(57)【要約】【課題】外気温度にかかわらず、水分の回収が十分可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池スタック１００から排出される空気（酸化ガス）を、空気ダクト１２４を介して凝縮器５１に導き、該凝縮器５１において空気に水蒸気として含まれている水を回収する。凝縮器５１は、空冷式の熱交換器５１ａと、冷媒によって冷却をおこなうエバポレータ５１ｂとを直列に配置して構成する。熱交換器５１ａに加えて、適宜エバポレータ５１ｂを併用し、水回収能力を補填し、十分な水回収能力確保する。【選択図】図８
2008047327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される導入口及び反応後の酸化ガスが排出される導出口を有する酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
酸化ガスを燃料電池の導入口へ送り込む送風手段と、
前記燃料電池の導出口から排出される酸化ガスに接触して冷却する第１冷却手段と、
前記第１冷却手段の下流側に配置され、前記燃料電池の導出口から排出される酸化ガスと、供給された冷媒との間で熱交換を行って冷却する第２冷却手段と、
前記第２冷却手段に冷媒を供給する冷媒供給手段とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記第１冷却手段は、前記第２冷却手段の鉛直下方に配置されている請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第１冷却手段と前記第２冷却手段の間には、前記第２冷却手段によって結露した水滴を前記第１冷却手段へ導く導滴手段が設けられている請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記冷媒供給手段は、コンプレッサを有し、該コンプレッサと第２冷却手段との間には、前記コンプレッサの振動を第２冷却手段へ伝える導振部材が設けられている請求項２又は３に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムにかかり、より詳細には、電解質膜に供給される水を回収するシステムを有する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子電解質膜を使用した燃料電池では、電解質膜を挟んで両側に燃料室及び酸素室が存在し、燃料室における燃料ガスが燃料極を介し、或いは、酸素室における酸化ガス（主として空気中の酸素）が酸素極を介し、イオン化し、そのイオンを、電解質膜を介して取り出して電力を得ている。このように電解質膜を介してイオンを取り出している際に、電解質膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低下し、エネルギー変換効率が低下してしまう。よって、良好なイオン伝導を保つために電解質膜に水分を供給する必要がある。
【０００３】
ところで、所定値以下の厚さの電解質膜により、燃料電池を構成した場合に、上記のようにイオンを取り出す際に、酸素極において空気中の酸素と反応して生成された水は、電解質膜中を酸素極から燃料極へ逆浸透する。この逆浸透された水により、電解質膜を好適な湿潤状態に維持することができるため、燃料極側で燃料ガスを加湿する必要がない。しかし、酸素極側において、導入される酸化ガス流により、電解質膜の酸素極側の水分が蒸発するため、電解質膜の酸素極側の水分が不足する。そこで、酸化ガスを加湿して、加湿された酸化ガスで電解質膜の酸素極に水分を供給している。 
このように水分を供給する構成を有する場合、燃料電池で生成された水を回収し、加湿するための水として再利用する構成が採られている。
【特許文献１】特開２０００-１２０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示されているように、酸化ガス供給経路が開放されている構成においては、燃料電池の発熱により供給された酸化ガスは多湿度となり、酸化ガスの供給量が多い場合には、燃料電池に供給された水を回収しきれず、システム外へ水が排出されてしまう。このような状況下で運転が継続されると、固体高分子燃料電池の発電に必要な水量が確保できなくなり、メンテナンスフリーである理想的な燃料電池システムの構築が不可能となる。 
また、従来の水回収構造は、プレートフィン型熱交換器を用いているが、気温の高い夏場では、十分の水回収能力が得られない。 
本発明の目的は、上記事実に鑑み成されたもので、外気温度にかかわらず、水分の回収が十分可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上のような問題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。 
（１）  燃料ガスが流入される燃料室と、酸化ガスが流入される導入口及び反応後の酸化ガスが排出される導出口を有する酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
酸化ガスを燃料電池スタックの導入口へ送り込む送風手段と、
前記燃料電池スタックの導出口から排出される酸化ガスに接触して冷却する第１冷却手段と、
前記第１冷却手段の下流側に配置され、前記燃料電池スタックの導出口から排出される酸化ガスと、供給された冷媒との間で熱交換を行って冷却する第２冷却手段と、
前記第２冷却手段に冷媒を供給する冷媒供給手段とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【０００６】
（２）  前記第１冷却手段は、前記第２冷却手段の鉛直下方に配置されている上記（１）に記載の燃料電池システム。
【０００７】
（３）  前記第１冷却手段と前記第２冷却手段の間には、前記第２冷却手段によって結露した水滴を前記第１冷却手段へ導く導滴手段が設けられている上記（２）に記載の燃料電池システム。
【０００８】
（４）  前記冷媒供給手段は、コンプレッサを有し、該コンプレッサと第２冷却手段との間には、前記コンプレッサの振動を第２冷却手段へ伝える導振部材が設けられている上記（２）又は（３）に記載の燃料電池システム。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、燃料電池から排出される酸化ガスは、多湿となっており、第１冷却手段で冷却され、結露として一部の水分が回収される。さらに、第２冷却手段は、第１冷却手段よりも酸化ガスを冷却する能力が強いため、第２冷却手段に接触した酸化ガスを、さらに冷却することが可能で、より多く水分の回収が可能となる。これにより、外気温度が高い場合にも十分に水分の回収をすることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、前記第１冷却手段は、前記第２冷却手段の鉛直下方に配置されているので、第２冷却手段による冷却によって生じた結露が通風路に沿って落下し易く、結露が通風路に詰まって通風抵抗を増加させるといった不都合が抑制される。また、第２冷却手段から滴下した結露水は、第１冷却手段に接触して、これを冷やすこととなり、また、通過する酸化ガスによって気化すれば、潜熱冷却作用を得られ、一層冷却効率が向上する。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、第２冷却手段において結露した水滴は、導滴手段によって下方の第１冷却手段へ容易に導かれるため、第２冷却手段内の通風路が結露水によって詰まることが抑制される。 
請求項４記載の発明によれば、コンプレッサの振動が、第２冷却手段に伝わるため、第２冷却手段が振動する。この振動によって、結露水が第２冷却手段の表面から離脱し、或いは結露が互いに結合して成長することが促進させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次にこの発明の好適実施形態について説明する。この実施形態は、電気自動車に搭載される燃料電池システムである。図１は、この発明の燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されているように、この燃料電池システム１は燃料電池スタック１００、水素貯蔵タンク１１を含む燃料供給系１０、空気供給系１２、水供給系５０、負荷系７とに大略構成される。
【００１３】
この燃料電池スタック１００の構成について説明する。燃料電池スタック１００は、複数の燃料電池単位セル１５と燃料電池セパレータ１３とを交互に積層するなど、燃料電池を直列接続して構成されている。図２は、燃料電池用セパレータ１３を示す全体正面図、図３は、燃料電池セパレータ１３で構成された燃料電池スタック１００の部分断面平面図（図２におけるＡ‐Ａ断面図）、図４は、燃料電池用セパレータ１３の全体背面図、図５は、集電部材３、４及び隔壁７の位置関係を示す部分拡大斜視図である。
【００１４】
セパレータ１３は、単位セル１５の電極に接触して電流を外部に取り出すための集電部材３、４と、各集電部材３、４の周端部に外装される枠体８、９と、集電部材3、４の間に介挿された隔壁７とを備えている。隔壁７によって、燃料ガスと酸化ガスの直接の接触(混合)が阻止される。集電板である集電部材３、４と隔壁７は、金属で構成されている。集電部材３、４と隔壁７の構成金属は、それぞれ導電性と耐食性を備えた金属で、例えば、ステンレス、ニッケル合金、チタン合金等に耐蝕導電処理を施したもの等が挙げられる。耐食導電処理としては、例えば、金メッキなどか挙げられる。集電部材３は、単位セル１５の燃料極に接触し、集電部材４は酸素極に接触する。集電部材３には、プレス加工によって、突出形成された複数の凸状部３２が形成されている。
【００１５】
凸状部３２は、板材の長辺とに沿って短辺方向へ向けて、等間隔で配列されている。長辺に沿って（図２における横方向）配置された凸状部３２の間に形成された溝によって、凸状部３２の間には水素流路３０１が形成され、図３に示されているように、凸状部３２の裏側に形成された溝３３によって、水素流路３０２が形成されている。この凸状部３２の頂点部分の面は、燃料極が接触する当接部３２１となっている。集電部材３が網体であるため、当接部３２１が接触する部分においても、孔３２０を介して、燃料極は燃料ガスを供給することができる。また、図５に示されているように、水素流路３０１と水素流路３０２の間も、孔３２０を介して、水素ガスが相互に流通可能となる。集電部材３の両端部は、セパレータ１３を積層した場合に形成される水素供給路(１７a又は１７b)に及んでいる。
【００１６】
集電部材４は、プレス加工によって、複数の凸状部４２が形成されている。凸状部４２は、板材の短辺に平行(鉛直方向)に直線状に連続して形成されており、等間隔で配置されている。凸状部４２の間には、溝が形成されて、空気が流通する空気流路４０が形成されている。この凸状部４２の頂点部分の面は、酸素極が接触する当接部４２１となっている。集電部材４は、網体であるため当接部４２１が接触する部分においても孔４２０を介して酸化ガス(空気中の酸素)を供給することができる。また、凸状部４２の裏側は溝状の中空部４１となっている。
【００１７】
以上のような集電部材３、４は、各凸状部３２と凸状部４２が外側となるように重ね合わされて固定される。このとき、集電部材３の裏側面３４と空気流路４０の裏側面４０３は、それぞれ隔壁７の表裏面に当接した状態となり、相互に通電可能な状態となる。また、空気流路４０は、図３に示されているように、単位セル１５に重ね合わされ、溝の開口部４００を閉鎖することにより、管状の流路が構成され、空気流路４０の内壁の一部が酸素極で構成される。この空気流路４０から、単位セル１５の酸素極に酸素と水が供給される。また、中空部４１からは、集電部材４の網目を介して酸素極に酸素と水が供給される。酸素極に供給される酸素は、空気流路４０、中空部４１を通過する空気中に含有される酸素である。
【００１８】
空気流路４０の一端側開口部は、空気と水が流入する導入口４３となり、他端の開口部は、空気と水が流出する導出口４４となっている。また、中空部４１の一端側開口部は、空気と水が流入する流入開放口４５となり、他端の開口部は、空気と水が流出する流出開放口４６となっている。以上のような構成において、空気流路４０と中空部４１は、交互に平行に配置され、相互に側壁４７を挟んで隣接した構成となっている。この導入口４３から導出口４４までの空気流路４０及び流入開放口４５から流出開放口４６までの中空部４１、並びにこれらの集合体が、固体電解質膜に酸素を供給する酸素室（酸化ガス室）として機能する。 
隔壁７の両端部には、通気孔７３が形成されており、通気孔７３の長辺は、集電部材３の短辺と同じ長さに形成されており、通気孔７３は、水素供給路(１７a又は１７b)を構成する。
【００１９】
集電部材３、４には、枠体８、９がそれぞれ重ねられる。図２に示されているように、集電部材３に重ねられる枠体８は、隔壁７と同じ大きさに構成され、中央には、集電部材３を収納する窓８１が形成されている。また、両端部近傍には、隔壁７の流通孔７３に合致する位置に孔８３が形成されており、この孔８３ａ、８３ｂと窓８１との間には、集電部材３を収容する凹部が形成され、水素流通経路８４が設けられている。また、集電部材３に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓８１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部８２が設けられている。この収納部８２に収納された単位セル１５の燃料極表面と、交互に配された複数の水素流路３０１、３０２と、窓８１とによって、燃料室３０が画成される。このように、燃料室は、燃料極に隣接して設けられ、酸素室は酸素極に隣接して設けられている。
【００２０】
集電部材４に重ねられる枠体９は、枠体８及び隔壁７と同じ大きさに構成され、中央には、集電部材４を収納する窓９１が形成されている。また、両端部近傍には、隔壁７の流通孔７３に合致する位置に孔９３ａ、９３ｂが形成されている。 
枠体９の集電部材４が重ねられる側の面には、枠体９の対向する一対の長辺に沿って溝９４１、９５１がそれぞれ形成され、溝９４１、９５１内に集電部材４の上下端部が収容される。溝９４１、９５１と集電部材４で構成された通路は、酸素室に連通している。
【００２１】
また、枠体９の、集電部材４に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓９１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部９２が設けられている。上記溝９４１の集電部材４の上端に有する開口部の集合体によって、燃料電池スタック１００の上面には、矩形状の開口９４０（導入口被覆領域（断面は長方形））が形成され、この開口９４０に、空気マニホールド５４から空気が流入する。
【００２２】
図６は単位セル１５の拡大断面図である。単位セル１５は、固体高分子電解質膜１５ａと、該固体高分子電解質膜1５ａの両側面にそれぞれ重ねられた酸化剤極である酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとを備えていて、固体高分子電解質膜１５ａは、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとで挟持されている。固体高分子電解質膜1５ａは、収納部８２、９２に合致した大きさに形成され、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃは、窓９１、８１に合致した大きさに形成されている。単位セル１５の厚さは、枠体８、９や集電部材３、４の厚さに比べると極めて薄いので、図面では、一体の部材として表示している。空気流路４０の内壁には、親水性処理が施されている。内壁表面と水の接触角が４０°以下、好ましくは３０°以下となるように表面処理が施されているとよい。処理方法としては、親水処理剤を、表面に塗布する方法が取られる。塗布される処理剤としては、ポリアクリルアミド、ポリウレタン系樹脂、酸化チタン（ＴｉＯ2）等が挙げられる。
【００２３】
以上のように構成された枠体８、９によって集電部材３、４を保持してセパレータ１３が構成され、セパレータ１３と単位セル１５を交互に積層して、燃料電池スタック１００が構成される。図７は燃料電池スタック１００の部分平面図である。燃料電池スタック１００の上面には、多数の導入口４３が開口し、この導入口４３に、後述するように、空気マニホールド５４から空気が流入するとともに、空気マニホールド５４内で、第１及び第２のノズル５５a、５５bから噴射された水が同時に流入する。この第１及び第２のノズル５５a、５５bは、水を液滴の状態（霧状）で、燃料電池スタック１００に供給する。導入口４３から流入した空気と液滴状の水は、潜熱冷却により集電部材３、４を冷却する。また、燃料電池スタック１００の底面には、図7に示されている導入口４３に対向する位置に、多数の導出口４４が開口し、この導出口４４から空気と、噴射供給された水が流出する。即ち、導入口４３は、燃料電池スタック１００の上面に、縦横に多数開口し、同様に、導出口４４は、燃料電池スタック１００の底面に、縦横に多数開口することとなる。
【００２４】
次に、図１に示されている燃料電池システムの構成について説明する。燃料供給系１０の構成について説明する。燃料ガスボンベである水素貯蔵タンク１１には、燃料ガス供給流路２０１Ａ、２０１Ｂを介して燃料電池スタック１００のガス取入口に接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ａの一端には水素貯蔵タンク１１が接続され、水素元バルブ１８、一次圧センサＳ０、レギュレータ１９、元電磁弁２０、圧力センサＳ１及び水素調圧弁２１、供給電磁弁２２が水素の流通方向に向けて順に設けられ、この燃料ガス供給流路２０１Ａの他端には、燃料ガス供給流路２０１Ｂの一端が接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ｂの他端は、燃料電池スタック１００の上記ガス取入口２０１ＢのＩＮに接続されている。燃料ガス供給路２０１Ｂの一端には、前記燃料ガス供給路２０１Ａの他端の他、後述するガス排出流路２０２の一端が接続されている。燃料ガス供給路２０１Ｂには、圧力センサＳ２、安全弁Ｖsfがガスの燃料ガスの流通方向に向けて順に配置されており、安全弁Ｖsfの上流側には、外気流路２０５の一端が接続されている。外気流路２０５の他端にはフィルタが接続され、このフィルタによって流入する外気から不純物がろ過される。また、外気流路２０５には、外気電磁弁２３が設けられている。
【００２５】
燃料電池スタック１００のガス排出口ＯＵＴには、排気循環路であるガス排出流路２０２の他端が接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ｂと、ガス排出流路２０２によって、燃料電池スタック１００のガス取入口ＩＮとガス排出口ＯＵＴを接続する循環路が構成される。ガス排出流路２０２には、燃料電池スタック１００のガス排出口側から順に、トラップ２４、循環電磁弁２６、循環手段である循環ポンプ２５が配置されている。トラップ２４には、水レベルセンサＳ１０が取り付けられ、さらに、ガス導出路２０３の一端が接続されている。ガス導出路２０３の他端は、空気ダクト１２４に接続されている。ガス導出路２０３には、排気電磁弁２７が設けられている。
【００２６】
次に空気供給系１２について説明する。図８及び図９は、空気供給系１２の構成を示す燃料電池システムの側面全体図である。空気供給系１２は、空気導入路１２３と、空気マニホールド５４と、空気排出路である空気ダクト１２４とを備えている。空気導入路１２３には、フィルタ１２１、空気ファン１２２、空気マニホールド５４の順で流入方向に沿って設けられている。また、空気導入路１２３には、外気温度を検出する温度センサＳ５が設けられている。
【００２７】
空気導入路１２３の下流側では、空気マニホールド５４内の直前位置に、各々上記開口９４０へ冷却水を霧状に噴射するノズル５５が設けられている。このノズル５５は、空気マニホールド５４内に設けられていてもよい。空気マニホールド５４は、燃料電池スタック１００の導入口４３に空気を分割して流入させる。 
燃料電池スタック１００の導出口４４には、排気マニホールド５３Ａ１が接続され、導出口４４から排出された空気は、排気マニホールド５３Ａ１によって合流され、空気ダクト１２４へ送られる。
【００２８】
空気ダクト１２４は、導出口４４から流出した空気を、凝縮器５１を介して外部へ導流する。空気ダクト１２４の終端部には、冷却装置が取り付けられた凝縮器５１が設けられ、続いてフィルタ１２５が接続されている。凝縮器５１は、空気から水分取り出す。また、ノズル５５から供給された水の内、燃料電池スタック１００内で蒸発した水分も、ここで回収される。空気ダクト１２４には、排気温度センサＳ９が設けられ、燃料電池スタック１００内の温度が間接的に検出される。また、凝縮器５１の排気口には、排気温度を検出する温度センサＳ６が設けられている。凝縮器５１は、プレートフィン型の熱交換器５１ａと、ガス冷媒の圧縮膨張時のエネルギーを利用して冷却するエバポレータ５１ｂが、ガスの流通方向に向けて直列に設けられており、導風路５１ｃが、熱交換器５１ａとエバポレータ５１ｂの間に設けられている。冷媒冷却手段であるエバポレータ５１ｂには、冷媒を送る管５１１を介してコンプレッサ５１２が接続されている。管５１１には、図示されていないが、暖められた冷媒冷却する冷却部がコンプレッサ５１２の上流側とエバポレータの間に配置されている。凝縮器５１による水回収能力は、エバポレータ５１ｂによる冷却温度を低下させれば、それに応じて向上し、エバポレータ５１ｂの冷却温度は、コンプレッサ５１２のモータの回転を制御することで、間接的に制御することができる。
【００２９】
次に、水供給系について説明する。水供給系５０は、貯水手段としての水タンク５３１と、凝縮器５１で回収した水を水タンク５３１へ導く導水路５７と、水タンク５３１の水をノズル５５へ導く給水路５６とを有する。導水路５７には、回収ポンプ６２が設けられている。回収ポンプ６２は、凝縮器５１で排気ガスから取り出された水を、水タンク５３１へ送り込む。給水路５６には、フィルタ６４が設けられると共に、水供給手段である、ノズル５５に水を供給するポンプ６１が順に設けられている。水タンク５３１には、水位センサＳ５と、貯水量検出手段であるタンク水位センサＳ７が設けられている。水供給系５０内の水は、燃料電池スタック１００内へ噴射される水であり、上記回路の中を循環し、繰り返し使用される。
【００３０】
燃料電池スタック１００には、負荷系７が接続されており、燃料電池スタック１００で出力される電力は、この負荷系７に供給される。燃料電池スタック１００の電極は、配線７１を介してインバータ７３に接続され、インバータ７３からモータなどの負荷に電力が供給される。インバータ７３には、スイッチ手段であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor／絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）７５を介して補助電源７６が接続されている。補助電源７６は、例えば、バッテリ、キャパシタなどで構成することができる。この負荷系７には、燃料電池スタック１００の出力電圧を検出する電圧センサＳ４と、同じく出力電流を検出する電流センサＳ３が設けられている。
【００３１】
燃料電池システム１の制御系は、冷却制御手段としての制御装置ＥＣＵを備えている。なお、この制御装置ＥＣＵには、他のセンサＳ０〜Ｓ６、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０から検出値が入力され、各電磁弁２０、２２、２３、２６、２７他のポンプ２５、６２、空気ファン１２２、凝縮器５１のファン、インバータ７３、ＩＧＢＴ７５、コンプレッサ５１２を制御している。なお、この制御装置には、図示しないイグニッションスイッチが接続され、車両を駆動させる駆動モータの駆動や停止の指示信号が入力される。
【００３２】
次に凝縮器５１の構成について詳細に説明する。図８は、空気供給系１２の構成を示す側面全体図である。凝縮器５１は、空気ダクト１２４の下流側に接続されている。凝縮器５１を構成する熱交換器５１ａとエバポレータ５１ｂは、鉛直方向に順に配置され、熱交換器５１ａとエバポレータ５１ｂの間は導風路５１ｃによって接続されている。図９は、凝縮器５１の一構成例を示す模式図である。
【００３３】
図１０は、他の構成例を示す摸式図である。図９に示されているように、下側に（下流側）に設けられた第１冷却手段である熱交換器５１ａは、空冷式の冷却装置である。熱交換器５１ａは、空気ダクト１２４によって導かれた空気を通過させる導風管５１ａｂが通風方向に対して直交する方向に配列され、該導風管５１ａｂの配列方向に直交する方向に、ファン５１ａｆから冷却風が送られる。この冷却風は、導風管５１ａｂの隙間５１ａｃを通過する際に、導風管５１ａｂを介して導風管５１ａｂ内の空気（排気酸化ガス）と熱交換し、導風管５１ａｂ内の空気を冷却する作用を有する。導風路５１ｃは、熱交換器５１ａの複数の導風管の出口から流出してきた空気を下流のエバポレータ５１ｂへ導く。
【００３４】
第２冷却手段であるエバポレータ５１ｂは、図１０に示されているように、冷媒式冷却装置であり、導風路５１ｃによって導かれた空気を内側に通す枠体５１ｂａと、その枠体５１ｂａの内側に蛇行して配置された配管５１ｂｂと、配管５１ｂｂの間に等間隔に配置されたフィン５１ｂｃとを備えている。配管５１ｂｂは空気の流れに直交する向きに配置され、かつ、同じく直交する方向に配列されている。また、フィン５１ｂｃは、空気の流れに沿った姿勢に設けられ、空気の流れに直交する方向に配列されている。配管５１ｂｂ内にはコンプレッサ５１２から供給される冷媒が流通する。
【００３５】
このように鉛直方向に配置する構成とすることによって、暖かい排気酸化ガスは、上方へ上昇するため、熱交換器５１ａ、導風管５１ａｂ、エバポレータ５１ｂ内で滞留することなく、排出されるといった利点がある。 
また、エバポレータ５１ｂ内で結露した水滴は、下側に位置する熱交換器５１ａに到達して、これを冷やすため、冷却効果が向上する。
【００３６】
図９に示されているように、エバポレータ５１ｂの下面には、導滴手段であるワイヤ（線材）５１ｄを複数個設けてもよい。ワイヤ５１ｄの上端は、エバポレータ５１ｂにおいて結露が発生する位置に接続され、ワイヤ５１ｄによって、エバポレータ５１ｂ内から水滴が下方へ排出され易くなり、結露による通風路の目詰まりが、一層抑制される。 
また、ワイヤ５１ｄの向きを設定することで、所望の位置に結露水を導くことが可能となる。図１０に示す例では、結露水を水回収トレー５１ｔへ導く導水管５１ｅの開口５１１ｅの上方へ、ワイヤ５１ｄの下端を集約させた構成とされている。
【００３７】
なお、ワイヤ５１ｄの上端は、結露水を下方へ導き易いように、親水化処理が施され、下端は、つたって来た水滴が落下し易いように撥水処理がされていることが好ましい。上記ワイヤの他、エバポレータ５１ｂの下面から垂れ下がる索体としてもよい。索体は、重力の向きに応じて、常に鉛直下方へ垂れ下がるので、車体が傾斜した場合にも、結露が滴下する方向に沿った姿勢を維持することとなり、結露水の排出効果が、車体の姿勢にかかわらず維持される。
【００３８】
熱交換器５１ａの上方に、ワイヤ５１ｄの下端が位置している構成とてしもよい。
【００３９】
なお、回収トレー５１ｔ内の水は、導水路５７を介して水タンク５３１へ送られる。
【００４０】
一方、図１０に示されているように、振動によってエバポレータ５１ｂ内の結露水を排出する構成とすることもできる。この構成では、コンプレッサ５２１と導風路５１ｃとは、導振部材５１ｆｆ、５１ｆｓを介して連結されている。導振部材５１ｆｆ、５１ｆｓは互いにピン接合により接続され、一方から他方へ振動が確実に伝達されるように構成されている。そして、導振部材５１ｆｆの一端は、コンプレッサ５１２に接続され、導振部材５１ｆｓの一端は、導風路５１ｃに接続されている。導振部材５１ｆｆ、５１ｆｓは、振動を確実に伝達できる材料で構成され、例えば金属、剛性の高い樹脂などで構成されている。
【００４１】
コンプレッサ５１２を駆動させると、コンプレッサ５１２は振動し、この振動が導風路５１ｃに伝わり、最終的にエバポレータ５１ｂに振動が伝わる。この振動によって、エバポレータ５１ｂ内から水滴が下方へ滴下し易くなり、結露による通風路の目詰まりが、一層抑制される。また、導風路５１ｃの内壁５１１ｃに付着していた水滴も振動によってつたい落ち易くなる。
【００４２】
熱交換器５１ａには、導風路５１ｃの内壁に沿って凝縮水回収路５１ｈが開口している。このように凝縮水回収路５１ｈを別途設けることによって、エバポレータ５１ｂで回収した水が、熱交換器５１ａの導風路を塞ぐことがない。
【００４３】
導振部材５１ｆｓはエバポレータ５１ｂに接続されていてもよい。振動を確実に伝達するようにするため、導振部材５１ｆｆ、５１ｆｓや、導風路５１ｃの固有振動数は、同じであることが好ましい。この他、凝縮器５１は、車両の振動が伝わり易い構成を採ってもよい。
【００４４】
図１１は、凝縮器５１を構成する熱交換器５１ａとエバポレータ５１ｂは、水平方向に配置されている。熱交換器５１ａとエバポレータ５１ｂの構成は、図８におけるものと同様であるので説明を省略する。なお、熱交換器５１ａにおいて、導風路５１ｃは、熱交換器５１ａの導風路５１ｃは、長辺が鉛直方向に沿っていることが望ましい。凝縮された水が内壁面に沿って下方へ伝い落ち易くなるからであり、水の回収が容易となるからである。このような水平に配置された構成では、熱交換器５１ａとエバポレータ５１ｂで回収された水をそれぞれ独立して回収できるので、回収構造を簡易にすることができる。
【００４５】
冬季や寒冷地など、外気温の低い場合には、熱交換器５１ａによる冷却効果によって、十分な量の水が回収できるが、夏季や熱帯地方などのように外気温が高い場合には、熱交換器５１ａのみによる水の回収が難しい場合があり、水供給系５０内の水量が減る場合がある。このような場合には、コンプレッサ５１２を駆動させてエバポレータ５１ｂを作用させれば、十分な水回収をおこなうことができる。 
尚、本実施形態では、第１冷却手段として空冷式の冷却装置を用いる場合を説明したが、水冷式の冷却装置（凝縮器）を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の燃料電池システム１を示すブロック図である。
【図２】燃料電池用セパレータを示す全体正面図である。
【図３】燃料電池セパレータで構成された燃料電池スタックの部分断面平面図（Ａ‐Ａ断面図）である。
【図４】燃料電池セパレータの全体背面図である。
【図５】集電部材及び隔壁の位置関係を示す部分拡大斜視図である。
【図６】単位セルの構成を示す拡大側面断面図である。
【図７】燃料電池スタックの上面の構成を示す部分平面図である。
【図８】凝縮器の構成例を示す側面図である。
【図９】エバポレータと導風路の構成を示す模式図である。
【図１０】エバポレータと導風路の他の構成を示す模式図である。
【図１１】凝縮器の他の構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      燃料電池システム
１００  燃料電池スタック
１２３    空気導入路
５１    凝縮器
５１ａ  熱交換器
５１ｂ  エバポレータ
５３１    水タンク
５３Ａ１    排気マニホールド
５４      空気マニホールド
５５      ノズル
６１      供給ポンプ
５１２    コンプレッサ
【図１】
2008047327.tif 000003
【図２】
2008047327.tif 000004
【図３】
2008047327.tif 000005
【図４】
2008047327.tif 000006
【図５】
2008047327.tif 000007
【図６】
2008047327.tif 000008
【図７】
2008047327.tif 000009
【図８】
2008047327.tif 000010
【図９】
2008047327.tif 000011
【図１０】
2008047327.tif 000012
【図１１】
2008047327.tif 000013