(57)【要約】【課題】燃料電池スタックから生成水を効率的に排出するとともに、燃費を良好に向上させることを可能にする。【解決手段】燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、前記燃料電池スタック１２の燃料ガス出口連通孔３２ｂに燃料ガス排出路６２を介して連通する気液分離器６４と、前記燃料ガス排出路６２とは個別に前記燃料ガス出口連通孔３２ｂに連通し、バルブユニット６８を介して前記気液分離器６４に連通する第１ドレン流路６６と、前記気液分離器６４から主として液滴を排出する第２ドレン流路８２とを備える。【選択図】図１
2006120438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、
前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、
流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記気液分離機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記気液分離機構に、主として液滴を排出する第１ドレン流路と、
前記気液分離機構に連通し、該気液分離機構から主として液滴を排出する第２ドレン流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記第２ドレン流路に連通して前記気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、
前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、
前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、
前記気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、
前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、
流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記希釈機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第１ドレン流路と、
前記気液分離機構と前記希釈機構とに連通し、前記気液分離機構から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第２ドレン流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記第１及び第２ドレン流路には、流量制御機構が配設されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、
前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通し、前記反応ガス導入口の一方である燃料ガス導入口に循環する燃料ガス循環路と、
前記燃料ガス循環路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通して前記燃料電池スタックの外部に露呈し、前記燃料ガス排出口から主として液滴を排出する第１ドレン流路と、
前記第１ドレン流路に配設される流量制御機構と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス循環路は、気液分離機構を設け、
前記気液分離機構には、流量制御機構を介装して第２ドレン流路が連通することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池システムにおいて、前記第２ドレン流路を介して前記気液分離機構に連結される希釈機構と、
前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された内部マニホールド型燃料電池スタックを備える燃料電池システムに関する。
【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（電解質）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対設した電解質膜・電極構造体を、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、所定の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】
この燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。
【０００４】
ところで、固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低温（〜１００℃）であるため、燃料電池スタックに導入された後に電解質膜に吸収されなかった水分や、反応によって生成された水分が、前記燃料電池スタックの反応ガス流路（酸化剤ガス流路及び／又は燃料ガス流路）内や該燃料電池スタックを積層方向に貫通し且つ前記反応ガス流路に連通するマニホールドである反応ガス連通孔（酸化剤ガス連通孔及び／又は燃料ガス連通孔）内で冷却され、液体の状態で存在し易い。
【０００５】
しかしながら、上記のように、燃料電池スタックの反応ガス流路や反応ガス連通孔内に水が存在すると、各単位セルに酸化剤ガスや燃料ガスを十分に供給することが困難になってしまう。これにより、反応ガスである燃料ガスや酸化剤ガスの電極触媒層への拡散性が低下し、発電性能が著しく悪化するという問題が指摘されている。
【０００６】
そこで、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知られている。図６に示すように、燃料電池システム１は、固体電解質燃料電池２を備えており、この燃料電池２には、水素ガスを供給する燃料系３、酸化剤ガスとしての空気を供給する空気系４、及び冷却水を循環供給する冷却水循環系５が接続されている。
【０００７】
燃料系３は、水素吸蔵合金タンク６内の水素ガスを水素供給管７を通って燃料電池２に供給する。燃料電池２から排出される余剰の水素ガスは、気液分離器８に送られてこの水素ガスに混在する水分が凝縮水として貯えられる一方、前記気液分離器８内の水素ガスは、ポンプ９によって水素供給管７に循環されている。このため、燃料電池２から排出される余剰の水素ガス中に含まれる水分は、凝縮水として気液分離器８に貯留され、この水分が除去された水素ガスが、再度、燃料ガスとして前記燃料電池２に供給される、としている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１９２７４３号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の特許文献１では、燃料電池２から排出される余剰の水素ガスは、多量の生成水中に混入した状態で気液分離器８に導入され易い。このため、気液分離器８内の凝縮水中に相当な量の水素ガスが混入してしまい、水素ガスの消費量が多くなって燃費が低下するという問題がある。
【００１０】
しかも、気液分離器８に貯留されている凝縮水中に大量の水素ガスが混入していると、この凝縮水を希釈して外部に排出する際に、空気系５による希釈ガス供給量を増大させる必要がある。これにより、酸化剤ガス供給用のポンプや過給機等の消費電力が増大し、燃費の低下が惹起されるおそれがある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池スタックから生成水を効率的に排出するとともに、燃費を良好に向上させることが可能な燃料電池システム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、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記気液分離機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記気液分離機構に、主として液滴を排出する第１ドレン流路と、前記気液分離機構に連通し、該気液分離機構から主として液滴を排出する第２ドレン流路とを備えている。
【００１３】
また、第２ドレン流路に連通して気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部とを備えることが好ましい。第２ドレン流路から排出される液滴に含まれる燃料ガスを有効に希釈することができるからである。
【００１４】
さらに、本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、前記気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記希釈機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第１ドレン流路と、前記気液分離機構と前記希釈機構とに連通し、前記気液分離機構から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第２ドレン流路とを備えている。
【００１５】
さらにまた、第１及び第２ドレン流路には、流量制御機構が配設されることが好ましい。流量制御機構を操作することにより、第１及び第２ドレン流路の開閉が行われ、排水制御が確実に遂行される。このため、生成水が所定量まで溜まっていない際には、燃料ガスを不要に通過させることがなく、経済的である。
【００１６】
また、本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通し、前記反応ガス導入口の一方である燃料ガス導入口に循環する燃料ガス循環路と、前記燃料ガス循環路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通して前記燃料電池スタックの外部に露呈し、前記燃料ガス排出口から主として液滴を排出する第１ドレン流路と、前記第１ドレン流路に配設される流量制御機構とを備えている。
【００１７】
さらに、燃料ガス循環路は、気液分離機構を設け、前記気液分離機構には、流量制御機構を介装して第２ドレン流路が連通することが好ましい。気液分離機構に貯留された生成水を、第２ドレン流路を介して確実に排出することができるからである。
【００１８】
さらにまた、第２ドレン流路を介して気液分離機構に連結される希釈機構と、前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部とを備えることが好ましい。
【００１９】
第２ドレン流路から排出される水分に含まれる燃料ガスを、有効に希釈することができるからである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料ガス排出口の生成水（水滴）は、排水を主とする第１ドレン流路に排出されて気液分離機構に供給される。このため、燃料ガス排出口内の水分量が有効に削減され、この燃料ガス排出口から排ガス流路に排出される排ガス（余剰燃料ガス）は、生成水中にさほど混入することがない。これにより、不要に破棄される燃料ガス量が良好に削減され、燃料ガスの消費量を削減することができ、燃費の向上を図ることが可能になる。
【００２１】
また、本発明では、燃料ガス排出口の生成水は、排水を主とする第１ドレン流路に排出されて希釈機構に供給される。従って、燃料ガス排出口から排ガス流路に排出される排ガスは、生成水にさほど混入することがなく、不要に破棄される燃料ガス量が良好に削減される。
【００２２】
しかも、希釈機構に排出される液滴に混入する燃料ガス量は、僅かであるため、前記希釈機構に供給される希釈流体（例えば、空気）の流量をより少なく設定することができる。燃料ガスの濃度が低いからである。これにより、希釈流体を供給するためのファンや過給機等の消費電力を抑えることができ、燃費の向上が容易に図られる。
【００２３】
さらに、本発明では、燃料ガス排出口の生成水は、第１ドレン流路から良好に排出されるとともに、気液分離機構や希釈機構を不要にすることが可能になる。このため、構成部品が大幅に削減されて燃料電池システム全体の構成が良好に簡素化され、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１０の概略説明図である。
【００２５】
燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２を備える。この燃料電池スタック１２は、複数の単位セル１４が水平方向（矢印Ａ方向）に積層されるとともに、積層方向一端には、ターミナルプレート１６ａ、絶縁プレート１８ａ及び第１エンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。単位セル１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、絶縁性プレート１８ｂ及び第２エンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。
【００２６】
図１及び図２に示すように、各単位セル１４は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）２２と、前記電解質膜・電極構造体２２を挟持する薄板波形状の第１及び第２金属セパレータ２４、２６とを備える。なお、第１及び第２金属セパレータ２４、２６に代替して、例えば、カーボンセパレータを採用してもよい。
【００２７】
単位セル１４の長辺方向（図２中、矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔（導入口）２８ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３０ａ、及び燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔（排出口）３２ｂが設けられる。
【００２８】
単位セル１４の長辺方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔（導入口）３２ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３０ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔（排出口）２８ｂが設けられる。
【００２９】
電解質膜・電極構造体２２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３４と、前記固体高分子電解質膜３４を挟持するアノード側電極３６及びカソード側電極３８とを備える。
【００３０】
アノード側電極３６及びカソード側電極３８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜３４の両面に形成される。
【００３１】
第１金属セパレータ２４の電解質膜・電極構造体２２に向かう面２４ａには、燃料ガス入口連通孔３２ａと燃料ガス出口連通孔３２ｂとを連通する燃料ガス流路４０が形成される。第１金属セパレータ２４の面２４ｂには、冷却媒体入口連通孔３０ａと冷却媒体出口連通孔３０ｂとを連通する冷却媒体流路４２が形成される。
【００３２】
第２金属セパレータ２６の電解質膜・電極構造体２２に向かう面２６ａには、酸化剤ガス流路４４が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路４４は、酸化剤ガス入口連通孔２８ａと酸化剤ガス出口連通孔２８ｂとに連通する。第２金属セパレータ２６の面２６ｂには、第１金属セパレータ２４の面２４ｂと重なり合って冷却媒体流路４２が一体的に形成される。
【００３３】
第１金属セパレータ２４の面２４ａ、２４ｂには、この第１金属セパレータ２４の外周端縁部を周回して第１シール部材４６が一体成形されるとともに、第２金属セパレータ２６の面２６ａ、２６ｂには、この第２金属セパレータ２６の外周端縁部を周回して第２シール部材４８が一体成形される。
【００３４】
図１に示すように、燃料電池スタック１２には、燃料ガス供給系５０、酸化剤ガス供給系５２及び冷却媒体供給系（図示せず）が組み込まれる。燃料ガス供給系５０は、水素タンク５４を備え、この水素タンク５４は、バルブ５６からエゼクタ５８を介して燃料ガス循環路６０に接続される。この燃料ガス循環路６０は、第１エンドプレート２０ａの燃料ガス入口連通孔３２ａに連結される。
【００３５】
第１エンドプレート２０ａの燃料ガス出口連通孔３２ｂは、燃料ガス排出路（排ガス流路）６２を介して気液分離器（気液分離機構）６４に連通する。この気液分離器６４は、エゼクタ５８に連通する。
【００３６】
第２エンドプレート２０ｂの燃料ガス出口連通孔３２ｂには、燃料ガス排出路６２とは個別に気液分離器６４に連通する第１ドレン流路６６が接続される。すなわち、第１ドレン流路６６は、燃料電池スタック１２において、燃料ガス排出路６２とは反対側に備えられている。これにより、燃料電池スタック１２が傾斜した際にも、効果的な排水が遂行される。
【００３７】
第１ドレン流路６６は、燃料ガス出口連通孔３２ｂに対して燃料ガス排出路６２よりも下方に配置されるとともに、前記燃料ガス排出路６２よりも小径に設定されることが好ましい。これにより、第１ドレン流路６６への燃料ガスの混入量を最小限に抑えることができる。この第１ドレン流路６６には、燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接してバルブユニット６８が設けられている。
【００３８】
図３に示すように、バルブユニット６８は、第１ドレン流路６６に配設され、この第１ドレン流路６６に所定量の液滴が溜まったことを検出するためのセンサ、例えば、静電容量センサ７０と、前記静電容量センサ７０の近傍に配置されて前記第１ドレン流路６６を開閉するバルブ７２と、前記静電容量センサ７０からの信号に基づいて前記バルブ７２を制御する制御部７４とを備える。なお、センサとしては、静電容量センサ７０に代替して、例えば、超音波センサ等、管内の液滴の有無を検出可能な種々のセンサが使用可能である。
【００３９】
図１に示すように、気液分離器６４とエゼクタ５８との間からパージ流路７６が分岐し、このパージ流路７６は、バルブ７８を介して希釈ボックス（希釈機構）８０に接続される。気液分離器６４には、この気液分離器６４から主として水分を排出するための第２ドレン流路８２が必要に応じて連結されるとともに、前記第２ドレン流路８２は、バルブユニット８４を介して希釈ボックス８０に接続される。このバルブユニット８４は、バルブユニット６８と同様に構成される。
【００４０】
酸化剤ガス供給系５２は、第１エンドプレート２０ａの酸化剤ガス入口連通孔２８ａに連通する酸化剤ガス供給路８６を備える。この酸化剤ガス供給路８６には、例えば、コンプレッサ（図示せず）を介して加圧空気が供給される。第１エンドプレート２０ａの酸化剤ガス出口連通孔２８ｂには、希釈ガス流路８８が接続されるとともに、前記希釈ガス流路８８は、希釈ボックス８０に連通する。
【００４１】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。
【００４２】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス供給系５２を介して燃料電池スタック１２を構成する第１エンドプレート２０ａの酸化剤ガス入口連通孔２８ａに、酸素含有ガス等の酸化剤ガス、例えば、空気が供給される。一方、燃料ガス供給系５０を構成する水素タンク５４は、バルブ５６を介して燃料ガス循環路６０に水素含有ガス等の燃料ガスを供給する。この燃料ガスは、第１エンドプレート２０ａの燃料ガス入口連通孔３２ａに供給される。
【００４３】
さらに、図示しない冷却媒体供給系を介して、第１エンドプレート２０ａの冷却媒体入口連通孔３０ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が循環供給される。
【００４４】
図２に示すように、燃料電池スタック１２内では、酸化剤ガスが、酸化剤ガス入口連通孔２８ａから第２金属セパレータ２６の酸化剤ガス流路４４に導入され、電解質膜・電極構造体２２のカソード側電極３８に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３２ａから第１金属セパレータ２４の燃料ガス流路４０に導入され、電解質膜・電極構造体２２のアノード側電極３６に沿って移動する。
【００４５】
従って、各電解質膜・電極構造体２２では、カソード側電極３８に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極３６に供給される燃料ガスとが、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。
【００４６】
また、冷却媒体は、第１及び第２金属セパレータ２４、２６間の冷却媒体流路４２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２２を冷却した後、冷却媒体出口連通孔３０ｂを移動して第１エンドプレート２０ａに連結された図示しない循環流路に排出され、循環使用される。
【００４７】
次いで、カソード側電極３８に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２８ｂに沿って流動した後、第１エンドプレート２０ａに連結された希釈ガス流路８８に排出される（図１参照）。同様に、アノード側電極３６に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出されて流動し、第１エンドプレート２０ａに連結された燃料ガス排出路６２に排出される。
【００４８】
この場合、第１の実施形態では、燃料ガス出口連通孔３２ｂの第２エンドプレート２０ｂ側の端部には、第１ドレン流路６６が接続されるとともに、この第１ドレン流路６６の高さ位置は、燃料ガス排出路６２の高さ位置よりも低く設定されている。従って、燃料ガス出口連通孔３２ｂの生成水は、第１ドレン流路６６に円滑に排出され、バルブユニット６８の作用下に気液分離器６４に供給される。
【００４９】
バルブユニット６８では、図３に示すように、予めバルブ７２を介して第１ドレン流路６６が閉塞されており、静電容量センサ７０が前記第１ドレン流路６６に排出される水分量を検出する。そして、検出された水分量が所定量となる際に、制御部７４を介して前記バルブ７２が開放される。このため、燃料電池スタック１２内に供給される圧縮水素ガスの圧力によって、第１ドレン流路６６の生成水は、気液分離器６４に確実に導入される。
【００５０】
これにより、燃料ガス出口連通孔３２ｂから燃料ガス排出路６２に排出される余剰の燃料ガスは、生成水量が削減されるために、この生成水中にさほど混入することがない。従って、生成水に混入して気液分離器６４に貯留される燃料ガス量が良好に削減され、前記気液分離器６４からエゼクタ５８を介して燃料ガス循環路６０に余剰燃料ガスが有効に供給される。このため、第１の実施形態では、燃料ガスの消費量を削減することができ、燃費の向上を図ることが可能になるという効果が得られる。
【００５１】
さらに、第１の実施形態では、気液分離器６４は、第２ドレン流路８２を介して希釈ボックス８０に接続されるとともに、前記第２ドレン流路８２には、バルブユニット８４が配設されている。これにより、気液分離器６４から希釈ボックス８０に生成水を確実に排出することができる。しかも、気液分離器６４から排出される生成水中に燃料ガスが混入していても、希釈ボックス８０に希釈ガス流路８８を介して導入される使用済み空気によって良好に希釈することが可能になる。
【００５２】
また、気液分離器６４から希釈ボックス８０に排出される水分中に混入する燃料ガス量がわずかであるため、前記希釈ボックス８０に供給される希釈ガス（空気）の流量が削減される。従って、酸化剤ガス出口連通孔２８ｂから排出される空気を希釈ガスとして希釈ボックス８０に送るためのコンプレッサやファン等の消費電力を抑えることができ、燃費の向上が容易に図られる。
【００５３】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システム９０の概略説明図である。
【００５４】
なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム１０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。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
燃料電池システム９０は、第２エンドプレート２０ｂの燃料ガス出口連通孔３２ｂと、希釈ボックス８０とに連通する第１ドレン流路９２を備える。この第１ドレン流路９２には、燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接してバルブユニット６８が配設されている。第１ドレン流路９２は、第１ドレン流路６６と同様に構成されている。
【００５６】
このように構成される第２の実施形態では、燃料ガス出口連通孔３２ｂの生成水は、第１ドレン流路９２から希釈ボックス８０に排出される。このため、燃料ガス出口連通孔３２ｂから燃料ガス排出路６２を介して気液分離器６４に排出される水分量が減少し、この水分に混入されて前記気液分離器６４に滞留する燃料ガス量が良好に削減される。従って、燃料ガスの消費量を削減して燃費の向上を図ることができる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システム１００の概略説明図である。
【００５８】
この燃料電池システム１００は、第２エンドプレート２０ｂの燃料ガス出口連通孔３２ｂに接続されて外部に開放自在な第１ドレン流路１０２を備える。この第１ドレン流路１０２には、バルブユニット６８が設けられている。なお、気液分離器６４及び／又は希釈ボックス８０は、必要に応じて用いればよく、不要にすることもできる。
【００５９】
この燃料電池システム１００では、燃料ガス出口連通孔３２ｂの生成水が第１ドレン流路１０２から外部に良好に排出される。このため、燃料ガス排出路６２に排出される余剰燃料ガスに含まれる水分量を良好に削減することができ、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
しかも、第１ドレン流路１０２から生成水を外部に排出するため、気液分離器６４や希釈ボックス８０を不要にすることが可能になる。これにより、燃料電池システム１００は、構成部品が大幅に削減され、この燃料電池システム１００全体の構成が良好に簡素化されて経済的であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略説明図である。
【図２】前記燃料電池システムを構成する単位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バルブユニットの説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの概略説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムの概略説明図である。
【図６】特許文献１の燃料電池システムの説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０、９０、１００…燃料電池システム  １２…燃料電池スタック
１４…単位セル                        ２０ａ、２０ｂ…エンドプレート
２２…電解質膜・電極構造体            ２４、２６…金属セパレータ
２８ａ…酸化剤ガス入口連通孔          ２８ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３０ａ…冷却媒体入口連通孔            ３０ｂ…冷却媒体出口連通孔
３２ａ…燃料ガス入口連通孔            ３２ｂ…燃料ガス出口連通孔
３４…固体高分子電解質膜              ３６…アノード側電極
３８…カソード側電極                  ４０…燃料ガス流路
４２…冷却媒体流路                    ４４…酸化剤ガス流路
５０…燃料ガス供給系                  ５２…酸化剤ガス供給系
５４…水素タンク                      ５８…エゼクタ
６０…燃料ガス循環路                  ６２…燃料ガス排出路
６４…気液分離器
６６、８２、９２、１０２…ドレン流路  ６８、８４…バルブユニット
７０…静電容量センサ                  ７６…パージ流路
８０…希釈ボックス                    ８６…酸化剤ガス供給路
８８…希釈ガス流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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