来例による固体高分子電解
質型燃料電池（スタック）と同一部分には同じ符号を付
し、その説明を省略する。なお、図１４中には、図１２
で付した符号については、代表的な符号のみを記した。

【００２７】図１４において、７Ｄは、スタック９と、
燃料ガス９７用の加湿器７１，除滴器７２，凝縮器７３
と、酸化剤ガス９８用の加湿器７４，除滴器７５，凝縮
器７６とを備えた燃料電池発電装置である。加湿器７
１，７４は、それぞれの反応ガスの供給を受けてこれ等
の反応ガスを加湿する公知の装置であり、例えば、水を
貯留した容器を有しており、供給された反応ガスを管路
を介してこの水中に吐出させ、いわゆるバブリングを行
うことで加湿するのである。除滴器７２，７５は、加湿
器７１，７４で加湿されることなどでそれぞれの反応ガ
スが含む水蒸気が、凝縮されることで生成された水滴を
除去する公知の装置である。除滴器７２，７５は、例え
ば、除去された水滴を貯留する容器と、容器の側壁に装
着され，それぞれの反応ガスが流入される流入管と、容
器の側壁に装着され，それぞれの反応ガスが流出される
流出管とを有している。この事例の除滴器７２，７５の
容器は、流出管を流入管よりも高い位置に装着してお
り、これによって流入管から容器に流入してきた反応ガ
スをまず容器の側壁に衝突させ、衝突させることで水滴
を側壁に付着させて反応ガスから除去するようにしてい
る。

【００２８】スタック９から排出された燃料ガス９７
ａ，酸化剤ガス９８ａ中には、前述したようにより、電
気化学反応により生成されるなどした水蒸気と、この水
蒸気が凝縮されることで生成された水とが含まれてい
る。凝縮器７３，７６は、反応ガス９７ａ，９８ａ中の
水蒸気を凝縮することでその量を低減することと、この
反応ガス中の水の除去とを行う公知の装置である。凝縮
器７３，７６は、例えば、前記の水を貯留する容器と、
この容器の側壁に、それぞれの反応ガス９７ａ，９８ａ
が流入される流入管と、それぞれの反応ガス９７ａ，９
８ａが流出される流出管と、水冷管とを有している。こ
の事例の場合には、まず、流入管内を通流してきて容器
内に吐出された反応ガス９７ａ，９８ａは、水冷管によ
って冷却される。この反応ガスに含まれる水蒸気は、反
応ガスの温度の低下度に応じた量が凝縮される。この凝
縮によって生成された水と、反応ガスにもともと含まれ
ていた水とは、反応ガスから除去されて容器内に貯留さ
れる。前記の除滴器７２，７５と凝縮器７３，７６とに
は、容器内に貯留された水を排出するための、ドレイン
弁を含む排水管路が備えられている。

【００２９】また、燃料電池発電装置７Ｄでは、反応ガ
ス９７ａ，９８ａを含む反応ガスを通流させる配管とし
ては、例えば、ステンレス鋼材製の金属管が用いられる
のが一般である。そうして、この金属管を用いた燃料ガ
ス９７，酸化剤ガス９８を通流させる配管の外面には、
反応ガス９７，９８の温度の低下を防止するため、図示
しない断熱層の形成、または、この断熱層に加えて、リ
ボン状ヒータなどの図示しない電気発熱体の層の形成が
施されるのが一般である。これによって、反応ガス９
７，９８の温度が低下されることで、スタック９に供給
される反応ガス内に水滴が含まれることがないように配
慮されている。

【００３０】なお、燃料電池発電装置では、燃料ガスと
酸化剤ガスとの２系統の反応ガス配管路の内、除滴器
（除滴器７２などである。）を一方の反応ガス配管路に
のみ設置されている事例も知られている。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る固体高分子電解質型燃料電池（スタック）において
は、直流発電装置としての機能を発揮するのであるが、
次記することが問題になっている。すなわち、燃料電池
発電装置は、常温付近の温度状態の室内に設置されるの
が一般であるので、前述の燃料電池発電装置７Ｄの場合
を例にとると、燃料ガス９７，酸化剤ガス９８を通流さ
せる配管部においては、断熱層や電気発熱体の層が形成
されていたとしても、反応ガス９７，９８の温度が低下
して、含まれている水蒸気の凝縮が発生することが有
る。このことは、スタック９と除滴器７２，７５との間
隔が止むを得ず長い距離とせざるを得ない場合に顕著に
発生することになる。水蒸気の凝縮の結果で発生した凝
縮水は、スタック９に流入し、単電池８を構成するセパ
レータ８１，８２に形成されている溝８１１Ａ，８２１
Ａに達すると、これ等の溝を閉塞する。溝８１１Ａ，８
２１Ａが凝縮水により閉塞されると、単電池８内におけ
る反応ガス９７，９８の通流が妨げられ、この結果、単
電池８、従って、スタック９から発電される直流電力値
が減少されることとなるのである。

【００３２】すなわち、固体高分子電解質型燃料電池
（スタック）においては、電解質として採用している固
体高分子電解質膜（ＰＥ膜）によって、前述の特長を持
つ燃料電池を提供できるのであるが、このＰＥ膜が持つ
性質からスタックに供給する反応ガスは加湿する必要が
有ることになり、このことによって、反応ガス中に水滴
を発生させないようにするために、反応ガスの配管路は
その温度保持を厳しく要求されるなどの、固体高分子電
解質型燃料電池に特有の条件を課せられるのである。

【００３３】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、流入しようとする
反応ガスに含有される液化された水を除去することが可
能な、固体高分子電解質型燃料電池を提供することにあ
る。

【００３４】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、１）複数個の単位燃料電池が積層された積層体と、この
積層体の両端末部に設置された加圧板とを備え、単位燃
料電池は、シート状の固体高分子電解質材の電解質膜
と，その両主面のそれぞれに接合された燃料電極膜およ
び酸化剤電極膜とを持ち，燃料ガスおよび酸化剤ガスの
供給を受けて直流電力を発生する燃料電池セルと、燃料
電池セルの両主面のそれぞれに対向させて配置されて，
燃料電池セルと対向される側の面に燃料電池セルに供給
される燃料ガスまたは酸化剤ガスを通流させるための溝
が形成されているセパレータとを有し、加圧板は、燃料
ガス・酸化剤ガスの内のいずれかのガスを供給する部位
および排出する部位のそれぞれに，前記のガス用の配管
を接続するための接続部を有すると共に、積層体を単位
燃料電池が積層されている方向に加圧する加圧力を与え
るものである、固体高分子電解質型燃料電池において、
加圧板が有する前記のガスが供給される部位に備えられ
る接続部の少なくとも一方のガス用の接続部に隣接させ
て、水滴除去装置を備え、この水滴除去装置は、前記の
ガスから除去された除去水を貯留する貯水室と、貯水室
の側壁に形成された前記のガスの入口部と、貯水室の側
壁の，貯水室中の除去水の最高水面よりも上方の部位に
あって，しかも，入口部から流入される前記のガスによ
り形成されるガス流の前面となる部位を避けた部位に形
成された前記のガスの出口部と、入口部よりも下部とな
る部位に形成された除去水を排出するための排水口部と
を有してなる構成とすること、または、２）前記１項に記載の手段において、水滴除去装置は、
貯水室の燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれかのガスの
出口部を、加圧板の前記のガスの供給に供される接続部
に接続されてなる構成とすること、または、３）前記１項に記載の手段において、水滴除去装置は、
燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれかのガスの供給に供
される接続部が形成されている加圧板の，この接続部が
形成されている側の側壁に、貯水室の前記のガスの出口
部が形成されている側壁側で装着され、貯水室に形成さ
れた出口部は、加圧板が有する前記のガスの供給に供さ
れる接続部と連続する部位に保持されてなる構成とする
こと、または、４）前記１項に記載の手段において、水滴除去装置は、
燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれかのガスの供給に供
される接続部が形成されている加圧板の，この接続部が
形成されている側壁を利用することで貯水室を形成して
なり，一方の側面に開口部を持つ部分貯水室と、前記の
ガスの入口部と、入口部よりも下部となる部位に形成さ
れた除去水を排出するための排水口部とを有し、この水
滴除去装置は、燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれかの
ガスの供給に供される接続部が形成されている加圧板
の，この接続部が形成されている側の側壁に，部分貯水
室の開口部を持つ側面側で装着され、貯水室に形成され
た入口部は、この入口部から流入される前記のガスによ
り形成されるガス流に関して，加圧板が有する前記のガ
スの供給に供される接続部がその前面となる部位となる
のを避けた部位に保持されてなる構成とすること、さら
にまたは、５）前記１項に記載の手段において、水滴除去装置は、
加圧板内に形成され、水滴除去装置が有する，燃料ガス
・酸化剤ガスの内のいずれかのガスの入口部は、加圧板
が有する前記のガスの供給に供される接続部と連続させ
て形成され、水滴除去装置が有する前記のガスの出口部
は、加圧板が有する前記のガスの単位燃料電池の積層体
への供給部と連続させて形成されてなる構成とするこ
と、により達成される。

【００３５】

【作用】この発明においては、固体高分子電解質型燃料
電池において、（１）固体高分子電解質型燃料電池（ス
タック）は、加圧板が有する反応ガスが供給される部位
に備えられる接続部の少なくとも一方の接続部に隣接さ
せて水滴除去装置を備え、この水滴除去装置は、反応ガ
スから除去された除去水を貯留する貯水室と、貯水室の
側壁に形成された反応ガスの入口部と、貯水室の側壁
の，貯水室中の除去水の最高水面よりも上方の部位にあ
って，しかも，入口部から流入される反応ガスにより形
成されるガス流の前面となる部位を避けた部位に形成さ
れた反応ガスの出口部と、入口部よりも下部となる部位
に形成された除去水を排出するための排水口部とを有し
てなる構成とし、例えば、貯水室の燃料ガス・酸化剤ガ
スの内のいずれかのガスの出口部を、加圧板の対応する
反応ガスの供給に供される接続部に接続されてなる構成
とすることなどによって、スタックに供給される反応ガ
スは、スタックに流入される直前で水滴除去装置中を通
過することとなる。水滴除去装置中において、反応ガス
は、入口部から貯水室に吐出されて、まず、貯水室の入
口部に対して対向している部位の側壁に衝突する。そう
して、貯水室の側壁に衝突されることで、反応ガスが水
滴を含んでいる場合には、この水滴は側壁に付着されて
反応ガスから除去されるのである。または、（２）前記
の（１）項において、水滴除去装置を、反応ガスである
燃料ガス・酸化剤ガスの内の，いずれかのガスの供給に
供される接続部が形成されている加圧板の，この接続部
が形成されている側の側壁に、貯水室の反応ガスの出口
部が形成されている側壁側で装着され、貯水室に形成さ
れた出口部は、加圧板が有する反応ガスの供給に供され
る接続部と連続する部位に保持されてなる構成とするこ
とにより、前記の（１）項による作用を得るのに当た
り、貯水室の反応ガスの出口部と、加圧板の対応する反
応ガスの供給に供される接続部との間を接続する構造体
の準備が不要になるとの特長を有することとなる。また
は、（３）前記の（１）項において、水滴除去装置を、
反応ガスである燃料ガス・酸化剤ガスの内の、いずれか
のガスの供給に供される接続部が形成されている加圧板
の，この接続部が形成されている側壁を利用することで
貯水室を形成してなり，一方の側面に開口部を持つ部分
貯水室と、反応ガスの入口部と、入口部よりも下部とな
る部位に形成された除去水を排出するための排水口部と
を有し、この水滴除去装置は、燃料ガス・酸化剤ガスの
内のいずれかのガスの供給に供される接続部が形成され
ている加圧板の，この接続部が形成されている側の側壁
に，部分貯水室の開口部を持つ側面側で装着され、貯水
室に形成された入口部は、この入口部から流入される反
応ガスにより形成されるガス流に関して，加圧板が有す
る反応ガスの供給に供される接続部がその前面となる部
位となるのを避けた部位に保持されてなる構成とするこ
とにより、前記の（１）項による作用を得るのに当た
り、前記の（２）項の場合と同様に、貯水室の反応ガス
の出口部と、加圧板の対応する反応ガスの供給に供され
る接続部との間を接続する構造体の準備が不要になる。
またこれと共に、水滴除去装置を準備するのに当たり、
貯水室の加圧板に接する側の側壁の、少なくとも一部を
不要とすることが可能となる。さらにまたは、（４）前
記の（１）項において、水滴除去装置は、加圧板内に形
成され、水滴除去装置が有する，燃料ガス・酸化剤ガス
の内のいずれかのガスの入口部を、加圧板が有する前記
のガスの供給に供される接続部と連続させて形成され、
水滴除去装置が有する前記のガスの出口部を、加圧板が
有する前記のガスの単位燃料電池の積層体への供給部と
連続させて形成されてなる構成とすることにより、前記
の（１）項による作用を得るのに当たり、前記の（２）
項の場合と同様に、貯水室の反応ガスの出口部と、加圧
板の対応する反応ガスの供給に供される接続部との間を
接続する構造体の準備が不要になる。またこれと共に、
水滴除去装置を準備するのに当たり、貯水室を構成する
ための部材を新たに準備することが不要となり、しか
も、貯水室用の設置スペースを不要とすることが不要と
なる。

【００３６】

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。実施例１；図３は、請求項１，２に対応するこの発明の
一実施例による固体高分子電解質型燃料電池の水滴除去
装置とその周辺部の要部の側面図であり、図４は、図３
におけるＡ−Ａ断面図である。図３，４において、図１
１〜図１３に示した従来例による固体高分子電解質型燃
料電池と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略
する。なお図３，４中には、図１１〜図１３で付した符
号については、代表的な符号のみを記した。

【００３７】図３，４において、３は、図１１〜図１３
に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池９に
対して、水滴除去装置４を追加して備えるようにした固
体高分子電解質型燃料電池（スタック）である。ただ
し、この事例の場合のスタック９は、貫通穴９３１がそ
れぞれ２個づつ形成されている。水滴除去装置４は、円
筒状の容器である貯水室４１と、配管接続具４２とで構
成されている。貯水室４１は、円筒状のステンレス鋼製
などの配管材製の胴部と、胴部の両端部を塞ぐ塞ぎ板
と、胴部の後記する配管４２１が装着される部位の反対
側に装着された配管４１１と、胴部の底部に装着された
配管４１２とで構成されている。配管４１２には、従来
例の除滴器７２の場合と同様に、ドレイン弁などを含む
図示しない排水管路が備えられることになる。

【００３８】配管接続具４２は、反応ガスが供給される
部位に備えられる接続部である各貫通穴９３１と、この
貫通穴９３１と対向する位置の貯水室４１の胴部との間
に装着されている。それぞれの配管接続具４２は、貯水
室４１の側壁に固着されたステンレス鋼製などの配管４
２１と、貫通穴９３１の管用めねじに締着されるステン
レス鋼製などの配管４２２と、配管４２１と配管４２２
とを互いに接続し合うユニオン４２３とで構成されてい
る。配管４１１は、水平方向に関しては、２個の配管４
２１のそれぞれが装着される部位の中間となる部位（図
４を参照）に、また、上下方向に関しては、寸法差Ｈを
持たせて配管４２１よりも下位となる位置に装着されて
いる。

【００３９】配管４１１は、水滴除去装置４に酸化剤ガ
ス９８が流入されてくる入口部用の管路であり、配管４
２１は、水滴除去装置４から流出される酸化剤ガス９８
の出口部用の管路であり、配管４１２は、後記する除去
水４ａを排出するための排水口部である。配管４１１か
ら水滴除去装置４に流入した酸化剤ガス９８は、貯水室
４１内に吐出されて、貯水室４１の配管４１１に対して
対向している部位の側壁である胴部に衝突する。そうし
て、貯水室４１の胴部に衝突されることで、酸化剤ガス
９８が水滴を含んでいる場合には、この水滴は胴部に付
着されて酸化剤ガス９８から除去される。除去された水
滴である除去水４ａは貯水室４１内に貯留され、適宜に
ドレイン弁などを操作して、排水管路から排出されるの
である。

【００４０】配管４１１，４２１は、除去水４ａの貯水
室４１内に貯留される最高水位よりも、高い位置に装着
されており、除去水４ａが、配管４１１，４２１から水
滴除去装置４の外部に流れ出ることを防止している。配
管４２１を、除去水４ａの最高水位よりも高い位置に装
着することは、凝縮水などによるスタック９内の酸化剤
ガス９８通流路における、通流路の閉塞の発生を解消す
るためには、必須となる構成条件である。

【００４１】水滴除去装置４においては、配管４１１
は、配管４２１に対して、前記のごとき関係で装着され
ているので、スタック９に流入しようとする酸化剤ガス
９８に水滴が含まれていたとしても、水滴除去装置４に
より、前記のごとくにしてこの水滴を確実に除去するこ
とができるのである。これにより、従来技術の場合に発
生している、凝縮水により酸化剤ガス９８通流路が閉塞
されるという問題を、解消することができるのである。

【００４２】なお、その図示を省略したが、スタック３
は、水滴除去装置４を、燃料ガス９７がスタック９に流
入される部位、すなわち、加圧板９４の貫通穴９４１が
形成されている部位にも備えている。実施例２；図５は、請求項１，３に対応するこの発明の
一実施例による固体高分子電解質型燃料電池の水滴除去
装置とその周辺部の要部の側面図であり、図６は、図５
におけるＢ−Ｂ断面図である。図５，６において、図
３，図４に示した請求項１，２に対応するこの発明の一
実施例による固体高分子電解質型燃料電池、および、図
１１〜図１３に示した従来例による固体高分子電解質型
燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省
略する。なお図５，６中には、図３，図４，図１１〜図
１３で付した符号については、代表的な符号のみを記し
た。

【００４３】図５，６において、３Ａは、図１１〜図１
３に示した従来例によるスタック９に対して、水滴除去
装置５を追加して備えるようにしたスタックである。水
滴除去装置５は、図３，図４に示したこの発明によるス
タック３に対して、水滴除去装置４を構成する円筒状の
貯水室４１に替えて直方体状の容器を用いると共に、配
管接続具４２を使用しないようにしている。水滴除去装
置５が持つ直方体状の容器は、ステンレス鋼製などの板
材で構成されており、配管４１１，配管４１２とが水滴
除去装置４と同様に、図示のごとくに装着されている。

【００４４】水滴除去装置５の直方体状の容器の内、加
圧板９３の貫通穴９３１の管用ねじが形成されている側
の側壁に装着される部位には、側板５１が備えられてい
る。この側板５１には、貫通穴５１１と、水滴除去装置
５を加圧板９３に装着するための，ねじなどの図示しな
い締着具を装着するための図示しない貫通穴、必要に応
じては、反応ガスが漏れ出るのを防止する役目を負う弾
性材製の図示しないガスシール体（例えば、Ｏリングで
ある。）を収納する図示しない凹形状の溝などが形成さ
れている。そうして貫通穴５１１は、加圧板９３の貫通
穴９３１のそれぞれに対向させて形成されている。水滴
除去装置５においては、配管４１１は、水平方向に関し
ては、２個の貫通穴５１１の中間となる部位（図６を参
照）に、また、上下方向に関しては、寸法差Ｈを持たせ
て貫通穴５１１よりも下位となる位置に装着されてい
る。

【００４５】水滴除去装置５においては、スタック９に
流入しようとする酸化剤ガス９８は、側板５１に衝突さ
れることで、酸化剤ガス９８に水滴が含まれている場合
に、水滴除去装置４の場合と同様にしてこの水滴を確実
に除去することができる。そうして、水滴除去装置５は
この効果を得るに当たり、水滴除去装置４において備え
られていた配管接続具４２を不要にすることができるの
である。

【００４６】なお、その図示を省略したが、スタック３
Ａは、水滴除去装置５を、燃料ガス９７がスタック９に
流入される部位、すなわち、加圧板９４にも備えてい
る。実施例３；図７は、請求項１，４に対応するこの発明の
一実施例による固体高分子電解質型燃料電池の水滴除去
装置とその周辺部の要部の側面図であり、図８は、図７
におけるＣ−Ｃ断面図である。図７，８において、図
３，図４に示した請求項１，２に対応するこの発明の一
実施例による固体高分子電解質型燃料電池、図５，図６
に示した請求項１，３に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池、および、図１１〜図
１３に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池
と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
なお図７，８中には、図３〜図６，図１１〜図１３で付
した符号については、代表的な符号のみを記した。

【００４７】図７，８において、３Ｂは、図５，図６に
示したこの発明によるスタック３Ａに対して、水滴除去
装置５に替えて水滴除去装置６を備えるようにしたスタ
ックである。水滴除去装置６は、この発明によるスタッ
ク３Ａが備える水滴除去装置５に対して、側板５１に替
えて、開口部６１ａが形成された側板６１が備えられて
いることが相異している。すなわち、水滴除去装置６
は、加圧板９３の側壁を利用することで貯水室を完成さ
せているので、部分貯水室と呼んでもよい構成を有して
いる。水滴除去装置６が持つ直方体状の部分容器は、ス
テンレス鋼製などの板材で構成されており、配管４１
１，配管４１２とが水滴除去装置４，５と同様に、図示
のごとくに装着されている。

【００４８】なお、側板６１は、開口部６１ａの開口面
積を広くして、いわゆるフランジ（水滴除去装置６を加
圧板９３に装着するための図示しない貫通穴など，ガス
シール体用の図示しない凹形状の溝などが形成されてい
る部分である。）のみに限定してもよいことは、勿論の
ことである。水滴除去装置６においては、スタック９に
流入しようとする酸化剤ガス９８は、加圧板９３の開口
部６１ａによって露出されている側壁に衝突されること
で、酸化剤ガス９８に水滴が含まれている場合に、水滴
除去装置４，５の場合と同様にしてこの水滴を確実に除
去することができる。そうして、水滴除去装置６はこの
効果を得るに当たり、水滴除去装置５が水滴除去装置４
に対して持つ特長に加えて、側板６１の用材の使用量を
少量で済ませることができるのである。

【００４９】なお、その図示を省略したが、スタック３
Ｂは、水滴除去装置６を、燃料ガス９７がスタック９に
流入される部位、すなわち、加圧板９４にも備えてい
る。実施例４；図９は、請求項１，４に対応するこの発明の
異なる実施例による固体高分子電解質型燃料電池の水滴
除去装置とその周辺部の要部の側面図であり、図１０
は、図９におけるＤ−Ｄ断面図である。図９，１０にお
いて、図３，図４に示した請求項１，２に対応するこの
発明の一実施例による固体高分子電解質型燃料電池、図
５，図６に示した請求項１，３に対応するこの発明の一
実施例による固体高分子電解質型燃料電池、図７，図８
に示した請求項１，４に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池および、図１１〜図１
３に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池と
同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。な
お図９，１０中には、図３〜図８，図１１〜図１３で付
した符号については、代表的な符号のみを記した。

【００５０】図９，１０において、３Ｃは、図７，図８
に示したこの発明によるスタック３Ｂに対して、水滴除
去装置６に替えて水滴除去装置６Ａを備えるようにした
スタックである。水滴除去装置６Ａは、この発明による
スタック３Ｂが備える水滴除去装置６に対して、配管４
１１に替えて、配管６２が備えられていることが相異し
ている。

【００５１】配管６２は、直方体状の部分容器の、加圧
板９３の側壁とほぼ直交している側板に、図示のごとく
に装着されており、加圧板９３が有する貫通穴９３１に
対する上下方向の寸法差Ｈを零、すなわち、貫通穴９３
１と同一の高さ方向位置に装着されているのである。水
滴除去装置６Ａにおいては、スタック９に流入しようと
する酸化剤ガス９８は、まず、配管６２から水滴除去装
置６Ａの部分容器内に流入される。この酸化剤ガス９８
は、加圧板９３の側壁とほぼ直交している部分容器の側
板の内の、配管６２が装着されていない側板に衝突す
る。酸化剤ガス９８に水滴が含まれている場合には、こ
の側板に付着されることで、酸化剤ガス９８から除去さ
れる。これにより、水滴除去装置６Ａでも、水滴除去装
置６などと同様に、酸化剤ガス９８が含む水滴を確実に
除去することができるのである。

【００５２】水滴除去装置６Ａは、酸化剤ガス９８から
水滴を除去するのに際して、加圧板９３の貫通穴９３１
が形成されている側壁、または、この側壁とほぼ平行し
ている容器の側板に限定させて、酸化剤ガス９８を衝突
させることは、必ずしも必要では無く、酸化剤ガス９８
に含まれている水滴が付着できる何らかの構造物が存在
していればよいことを示している。また、このことは、
酸化剤ガス９８の入口部（配管６２，４１１などであ
る。）と、酸化剤ガス９８の出口部（貫通穴９３１，配
管４２１などである。）との上下方向の寸法差Ｈに関し
ても、この寸法差Ｈを存在させることは、必ずしも必要
では無いことを示している。すなわち、必要となる場合
には、配管６２を貫通穴９３１よりも高い位置に装着す
るようにしてもよいのである。

【００５３】なお、その図示を省略したが、スタック３
Ｃは、水滴除去装置６Ａを、燃料ガス９７がスタック９
に流入される部位、すなわち、加圧板９４にも備えてい
る。実施例５；図１は、請求項１，５に対応するこの発明の
一実施例による固体高分子電解質型燃料電池の要部の側
面図であり、図２は、図１におけるＥ−Ｅ断面部位での
部分断面図である。図１，２において、図３，図４に示
した請求項１，２に対応するこの発明の一実施例による
固体高分子電解質型燃料電池など、および、図１１〜図
１３に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池
と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
なお図１，２中には、図３，図４、図１１〜図１３で付
した符号については、代表的な符号のみを記した。

【００５４】図１，２において、１は、図１１〜図１３
に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池９に
対して、加圧板９３，９４に替えて加圧板２Ａ，２Ｂを
用いるようにしたスタックである。加圧板２Ａ，２Ｂ
は、加圧板９３，９４に対して、その内部に水滴除去装
置２１を形成していることが相異している。この水滴除
去装置２１は、２個づつ形成されている貫通穴９３１，
９４１に対応させて、各加圧板２Ａ，２Ｂにそれぞれ２
個形成されている。

【００５５】それぞれの水滴除去装置２１は、除去水４
ａを貯留する貯水室２１１と、電気絶縁板９２が持つ貫
通穴９２１に対向する位置に形成された貫通穴２１２
と、貯水室２１１の底部に形成され，管用めねじ付きの
貫通穴２１３とで構成されている。そうして、貫通穴９
３１は、水平方向に関しては、貫通穴２１２の形成位置
と合致させて、また、上下方向に関しては、寸法差Ｈを
持たせて貫通穴２１２よりも下位となる位置に形成され
ている。すなわち、水滴除去装置２１では、貫通穴９３
１が酸化剤ガス９８の入口部であり、貫通穴２１２が酸
化剤ガス９８の出口部であり、貫通穴２１３が除去水４
ａを排出するための排水口部である。貫通穴２１３に
は、従来例の除滴器７２の場合と同様に、ドレイン弁な
どを含む図示しない排水管路が備えられることになる。

【００５６】水滴除去装置２１においては、貫通穴９３
１が、貫通穴２１２に対して、前記のごとき関係で形成
されているので、スタック１に流入しようとする酸化剤
ガス９８は、まず、貫通穴９３１から水滴除去装置２１
に流入される。流入されたこの酸化剤ガス９８は、貯水
室２１１内に吐出されて、貯水室２１１の貫通穴９３１
に対して対向している部位の側壁に衝突する。そうし
て、貯水室２１１の側壁に衝突されることで、酸化剤ガ
ス９８が水滴を含んでいる場合には、この水滴は側壁に
付着されて酸化剤ガス９８から除去されるのである。

【００５７】スタック１においては、スタック１に流入
しようとする酸化剤ガス９８は、加圧板２Ａ内に形成さ
れた水滴除去装置２１によって、酸化剤ガス９８に水滴
が含まれている場合に、水滴除去装置４などの場合と同
様にしてこの水滴を確実に除去することができる。そう
して、スタック１はこの効果を得るに当たり、水滴除去
装置４などが持つ特長に加えて、水滴除去装置２１を準
備するのに当たり、貯水室２１１を構成するための部材
を新たに準備することが不要となり、しかも、貯水室２
１１用の設置スペースを不要とすることできるのであ
る。

【００５８】実施例５における今までの説明では、水滴
除去装置２１が備える貫通穴９３１は、水平方向に関し
ては、貫通穴２１２の形成位置と合致させて、また、上
下方向に関しては、寸法差Ｈを持たせて貫通穴２１２よ
りも下位となる位置に形成されているとしてきたが、こ
れに限定されるものではなく、例えば、貫通穴９３１
は、上下方向に関しては、貫通穴２１２の形成位置と合
致させ、その代わりに、水平方向を、貫通穴２１２が形
成されている部位とはずらして形成するようにしてもよ
いものである。

【００５９】すなわち、実施例１〜実施例５において、
水滴除去装置が備える反応ガスの出口部は、反応ガスの
入口部から貯水室に流入される反応ガスにより形成され
るガス流の、前面となる部位を避けた部位に形成されて
いればよいものである。これにより、貯水室内に流入さ
れた反応ガスは、まず、貯水室の側壁に衝突されること
になるので、反応ガスが水滴を含んでいる場合であって
も、単電池８に流入される前に、この水滴を貯水室の側
壁に付着させて反応ガスがから除去することができるの
である。

【００６０】実施例１〜実施例５における今までの説明
では、水滴除去装置が備える反応ガスの入口部は、貯水
室４１内の除去水４ａの最高水位よりも高い位置に配置
されているとしてきたが、これに限定されるものではな
く、例えば、除去水４ａの最高水位よりも低い位置に配
置されてもよいものである。

【００６１】

【発明の効果】この発明においては、前記の課題を解決
するための手段の項で述べた構成とすることにより、次
記する効果を奏する。固体高分子電解質型燃料電池（スタック）に流入しよ
うとする反応ガスに水滴が含まれている場合に、水滴除
去装置によってこの水滴を除去することが可能であるの
で、スタックの反応ガスの通流路が凝縮水によって閉塞
されるという、従来技術において発生していた問題を、
解消することが可能となる。また、前記の課題を解決するための手段の項の（３）項，
（４）項で述べた構成とすることにより、配管接続具を
不要とすることができることで、前記の項による効果
を得るのにあたり、スタックの製造原価を低減すること
が可能となる。また、前記の課題を解決するための手段の項の（４）項で述
べた構成とすることにより、加圧板側の側板のための用
材の使用量を少量で済ませることができることで、前記
の項による効果を得るのにあたり、スタックの製造原
価を低減することが可能となる。さらにまた、前記の課題を解決するための手段の項の（５）項で述
べた構成とすることにより、水滴除去装置を加圧板内に
形成することができることで、貯水室を構成するための
部材を新たに準備することが不要となり、しかも、貯水
室用の設置スペースを不要とすることできる。これによ
り、前記の項による効果得るのにあたり、スタックの
製造原価の低減が可能になると共に、スタックの外形寸
法を従来技術の場合と同等に維持することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，５に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池の要部の側面図

【図２】図１におけるＥ−Ｅ断面部位での部分断面図

【図３】請求項１，２に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池の水滴除去装置とその
周辺部の要部の側面図

【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図

【図５】請求項１，３に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池の水滴除去装置とその
周辺部の要部の側面図

【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図

【図７】請求項１，４に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池の水滴除去装置とその
周辺部の要部の側面図

【図８】図７におけるＣ−Ｃ断面図

【図９】請求項１，４に対応するこの発明の異なる実施
例による固体高分子電解質型燃料電池の水滴除去装置と
その周辺部の要部の側面図

【図１０】図９におけるＤ−Ｄ断面図

【図１１】従来例の固体高分子電解質型燃料電池が備え
る単位燃料電池の要部を展開した状態で模式的に示した
その上部側から見た断面図

【図１２】従来例の固体高分子電解質型燃料電池を模式
的に示した要部の構成図で，（ａ）はその側面図、
（ｂ）はその上面図

【図１３】図１２におけるＱ部の詳細断面図

【図１４】従来例の固体高分子電解質型燃料電池を用い
た燃料電池発電装置の固体高分子電解質型燃料電池に対
する反応ガスの供給経路を説明する説明図

【符号の説明】

１固体高分子電解質型燃料電池（スタック）２Ａ加圧板２Ｂ加圧板２１水滴除去装置２１１貯水室２１２貫通穴２１３貫通穴４ａ除去水９２１貫通穴９３１貫通穴９８酸化剤ガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の単位燃料電池が積層された積層体
と、この積層体の両端末部に設置された加圧板とを備
え、単位燃料電池は、シート状の固体高分子電解質材の電解
質膜と，その両主面のそれぞれに接合された燃料電極膜
および酸化剤電極膜とを持ち，燃料ガスおよび酸化剤ガ
スの供給を受けて直流電力を発生する燃料電池セルと、
燃料電池セルの両主面のそれぞれに対向させて配置され
て，燃料電池セルと対向される側の面に燃料電池セルに
供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスを通流させるため
の溝が形成されているセパレータとを有し、加圧板は、燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれかのガス
を供給する部位および排出する部位のそれぞれに，前記
のガス用の配管を接続するための接続部を有すると共
に、積層体を単位燃料電池が積層されている方向に加圧
する加圧力を与えるものである、固体高分子電解質型燃
料電池において、加圧板が有する前記のガスが供給される部位に備えられ
る接続部の少なくとも一方のガス用の接続部に隣接させ
て、水滴除去装置を備え、この水滴除去装置は、前記の
ガスから除去された除去水を貯留する貯水室と、貯水室
の側壁に形成された前記のガスの入口部と、貯水室の側
壁の，貯水室中の除去水の最高水面よりも上方の部位に
あって，しかも，入口部から流入される前記のガスによ
り形成されるガス流の前面となる部位を避けた部位に形
成された前記のガスの出口部と、入口部よりも下部とな
る部位に形成された除去水を排出するための排水口部と
を有してなることを特徴とする固体高分子電解質型燃料
電池。
【請求項２】請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、水滴除去装置は、貯水室の燃料ガス・酸化剤ガスの内の
いずれかのガスの出口部を、加圧板の前記のガスの供給
に供される接続部に接続されてなることを特徴とする固
体高分子電解質型燃料電池。
【請求項３】請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、水滴除去装置は、燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれか
のガスの供給に供される接続部が形成されている加圧板
の，この接続部が形成されている側の側壁に、貯水室の
前記のガスの出口部が形成されている側壁側で装着さ
れ、貯水室に形成された出口部は、加圧板が有する前記
のガスの供給に供される接続部と連続する部位に保持さ
れてなることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。
【請求項４】請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、水滴除去装置は、燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれか
のガスの供給に供される接続部が形成されている加圧板
の，この接続部が形成されている側壁を利用することで
貯水室を形成してなり，一方の側面に開口部を持つ部分
貯水室と、前記のガスの入口部と、入口部よりも下部と
なる部位に形成された除去水を排出するための排水口部
とを有し、この水滴除去装置は、燃料ガス・酸化剤ガスの内のいず
れかのガスの供給に供される接続部が形成されている加
圧板の，この接続部が形成されている側の側壁に，部分
貯水室の開口部を持つ側面側で装着され、貯水室に形成
された入口部は、この入口部から流入される前記のガス
により形成されるガス流に関して，加圧板が有する前記
のガスの供給に供される接続部がその前面となる部位と
なるのを避けた部位に保持されてなることを特徴とする
固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項５】請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、水滴除去装置は、加圧板内に形成され、水滴除去装置が
有する，燃料ガス・酸化剤ガスの内のいずれかのガスの
入口部は、加圧板が有する前記のガスの供給に供される
接続部と連続させて形成され、水滴除去装置が有する前
記のガスの出口部は、加圧板が有する前記のガスの単位
燃料電池の積層体への供給部と連続させて形成されてな
ることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。