(57)【要約】【課題】燃料電池において、オフガス排出マニホールドでオフガスの排出が阻害されることを抑制すること。【解決手段】燃料電池であって、電気化学反応によって生じたオフガスを排出するためのオフガス排出マニホールドと、オフガス排出マニホールドに沿って配置され、オフガス排出マニホールドを流れるオフガスによって回転し、回転によって、オフガス排出マニホールド内の水を、燃料電池の外部に排出するスクリュー部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電気化学反応によって生じたオフガスを排出するためのオフガス排出マニホールドと、
前記オフガス排出マニホールドに沿って配置され、前記オフガス排出マニホールドを流れる前記オフガスによって回転し、回転によって、前記オフガス排出マニホールド内の水を、前記燃料電池の外部に排出するスクリュー部と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記スクリュー部は、
回転軸部と、前記回転軸部に螺旋状に形成される螺旋状羽部と、を有し、回転によって、前記水を、前記螺旋状羽部を伝達させて前記燃料電池の外部に排出することを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池において、
前記スクリュー部において、
前記螺旋状羽部のピッチ、または、前記回転軸部に対する前記螺旋状羽部の高さは、前記オフガス排出マニホールドの断面積に基づいて、決定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、
前記オフガス排出マニホールドが、重力方向に対して略垂直な方向に沿って配置され、
前記スクリュー部は、前記オフガス排出マニホールドにおいて、鉛直方向下側の側壁に沿うように配置されることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池において、
前記オフガスは、燃料オフガスであり、
前記オフガス排出マニホールドは、
前記燃料オフガスを排出するための燃料オフガス排出マニホールドであることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフガス排出マニホールドを備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電気化学反応によって生じたオフガスを排出するためのオフガス排出マニホールドを備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７８７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池は、電気化学反応によって生成水が生じるが、この生成水が、オフガス排出マニホールドに滞留し、オフガス排出マニホールドにおいて、オフガスの排出が阻害されるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、燃料電池において、オフガス排出マニホールドでオフガスの排出が阻害されることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
[適用例１]
燃料電池であって、電気化学反応によって生じたオフガスを排出するためのオフガス排出マニホールドと、前記オフガス排出マニホールドに沿って配置され、前記オフガス排出マニホールドを流れる前記オフガスによって回転し、回転によって、前記オフガス排出マニホールド内の水を、前記燃料電池の外部に排出するスクリュー部と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の燃料電池によれば、オフガス排出マニホールドでオフガスの排出が阻害されることを抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載の燃料電池において、前記スクリュー部は、回転軸部と、前記回転軸部に螺旋状に形成される螺旋状羽部と、を有し、回転によって、前記水を、前記螺旋状羽部を伝達させて前記燃料電池の外部に排出することを特徴とする燃料電池。
【００１０】
このようにすれば、オフガス排出マニホールド中の水を円滑に燃料電池外部に排出することができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の燃料電池において、前記スクリュー部において、
前記螺旋状羽部のピッチ、または、前記回転軸部に対する前記螺旋状羽部の高さは、前記オフガス排出マニホールドの断面積に基づいて、決定されることを特徴とする燃料電池。
【００１２】
このようにすれば、生成水を、効率的に燃料電池の外部に排出することが可能となる。
【００１３】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池において、前記オフガス排出マニホールドが、重力方向に対して略垂直な方向に沿って配置され、前記スクリュー部は、前記オフガス排出マニホールドにおいて、鉛直方向下側の側壁に沿うように配置されることを特徴とする燃料電池。
【００１４】
このようにすれば、オフガス排出マニホールド中の水を円滑に燃料電池外部に排出することができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の燃料電池において、前記オフガスは、燃料オフガスであり、前記オフガス排出マニホールドは、前記燃料オフガスを排出するための燃料オフガス排出マニホールドであることを特徴とする燃料電池。
【００１６】
このようにすれば、燃料オフガス排出マニホールドで燃料オフガスの排出が阻害されることを抑制することができる。
【００１７】
なお、本発明は、上記した燃料電池の他、他の装置発明の態様として実現することも可能である。また、方法発明としての態様に限ることなく、方法発明としての態様で実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る燃料電池について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池１００の構成：
図１は、本発明における燃料電池１００の概略断面を示す説明図である。燃料電池１００は、固体高分子型燃料電池であり、燃料ガスと酸化ガスの供給を受け、電気化学反応を生じさせ発電する。具体的には、燃料ガスとして水素が供給され、酸化ガスとして酸素を含有する圧縮空気が供給される。燃料電池１００は、積層体２０と、エンドプレートＥＰと、テンションプレートＴＰと、緩衝材８０と、スクリュー装置１１０と、を備える。積層体２０は、複数の燃料電池セルＣＬが積層されて成る。テンションプレートＴＰは、エンドプレートＥＰに締結されており、積層体２０に対して積層方向に荷重を掛けた状態で構成されている。また、緩衝材８０は、テンションプレートＴＰと積層体２０のセパレータＳＰとの間に設けられる絶縁性を有した衝撃緩和材である。図１において、鉛直方向を上下方向とする。
【００１９】
燃料電池１００は、図１に示すように、積層体２０を貫通するマニホールドを備えている。具体的には、燃料電池１００は、燃料電池セルＣＬに水素を供給するための水素供給用マニホールドＭ１と、燃料電池セルＣＬで電気化学反応に供された後の水素オフガスを排出するための水素オフガス排出用マニホールドＭ２と、燃料電池セルＣＬに空気を供給するための空気供給用マニホールド（図示せず）と、燃料電池セルＣＬで電気化学反応に供された後の空気オフガスを排出するための空気オフガス排出用マニホールド（図示せず）と、を備えている。燃料電池セルＣＬが積層される方向を積層方向とも呼ぶ。燃料電池１００は、各マニホールドが、鉛直方向に対して略垂直な方向に沿うように配置される。
【００２０】
燃料電池セルＣＬは、図１に示すように、シール一体セルアセンブリＡＳＳＹと、セパレータＳＰとを備えている。
【００２１】
シール一体セルアセンブリＡＳＳＹは、発電体と、シール部と、によって構成されている。発電体は、膜電極接合体（以下では、ＭＥＡと呼ぶ）と、ＭＥＡを挟持するガス流路形成部とによって構成されている。ＭＥＡは、電解質膜と、電解質膜の両面に形成された触媒電極層（アノードおよびカソード）と、を備える。シール部は、発電体において、供給された水素または空気の気密を保つ。
【００２２】
セパレータＳＰは、アノード側プレートと、カソード側プレートと、それら２枚のプレートに挟持された中間プレートと、を備える三層構造のセパレータである。これらセパレータＳＰを構成する３枚のプレートは、金属製の略四角形平面の薄板である。セパレータＳＰは、水素および空気をシール一体セルアセンブリＡＳＳＹに対して給排する機能を有する。
【００２３】
スクリュー装置１１０は、図１に示すように、スクリュー部１２０と、軸受部１３０と、を備える。スクリュー部１２０は、回転軸部１２０Ａと、回転軸部１２０Ａに螺旋状に形成される螺旋状羽部１２０Ｂとを備えている。軸受部１３０は、エンドプレートＥＰ内に設けられ、回転軸部１２０Ａと接続され、回転軸部１２０Ａの回転を支持する。
【００２４】
スクリュー装置１１０において、スクリュー部１２０は、水素オフガス排出用マニホールドＭ２内に配置される。具体的には、スクリュー部１２０は、水素オフガス排出用マニホールドＭ２内において、水素オフガス排出用マニホールドＭ２における鉛直方向下側の側壁に沿うように配置される。
【００２５】
スクリュー部１２０は、水素オフガス排出用マニホールドＭ２を流れる燃料オフガスによって螺旋状羽部１２０Ｂが力を受けることで回転する。スクリュー部１２０は、回転によって、燃料電池１００の各燃料電池セルＣＬで生成された生成水を、螺旋状羽部１２０Ｂを伝達させて、燃料電池１００の外部に排出する。
【００２６】
スクリュー部１２０において、具体的構造、例えば、螺旋状羽部１２０Ｂのピッチ、または、回転軸部１２０Ａに対する螺旋状羽部１２０Ｂの高さ等は、配置する水素オフガス排出用マニホールドＭ２の断面積に基づいて決定される。
【００２７】
以上のように、本実施例の燃料電池１００では、水素オフガス排出用マニホールドＭ２内に、スクリュー部１２０を設けるようにしている。このようにすれば、水素オフガス排出用マニホールドＭ２内の生成水を燃料電池１００の外部に排出することができ、水素オフガス排出用マニホールドＭ２で生成水が滞留することが抑制され、その結果、燃料オフガスの排出が阻害されることを抑制することができる。
【００２８】
本実施例の燃料電池１００では、スクリュー部１２０は、水素オフガス排出用マニホールドＭ２を流れる燃料オフガスによって回転し、回転によって、生成水を、螺旋状羽部１２０Ｂを伝達させて、燃料電池１００の外部に排出するようにしている。このようにすれば、燃料オフガスを利用して、生成水を燃料電池１００の外部に排出することができるので、燃料電池１００を含む燃料電池システム全体としてエネルギー効率を向上させることができる。また、スクリュー部１２０を回転させるための余分な装置を使う必要がないので、省スペース化、部品点数の削減、コストの抑制を達成することができる。
【００２９】
とこで、水素オフガス排出用マニホールドＭ２内において、生成水は、鉛直方向下側の側壁付近から滞留するおそれがある。そこで、本実施例の燃料電池１００では、スクリュー部１２０は、水素オフガス排出用マニホールドＭ２内において、水素オフガス排出用マニホールドＭ２における鉛直方向下側の側壁に沿うように配置されている。このようにすれば、多くの生成水を、螺旋状羽部１２０Ｂで汲み上げ、螺旋状羽部１２０Ｂを伝達させて、燃料電池１００の外部に効率的に排出することができる。
【００３０】
本実施例の燃料電池１００では、スクリュー部１２０において、螺旋状羽部１２０Ｂのピッチ、または、回転軸部１２０Ａに対する螺旋状羽部１２０Ｂの高さ等は、配置する水素オフガス排出用マニホールドＭ２の断面積に基づいて、決定するようにしている。このようにすれば、生成水を、効率的に燃料電池１００の外部に排出することが可能となる。
【００３１】
本実施例において、水素オフガス排出用マニホールドＭ２は、特許請求の範囲におけるオフガス排出マニホールドに該当し、スクリュー部１２０は、特許請求の範囲におけるスクリュー部に該当し、回転軸部１２０Ａは、特許請求の範囲における回転軸部に該当し、螺旋状羽部１２０Ｂは、特許請求の範囲における螺旋状羽部に該当する。
【００３２】
Ｂ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。
【００３３】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池１００では、水素オフガス排出用マニホールドＭ２に、スクリュー部１２０を配置するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、スクリュー部１２０を、空気排出マニホールドに配置するようにしてもよい。このようにすれば、空気オフガス排出用マニホールド内の生成水を燃料電池１００の外部に排出することができ、空気オフガス排出用マニホールドで生成水が滞留することが抑制され、その結果、空気オフガスの排出が阻害されることを抑制することができる。
【００３４】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池１００において、スクリュー部１２０は、螺旋状羽部１２０Ｂを有し、その螺旋状羽部１２０Ｂによって生成水を燃料電池１００の外部に排出するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、スクリュー部１２０は、回転軸部１２０Ａに螺旋状溝部を設け、その螺旋状溝部によって生成水を燃料電池１００の外部に排出するようにしてもよい。このようにすれば、水素オフガス排出用マニホールドＭ２内の生成水を燃料電池１００の外部に排出することができ、水素オフガス排出用マニホールドＭ２で生成水が滞留することが抑制され、その結果、燃料オフガスの排出が阻害されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明における燃料電池１００の概略断面を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０…積層体
８０…緩衝材
１００…燃料電池
１１０…スクリュー装置
１２０…スクリュー部
１２０Ａ…回転軸部
１２０Ｂ…螺旋状羽部
１３０…軸受部
ＡＳＳＹ…シール一体セルアセンブリ
Ｍ１…水素供給用マニホールド
Ｍ２…水素排出用マニホールド
ＣＬ…燃料電池セル
ＥＰ…エンドプレート
ＴＰ…テンションプレート
ＳＰ…セパレータ
【図１】
2010113922.tif 000003