(57)【要約】【課題】効率的且つ確実なガス加湿を行うことができ、特に低温始動性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、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４が互いに平行に配列されるとともに、前記第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の水平方向一端には、加湿機構を構成する第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂが装着される。第１及び第２燃料電池スタック１２、１４間には、酸化剤ガス配管８４が配設されており、この酸化剤ガス配管８４内には、スーパーチャージャ８５により加圧されて相当に高温になっている酸化剤ガスが流動する。【選択図】図１
2006100076.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・電極構造体を、セパレータにより挟持する単位セルを設け、複数の前記単位セルを水平方向に積層するとともに、各単位セルの積層方向に貫通して少なくとも燃料ガス入口連通孔、酸化剤ガス入口連通孔、燃料ガス出口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔が形成された内部マニホールド型の第１及び第２燃料電池スタックと、
前記酸化剤ガス入口連通孔に供給される酸化剤ガスを、前記酸化剤ガス出口連通孔から排出される排気ガスに含まれる水分により加湿する加湿機構と、
を備え、
前記第１及び第２燃料電池スタックは、前記水平方向に沿って互いに平行に且つ前記燃料ガス入口連通孔同士及び前記酸化剤ガス出口連通孔同士が近接して配列されており、
前記第１及び第２燃料電池スタック間には、加圧された前記酸化剤ガスを流す酸化剤ガス配管が配設されるとともに、
前記酸化剤ガス配管は、前記加湿機構を介して前記酸化剤ガス入口連通孔に連通す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、前記加湿機構は、前記第１及び第２燃料電池スタックに並列される第１及び第２加湿器を備え、
前記第１及び第２加湿器は、互いに近接する一端部に設けられ、前記酸化剤ガスを導入する被加湿ガス入口及び前記排気ガスを導入する加湿ガス入口と、
互いに離間する他端部に設けられ、前記一端部から前記他端部に流動する前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス入口連通孔に供給する被加湿ガス出口と、
前記一端部の近傍に設けられ、前記一端部から導入されて前記他端部で折り返して前記一端部側に流動する前記排気ガスを排出する加湿ガス出口と、
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・電極構造体をセパレータにより挟持する単位セルを設け、複数の前記単位セルを水平方向に積層するとともに、各単位セルの積層方向に貫通して少なくとも燃料ガス入口連通孔、酸化剤ガス入口連通孔、燃料ガス出口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔が形成された内部マニホールド型の第１及び第２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）を採用している。この電解質膜の両側に、それぞれカーボンを主体とする基材に貴金属系の電極触媒層を接合した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・電極構造体を設け、この電解質膜・電極構造体をセパレータによって挟持することにより燃料電池が構成されている。
【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】
この場合、上記の燃料電池では、有効な発電機能を発揮させるために、電解質膜を適度な湿潤状態に維持することが必要とされている。このため、燃料ガスや酸化剤ガスを、予め水等により加湿する加湿装置を用意し、この加湿装置を燃料電池に連結することにより、前記加湿された燃料ガスや酸化剤ガスを前記燃料電池に供給するものが知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されている加湿モジュールは、図６に示すように、円筒形状のハウジング１を備えている。このハウジング１内には、複数の中空糸膜２を長手方向に束ねた中空糸膜束３が収容されるとともに、前記ハウジング１の両端がヘッドブロック４ａ、４ｂにより保持されている。
【０００６】
ハウジング１の中央部には、内部流路６ａが形成された内部配管６が配設されている。内部配管６の一端側には、入口部７ａが設けられ、前記内部配管６の他端側には、底部６ｂ近傍の円周上に複数の流出口７ｂが形成されている。ハウジング１は、ヘッドブロック４ａ側に出口部７ｃを設けている。このハウジング１内には、入口部７ａから内部流路６ａを通り、流出口７ｂで折り返して各中空糸膜２の外周部に沿って反対方向に流れて出口部７ｃに至る加湿ガス流路が形成されている。
【０００７】
ヘッドブロック４ａには、加湿ガスが排出される出口通路８ａと、被加湿流体、例えば、水素ガスを導入するための流入通路８ｂが形成される。一方、ヘッドブロック４ｂには、加湿ガスを介して加湿された水素ガスを流出する流出通路８ｃが形成されている。
【０００８】
このような構成において、図示しない燃料電池から排出されるカソードオフガスである加湿ガスは、比較的高温になっており、この加湿ガスが内部流路６ａを移動することによって、内部配管６から中空糸膜２に熱が移動して暖機が行われる。さらに、この内部流路６ａの端部に移動した加湿ガスは、流出口７ｂから中空糸膜２の外側の領域を通流した後、出口部７ｃから排出される。
【０００９】
その際、水素ガスは、流入通路８ｂから中空糸膜２の内側を流通するため、前記中空糸膜２を介して加湿ガスに含まれていた水分を受け取って加湿される。そして、この加湿された水素ガスは、流出通路８ｃから排出されて図示しない燃料電池に供給される。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２９８８８３号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、燃料電池は、例えば、車載用として使用される場合、所望の高出力を得るために多数の単位セルを積層して燃料電池スタックを構成する必要がある。その際、燃料電池スタックでは、単位セルの積層方向の長さが相当に長尺化すると、燃料ガスや酸化剤ガスを各単位セルに対して均等に供給することができない等の問題がある。このため、それぞれ所定数の単位セルを積層した２つの燃料電池スタックを設け、前記２つの燃料電池スタックを並列させる構成が採用されている。
【００１２】
そこで、この種の互いに並列された２つの燃料電池スタックに、上記の特許文献１に開示されている加湿モジュール等の加湿機構を組み込む燃料電池システムが望まれている。
【００１３】
本発明はこの種の要請に対応してなされたものであり、簡単且つコンパクトな構成で、効率的なガス加湿を行うことができ、特に低温始動性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】
【００１４】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持する単位セルを設け、複数の前記単位セルを水平方向に積層するとともに、各単位セルの積層方向に貫通して少なくとも燃料ガス入口連通孔、酸化剤ガス入口連通孔、燃料ガス出口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔が形成された内部マニホールド型の第１及び第２燃料電池スタックと、前記酸化剤ガス入口連通孔に供給される酸化剤ガスを、前記酸化剤ガス出口連通孔から排出される排気ガスに含まれる水分により加湿する加湿機構とを備えている。
【００１５】
第１及び第２燃料電池スタックは、水平方向に沿って互いに平行に且つ燃料ガス入口連通孔同士及び酸化剤ガス出口連通孔同士が近接して配列されており、前記第１及び第２燃料電池スタック間には、加圧された酸化剤ガスを流す酸化剤ガス配管が配設されるとともに、前記酸化剤ガス配管は、加湿機構を介して前記酸化剤ガス入口連通孔に連通している。
【００１６】
また、加湿機構は、第１及び第２燃料電池スタックに並列される第１及び第２加湿器を備え、前記第１及び第２加湿器は、互いに近接する一端部に設けられ、酸化剤ガスを導入する被加湿ガス入口及び排気ガスを導入する加湿ガス入口と、互いに離間する他端部に設けられ、前記一端部から前記他端部に流動する前記酸化剤ガスを酸化剤ガス入口連通孔に供給する被加湿ガス出口と、前記一端部の近傍に設けられ、前記一端部から導入されて前記他端部で折り返して前記一端部側に流動する前記排気ガスを排出する加湿ガス出口とを備えることが好ましい。
【００１７】
排気ガスは、燃料電池スタックの運転温度に対応して相当な高温になっており、この排気ガスが第１及び第２加湿器内で折り返して流動するため、前記排気ガスの流路長が長尺化する。これにより、第１及び第２加湿器の暖機が短時間で確実に遂行される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、加圧されて相当に高温になっている酸化剤ガスが、第１及び第２燃料電池スタック間に配設されている酸化剤ガス配管を流れるため、前記酸化剤ガスによって前記第１及び第２燃料電池スタックを外部から良好に暖機することができる。しかも、暖機用の熱源を個別に用意する必要がなく、第１及び第２燃料電池スタックの暖機が経済的に遂行可能になる。
【００１９】
さらに、第１及び第２燃料電池スタックは、燃料ガス入口連通孔同士が近接して配列されている。従って、各燃料ガス入口連通孔に燃料ガスを供給するための燃料ガス配管が有効に短尺化されるとともに、前記燃料ガス配管内での燃料ガス保有量の低減及び前記燃料ガス入口連通孔での凝縮水の低減等を確実に図ることができる。
【００２０】
さらにまた、第１及び第２燃料電池スタックは、酸化剤ガス出口連通孔同士が近接して配列されている。このため、各酸化剤ガス出口連通孔から排出される排気ガス（加湿ガス）を加湿機構に導入させる導入経路を、容易に効率化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０の概略全体斜視図である。
【００２２】
燃料電池システム１０は、それぞれ積層方向が矢印Ａ方向（水平方向）に沿って配設されるとともに、矢印Ｂ方向に沿って互いに平行に且つ極性を反転して配列される同一構成の第１燃料電池スタック１２と第２燃料電池スタック１４とを備える。第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の矢印Ａ方向一端には、加湿機構を構成する第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂが装着される。
【００２３】
図２に示すように、第１燃料電池スタック１２は、複数の単位セル１８が水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体２０を備える。積層体２０の積層方向一端には、ターミナルプレート２２ａ、絶縁プレート２４及び第１エンドプレート２６ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体２０の積層方向他端には、ターミナルプレート２２ｂ、絶縁性スペーサ部材２８及び第２エンドプレート２６ｂが外方に向かって、順次、配設される。第１燃料電池スタック１２は、四角形（長方形）に構成される第１及び第２エンドプレート２６ａ、２６ｂを端板として含むケーシング２９により一体的に保持される。
【００２４】
図２及び図３に示すように、各単位セル１８は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）３０と、前記電解質膜・電極構造体３０を挟持する薄板波形状の第１及び第２金属セパレータ３２、３４とを備える。なお、第１及び第２金属セパレータ３２、３４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。
【００２５】
単位セル１８の長辺方向（図３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、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３６ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔３８ｂとが設けられる。
【００２６】
単位セル１８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３８ａと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３６ｂとが設けられる。
【００２７】
単位セル１８の上端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔４０ａが設けられるとともに、前記単位セル１８の下端縁部には、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔４０ｂが設けられる。
【００２８】
電解質膜・電極構造体３０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４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するアノード側電極４４及びカソード側電極４６とを備える。
【００２９】
アノード側電極４４及びカソード側電極４６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４２の両面に形成される。
【００３０】
第１金属セパレータ３２の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３２ａには、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとを連通する燃料ガス流路４８が形成される。この燃料ガス流路４８は、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。第１金属セパレータ３２の面３２ｂには、冷却媒体入口連通孔４０ａと冷却媒体出口連通孔４０ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。この冷却媒体流路５０は、矢印Ｃ方向に延在する複数本の溝部により構成される。
【００３１】
第２金属セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３４ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路５２が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路５２は、酸化剤ガス入口連通孔３６ａと酸化剤ガス出口連通孔３６ｂとに連通する。第２金属セパレータ３４の面３４ｂには、第１金属セパレータ３２の面３２ｂと重なり合って冷却媒体流路５０が一体的に形成される。
【００３２】
第１金属セパレータ３２の面３２ａ、３２ｂには、この第１金属セパレータ３２の外周端縁部を周回して第１シール部材５４が一体成形される。第１シール部材５４は、面３２ａで燃料ガス入口連通孔３８ａ、燃料ガス出口連通孔３８ｂ及び燃料ガス流路４８を囲繞してこれらを連通させる一方、面３２ｂで冷却媒体入口連通孔４０ａ、冷却媒体出口連通孔４０ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。
【００３３】
第２金属セパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、この第２金属セパレータ３４の外周端縁部を周回して第２シール部材５６が一体成形される。第２シール部材５６は、面３４ａで酸化剤ガス入口連通孔３６ａ、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス流路５２を囲繞してこれらを連通させる一方、面３４ｂで冷却媒体入口連通孔４０ａ、冷却媒体出口連通孔４０ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。
【００３４】
図２に示すように、第１及び第２シール部材５４、５６間には、固体高分子電解質膜４２の外周が直接ケーシング２９に接触することを阻止すべく、シール５７が介装される。図１及び図２に示すように、ターミナルプレート２２ａ、２２ｂの端部には、面方向に突出する板状の端子部５８ａ、５８ｂが形成される。
【００３５】
ケーシング２９は、図１及び図２に示すように、端板である第１及び第２エンドプレート２６ａ、２６ｂと、積層体２０の側部に配置される複数の側板６０ａ〜６０ｄと、前記側板６０ａ〜６０ｄの互いに近接する端部同士をねじ止めにより連結するアングル部材（例えば、Ｌアングル）６２ａ〜６２ｄと、前記第１及び第２エンドプレート２６ａ、２６ｂと前記側板６０ａ〜６０ｄとを連結するそれぞれ長さの異なる連結ピン６４ａ、６４ｂとを備える。
【００３６】
図２に示すように、スペーサ部材２８は、ケーシング２９の内周で位置決めされるように所定の寸法に設定された矩形状を有する。このスペーサ部材２８は、積層体２０の積層方向の長さ変動を吸収して前記積層体２０に所望の締め付け荷重を付与可能にするために、厚さが調整される。なお、積層体２０の積層方向の長さの変動が、第１及び第２金属セパレータ３２、３４自体の弾性等で吸収可能であれば、スペーサ部材２８を用いなくてもよい。
【００３７】
第２燃料電池スタック１４は、上記のように構成される第１燃料電池スタック１２と略同一に構成されており、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。
【００３８】
第１及び第２燃料電池スタック１２、１４を構成する各積層体２０は、全く同一の構成を有しており、それぞれの極性を逆にするために、例えば、前記第２燃料電池スタック１４を構成する前記積層体２０を、前記第１燃料電池スタック１２を構成する前記積層体２０に対して鉛直軸回りに１８０°反転させている（図４参照）。
【００３９】
第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂは、基本的には、図６に示す加湿モジュールと同様に構成されており、円筒形状のハウジング７０を備える（図１参照）。ハウジング７０内には、図５に示すように、複数の中空糸膜７２が収容されるとともに、前記ハウジング７０の中央部には、内部流路７４ａを有する内部配管７４が配設される。内部配管７４の底部側（他端部側）外周部には、複数の開口７６が形成されるとともに、前記内部配管７４の開口部側（一端部側）には、排気される酸化剤ガスを供給する加湿ガス入口７８ａが形成される。
【００４０】
ハウジング７０の両端には、ブロック８０ａ、８０ｂが装着され、前記ブロック８０ａには、加湿される酸化剤ガスが供給される被加湿ガス入口８２ａが形成される。一方、ブロック８０ｂには、加湿された酸化剤ガスを排出する被加湿ガス出口８２ｂが形成される。ハウジング７０には、加湿ガス入口７８ａ側に複数の加湿ガス出口７８ｂが形成される。
【００４１】
図１及び図５に示すように、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４間には、酸化剤ガス配管８４が配設されるとともに、この酸化剤ガス配管８４の入口側端部には、圧縮空気を供給するアクチュエータ、例えば、スーパーチャージャ８５が接続される。酸化剤ガス配管８４の出口側端部は、管路８４ａ、８４ｂに分岐しており、前記管路８４ａ、８４ｂは、第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂの被加湿ガス入口８２ａに連結される。
【００４２】
第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂの被加湿ガス出口８２ｂと、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の酸化剤ガス入口連通孔３６ａとは、酸化剤ガス供給配管８６により連結される。第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂの加湿ガス入口７８ａと、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の酸化剤ガス出口連通孔３６ｂとは、オフガス配管８８を介して連結される。
【００４３】
図１に示すように、燃料ガス供給配管９０は、先端部が管路９０ａ、９０ｂに分岐しており、前記管路９０ａ、９０ｂは、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の各燃料ガス入口連通孔３８ａに連結される。
【００４４】
第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の燃料ガス出口連通孔３８ｂには、燃料ガス排出配管９２が連結されるとともに、冷却媒体入口連通孔４０ａ及び冷却媒体出口連通孔４０ｂには、それぞれ冷却媒体供給配管９４及び冷却媒体排出配管９６が連結される。
【００４５】
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。
【００４６】
先ず、図１に示すように、燃料電池システム１０では、スーパーチャージャ８５を介して酸化剤ガス配管８４に酸素含有ガス等の酸化剤ガス（空気）が供給されるとともに、燃料ガス供給配管９０に水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給配管９４には、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００４７】
図５に示すように、酸化剤ガス配管８４に供給される加圧された酸化剤ガスは、管路８４ａ、８４ｂに分岐して第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂの各被加湿ガス入口８２ａに導入される。酸化剤ガスは、ハウジング７０内に収容されている複数の中空糸膜７２の内側を通って前記ハウジング７０の軸方向に移動した後、被加湿ガス出口８２ｂに排出される。
【００４８】
その際、内部流路７４ａには、後述するように、反応に使用された酸化剤ガス（以下、オフガスともいう）が、オフガス配管８８を介して加湿ガス入口７８ａから供給されている。このオフガスは、内部流路７４ａを内部配管７４の一端側から他端側（底部側）に移動した後、開口７６を介して前記内部配管７４の外周側に移動し、複数の中空糸膜７２の外側を通って加湿ガス出口７８ｂから外部に放出される。
【００４９】
このため、中空糸膜７２の外側及び内側を介して、酸化剤ガスには、オフガス中に含まれる水分が移動して加湿される。この加湿された酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給配管８６から第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の酸化剤ガス入口連通孔３６ａに供給される。
【００５０】
次いで、第１燃料電池スタック１２内では、図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３６ａから第２金属セパレータ３４の酸化剤ガス流路５２に導入され、電解質膜・電極構造体３０のカソード側電極４６に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３８ａから第１金属セパレータ３２の燃料ガス流路４８に導入され、電解質膜・電極構造体３０のアノード側電極４４に沿って移動する。
【００５１】
従って、各電解質膜・電極構造体３０では、カソード側電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極４４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。
【００５２】
次いで、カソード側電極４６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３６ｂに沿って流動した後、オフガス配管８８に排出される（図５参照）。同様に、アノード側電極４４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３８ｂに排出されて流動し、燃料ガス排出配管９２に排出される（図１参照）。
【００５３】
また、冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔４０ａから第１及び第２金属セパレータ３２、３４間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｃ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３０を冷却した後、冷却媒体出口連通孔４０ｂを移動して冷却媒体排出配管９６に排出される。
【００５４】
第２燃料電池スタック１４では、上記の第１燃料電池スタック１２と同様に、使用済みの酸化剤ガスは、オフガス配管８８に排出される（図５参照）。さらに、使用済みの燃料ガスは、燃料ガス排出配管９２に排出されるとともに、使用済みの冷却媒体は、冷却媒体排出配管９６に排出される（図１参照）。
【００５５】
この場合、本実施形態では、互いに並列されている第１及び第２燃料電池スタック１２、１４間に酸化剤ガス配管８４が配設されるとともに、前記酸化剤ガス配管８４内には、スーパーチャージャ８５を介して加圧された酸化剤ガスが流動する。
【００５６】
このため、酸化剤ガス配管８４には、加圧によって相当に高温になっている酸化剤ガスが流れ、前記酸化剤ガス配管８４に近接して配置されている第１及び第２燃料電池スタック１２、１４は、高温の前記酸化剤ガスにより外部から有効に暖機することができる。しかも、加圧によって高温になっている酸化剤ガスを暖機用の熱源として使用するため、個別に暖機用の熱源を用意する必要がなく、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４の暖機が経済的に遂行可能になるという効果が得られる。
【００５７】
さらに、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４は、燃料ガス入口連通孔３８ａ同士が近接して配列されている。従って、各燃料ガス入口連通孔３８ａに燃料ガスを供給するための管路９０ａ、９０ｂが、有効に短尺化されるとともに、前記管路９０ａ、９０ｂ内での燃料ガス保有量の低減及び前記燃料ガス入口連通孔３８ａでの凝縮水の低減等を確実に図ることができるという利点がある。
【００５８】
さらにまた、第１及び第２燃料電池スタック１２、１４は、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂ同士が近接して配列されている。これにより、各酸化剤ガス出口連通孔３６ｂから排出されるオフガスを第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂに導入させるオフガス配管８８は、容易に短尺化且つ効率化を図ることができる。
【００５９】
また、第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂは、互いに近接する一端部に加湿ガス入口７８ａ、被加湿ガス入口８２ａ及び加湿ガス出口７８ｂが設けられるとともに、互いに離間する他端部には、被加湿ガス出口８２ｂが設けられている（図５参照）。このため、酸化剤ガス配管８４、オフガス配管８８及び酸化剤ガス供給配管８６の効率化が容易に遂行される。
【００６０】
しかも、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂから排出される比較的高温のオフガスは、内部配管７４の内部流路７４ａを流動した後、折り返して各中空糸膜７２の外側を通って加湿ガス出口７８ｂから排出される。従って、第１及び第２加湿器１６ａ、１６ｂの加温速度を速めることができ、特に、低温起動時間の短縮化が図られるという効果がある。
【００６１】
なお、本実施形態では、連結部材として、例えば、アングル部材６２ａ〜６２ｄを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、側板６０ａ〜６０ｄ自体に屈曲するフランジ部を形成し、各フランジ部をねじ止めして前記側板６０ａ〜６０ｄ同士を連結することにより連結部材を構成してもよい。また、側板６０ａ〜６０ｄ同士を溶接して一体化することにより、連結部材を構成してもよい。さらに、ケーシング２９に代替して、第１及び第２エンドプレート２６ａ、２６ｂを図示しないタイロッドで締め付け保持する構成を採用してもよい。さらにまた、冷却媒体入口連通孔４０ａ及び冷却媒体出口連通孔４０ｂは、単位セル１８の矢印Ｂ方向両端部に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略全体斜視図である。
【図２】前記燃料電池システムを構成する燃料電池スタックの一部断面側面図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池システムの反応ガス及び冷却媒体の流れ説明図である。
【図５】前記燃料電池システムを構成する第１及び第２加湿器内の流れ説明図である。
【図６】特許文献１に係る加湿モジュールの断面説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…燃料電池システム          １２、１４…燃料電池スタック
１６ａ、１６ｂ…加湿器          １８…単位セル
２０…積層体                    ２６ａ、２６ｂ…エンドプレート
２９…ケーシング                ３０…電解質膜・電極構造体
３２、３４…金属セパレータ      ３６ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３６ｂ…酸化剤ガス出口連通孔    ３８ａ…燃料ガス入口連通孔
３８ｂ…燃料ガス出口連通孔      ４０ａ…冷却媒体入口連通孔
４０ｂ…冷却媒体出口連通孔      ４２…固体高分子電解質膜
４４…アノード側電極            ４６…カソード側電極
４８…燃料ガス流路              ５０…冷却媒体流路
５２…酸化剤ガス流路            ５８ａ、５８ｂ…端子部
６０ａ〜６０ｄ…側板            ７０…ハウジング
７２…中空糸膜                  ７４…内部配管
７４ａ…内部流路                ７６…開口
７８ａ…加湿ガス入口            ７８ｂ…加湿ガス出口
８０ａ、８０ｂ…ブロック        ８２ａ…被加湿ガス入口
８２ｂ…被加湿ガス出口          ８４…酸化剤ガス配管
８５…スーパーチャージャ        ８４ａ、８４ｂ、９０ａ、９０ｂ…管路
８６…酸化剤ガス供給配管        ８８…オフガス配管
９０…燃料ガス供給配管
【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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