(57)【要約】【課題】燃料電池内部で凝縮した凝縮水の排出を促進する。【解決手段】単セル２００とセパレータ３００とを交互に積層することにより形成される燃料電池１００は、単セル２００から排出される排出ガスを燃料電池１００から排出するためのガス排出マニホールド１２０を備えている。単セル２００は、セパレータ３００を構成するセパレータ構成部材６００を単セル２００とセパレータ３００の積層方向に貫通する貫通孔６３０を介してガス排出マニホールド１２０に連通されている。この燃料電池１００は、単セル２００内の凝縮水が貫通孔６３０内部において固体表面に接触する単位体積あたりの接触面積を増加させることにより凝縮水のガス排出マニホールド１２０への排出を促進する排水促進部材３１０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単セルとセパレータとを交互に積層することにより形成される燃料電池であって、
前記単セルから排出される排出ガスを前記燃料電池から排出するためのガス排出マニホールドを備え、
前記単セルは、前記セパレータを構成するセパレータ構成部材を前記単セルと前記セパレータの積層方向に貫通する貫通孔を介して前記ガス排出マニホールドに連通されており、
前記燃料電池は、前記単セル内で凝縮した凝縮水の前記単セルから前記ガス排出マニホールドへの前記貫通孔を介した排出を促進する排水促進部材を備え、
前記排水促進部材は、前記単セル内の凝縮水が前記貫通孔内部において固体表面に接触する単位体積あたりの接触面積を増加させることにより、前記凝縮水の排出を促進する、燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記排水促進部材は、前記貫通孔の前記ガス排出マニホールド側開口端から前記単セル側に向かって前記貫通孔内に挿入されている、燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池であって、
前記排水促進部材は多孔質体である、燃料電池。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池であって、
前記排水促進部材は、
前記ガス排出マニホールド側開口端よりも前記単セル側に配置される挿入部と、
前記挿入部中の凝縮水を前記ガス排出マニホールド側に導出する水導出部と、
を有する、燃料電池。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池であって、
前記水導出部は、前記挿入部よりも鉛直方向の断面積が大きい、燃料電池。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか記載の燃料電池であって、さらに、
前記排水促進部材の前記ガス排出マニホールド側端に接触するように設けられ、前記多孔質体よりも保水性が高い吸水部材を備える、燃料電池。
【請求項７】
請求項２記載の燃料電池であって、
前記排水促進部材は、前記貫通孔の内径よりも外径が小さい棒状部材であり、前記貫通孔と前記棒状部材の間の間隙を介して前記凝縮水が排出される、燃料電池。
【請求項８】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記排水促進部材は、排出された凝縮水の一部を前記排水促進部材に接触させることにより前記貫通孔内に保持する部材である、燃料電池。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか記載の燃料電池であって、
前記排水促進部材は、親水性を有する、燃料電池。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか記載の燃料電池であって、
前記単セルは、膜電極接合体と、多孔質体で構成され前記膜電極接合体に接するように設けられたガス拡散層と、を有しており、
前記ガス拡散層は、前記排出ガスの前記単セル内における流路を形成する、燃料電池。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか記載の燃料電池であって、
前記セパレータは、前記単セルに接する側から、前記セパレータ構成部材である第１の板と、第２および第３の板とをこの順に積層することにより形成され、
前記第１の板と前記第２の板と前記第３の板は、それぞれ積層した際に前記ガス排出マニホールドを形成するマニホールド穴を有し、
前記第２の板は、前記貫通孔と、前記ガス排出マニホールドと、を連通する連通流路を形成する連通流路穴を有し、
前記第３の板は、前記連通流路穴に接する位置に、ガス不透性の部材を有する、
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池内部で凝縮した凝縮水の排出を促進する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、通常、単セルとセパレータとを交互に積層することにより構成される。この場合、燃料電池に供給される燃料ガスと酸化ガス（これらのガスは、併せて「反応ガス」とも呼ばれる）は供給用マニホールドを介して電気化学反応を行う単セルに供給され、使用済みの反応ガス（排出ガス）は、単セルから排出用マニホールドを介して燃料電池から排出される。このような燃料電池において、積層方向の長さを短縮するために、セパレータを積層構造とし、マニホールドと単セルと間の反応ガスの給排をセパレータに設けられた貫通孔を介して行うことが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４８２５２号公報
【特許文献２】特開２００４−６１０４号公報
【０００４】
しかしながら、セパレータに設けられた貫通孔は、単セル内で生成された水などが単セル内で凝縮した水（凝縮水）により閉塞する場合がある。貫通孔が閉塞すると、単セル内での反応ガスの流れが不均一となり、燃料電池の発電特性が低下する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、単セル内の凝縮水の排出を促進することにより、単セルから排出用マニホールドに反応ガスを排出する貫通孔の閉塞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】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池は、単セルとセパレータとを交互に積層することにより形成される燃料電池であって、前記単セルから排出される排出ガスを前記燃料電池から排出するためのガス排出マニホールドを備え、前記単セルは、前記セパレータを構成するセパレータ構成部材を前記単セルと前記セパレータの積層方向に貫通する貫通孔を介して前記ガス排出マニホールドに連通されており、前記燃料電池は、前記単セル内で凝縮した凝縮水の前記単セルから前記ガス排出マニホールドへの前記貫通孔を介した排出を促進する排水促進部材を備え、前記排水促進部材は、前記単セル内の凝縮水が前記貫通孔内部において固体表面に接触する単位体積あたりの接触面積を増加させることにより、前記凝縮水の排出を促進することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、貫通孔内部における凝縮水の接触面積が増加することにより、凝縮水は、単セルから貫通孔内部に引き寄せられ、凝縮水の排出が促進される。そして、凝縮水の排出の促進により、単セル内の凝縮水の量を低下させることができるので、単セル内の凝縮水による貫通孔の閉塞を抑制することができる。
【０００８】
前記排水促進部材は、前記貫通孔の前記ガス排出マニホールド側開口端から前記単セル側に向かって前記貫通孔内に挿入されているものとしても良い。
【０００９】
この構成によれば、排水促進部材に移動した凝縮水は、排水促進部材を伝うことにより、貫通孔のガス排出マニホールド側開口端まで容易に移動する。そのため、凝縮水のガス排出マニホールドへの排出がより容易となる。
【００１０】
前記排水促進部材は多孔質体であるものとしても良い。
【００１１】
この構成によれば、凝縮水は、保水力を有する排水促進部材内部の水と繋がることにより、より容易にガス排出マニホールド側に移動するので、単セルからの凝縮水の排水がより促進される。
【００１２】
前記排水促進部材は、前記ガス排出マニホールド側開口端よりも前記単セル側に配置される挿入部と、前記挿入部中の凝縮水を前記ガス排出マニホールド側に導出する水導出部と、を有するものとしても良い。
【００１３】
この構成によれば、挿入部内の凝縮水は、水導出部に引き寄せられ、挿入部内の保水量が低下する。そのため、挿入部内に保持される凝縮水による貫通孔の閉塞を抑制することができる。
【００１４】
前記水導出部は、前記挿入部よりも鉛直方向の断面積が大きいものとしても良い。
【００１５】
この構成によれば、排水促進部材の形状の設定により水導出部を形成することができるので、排水促進部材をより容易に形成することができる。
【００１６】
前記燃料電池は、さらに、前記排水促進部材の前記ガス排出マニホールド側端に接触するように設けられ、前記多孔質体よりも保水性が高い吸水部材を備えるものとしても良い。
【００１７】
この構成によれば、排水促進部材から吸水部材に凝縮水が引き寄せられるので、排水促進部材内の凝縮水の量を抑制することができる。そのため、排水促進部材内に保持される凝縮水による貫通孔の閉塞を抑制することができる。
【００１８】
前記排水促進部材は、前記貫通孔の内径よりも外径が小さい棒状部材であり、前記貫通孔と前記棒状部材の間の間隙を介して前記凝縮水が排出されるものとしても良い。
【００１９】
この構成によっても、貫通孔内部における凝縮水の接触面積が増加することにより、凝縮水は、単セルから貫通孔内部に引き寄せられ、凝縮水の排出が促進される。
【００２０】
前記排水促進部材は、排出された凝縮水の一部を前記排水促進部材に接触させることにより前記貫通孔内に保持する部材であるものとしても良い。
【００２１】
この構成によれば、貫通孔の単セル側開口端に形成された水滴が貫通孔に保持された凝縮水と接触することにより、貫通孔内部における凝縮水の接触面積が増加する。そのため、凝縮水は、単セルから貫通孔内部に引き寄せられ、凝縮水の排出が促進される。
【００２２】
前記排水促進部材は、親水性を有するものとしても良い。
【００２３】
この構成によれば、凝縮水が排水促進部材に付着することにより、単セルから貫通孔内部により容易に引き寄せられる。そのため、凝縮水の排出が促進され、貫通孔の閉塞を抑制することができる。
【００２４】
前記単セルは、膜電極接合体と、多孔質体で構成され前記膜電極接合体に接するように設けられたガス拡散層と、を有しており、前記ガス拡散層は、前記排出ガスの前記単セル内における流路を形成するものとしても良い。
【００２５】
この構成によれば、多孔質体で形成されたガス拡散層からの排水を促進することができる。そのため、凝縮水が容易に残留し、貫通孔の閉塞を生じやすい多孔質体によりガス流路を形成した場合においても、多孔質体からの排水が促進されるので、多孔質体内の凝縮水による貫通孔の閉塞をより容易に抑制することができる。
【００２６】
前記セパレータは、前記単セルに接する側から、前記セパレータ構成部材である第１の板と、第２および第３の板とをこの順に積層することにより形成され、前記第１の板と前記第２の板と前記第３の板は、それぞれ積層した際に前記ガス排出マニホールドを形成するマニホールド穴を有し、前記第２の板は、前記貫通孔と、前記ガス排出マニホールドと、を連通する連通流路を形成する連通流路穴を有し、前記第３の板は、前記連通流路穴に接する位置に、ガス不透性の部材を有するものとしても良い。
【００２７】
単セル内の凝縮水の排出を促進する排水促進部材は、構成が簡単であるため、その大きさを小さくすることが可能である。そのため、貫通孔からガス排出マニホールドに至る連通流路が小さい、３枚の板により構成されるセパレータを用いた燃料電池であっても、単セル内の凝縮水の排出を促進することができる。
【００２８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池およびその燃料電池を利用した燃料電池システム、また、その燃料電池システムを利用した発電装置およびその燃料電池システムを搭載した電気自動車等の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．第６実施例：
Ｇ．変形例：
【００３０】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。燃料電池１００は、単セル２００とセパレータ３００とを交互に積層することにより構成されている。このように、単セル２００とセパレータ３００とを積層した構造は、一般に「スタック」と呼ばれる。なお、図１は、図１の上方が鉛直上方となるように描かれている。本明細書において、特に断らない限り、図面は、図１と同様に上方が鉛直上方となるように描かれている。
【００３１】
単セル２００は、膜電極接合体２１０と、膜電極接合体２１０に接するように設けられたアノード側拡散層２２０およびカソード側拡散層２３０（以下、これらを併せて「ガス拡散層」とも呼ぶ）と、を備えている。
【００３２】
膜電極接合体２１０は、電解質膜の両面に触媒電極を形成することにより形成されている。電解質膜としては、例えば、プロトン伝導性の固体高分子電解質からなるイオン交換膜を使用することができる。触媒電極は、例えば、電気化学反応を促進する触媒を担持したカーボン粉末を電解質膜に塗布することにより形成される。カーボン粉末に担持される触媒としては、白金、あるいは、白金と他の金属からなる合金などを使用することができる。
【００３３】
ガス拡散層２２０，２３０は、導電性とガス透過性とを有する多孔質体である。ガス拡散層２２０，２３０は、例えば、チタンなどの金属多孔質体や、カーボンフェルトにより形成することができる。これらのガス拡散層２２０，２３０が有する空孔は、燃料電池１００で使用される燃料ガスと酸化剤ガス（以下、これらを併せて「反応ガス」とも呼ぶ）との流路を形成する。そのため、ガス拡散層２２０，２３０は、流路形成部材ともいうことができる。
【００３４】
膜電極接合体２１０とガス拡散層２２０，２３０との外周には、シリコーンゴムなどのガス不透性と弾力性と耐熱性とを有する材料で形成されたシール部材２４０が設けられている。シール部材２４０には、ガス拡散層２２０，２３０を配置するための穴２４２が設けられている。このシール部材２４０に設けられた穴２４２には、さらに膜電極接合体２１０を保持するための溝２４４が設けられている。
【００３５】
図１に示すセパレータ３００は、アノード側プレート４００と、中間プレート５００と、カソード側プレート６００と、をこの順に図１の左側から積層することにより構成されている。３つのプレート４００，５００，６００は、それぞれ、種々の形状の穴がプレス成形により形成された平板である。これらのプレート４００，５００，６００は、チタンやステンレスなどのガス不透性と導電性とを有する材料で形成されている。
【００３６】
図１に示すように、セパレータ３００を構成する各プレート４００，５００，６００およびシール部材２４０には、図１の上方の位置と下方の位置とのそれぞれに、スタックの積層方向、すなわち各部材の厚さ方向に各部材を貫通する穴が設けられている。これらの穴は、プレート４００，５００，６００とシール部材２４０とが積層されることにより、スタックの積層方向に沿った流路１１０，１２０（一般に、「マニホールド」と呼ばれる。）を形成する。第１実施例の燃料電池１００は、６つのマニホールドを有しているが、図１では、図示の便宜上、図の上方と下方に位置する２つのマニホールド１１０，１２０のみが示されている。なお、以下では、スタックの各部材に設けられ、各部材を積層することによりマニホールドを形成する穴を「マニホールド穴」とも呼ぶ。
【００３７】
第１のマニホールド（酸化剤ガス供給マニホールド）１１０には、図の左方から酸素（Ｏ2）を含む酸化剤ガスが供給される。酸化剤ガス供給マニホールド１１０に供給された酸化剤ガスは、カソード側プレート６００に設けられカソード側プレート６００の厚さ方向に貫通する貫通孔（酸化剤ガス供給孔）６２０を通して、単セル２００のカソード側拡散層２３０に供給される。カソード側拡散層２３０では、膜電極接合体２１０における電気化学反応により、酸化剤ガス中の酸素が消費されるとともに、水分が生成される。そのため、酸化剤ガスは、カソード側拡散層２３０内を通過する間に、その酸素濃度が低下するとともに、生成された水分により湿潤状態となる。
【００３８】
酸素濃度が低下し湿潤状態となった酸化剤ガス（カソードオフガス）は、カソード側拡散層２３０から、カソード側プレート６００に設けられた貫通孔（カソードオフガス排出孔）６３０を通して、第２のマニホールド（カソードオフガス排出マニホールド）１２０に排出される。カソードオフガス排出マニホールド１２０に排出されたカソードオフガスは、図１の左方に排出される。このとき、カソード側拡散層２３０内を流れる酸化剤ガス中の水分は、その一部がカソードオフガスに含まれる水蒸気としてカソードオフガス排出マニホールド１２０に排出され、残りの一部が凝縮した液体の水（凝縮水）としてカソード側拡散層２３０に残留する。
【００３９】
カソード側拡散層２３０は、多孔質体で形成されているため、水は毛細管現象によりカソード側拡散層２３０に保持される。カソード側拡散層２３０に保持された水は、水の排出経路であるカソードオフガス排出孔６３０付近の構造や表面性状等によって定まる上限水量を超えると、カソードオフガス排出孔６３０からカソードオフガス排出マニホールド１２０に排出される。
【００４０】
図１に示す燃料電池１００のカソード側拡散層２３０には、カソードオフガス排出孔６３０の位置に穴が設けられている。そして、このカソード側拡散層２３０に設けられた穴と、カソードオフガス排出孔６３０には、カソード側拡散層２３０中の水の排出を促進するための多孔質の導水部材３１０が挿入されている。なお、導水部材３１０の構成とその機能の詳細については、後述する。
【００４１】
燃料電池１００に供給される水素（Ｈ2）を含む燃料ガスは、シール部材２４０とプレート４００，５００，６００とのそれぞれに設けられたマニホールド穴（図示しない）により形成される燃料ガス供給マニホールドに供給される。燃料ガス供給マニホールドに供給された燃料ガスは、アノード側プレート４００に設けられた図示しない貫通孔（燃料ガス供給孔）を通して単セル２００のアノード側拡散層２２０に供給される。アノード側拡散層２２０に供給された燃料ガス中の水素は、膜電極接合体２１０における電気化学反応により消費される。水素が消費された燃料ガス（アノードオフガス）は、アノード側拡散層２２０から、アノード側プレート４００に設けられた図示しない貫通孔（カソードオフガス排出孔）を通してアノードオフガス排出マニホールドに排出される。そして、アノードオフガスは、アノードオフガス排出マニホールドを介して燃料電池１００から排出される。
【００４２】
燃料電池１００を冷却する冷却水は、シール部材２４０とアノード側プレート４００とカソード側プレート６００とに設けられたマニホールド穴（図示しない）により形成される冷却水供給マニホールドに供給される。冷却水供給マニホールドに供給された冷却水は、中間プレート５００に設けられた穴により形成される冷却水流路１７０に供給される。冷却水は、冷却水流路１７０を通過する間に、電気化学反応により発生した熱を奪う。熱を奪うことにより温度が上昇した冷却水は、シール部材２４０とアノード側プレート４００とカソード側プレート６００とに設けられたマニホールド穴により形成される冷却水排出マニホールドを介して燃料電池１００から排出される。
【００４３】
図２は、シール部材２４０の形状を示す模式図である。図２は、シール部材２４０を図１の左側から見た様子を示している。なお、図２では、Ａ−Ａ断面の位置を示しているが、このＡ−Ａ断面の位置は、図１に示した断面図に相当する位置を表わしている。
【００４４】
上述のように、シール部材２４０には、ガス拡散層２２０，２３０を配置するための穴２４２と、膜電極接合体２１０を配置するための溝２４４とが設けられている。シール部材２４０の外周部には、６つのマニホールド穴２６０〜２７０が設けられている。
【００４５】
これらの６つのマニホールド穴２６０〜２７０のうち、マニホールド穴２６０は、酸化剤ガス供給マニホールド１１０（図１）を形成し、マニホールド穴２６２は、カソードオフガス排出マニホールド１２０（図１）を形成する。また、２つのマニホールド穴２６４，２６６は、燃料ガス供給マニホールドとアノードオフガス排出マニホールドとのそれぞれ形成し、２つのマニホールド穴２６８，２７０は、冷却水供給マニホールドと冷却水排出マニホールドとのそれぞれを形成する。
【００４６】
図３は、アノード側プレート４００の形状を示す模式図である。図３は、アノード側プレート４００を図１の左側から見た様子を示している。なお、図３には、図２と同様に、Ａ−Ａ断面の位置が示されている。
【００４７】
図３に示すアノード側プレート４００の外周部には、シール部材２４０（図２）と同様に６つのマニホールド穴４６０〜４７０が設けられている。アノード側プレート４００には、これらの６つのマニホールド穴４６０〜４７０の他に、アノード側拡散層２２０が配置されるシール部材２４０の穴２４２の周辺部の位置に、貫通孔４２０，４３０がそれぞれ２個ずつ設けられている。貫通孔４２０は、燃料ガス供給マニホールドとアノード側拡散層２２０とを連通する燃料ガス供給孔に相当する。貫通孔４３０は、アノード側拡散層２２０とアノードオフガス排出マニホールドとを連通するアノードオフガス排出孔に相当する。
【００４８】
図４は、カソード側プレート６００の形状を示す模式図である。図４は、カソード側プレート６００を図１の左側から見た様子を示している。なお、図４には、図２と同様に、Ａ−Ａ断面の位置が示されている。
【００４９】
図４に示すカソード側プレート６００の外周部には、シール部材２４０（図２）と同様にそれぞれ６つのマニホールド穴６６０〜６７０が設けられている。カソード側プレート６００には、６つのマニホールド穴６６０〜６７０の他に、カソード側拡散層２３０が配置されるシール部材２４０の穴２４２（図２）の周辺部の位置に、貫通孔６２０，６３０がそれぞれ９個ずつ設けられている。貫通孔６２０は、酸化剤ガス供給マニホールド１１０（図１）とカソード側拡散層２３０とを連通する酸化剤ガス供給孔に相当する。貫通孔６３０は、カソード側拡散層２３０とカソードオフガス排出マニホールド１２０（図１）とを連通するカソードオフガス排出孔に相当する。なお、図１では、カソード側プレート６００に設けられた貫通孔６２０，６３０のうち、断面位置Ａ−Ａ上の貫通孔が図示されている。
【００５０】
図５は、中間プレート５００の形状を示す模式図である。図５は、中間プレート５００を図１の左側から見た様子を示している。図５においても、図２と同様に、Ａ−Ａ断面の位置が示されている。なお、図５には、カソードオフガス排出マニホールド１２０と、冷却水供給マニホールド１５０と、冷却水排出マニホールド１６０と、のそれぞれの位置が破線で示されている。
【００５１】
図５に示す中間プレート５００には、酸化剤ガス供給マニホールド１１０（図１）と、カソードオフガス排出マニホールド１２０と、燃料ガス供給マニホールドと、アノードオフガス排出マニホールドと、のそれぞれのマニホールドを形成する４つのマニホールド穴５６０，５６２，５６４，５６６が設けられている。
【００５２】
この中間プレート５００には、冷却水供給マニホールド１５０と冷却水排出マニホールド１６０を形成するマニホールド穴は設けられていない。しかしながら、マニホールド１５０，１６０の位置にわたって冷却水流路１７０を形成する４個の冷却水流路穴５９０が設けられている。このように、冷却水流路穴５９０は、その一部がマニホールド１５０，１６０に相当する位置と重なるように形成されているので、燃料電池１００には、スタックの積層方向に沿った冷却水の流路が形成される。
【００５３】
中間プレート５００には、酸化剤ガス供給マニホールド１１０を形成するマニホールド穴５６０から酸化剤ガス供給孔６２０（図４）の位置に跨る櫛歯状の穴５８０が設けられている。この櫛歯状の穴５８０により、図１に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１１０と酸化剤ガス供給孔６２０とが連通され、酸化剤ガス供給マニホールド１１０からカソード側拡散層２３０に至るへのガス流路が形成される。
【００５４】
中間プレート５００のマニホールド穴５６２は、カソードオフガス排出マニホールド１２０の位置から、カソードオフガス排出孔６３０（図４）の位置に跨る矩形の穴として形成されている。マニホールド穴５６２により、図１に示すように、カソードオフガス排出マニホールド１２０とカソードオフガス排出孔６３０とが連通され、カソード側拡散層２３０からカソードオフガス排出マニホールド１２０に至るガス流路が形成される。なお、マニホールド穴５６２のうち、カソードオフガス排出マニホールド１２０の上端からカソードオフガス排出孔６３０の位置までの穴は、カソードオフガス排出孔６３０とカソードオフガス排出マニホールド１２０とを連通する流路を形成する連通流路穴であるともいうことができる。
【００５５】
また、中間プレート５００には、燃料ガス供給マニホールドを形成するマニホールド穴５６４から燃料ガス供給孔４２０（図３）の位置に跨る櫛歯状の穴５８４と、アノードオフガス排出マニホールドを形成するマニホールド穴５６６からアノードオフガス排出孔４３０（図３）の位置に跨る櫛歯状の穴５８６とが設けられている。これらの櫛歯状の穴５８４，５８６が設けられることにより、燃料ガス供給マニホールドおよびアノードオフガス排出マニホールドは、アノード側拡散層２２０と連通され、燃料ガスの流路が形成される。
【００５６】
図６は、第１実施例における導水部材３１０の形状とその取り付け状態を示す模式図である。図６（ａ）は、導水部材３１０を図１の左方から見た正面図であり、図６（ｂ）は、導水部材３１０を図１の紙面表側から見た側面図である。また、図６（ｃ）は、カソード側プレート６００と中間プレート５００とを重ね合わせ、カソードオフガス排出孔６３０に導水部材３１０を挿入した様子を示している。なお、図６（ｃ）は、中間プレート側（図１の右方）から見た様子を示している。
【００５７】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、導水部材３１０は、円柱状の先端部３１２と、略三角柱状のフランジ部３１４と、を有している。導水部材３１０は、これらの先端部３１２とフランジ部３１４とを一体に形成した多孔質体である。なお、導水部材３１０は、例えば、チタンなどの金属多孔質体により形成される。導水部材３１０は、図６（ｃ）に示すように、９つのカソードオフガス排出孔６３０のそれぞれに挿入される。
【００５８】
導水部材３１０では、フランジ部３１４の鉛直方向の断面積は、先端部３１２の鉛直方向の断面積よりも大きくなっている。また、導水部材３１０の先端部３１２は、図６（ｃ）に示す取付状態において鉛直上方側となるフランジ部３１４の上方面３１６寄りに形成されている。第１実施例では、このような形状に導水部材３１０を形成することにより、導水部材３１０中の水は、先端部３１２からフランジ部３１４に移動する。そして、先端部３１２からフランジ部３１４に到達した水は、重力によりフランジ部３１４下方に移動し、フランジ部３１４下方からカソードオフガス排出マニホールド１２０に落下する。
【００５９】
このように、フランジ部３１４は、カソードオフガス排出孔６３０に挿入される先端部３１２から水をカソードオフガス排出マニホールド１２０側に導出する機能を有しているので、水導出部ともいうことができる。
【００６０】
なお、第１実施例では、水をカソードオフガス排出マニホールド１２０側に導出するためにフランジ部３１４の断面積を大きくしているが、他の方法によっても水をカソードオフガス排出マニホールド１２０側に導出することができる。例えば、導水部材のうちカソードオフガス排出マニホールド１２０側に突出する部分の空孔率を、カソードオフガス排出孔６３０内に挿入される部分の空孔率よりも低くすることにより水をカソードオフガス排出マニホールド１２０側に導出することが可能である。また、導水部材のうちカソードオフガス排出マニホールド１２０側に突出する部分の細孔径を、カソードオフガス排出孔６３０内に挿入される部分の細孔径よりも小さくすることによっても水をカソードオフガス排出マニホールド１２０側に導出することが可能である。
【００６１】
導水部材３１０の空孔率は、導水部材３１０内に保持される水の量が増加してカソードオフガスの排出が妨げられることを抑制するため、カソード側拡散層２３０の空孔率以上とするのがより好ましい。また、導水部材３１０は、親水性（例えば、４５°以下の接触角）を有する部材であるのがより好ましい。導水部材３１０を金属多孔質体で形成した場合、金属多孔質体に金などの化学的に安定な金属の層をメッキやスパッタリングで形成することにより、導水部材３１０を親水性にすることができる。
【００６２】
図７は、第１実施例において、カソードオフガス排出孔６３０から水が排出される様子を示す説明図である。図７（ａ）は、比較例として、カソードオフガス排出孔６３０に導水部材３１０を挿入しない状態を示している。なお、導水部材３１０を使用しない比較例では、カソード側拡散層２３０ａには、導水部材３１０を挿入するための穴が設けられていない。図７（ｂ）は、第１実施例において、カソードオフガス排出孔６３０に導水部材３１０を挿入した様子を示している。
【００６３】
図７（ａ）に示す比較例では、水の表面張力により、水滴がカソードオフガス排出孔６３０のカソード側拡散層２３０ａ側に形成される。水滴が形成されると、表面張力により水滴にはカソード側拡散層２３０ａ方向の力が加わる。そのため、カソード側拡散層２３０ａからカソードオフガス排出マニホールドへの水の排出が抑制される。
【００６４】
一方、図７（ｂ）に示す第１実施例では、カソード側拡散層２３０と導水部材３１０とが近接している。そのため、カソード側拡散層２３０内の水と導水部材３１０内の水とが繋がって連続した水の領域（以下、このように連続した水の領域を「水膜」と呼ぶ）を形成する。カソード側拡散層２３０内の水は、この水膜を介して導水部材３１０の先端部３１２に到達する。先端部３１２に到達した水は、図７（ｂ）の矢印で示すように、先端部３１２からフランジ部３１４に導かれる。そして、フランジ部３１４に到達した水は、重力によりカソードオフガス排出マニホールドに排出される。
【００６５】
このように、第１実施例では、カソードオフガス排出マニホールド側からカソード側拡散層２３０側（単セル２００側）に向かって、多孔質体の導水部材３１０がカソードオフガス排出孔６３０に挿入される。これにより、カソード側拡散層２３０内に残留する水は、導水部材３１０を通してカソードオフガス排出マニホールド側に導かれるので、カソード側拡散層２３０に残留する水の排出が促進される。このように、導水部材３１０は、水の排出を促進する機能を有しているので、排水促進部材ともいうことができる。
【００６６】
なお、図７（ｂ）に示す第１実施例では、水がカソードオフガス排出孔６３０を通過する際には、水は多孔質体の導水部材３１０中を移動する。そのため、第１実施例では、カソードオフガス排出孔６３０の内部において単位体積の水が固体表面と接触する面積は、図７（ａ）に示す導水部材がない比較例よりも多くなっている。このように、単位体積あたりの接触面積を増加させることにより、カソード側拡散層２３０内の水は、導水部材がない場合よりもカソードオフガス排出孔６３０内に引き寄せられるようになり、カソードオフガス排出孔６３０からの排水がより容易となる。
【００６７】
また、第１実施例の導水部材３１０は、先端部３１２とフランジ部３１４とを有しているが、フランジ部３１４を省略することができる。但し、カソードオフガス排出マニホールド側まで凝縮水を導出するように、導水部材はカソードオフガス排出孔６３０のカソードオフガス排出マニホールド側から突出するように配置されるのがより好ましい。
【００６８】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例における導水部材３１０ａの取付状態を示す模式図である。第２実施例は、９個のカソードオフガス排出孔６３０のそれぞれに挿入される導水部材３１０ａが一体のものとして形成されている点で、第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例と同じである。なお、図８は、図６（ｃ）と同様に、カソード側プレート６００（図４）と中間プレート５００（図５）とを重ね合わせ、カソードオフガス排出孔６３０に導水部材３１０ａを挿入した様子を中間プレート５００側（図１の右方）からみた様子を示している。
【００６９】
図８に示すように、第２実施例においても、カソードオフガス排出孔６３０には多孔質の導水部材３１０ａが挿入される。そのため、第１実施例と同様に、カソード側拡散層２３０に残留する水は、導水部材３１０ａを通してカソードオフガス排出マニホールド側に導かれるので、カソード側拡散層２３０に残留する水の排出が促進される。
【００７０】
なお、第２実施例は、一体に形成された導水部材３１０ａがカソードオフガス排出孔６３０に挿入されるので、導水部材３１０ａの配置の変化が抑制される。そのため、燃料電池１００の使用状態において、導水部材３１０ａの配置が変化して排水性が低下するおそれを低減することができる点で、第１実施例よりも好ましい。一方、第１実施例は、個々のカソードオフガス排出孔６３０に挿入される導水部材３１０が別個のものとして形成されている。そのため、カソードオフガス排出孔６３０や導水部材３１０の形状精度が低くても導水部材３１０をより容易にカソードオフガス排出孔６３０に挿入できる点で、第２実施例よりも好ましい。
【００７１】
Ｃ．第３実施例：
図９は、第３実施例における燃料電池１００ｂの概略構成を示す説明図である。図９に示す第３実施例における燃料電池１００ｂは、導水部材３１０ｂとアノード側プレート４００との間に吸水部材３２０が設けられている点と、吸水部材３２０を設けることに伴い導水部材３１０ｂの形状が変更されている点とで、第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例と同じである。
【００７２】
図１０は、第３実施例における導水部材３１０ｂおよび吸水部材３２０のそれぞれの形状と、取付状態における各部材３１０ｂ，３２０の位置関係を示す模式図である。図１０（ａ）は、導水部材３１０ｂを図９の左方から見た正面図であり、図１０（ｂ）は、導水部材３１０ｂを図９の紙面表側から見た側面図である。図１０（ｃ）は、吸水部材３２０を図９の左方から見た正面図であり、図１０（ｄ）は、吸水部材３２０を図９の紙面表側から見た側面図である。また、図１０（ｅ）と図１０（ｆ）は、導水部材３１０ｂと吸水部材３２０との配置を示す正面図と側面図である。
【００７３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、第３実施例における導水部材３１０ｂも、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す第１実施例における導水部材３１０と同様に、先端部３１２ｂとフランジ部３１４ｂとを有している。これらの各部３１２ｂ，３１４ｂの形状は、第１実施例の導水部材３１０とほぼ同じである。但し、第３実施例のフランジ部３１４ｂは、吸水部材３２０の厚さに相当する分だけ第１実施例のフランジ部３１４よりも短くなっている。
【００７４】
吸水部材３２０は、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）に示すように、矩形の平板の下方側に三角形の切り込みを入れた形状となっている。この吸水部材３２０は、導水部材３１０ｂよりも保水性が高い部材である。このような吸水部材３２０は、例えば、フェルト等の親水性で導水部材３１０よりも細かい空孔を有する材料により形成することができる。
【００７５】
導水部材３１０ｂと吸水部材３２０とは、図１０（ｅ）および図１０（ｆ）に示すように、導水部材３１０ｂのフランジ部３１４ｂが吸水部材３２０の切り込みがない領域と接するように配置される。このように導水部材３１０ｂのフランジ部３１４ｂ端と吸水部材３２０とが接触することにより、カソード側拡散層２３０（図９）から導水部材３１０ｂに導かれた水は、フランジ部３１４ｂからより保水性の高い吸水部材３２０に移動する。吸水部材３２０に到達した水は、重力により吸水部材３２０の下方に移動し、吸水部材３２０の下方からカソードオフガス排出マニホールドに落下する。
【００７６】
第３実施例においても、カソードオフガス排出孔６３０には多孔質の導水部材３１０ｂが挿入される。そのため、第１実施例と同様に、カソード側拡散層２３０に残留する水は、導水部材３１０ｂを通してカソードオフガス排出マニホールド側に導かれるので、カソード側拡散層２３０に残留する水の排出が促進される。
【００７７】
なお第３実施例では、導水部材３１０ｂをより保水性が高い吸水部材３２０に接触させることにより、水はフランジ部３１４ｂから吸水部材３２０に引き寄せられる。そのため、導水部材３１０ｂ中に保持される水の量がより少なくなり、導水部材３１０ｂ中の水量が増加してカソードオフガスの排出が妨げられることが抑制される点で、第１および第２実施例よりも好ましい。一方、第１および第２実施例は、吸水部材３２０の使用を省略でき、燃料電池の構成がより簡単になる点で、第３実施例よりも好ましい。
【００７８】
Ｄ．第４実施例：
図１１は、第４実施例における導水部材３１０ｃの形状と、取付状態における導水部材３１０ｃと吸水部材３２０と位置関係を示す模式図である。第４実施例は、導水部材３１０ｃの形状が、図１０に示す第３実施例における導水部材３１０ｂと異なっている点で、第３実施例と異なっている。他の点は、第３実施例と同じである。
【００７９】
図１１（ａ）は、導水部材３１０ｃを図９の左方から見た正面図であり、図１１（ｂ）は、導水部材３１０ｃを図９の紙面表側から見た側面図である。図１１（ｃ）は、導水部材３１０ｃを図９の上方から見た平面図である。また、図１１（ｄ）ないし図１１（ｆ）は、それぞれ、導水部材３１０ｃと吸水部材３２０との配置を示す正面図と側面図と平面図である。なお、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）においては、図１１の紙面の裏側から表側に向かう方向が鉛直上方となるように描かれている。
【００８０】
図１１（ａ）ないし図１１（ｃ）に示すように、第４実施例の導水部材３１０ｃは、導水部材３１０ｃのフランジ部３１４ｃ端に溝３１８が設けられている。この溝３１８は、フランジ部３１４ｃの上方面３１６ｃと垂直方向に設けられている。
【００８１】
導水部材３１０ｃは、図６に示す第１実施例と同様に、フランジ部３１４ｃの上方面３１６ｃが酸化剤ガス供給マニホールド１１０側に位置するように、カソードオフガス排出孔６３０に挿入される。そのため、溝３１８の方向は、カソードオフガス排出孔６３０からカソードオフガス排出マニホールド１２０に向かう方向となる。フランジ部３１４ｃ側に排出されたカソードオフガスは、溝３１８を通してカソードオフガス排出マニホールド方向に導かれるので、カソードオフガスのカソードオフガス排出マニホールドへの排出がより容易となる。
【００８２】
なお、第４実施例では、フランジ部３１４ｃに設けられた溝３１８の方向は、カソードオフガス排出孔６３０からカソードオフガス排出マニホールド１２０に向かう方向となっているが、溝３１８方向は任意の方向とすることが可能である。このようにしても、フランジ部３１４ｃ側から排出されたカソードオフガスは、溝３１８を介してカソードオフガス排出マニホールド１２０に排出されるので、溝３１８を設けない場合よりもカソードオフガスの排出が容易となる。但し、第４実施例のように、溝３１８の方向をカソードオフガスの主流方向に一致させることにより、カソードオフガスの排出がより容易になる。
【００８３】
第４実施例では、このように溝３１８がカソードオフガスの流路となるので、カソードオフガスの排出がより容易となる点で、第３実施例よりも好ましい。一方、第３実施例は、導水部材３１０ｂと吸水部材３２０との接触面積が第４実施例よりも多くなるので、導水部材３１０ｂから吸水部材３２０への水の移動がより容易となる。そのため、導水部材３１０ｂ中の水保持量がより少なくなり、導水部材３１０ｂ中の水量の増加によりカソードオフガスの排出が妨げられることがより抑制される点で、第４実施例よりも好ましい。
【００８４】
Ｅ．第５実施例：
図１２は、第５実施例における燃料電池１００ｄの概略構成を示す説明図である。図１２に示す第３実施例における燃料電池１００ｄは、多孔質体で形成された導水部材３１０（図１）に換えて導水部材３３０がカソードオフガス排出孔６３０に挿入されている点と、カソード側拡散層２３０ａに導水部材を通すための穴が設けられていない点とで、第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例と同じである。
【００８５】
図１３は、第５実施例における燃料電池１００ｄのカソードオフガス排出孔６３０付近の様子を示す説明図である。図１３（ａ）は、カソードオフガス排出孔６３０付近の燃料電池１００ｄの断面図である。また、図１３（ｂ）は、導水部材３３０が取り付けられたカソード側プレート６００を、導水部材３３０側（図１２の右方）から見た様子を示している。
【００８６】
導水部材３３０は、先端部３３２と、支持部３３４と、取付部３３６とを有している。
導水部材３３０は、先端部３３２と支持部３３４とが略直角となるように形成されており、支持部３３４と取付部３３６も略直角となるように形成されている。この導水部材３３０は、親水性を有する材料で形成されるのが好ましい。
【００８７】
導水部材３３０は、取付部３３６においてカソード側プレート６００に取り付けられている。導水部材３３０は、例えば、溶接や接着などによりカソード側プレート６００に取り付けることが可能である。また、カソード側プレート６００に導水部材３３０を嵌入するための嵌入孔を設け、嵌入孔に導水部材３３０を嵌入することにより導水部材３３０をカソード側プレート６００に取り付けても良い。
【００８８】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、導水部材３３０の先端部３３２は、カソードオフガス排出孔６３０の中心部に挿入されている。第５実施例では、先端部３３２のカソード側拡散層２３０ａ側端は、カソード側拡散層２３０ａとは接触しない位置となっている。但し、導水部材３３０の先端部３３２は、カソード側拡散層２３０ａとは接触していても良く、カソード側拡散層２３０ａ内に到達していても良い。
【００８９】
図１４は、第５実施例において、カソードオフガス排出孔６３０から水が排出される様子を示す説明図である。図１４（ａ）ないし図１４（ｃ）は、カソードオフガス排出孔６３０内での水の状態が描かれているほかは、図１３（ａ）と同じである。
【００９０】
上述したように、カソード側拡散層２３０ａ中の水は、図１４（ａ）に示すように、表面張力によりカソードオフガス排出孔６３０のカソード側拡散層２３０ａ側で水滴を形成する。水滴は、カソード側拡散層２３０ａ内に保持される水の量が増加するに従って大きくなり、その先端はカソードオフガス排出マニホールド側に移動する。
【００９１】
水滴の先端が、導水部材３３０の先端部３３２に到達すると、図１４（ｂ）に示すように、水はカソード側拡散層２３０ａと導水部材３３０の先端部３３２に水膜を形成する。カソード側拡散層２３０ａの水は、矢印に示すように、水膜を通して先端部３３２を伝わり、カソードオフガス排出マニホールド側に移動する。
【００９２】
図１４（ｃ）に示すように、水が水膜を通してカソードオフガス排出マニホールド側に到達すると、カソードオフガス排出マニホールド側に到達した水は、矢印に示すように、重力により落下する。そして、カソード側拡散層２３０ａ中の水は、カソード側拡散層２３０ａ中の水量が減少して水膜が切れるまでカソードオフガス排出マニホールドに排出され続ける。
【００９３】
このように、第５実施例では、カソード側拡散層２３０ａ中の水が形成する水滴が導水部材３３０の先端部３３２に接触することにより、カソード側拡散層２３０ａと先端部３３２との間に水膜が形成される。そして、形成された水膜を伝って、水がカソードオフガス排出マニホールド側に移動する。そのため、カソード側拡散層２３０ａ中の水のカソードオフガス排出マニホールドへの排出が促進される。従って、先端部３３２は、水の排出を促進する排水促進部材であるということもできる。
【００９４】
なお、図１４に示す第５実施例では、水がカソードオフガス排出孔６３０を通過する際に、水は先端部３３２の表面に形成された水膜中を移動する。そのため、第５実施例では、先端部３３２を挿入することにより、カソードオフガス排出孔６３０の内部において単位体積の水が固体表面と接触する面積は、導水部材がない場合よりも大きくなっている。
【００９５】
第５実施例では、導水部材３３０をカソード側プレート６００に取り付けているが、導水部材３３０は、異なる方法により取り付けることも可能である。例えば、直線状の導水部材を中間プレート５００に取り付けるものとしても良い。
【００９６】
また、第５実施例では、導水部材３３０の先端部３３２は、カソードオフガス排出孔６３０の中心部に挿入されているが、先端部３３２がカソードオフガス排出孔６３０に挿入されていれば、先端部３３２とカソードオフガス排出孔６３０との位置関係は異なっていても良い。先端部３１２は、カソードオフガス排出孔６３０の内壁に接触するものとしても良く、先端部３１２の向きがカソードオフガス排出孔６３０の貫通方向と異なる方向になっていても良い。また、この場合、導水部材が脱落しないような形状となっており、先端部がカソードオフガス排出孔６３０内部に挿入された状態が維持できれば、導水部材は固定されていなくても良い。
【００９７】
一般に、カソードオフガス排出孔６３０の内径よりも外径が小さい棒状の部材がカソードオフガス排出孔６３０に挿入されていれば、カソード側拡散層２３０ａと棒状部材との間に水膜が形成される。形成された水膜を伝って棒状部材に移動した水は、カソードオフガス排出孔６３０と棒状部材の間の間隙を介して、カソードオフガス排出マニホールド側に移動する。但し、先端部３３２のカソード側拡散層２３０ａ側端がカソードオフガス排出孔６３０内にある場合、カソード側拡散層２３０ａと導水部材３３０との間の水膜の形成をより容易とするため、導水部材の先端部のカソード側拡散層２３０ａはカソードオフガス排出孔６３０の中心部に位置するように設定されるのが好ましい。なお、この場合においても、導水部材３３０により、カソードオフガス排出孔６３０の内部において単位体積の水が固体表面と接触する面積は増加する。
【００９８】
Ｆ．第６実施例：
図１５は、第６実施例における燃料電池のカソードオフガス排出孔６３０付近の様子を示す説明図である。図１５（ａ）は、カソードオフガス排出孔６３０付近の断面図であり、図１５（ｂ）は、導水部材３４０が取り付けられたカソード側プレート６００を、導水部材３４０側から見た様子を示している。図１５に示す第６実施例は、図１３に示す第５実施例とは形状の異なる導水部材３４０が使用されている点で、第５実施例と異なっている。他の点は、第５実施例と同じである。
【００９９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、第６実施例の導水部材３４０は、屈曲を有さない棒状の部材である。導水部材３４０は、カソード側プレート６００のカソードオフガス排出マニホールド側の面に取り付けられており、その上端は、カソードオフガス排出孔６３０の外周よりも内側に突出している。
【０１００】
図１６は、第６実施例において、カソードオフガス排出孔６３０から水が排出される様子を示す説明図である。図１６（ａ）ないし図１６（ｃ）は、カソードオフガス排出孔６３０内での水の状態が描かれているほかは、図１５（ａ）と同じである。
【０１０１】
図１６（ａ）は、カソードオフガス排出孔６３０から一旦水が排出された後の状態を示している。カソードオフガス排出孔６３０から水が排出されると、排出された水の一部は、導水部材３４０のカソードオフガス排出孔６３０より突出している突出部付近に残留する。このように残留した水（残水）は、カソードオフガス排出孔６３０の内部で、カソード側拡散層２３０ａの方向に伸びた水膜を形成する。
【０１０２】
一方、第５実施例の場合と同様に、カソード側拡散層２３０ａ中の水は、図１６（ａ）に示すように、カソードオフガス排出孔６３０のカソード側拡散層２３０ａ側で水滴を形成する。そして、形成された水滴の先端は、カソード側拡散層２３０ａ内に保持される水の量が増加するに従ってカソードオフガス排出マニホールド側に移動する。
【０１０３】
カソードオフガス排出孔６３０のカソード側拡散層２３０ａ側に形成された水滴が大きくなり、カソードオフガス排出孔６３０内の残水に接触すると、図１６（ｂ）に示すように、カソード側拡散層２３０ａと導水部材３４０とは、水膜によって接続される。そして、カソード側拡散層２３０ａの水は、矢印に示すように、水膜を通してカソードオフガス排出孔６３０内を流れ、カソードオフガス排出マニホールド側に移動する。このようにカソードオフガス排出マニホールド側に移動した水は、図１６（ｃ）の矢印に示すように、重力により落下し、カソードオフガス排出マニホールドに排出される。
【０１０４】
このように、第６実施例では、カソードオフガス排出孔６３０のカソード側拡散層２３０ａ側に形成される水滴がカソードオフガス排出孔６３０内部の残水に接触することにより、カソード側拡散層２３０ａと導水部材３４０との間に水膜が形成される。そして、形成された水膜を伝って、水がカソードオフガス排出マニホールド側に移動する。そのため、カソード側拡散層２３０ａ中の水のカソードオフガス排出マニホールド側への排出が促進される。
【０１０５】
なお、図１６に示す第６実施例では、カソードオフガス排出孔６３０のカソード側拡散層２３０ａ側に形成される水滴がカソードオフガス排出孔６３０内部の残水に接触すると、水滴と残水とは水膜を形成する。このように、水滴と残水が水膜となることにより、カソードオフガス排出孔６３０の内部における単位体積の水が固体表面と接触する面積は増加する。
【０１０６】
Ｇ．変形例：
なお、この発明は上記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、例えば次のような変形も可能である。
【０１０７】
Ｇ１．変形例１：
上記第１ないし第４実施例では、導水部材の先端部がカソードオフガス排出孔６３０からカソード側拡散層２３０側に突出しているが、導水部材の先端部は、カソードオフガス排出孔６３０のカソード側拡散層２３０側開口端よりもカソードオフガス排出マニホールド１２０側に位置し、カソード側拡散層２３０に到達していなくても良い。一般に、導水部材の先端部は、カソードオフガス排出孔６３０のカソードオフガス排出マニホールド１２０側開口端よりもカソード側拡散層２３０側に位置していればよい。このようにしても、上記第５実施例と同様に水滴の先端がカソードオフガス排出マニホールド１２０側に移動し、水滴と導水部材とが接触することによりカソード側拡散層２３０と導水部材との間に水膜が形成され、水膜を介して凝縮水がカソードオフガス排出マニホールド１２０側に排出される。なお、導水部材の先端部がカソード側拡散層２３０に到達しない場合、カソード側拡散層２３０に設けられた導水部材を挿入するための穴は省略することができる。
【０１０８】
Ｇ２．変形例２：
上記各実施例では、本発明を、セパレータ３００（図１）が３つのプレート４００，５００，６００により構成されている燃料電池１００（図１）に適用しているが、本発明は、セパレータの構成が異なる燃料電池にも適用することができる。一般に、本発明は、カソード側拡散層２３０からカソードオフガス排出マニホールド１２０とが、セパレータ構成部材に設けられ積層方向に貫通する貫通孔を介して連通される燃料電池であれば、任意の燃料電池に適用することができる。
【０１０９】
Ｇ３．変形例３：
上記各実施例では、本発明を、単セル２００（図１）内における酸化剤ガスの流路を多孔質体であるカソード側拡散層２３０により形成した燃料電池１００（図１）に適用しているが、本発明は、異なる構成の燃料電池にも適用することができる。単セル２００内の酸化剤ガスの流路は、例えば、セパレータの単セル側に流路溝を設けることにより形成するものとしても良い。また、膜電極接合体２１０に形成されたカソード側電極を多孔質体で構成することにより、カソード側電極により酸化剤ガスの流路を形成することも可能である。
【０１１０】
Ｇ４．変形例４：
上記各実施例では、燃料電池１００（図１）を、カソード側拡散層２３０内の凝縮水をカソードオフガス排出マニホールド１２０側に導くために、酸化剤ガス供給マニホールド１１０が鉛直上方に位置し、カソードオフガス排出マニホールド１２０が鉛直下方に位置するように配置しているが、燃料電池１００の配置方向は任意の方向とすることができる。燃料電池１００は、例えば、酸化剤ガス供給マニホールド１１０とカソードオフガス排出マニホールド１２０とが略同じ高さとなるように配置することも可能である。
【０１１１】
この場合、例えば、カソード側拡散層の空孔率を酸化剤ガス供給マニホールド１１０側からカソードオフガス排出マニホールド１２０側に向かって漸次低くなるようにすることにより、カソード側拡散層２３０内の凝縮水をカソードオフガス排出マニホールド１２０側に導くことができる。そして、カソードオフガス排出孔６３０からカソードオフガス排出マニホールド１２０側に排出された凝縮水は、カソードオフガスが流れることによって発生する動圧によりカソードオフガス排出マニホールド１２０に向かって排出される。
【０１１２】
Ｇ５．変形例５：
上記各実施例では、本発明により、カソードオフガス排出孔６３０（図１）からの排水を促進しているが、本発明により、アノードオフガス排出孔からの排水を促進することも可能である。この場合、アノードオフガス排出孔からは、カソード側で生成され電解質膜を透過した水や、燃料ガスを加湿するための水などが排出される。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１実施例としての燃料電池１００の概略構成を示す説明図。
【図２】シール部材２４０の形状を示す模式図。
【図３】アノード側プレート４００の形状を示す模式図。
【図４】カソード側プレート６００の形状を示す模式図。
【図５】中間プレート５００の形状を示す模式図。
【図６】第１実施例における導水部材３１０の形状とその取付状態を示す模式図。
【図７】第１実施例において、カソードオフガス排出孔６３０から水が排出される様子を示す説明図。
【図８】第２実施例における導水部材３１０ａの取付状態を示す模式図。
【図９】第３実施例における燃料電池１００ｂの概略構成を示す説明図。
【図１０】第３実施例における導水部材３１０ｂおよび吸水部材３２０のそれぞれの形状と、取付状態における各部材３１０ｂ，３２０の位置関係を示す模式図。
【図１１】第４実施例における導水部材３１０ｃの形状と、取付状態における導水部材３１０ｃと吸水部材３２０と位置関係を示す模式図。
【図１２】第５実施例における燃料電池１００ｄの概略構成を示す説明図。
【図１３】第５実施例における燃料電池１００ｄのカソードオフガス排出孔６３０付近の様子を示す説明図。
【図１４】第５実施例において、カソードオフガス排出孔６３０から水が排出される様子を示す説明図。
【図１５】第６実施例におけるカソードオフガス排出孔６３０付近の様子を示す説明図。
【図１６】第６実施例において、カソードオフガス排出孔６３０から水が排出される様子を示す説明図。
【符号の説明】
【０１１４】
１００，１００ｂ，１００ｄ…燃料電池
１１０…酸化剤ガス供給マニホールド
１２０…カソードオフガス排出マニホールド
１５０…冷却水供給マニホールド
１６０…冷却水排出マニホールド
１７０…冷却水流路
２００…単セル
２１０…膜電極接合体
２２０…アノード側拡散層
２３０，２３０ａ…カソード側拡散層
２４０…シール部材
２６０〜２７０…マニホールド穴
３００…セパレータ
３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ…導水部材
３１２，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃ…先端部
３１４，３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ…フランジ部
３２０…吸水部材
３３０…導水部材
３３２…先端部
３３４…支持部
３３６…取付部
３４０…導水部材
４００…アノード側プレート
４２０…燃料ガス供給孔
４３０…アノードオフガス排出孔
４６０〜４７０…マニホールド穴
５６０〜５６６…マニホールド穴
５９０…冷却水流路穴
６００…カソード側プレート
６２０…酸化剤ガス供給孔
６３０…カソードオフガス排出孔
６６０〜６７０…マニホールド穴
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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