(57)【要約】【課題】簡単且つコンパクトな構成で、液絡を確実に阻止することができ、良好な発電性能を確保することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０を構成するエンドプレート６２ｂには、加湿器３６が直接固定される。エンドプレート６２ｂの酸化剤ガス出口９８ｂには、樹脂製連結配管１１０を介して樹脂製配管１１２が装着される。樹脂製配管１１２は、大径側の一端１１２ａと小径側の他端１１２ｂとを有し、前記他端１１２ｂは、加湿器３６のオフガス供給路４０に配置され、前記オフガス供給路４０の傾斜流路部４０ａの傾斜開始端まで延在している。他端１１２ｂには、傾斜流路部４０ａの傾斜開始端に開口する開口部１１６が形成され、前記傾斜流路部４０ａに沿って戻される結露水は、前記開口部１１６から樹脂製配管１１２内に導入される。【選択図】図５
2010170948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックであって、
前記エンドプレートには、前記反応ガス排出連通孔に連通する反応ガス出口が開口される一方、前記加湿器には、前記反応ガス出口側に向かって下方に傾斜する傾斜流路部を有する含水反応ガス流入口が設けられ、
前記反応ガス出口と前記含水反応ガス流入口とは、電気絶縁性配管により連結されるとともに、
前記電気絶縁性配管は、少なくとも前記傾斜流路部の傾斜開始端まで延在することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックであって、前記電気絶縁性配管には、前記含水反応ガス流入口よりも下方に位置して排水配管が接続されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックであって、前記反応ガス排出連通孔は、前記反応ガスである酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス排出連通孔であることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通し前記使用された反応ガスを前記発電セルに戻す反応ガス循環装置が連結される燃料電池スタックであって、
前記エンドプレートには、前記反応ガス排出連通孔に連通する反応ガス出口が開口される一方、前記反応ガス循環装置には、前記反応ガス出口側に向かって下方に傾斜する傾斜流路部を有する含水反応ガス流入口が設けられ、
前記反応ガス出口と前記含水反応ガス流入口とは、電気絶縁性配管により連結されるとともに、
前記電気絶縁性配管は、少なくとも前記傾斜流路部の傾斜開始端まで延在することを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
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両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
燃料電池では、積層されている各発電セルのアノード側電極及びカソード側電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス供給連通孔及び反応ガス排出連通孔を備えている。
【０００４】
その際、燃料電池スタックには、外部機器、例えば、加湿器が排出側配管を介して反応ガス排出連通孔に連通している。このため、燃料電池スタックと排出側配管との接続部位から凝縮水を介して漏電するおそれがある。
【０００５】
そこで、この種の漏電を抑制するために、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提案されている。この燃料電池システムは、図８に示すように、燃料電池スタック１を備えており、この燃料電池スタック１は、複数のセルモジュール２を積層した積層体を備えるとともに、この積層体の積層方向両端には、エンドプレート３ａ、３ｂが配設されている。
【０００６】
一方のエンドプレート３ａには、加湿された水素ガス、加湿された空気及び冷却液のそれぞれの供給配管４ａ、５ａ及び６ａと、それぞれの排出配管４ｂ、５ｂ及び６ｂとが接続されている。これらの供給配管４ａ〜６ａ及び排出配管４ｂ〜６ｂは、電気絶縁性部材で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３２６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１では、特に排出配管５ｂに連通する空気排出連通孔（図示せず）には、発電により生成される生成水が凝縮して滞留水が発生し易い。一方、排出配管４ｂに連通する水素ガス排出連通孔（図示せず）には、生成水の電解質膜を介した逆拡散による水分が凝縮して滞留水が発生し易い。
【０００９】
このため、排出配管４ｂ、５ｂ内には、凝縮水が反応ガス排出圧力によって排出されており、この凝縮水を介して金属部材同士が電気的に導通（液絡）するという問題がある。
【００１０】
その際、排出配管４ｂ、５ｂを相当に長尺に構成して絶縁抵抗を大きくすることが考えられる。ところが、排出配管４ｂ、５ｂは、電気絶縁性部材で形成されるため、長尺化により強度不足が発生し易くなるとともに、外部配管の取り回しが煩雑化し、配管構造が大型化するという問題がある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、液絡を確実に阻止することができ、良好な発電性能を確保することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通する加湿器が連結される燃料電池スタックに関するものである。
【００１３】
エンドプレートには、反応ガス排出連通孔に連通する反応ガス出口が開口される一方、加湿器には、前記反応ガス出口側に向かって下方に傾斜する傾斜流路部を有する含水反応ガス流入口が設けられている。そして、反応ガス出口と含水反応ガス流入口とは、電気絶縁性配管により連結されるとともに、前記電気絶縁性配管は、少なくとも傾斜流路部の傾斜開始端まで延在している。
【００１４】
また、電気絶縁性配管には、含水反応ガス流入口よりも下方に位置して排水配管が接続されることが好ましい。
【００１５】
さらに、反応ガス排出連通孔は、反応ガスである酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス排出連通孔であることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、本発明は、複数の発電セルが積層されるとともに、発電反応に使用された反応ガスを、積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔が設けられ、前記積層方向の一端部に配置されるエンドプレートに、前記反応ガス排出連通孔に連通し前記使用された反応ガスを前記発電セルに戻す反応ガス循環装置が連結される燃料電池スタックに関するものである。
【００１７】
エンドプレートには、反応ガス排出連通孔に連通する反応ガス出口が開口される一方、反応ガス循環装置には、前記反応ガス出口側に向かって下方に傾斜する傾斜流路部を有する含水反応ガス流入口が設けられている。そして、反応ガス出口と含水反応ガス流入口とは、電気絶縁性配管により連結されるとともに、前記電気絶縁性配管は、少なくとも傾斜流路部の傾斜開始端まで延在している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、反応ガス排出連通孔から反応ガス出口に排出された反応ガスは、電気絶縁性配管を通って加湿器又は反応ガス循環装置の含水反応ガス流入口に送られる。含水反応ガス流入口は、反応ガス出口から離間する方向に向かって上方に傾斜する傾斜流路部を有している。従って、含水反応ガス流入口に送られる反応ガス中の水分は、傾斜流路部の傾斜に沿って反応ガス出口側に移動し、滞留し易い。
【００１９】
その際、電気絶縁性配管は、少なくとも傾斜流路部の傾斜開始端まで延在しており、含水反応ガス流入口に水が滞留することがなく、燃料電池スタック内から導電部位を介して外部に連なる導電（液絡）経路が形成されることがない。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池スタックから液絡が発生することを良好に阻止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池システムを構成する加湿器及び前記燃料電池スタックの斜視説明図である。
【図４】前記加湿器の内部を示す一部断面図である。
【図５】酸化剤ガス排出連通孔の出口側と加湿器とが樹脂製配管により連結された状態の断面説明図である。
【図６】前記樹脂製配管の斜視説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの概略構成図である。
【図８】特許文献１に開示されている燃料電池システムの概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０を組み込む燃料電池システム１２の概略構成図である。
【００２２】
燃料電池システム１２は、図示しない燃料電池車両に搭載されており、燃料電池スタック１０と、前記燃料電池スタック１０に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給機構１６と、前記燃料電池スタック１０に酸化剤ガス（反応ガス）を供給するための酸化剤ガス供給機構１８と、前記燃料電池スタック１０に燃料ガス（反応ガス）を供給するための燃料ガス供給機構２０とを備える。
【００２３】
冷却媒体供給機構１６は、ラジエータ２４を備える。このラジエータ２４には、冷媒用ポンプ２６を介して冷却媒体供給配管２８及び冷却媒体排出配管３０が接続される。
【００２４】
酸化剤ガス供給機構１８は、空気用ポンプ３２を備え、この空気用ポンプ３２に一端が接続される空気供給配管３４は、加湿器３６に他端が接続されるとともに、この加湿器３６には、加湿空気供給配管３８を介して燃料電池スタック１０が接続される。加湿器３６には、使用済みの生成水を含んだ酸化剤ガス（以下、オフガスという）を燃料電池スタック１０から加湿流体として供給するためのオフガス供給路（含水反応ガス流入口）４０が設けられる。加湿器３６では、オフガス供給路４０を介して供給されたオフガスの排出側に、背圧弁４２が配設される。
【００２５】
燃料ガス供給機構２０は、燃料ガスとして水素ガスが貯留される燃料ガスタンク（燃料タンク）４４を備える。この燃料ガスタンク４４には、燃料ガスパイプ４５の一端が接続され、前記燃料ガスパイプ４５には、遮断弁４６、レギュレータ４８及びエゼクタ５０が接続されるとともに、前記エゼクタ５０が燃料電池スタック１０に接続される。
【００２６】
燃料電池スタック１０には、使用済みの燃料ガスを排出するための排出燃料ガス配管５２が接続される。この排出燃料ガス配管５２は、リターン配管５４を介してエゼクタ５０に接続されるとともに、一部がパージ弁５６から希釈器５７に連通する。希釈器５７には、オフガス供給路４０から分岐する希釈流路４１を介して希釈用エア及び加湿器３６からの結露水が供給可能である。
【００２７】
燃料電池スタック１０は、複数の発電セル５８が車長方向である水平方向（図２及び図３中、矢印Ａ方向）に積層されるとともに、積層方向の両端には、ターミナルプレート５９ａ、５９ｂ及び絶縁プレート６０ａ、６０ｂを介して金属製エンドプレート６２ａ、６２ｂが配設される（図１参照）。ターミナルプレート５９ａ、５９ｂから積層方向外方に電力取り出し端子６３ａ、６３ｂが突出し、前記電力取り出し端子６３ａ、６３ｂは、図示しない車両走行用モータや補機類に接続される。
【００２８】
図２に示すように、各発電セル５８は、電解質膜・電極構造体６６と、前記電解質膜・電極構造体６６を挟持する第１及び第２セパレータ６８、７０とを備えるとともに、縦長に構成される。なお、第１及び第２セパレータ６８、７０は、カーボンセパレータ又は金属セパレータで構成される。
【００２９】
発電セル５８の長辺方向（矢印Ｃ方向）の一端縁部（上端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔７２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔７６ａが設けられる。
【００３０】
発電セル５８の長辺方向の他端縁部（下端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔（反応ガス排出連通孔）７２ｂ及び燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔（反応ガス排出連通孔）７６ｂが設けられる。
【００３１】
発電セル５８の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔７４ａが設けられるとともに、前記発電セル５８の短辺方向の他端縁部には、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔７４ｂが設けられる。冷却媒体供給連通孔７４ａ及び冷却媒体排出連通孔７４ｂは、縦長形状に設定される。
【００３２】
電解質膜・電極構造体６６は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜７８と、前記固体高分子電解質膜７８を挟持するアノード側電極８０及びカソード側電極８２とを備える。
【００３３】
第１セパレータ６８の電解質膜・電極構造体６６に向かう面６８ａには、燃料ガス供給連通孔７６ａと燃料ガス排出連通孔７６ｂとを連通する燃料ガス流路８４が形成される。この燃料ガス流路８４は、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部により構成される。第１セパレータ６８の面６８ａとは反対の面６８ｂには、冷却媒体供給連通孔７４ａと冷却媒体排出連通孔７４ｂとを連通する冷却媒体流路８６が形成される。
【００３４】
第２セパレータ７０の電解質膜・電極構造体６６に向かう面７０ａには、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部からなる酸化剤ガス流路８８が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路８８は、酸化剤ガス供給連通孔７２ａと酸化剤ガス排出連通孔７２ｂとに連通する。第２セパレータ７０の面７０ａとは反対の面７０ｂには、第１セパレータ６８の面６８ｂと重なり合って冷却媒体流路８６が一体的に形成される。図示しないが、第１及び第２セパレータ６８、７０には、必要に応じてシール部材が設けられる。
【００３５】
図３に示すように、燃料電池スタック１０は、例えば、エンドプレート６２ａ、６２ｂを端板とするケーシング８９を備える。なお、ケーシング８９に代えて、エンドプレート６２ａ、６２ｂ間を図示しないタイロッドで連結して構成してもよい。
【００３６】
図１に示すように、エンドプレート６２ａには、冷却媒体入口９６ａと、冷却媒体出口９６ｂとが設けられる。冷却媒体入口９６ａは、冷却媒体供給連通孔７４ａに連通する一方、冷却媒体出口９６ｂは、冷却媒体排出連通孔７４ｂに連通する。冷却媒体入口９６ａ及び冷却媒体出口９６ｂは、冷却媒体供給配管２８及び冷却媒体排出配管３０を介してラジエータ２４に連通している。
【００３７】
エンドプレート６２ｂには、酸化剤ガス供給連通孔７２ａに連通する酸化剤ガス入口９８ａ、燃料ガス供給連通孔７６ａに連通する燃料ガス入口１００ａ、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂに連通する酸化剤ガス出口９８ｂ、及び燃料ガス排出連通孔７６ｂに連通する燃料ガス出口１００ｂが設けられる。
【００３８】
図３に示すように、燃料電池スタック１０のエンドプレート６２ｂには、加湿器３６が直接固定される。加湿器３６内には、第１及び第２加湿部１０２ａ、１０２ｂが上下に配列して収容される。第１加湿部１０２ａ及び第２加湿部１０２ｂは、空気供給配管３４と加湿空気供給配管３８とに接続される。第１加湿部１０２ａ及び第２加湿部１０２ｂは、例えば、中空糸膜型加湿構造を採用することができる。
【００３９】
図４に示すように、第１加湿部１０２ａ及び第２加湿部１０２ｂ内の略中央には、多数の孔部を有する多孔管体１０４ａ、１０４ｂが配設され、前記多孔管体１０４ａ、１０４ｂの外周には、複数の中空糸膜１０６ａ、１０６ｂが矢印Ａ方向に延在して収容される。多孔管体１０４ａ、１０４ｂ内には、オフガス供給路４０に連通してオフガスが供給される。
【００４０】
中空糸膜１０６ａ、１０６ｂ内には、空気供給配管３４を介して反応前の空気が供給される。中空糸膜１０６ａ、１０６ｂの出口側は、加湿空気供給配管３８に連通する。
【００４１】
図５に示すように、エンドプレート６２ｂの酸化剤ガス出口９８ｂには、樹脂製連結配管１１０が装着される。樹脂製連結配管１１０の一端１１０ａは、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂの出口形状に対応して矩形状を有する一方、前記樹脂製連結配管１１０の他端１１０ｂは、リング状を有する。この樹脂製連結配管１１０の他端１１０ｂには、電気絶縁性配管、例えば、樹脂製配管１１２が連結される。樹脂製配管１１２は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の絶縁材料で形成される。なお、樹脂製配管１１２は、金属製本体の表面に樹脂被膜を形成してもよい。
【００４２】
図５及び図６に示すように、樹脂製配管１１２は、円筒形状を有するとともに、大径側の一端１１２ａは、樹脂製連結配管１１０の他端１１０ｂにＯリング１１４を介して挿入される。樹脂製配管１１２の小径側の他端１１２ｂは、加湿器３６のオフガス供給路４０内に進入する。このオフガス供給路４０は、酸化剤ガス出口９８ｂ側に向かって下方に傾斜する傾斜流路部４０ａを有し、前記他端１１２ｂは、少なくとも前記傾斜流路部４０ａの傾斜開始端まで延在する長さに設定される。
【００４３】
他端１１２ｂには、その先端縁部から軸方向に所定の長さを有し、且つ該上端から直径方向に所定の長さまで切り欠いて開口部１１６が形成される。この開口部１１６は、傾斜流路部４０ａの傾斜開始端に開口連通している。他端１１２ｂの外周部下端位置には、排水配管部１１８が形成される。排水配管部１１８は、開口径を小さく且つ軸長を長く設定することにより、液絡の防止が図られる。この排水配管部１１８は、加湿器３６の排水チャンバ１２２に連通する一方、前記排水チャンバ１２２は、排水配管１２０を介して希釈流路４１から希釈器５７に連通する。
【００４４】
このように構成される燃料電池システム１２の動作について、以下に説明する。
【００４５】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス供給機構１８を構成する空気用ポンプ３２が駆動され、酸化剤ガスである外部空気が吸引されて空気供給配管３４に導入される。この空気は、空気供給配管３４から加湿器３６内に導入され、第１及び第２加湿部１０２ａ、１０２ｂの中空糸膜１０６ａ、１０６ｂを通って加湿空気供給配管３８に供給される（図４参照）。
【００４６】
その際、オフガス供給路４０を介して多孔管体１０４ａ、１０４ｂには、後述するように、反応に使用された酸化剤ガスであるオフガスが供給されている。このため、使用前の空気には、オフガス中に含まれる水分が移動し、この使用前の空気が加湿される。加湿された空気は、加湿空気供給配管３８からエンドプレート６２ｂを通って燃料電池スタック１０内の酸化剤ガス供給連通孔７２ａに供給される。
【００４７】
一方、図１に示すように、燃料ガス供給機構２０では、遮断弁４６の開放作用下に、燃料ガスタンク４４内の燃料ガス（水素ガス）がレギュレータ４８で降圧された後、エゼクタ５０を通ってエンドプレート６２ｂから燃料電池スタック１０内の燃料ガス供給連通孔７６ａに導入される。
【００４８】
さらに、冷却媒体供給機構１６では、冷媒用ポンプ２６の作用下に、冷却媒体供給配管２８からエンドプレート６２ａを通って燃料電池スタック１０内の冷却媒体供給連通孔７４ａに冷却媒体が導入される。
【００４９】
図２に示すように、燃料電池スタック１０内の発電セル５８に供給された空気は、酸化剤ガス供給連通孔７２ａから第２セパレータ７０の酸化剤ガス流路８８に導入され、電解質膜・電極構造体６６のカソード側電極８２に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔７６ａから第１セパレータ６８の燃料ガス流路８４に導入され、電解質膜・電極構造体６６のアノード側電極８０に沿って移動する。
【００５０】
従って、各電解質膜・電極構造体６６では、カソード側電極８２に供給される空気中の酸素と、アノード側電極８０に供給される燃料ガス（水素）とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００５１】
次いで、カソード側電極８２に供給されて消費された空気は、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂに沿って流動した後、オフガスとしてエンドプレート６２ｂからオフガス供給路４０に排出される（図１参照）。
【００５２】
その際、カソード側電極８２で発電により生成される生成水は、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂに導入される。酸化剤ガス排出連通孔７２ｂでは、エンドプレート６２ｂ側に導入された生成水が、オフガス供給路４０に排出される。
【００５３】
この場合、第１の実施形態では、図５に示すように、エンドプレート６２ｂと加湿器３６との間に、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂとオフガス供給路４０とを連通する樹脂製配管１１２が装着されている。この樹脂製配管１１２は、絶縁材料で形成されるとともに、小径側の他端１１２ｂは、オフガス供給路４０内に進入し、このオフガス供給路４０の傾斜流路部４０ａの少なくとも傾斜開始端まで延在している。
【００５４】
他端１１２ｂの外周部には、傾斜流路部４０ａに連通する開口部１１６が形成されている。このため、燃料電池スタック１０内で発電に使用された空気は、酸化剤ガス排出連通孔７２ｂから樹脂製連結配管１１０及び樹脂製配管１１２内を通って開口部１１６からオフガス供給路４０に送られる。
【００５５】
ここで、オフガス供給路４０は、酸化剤ガス出口９８ｂから離間する方向に向かって上方に傾斜する傾斜流路部４０ａを有している。従って、オフガス供給路４０に送られる空気中の水分は、傾斜流路部４０ａの傾斜に沿って酸化剤ガス出口９８ｂ側に移動し易い。
【００５６】
その際、傾斜流路部４０ａの傾斜開始端には、樹脂製配管１１２の他端１１２ｂに形成されている開口部１１６が開放されている。このため、傾斜流路部４０ａに沿って移動する水分は、導電性を有するオフガス供給路４０から酸化剤ガス排出連通孔７２ｂ内にわたって連続して滞留することがなく、前記樹脂製配管１１２の大径側の一端１１２ａ内に確実に捕集される。
【００５７】
これにより、燃料電池スタック１０内から導電性のオフガス供給路４０を介して外部に連なる導電（液絡）経路が形成されることがなく、簡単且つコンパクトな構成で、前記燃料電池スタック１０から液絡が発生することを良好に阻止することが可能になるという効果が得られる。
【００５８】
しかも、樹脂製配管１１２の他端１１２ｂの外周下部には、小径で且つ軸方向に長尺な排水配管部１１８が設けられ、この他端１１２ｂ内に戻される水滴（結露水）は、排水チャンバ１２２に送られる。従って、滞留水は、樹脂製配管１１２側と排水チャンバ１２２側とに確実に分離され、液絡経路が形成されることを良好に阻止することができる（図５参照）。
【００５９】
さらに、排水チャンバ１２２は、排水配管１２０を介して希釈器５７に連通している。このため、希釈流路４１を介して希釈器５７に導入される希釈用空気による吸引作用下に、排水チャンバ１２２から前記希釈器５７に結露水が良好且つ確実に排出される。
【００６０】
一方、アノード側電極８０に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔７６ｂに排出されて流動し、排出燃料ガスとしてエンドプレート６２ｂから排出燃料ガス配管５２に排出される（図１参照）。排出燃料ガス配管５２に排出された排出燃料ガスは、一部がリターン配管５４を通ってエゼクタ５０の吸引作用下に燃料ガスパイプ４５に戻される。
【００６１】
排出燃料ガスは、新たな燃料ガスに混在して燃料ガスパイプ４５から燃料電池スタック１０内に供給される。残余の排出燃料ガスは、パージ弁５６の開放作用下に排出される。
【００６２】
また、冷却媒体は、図２に示すように、冷却媒体供給連通孔７４ａから第１及び第２セパレータ６８、７０間の冷却媒体流路８６に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体６６を冷却した後、冷却媒体排出連通孔７４ｂを移動してエンドプレート６２ａの冷却媒体出口９６ｂから冷却媒体排出配管３０に排出される。この冷却媒体は、図１に示すように、ラジエータ２４により冷却された後、冷媒用ポンプ２６の作用下に冷却媒体供給配管２８から燃料電池スタック１０に供給される。
【００６３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック１３０を組み込む燃料電池システム１３２の概略構成図である。
【００６４】
なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム１２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。
【００６５】
燃料電池スタック１３０には、燃料ガス循環装置（反応ガス循環装置）１３４が装着される。燃料ガス循環装置１３４は、エンドプレート６２ｂの燃料ガス出口１００ｂに装着される気液分離器１３６と、前記気液分離器１３６にリターン配管５４を介して接続されるエゼクタ５０とを備える。
【００６６】
エンドプレート６２ｂの燃料ガス出口１００ｂには、樹脂製連結配管１１０が装着されるとともに、前記樹脂製連結配管１１０には、電気絶縁性配管、例えば、樹脂製配管１１２が接続される。
【００６７】
このように構成される第２の実施形態では、燃料電池スタック１３０の発電により生成された水は、燃料ガス供給連通孔７６ａに沿って流動した後、エンドプレート６２ｂから気液分離器１３６に排出される。その際、エンドプレート６２ｂの燃料ガス出口１００ｂには、樹脂製連結配管１１０を介して樹脂製配管１１２が接続されている。
【００６８】
このため、第１の実施形態と同様に、気液分離器１３６に導入された水を樹脂製配管１１２により確実に捕集することができ、燃料電池スタック１３０から液絡が発生することを良好に阻止することが可能になるという効果が得られる。
【００６９】
なお、第２の実施形態では、燃料ガスを循環する燃料ガス循環装置１３４を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、酸化剤ガスとして純酸素を使用する場合に、この純酸素を循環する酸化剤ガス循環装置（図示せず）に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０、１３０…燃料電池スタック      １２、１３２…燃料電池システム
１６…冷却媒体供給機構              １８…酸化剤ガス供給機構
２０…燃料ガス供給機構              ２４…ラジエータ
２６、３２…ポンプ                  ２８…冷却媒体供給配管
３０…冷却媒体排出配管              ３４…空気供給配管
３６…加湿器                        ３８…加湿空気供給配管
４０…オフガス供給路                ４４…燃料ガスタンク
５２…排出燃料ガス配管              ５８…発電セル
６２ａ、６２ｂ…エンドプレート      ６６…電解質膜・電極構造体
６８、７０…セパレータ              ７２ａ…酸化剤ガス供給連通孔
７２ｂ…酸化剤ガス排出連通孔        ７４ａ…冷却媒体供給連通孔
７４ｂ…冷却媒体排出連通孔          ７６ａ…燃料ガス供給連通孔
７６ｂ…燃料ガス排出連通孔          ７８…固体高分子電解質膜
８０…アノード側電極                ８２…カソード側電極
８４…燃料ガス流路                  ８６…冷却媒体流路
８８…酸化剤ガス流路                １０２ａ、１０２ｂ…加湿部
１１０…樹脂製連結配管              １１２…樹脂製配管
１１２ａ…一端                      １１２ｂ…他端
１１６…開口部                      １１８…排水配管部
１２０…排水配管                    １２２…排水チャンバ
１３４…燃料ガス循環装置            １３６…気液分離器
【図１】
2010170948.tif 000003
【図２】
2010170948.tif 000004
【図３】
2010170948.tif 000005
【図４】
2010170948.tif 000006
【図５】
2010170948.tif 000007
【図６】
2010170948.tif 000008
【図７】
2010170948.tif 000009
【図８】
2010170948.tif 000010