專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，為了從連通孔(也稱為“歧管”)內(nèi)除去通過燃料電池的電極反應(yīng)生成的反應(yīng)生成水或因結(jié)露等生成的水(下面，將這些水單稱為“水”)，已知在連通孔內(nèi)配置用于排出水的多孔質(zhì)吸水管體的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)1)。但是，有時(shí)因水的產(chǎn)生量而難以從多孔質(zhì)吸水管體充分地除去水。結(jié)果，有時(shí)容易因水使連通孔縮小或堵塞，妨礙反應(yīng)氣體的流動(dòng)而降低發(fā)電性能?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP特開2001-118596號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 JP特開2005-116499號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)3 JP特開2005-259422號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)4 JP特開2006-147503號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)5 JP特開平11-111316號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題因而，本發(fā)明的目的在于提供減少因水使連通孔縮小或堵塞的情況的技術(shù)。用于解決問題的手段本發(fā)明是為了解決上述的問題的至少一部分而提出的，能夠作為以下的方式或適用例實(shí)現(xiàn)。[適用例1]一種燃料電池系統(tǒng)，包括燃料電池組，該燃料電池組具有夾介隔板層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體、及從兩側(cè)夾著所述層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體的1對(duì)端板，所述燃料電池系統(tǒng)包括氣體排出流路，用于排出反應(yīng)氣體，并且沿著所述層疊體的層疊方向延伸，一端位于所述燃料電池組內(nèi)，另一端位于所述燃料電池組外；和水排出流路，在所述燃料電池組的設(shè)置狀態(tài)下設(shè)置于比所述氣體排出流路低的位置，并貫通所述層疊體的至少一部分，所述氣體排出流路和所述水排出流路在所述燃料電池組內(nèi)經(jīng)由至少一個(gè)連通部連通，所述氣體排出流路在所述連通部的下游側(cè)具有截面積比周圍的流路小的狹小流路，所述水排出流路的下游側(cè)端部與所述狹小流路相連接。根據(jù)適用例1記載的燃料電池系統(tǒng)，反應(yīng)氣體通過狹小流路時(shí)，在狹小流路中流動(dòng)的反應(yīng)氣體的壓力比在狹小流路以外的氣體排出流路中流動(dòng)的反應(yīng)氣體的壓力低。結(jié)果，水排出流路內(nèi)的水被吸引至狹小流路，能夠高效地將該水導(dǎo)向下游側(cè)引導(dǎo)。另外，與氣體排出流路連通的水排出流路配置在低于氣體排出流路的位置，因而氣體排出流路內(nèi)的水的一部分通過連通部流入水排出流路。由此，能夠減少因水使位于燃料電池組內(nèi)的氣體排出流路縮小或堵塞的情況。[適用例2]在適用例1所述的燃料電池系統(tǒng)中，所述狹小流路形成于位于所述燃料電池組外的所述氣體排出流路。適用例2記載的燃料電池系統(tǒng)，在位于燃料電池組外的氣體排出流路上形成狹小流路，該狹小流路連接有水排出流路的下游側(cè)端部。由此，經(jīng)由連通部流入水排出流路的水被高效地對(duì)向燃料電池組外引導(dǎo)，從而能夠進(jìn)一步減少因水使位于燃料電池組內(nèi)的氣體排出流路縮小或堵塞的情況。[適用例3]在適用例2所述的燃料電池系統(tǒng)中，位于所述燃料電池組外的所述氣體排出流路具有能夠使流路截面積變化的流路截面可變機(jī)構(gòu)，所述狹小流路由所述流路截面可變機(jī)構(gòu)形成。根據(jù)適用例3記載的燃料電池系統(tǒng)，能夠通過流路截面可變機(jī)構(gòu)容易地形成狹小流路。[適用例4]在適用例1所述的燃料電池系統(tǒng)中，所述狹小流路形成于位于所述燃料電池組內(nèi)的所述氣體排出流路。根據(jù)適用例4記載的燃料電池系統(tǒng)，因?yàn)椴恍枰獙⑺懦隽髀费由斓饺剂想姵亟M外，所以能夠進(jìn)一步降低成本。[適用例5]在適用例4所述的燃料電池系統(tǒng)中，所述燃料電池組在所述層疊體的層疊方向上具有1對(duì)端子板，分別配置于所述層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體與所述1對(duì)端板之間；和1對(duì)絕緣體，分別配置于所述1對(duì)端子板和位于所述1對(duì)端子板的外側(cè)的所述1對(duì)端板之間，在位于所述層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體的兩側(cè)的所述1對(duì)端板、所述1對(duì)端子板以及所述1對(duì)絕緣體中的、在所述水排出流路中流動(dòng)的所述反應(yīng)氣體的流動(dòng)方向上位于下游側(cè)的下游側(cè)端板、下游側(cè)端子板以及下游側(cè)絕緣體中的至少任一個(gè)中形成有所述狹小流路。根據(jù)適用例5記載的燃料電池系統(tǒng)，在燃料電池組中的、在水排出流路中流動(dòng)的所述反應(yīng)氣體的流動(dòng)方向上位于層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體的下游側(cè)的部分形成狹小流路，由此能夠?qū)⑺懦隽髀分械乃槙车匾龑?dǎo)到燃料電池組外。[適用例6]在適用例5所述的燃料電池系統(tǒng)中，所述下游側(cè)絕緣體由樹脂成形，所述狹小流路形成于所述下游側(cè)絕緣體。根據(jù)適用例6記載的燃料電池系統(tǒng)，能夠容易地形成狹小流路。例如，通過使用能夠形成狹小流路那樣的模具對(duì)樹脂進(jìn)行注塑成形，能夠容易地成形具有狹小流路的下游側(cè)絕緣體。[適用例7]在適用例1 適用例6中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)中，在所述燃料電池組內(nèi)，所述水排出流路的流路截面積比所述氣體排出流路的流路截面積小。根據(jù)適用例7記載的燃料電池系統(tǒng)，因?yàn)樗鏊懦隽髀返牧髀方孛娣e比所述氣體排出流路的流路截面積小，所以易于通過水切斷水排出流路內(nèi)的反應(yīng)氣體的氣流。當(dāng)反應(yīng)氣體的氣流被切斷時(shí)，在水排出流路內(nèi)，與水的上游側(cè)的狹小流路連接的下游側(cè)的反應(yīng)氣體的壓力低，因而能夠借助差壓使水更順暢地向下游側(cè)移動(dòng)。[適用例8]在適用例1 適用例7中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)中，所述連通部形成為至少使所述氣體排出流路和所述水排出流路的上游側(cè)端部連通。
根據(jù)適用例8記載的燃料電池系統(tǒng)，即使在氣體排出流路和水排出流路的上游側(cè)端部存在水的情況下，也能夠經(jīng)由連通部使水順暢地流入水排出流路。另外，即使在燃料電池組傾斜而燃料電池組內(nèi)的氣體排出流路的一端側(cè)(氣體上游側(cè))比另一端側(cè)(氣體下游側(cè))低的情況下，水也經(jīng)由連通部向水排出流路流入。由此，能夠減少因水使位于燃料電池組內(nèi)的氣體排出流路縮小或堵塞的情況。[適用例9]在適用例1 適用例7中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)中，所述連通部為1個(gè)，所述連通部形成為使所述排出氣體流路和所述水排出流路的上游側(cè)端部連通。根據(jù)適用例9記載的燃料電池系統(tǒng)，水排出流路在從上游側(cè)端部到與狹小流路連接的下游側(cè)端部之間不與排出氣體流路連通。由此，能夠降低因在排出氣體流路流動(dòng)的氣體阻礙在水排出流路中從上游側(cè)向下游側(cè)流動(dòng)的水的行進(jìn)的可能性。由此，與連通部在從水排出流路的上游側(cè)端部到下游側(cè)端部之間形成多個(gè)的情況相比，能夠使水排出流路中的水更順暢地向下游側(cè)移動(dòng)。此外，本發(fā)明能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)，例如能夠以燃料電池系統(tǒng)、搭載有燃料電池系統(tǒng)的車輛(移動(dòng)體)等方式實(shí)現(xiàn)。


圖1是表示作為本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1000的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2是表示層疊體10的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。圖3是用于說明密封一體型膜電極接合體60的結(jié)構(gòu)的圖。圖4是用于說明陽(yáng)極板42的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是用于說明陰極板46的結(jié)構(gòu)的圖。圖6是用于說明中間板44的結(jié)構(gòu)的圖。圖7是用于說明形成連通部Mco的陽(yáng)極板42e的結(jié)構(gòu)的圖。圖8是用于說明形成連通部Mco的陰極板46e的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是用于說明形成連通部Mco的中間板44e的結(jié)構(gòu)的圖。圖10是燃料電池組100的局部剖視圖。圖11是表示作為本發(fā)明的第2實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1000a的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。圖12是表示狹小流路251a附近的局部剖視圖。圖13是用于說明陽(yáng)極板42f的結(jié)構(gòu)的圖。圖14是用于說明陰極板46f的結(jié)構(gòu)的圖。圖15是用于說明中間板44f的結(jié)構(gòu)的圖。圖16是表示作為本發(fā)明的第3實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)IOOOb的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。圖17是用于說明閥256附近的圖。圖18是表示作為本發(fā)明的第4實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1000c的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。圖19是表示圖18的燃料電池組IOOc傾斜了的狀態(tài)的圖。圖20是用于說明第2變形例和第3變形例的圖。
具體實(shí)施例方式下面，按照以下順序說明本發(fā)明的實(shí)施方式。A.第1實(shí)施例B.第2實(shí)施例C.第3實(shí)施例D.第4實(shí)施例E.變形例A.第1實(shí)施例圖1是表示作為本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1000的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。 該燃料電池系統(tǒng)1000例如能夠搭載于車輛，作為車輛的動(dòng)力源使用。燃料電池系統(tǒng)1000主要具有燃料電池組100、作為燃料氣體供給部的氫罐210、作為氧化氣體供給部的氣泵234、 以及作為冷卻介質(zhì)供給部的熱交換器550和泵M0。燃料電池系統(tǒng)1000還具有用于將反應(yīng)氣體(燃料氣體和氧化氣體)、冷卻介質(zhì)向燃料電池組100供給的配管204、236、570、和用于從燃料電池組100排出反應(yīng)氣體、水和冷卻介質(zhì)的配管對(duì)2、252、254、571。本實(shí)施例的燃料電池組100采用比較小型且發(fā)電效率優(yōu)異的固體高分子型燃料電池。燃料電池組100具有多個(gè)層疊體10、端板EP、張緊板TS、絕緣體IS、端子板TM。多個(gè)層疊體10由一體具有膜電極接合體及密封墊圈的單元和隔板構(gòu)成。該層疊體10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)后面說明。多個(gè)層疊體10隔著絕緣體IS及端子板TM被2張端板EP夾持。即，在多個(gè)層疊體的兩側(cè)，在層疊體10的層疊方向上從內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)依次配置有1對(duì)端子板TM、1對(duì)絕緣體IS、1對(duì)端板EP。另外，張緊板TS通過螺栓BT與各端板EP相結(jié)合。端子板TM是從未圖示的輸出端子取出通過后述的層疊體10的發(fā)電部產(chǎn)生的電的集電板。端子板TM能夠使用各種導(dǎo)電構(gòu)件形成。在本實(shí)施例中，端子板TM使用板狀的銅制構(gòu)件。絕緣體IS是用于使端子板TM和端板EP絕緣的構(gòu)件。絕緣體IS能夠使用各種絕緣構(gòu)件形成。在本實(shí)施例中，使用注塑成形為板狀的玻璃環(huán)氧樹脂。端板EP是用于從層疊方向的兩端對(duì)多個(gè)層疊體10進(jìn)行加壓的構(gòu)件。端板EP能夠由具有耐腐蝕性、剛性的各種金屬構(gòu)件形成。在本實(shí)施例中，端板EP使用板狀的不銹鋼。另外，在燃料電池組100的內(nèi)部具有沿著層疊體10的層疊方向形成的多個(gè)歧管 Ml M7(用點(diǎn)狀陰影線表示)。歧管Ml是用于供給作為燃料氣體的氫氣的燃料氣體供給歧管，歧管M2是用于排出氫氣的燃料氣體排出歧管。歧管M3是用于排出反應(yīng)生成水和因結(jié)露等產(chǎn)生的水的水排出歧管。水排出歧管M3在燃料電池組100設(shè)置于車輛等的狀態(tài)下在比燃料氣體排出歧管M2低的位置形成。歧管M4是用于供給作為氧化氣體的空氣的氧化氣體供給歧管，歧管M5是用于排出空氣的氧化氣體排出歧管。歧管M6是用于供給冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)供給歧管，歧管M7是用于排出冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)排出歧管。從貯存有高壓氫的氫罐210經(jīng)由燃料氣體供給配管204向燃料氣體供給歧管Ml 供給氫氣。在燃料氣體供給配管204上配置有用于調(diào)整氫氣的供給的閥220。供給至燃料電池組100的內(nèi)部的氫氣，被供給至后述的燃料電池組100的膜電極接合體的陽(yáng)極，供利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的發(fā)電。此外，可以取代氫罐210，通過以乙醇、烴等為原料的改性反應(yīng)生成氫氣。在燃料氣體排出歧管M2上連接有燃料氣體排出配管252，從陽(yáng)極排出的氫氣經(jīng)由燃料氣體排出歧管M2及燃料氣體排出配管252向大氣中排放。另外，在燃料氣體排出配管 252上設(shè)置有流路截面積比周圍的流路的截面積小的狹小流路251。本實(shí)施例的狹小流路 251具有文丘里(Venturi)形狀。此外，為了順暢地排出氫氣，優(yōu)選燃料氣體排出歧管M2及燃料氣體排出配管252的流路截面積除了狹小流路251之外大致恒定。在水排出歧管M3上連接有水排出配管254，水排出配管254的一端側(cè)Rl (也稱為 “下游側(cè)端部R1”)連接于狹小流路251。另外，連通部Mco使燃料氣體排出歧管M2與水排出歧管M3的上游側(cè)端部連通。此外，燃料氣體排出歧管M2和燃料氣體排出配管252相當(dāng)于權(quán)利要求中記載的氣體排出流路，水排出歧管M3和水排出配管2542相當(dāng)于權(quán)利要求中記載的水排出流路。上游側(cè)及下游側(cè)以在作為對(duì)象的流路中流動(dòng)的流體(燃料氣體、空氣、 水)的流動(dòng)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)。從氣泵234經(jīng)由氧化氣體供給配管236向氧化氣體供給歧管M4供給空氣。經(jīng)由氧化氣體供給歧管M4供給至燃料電池組100的內(nèi)部的空氣供給至后述的燃料電池組100 的膜電極接合體的陰極，供利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的發(fā)電。在氧化氣體排出歧管M5上連接有氧化氣體排出配管M2，從陰極排出的空氣經(jīng)由氧化氣體排出歧管M5及氧化氣體排出配管M2向大氣中排放。此外，為了順暢地排出空氣， 優(yōu)選氧化氣體排出歧管M5及氧化氣體排出配管242的流路截面積大致恒定。在冷卻介質(zhì)供給歧管M6中，從熱交換器550經(jīng)由冷卻介質(zhì)供給配管570向燃料電池組100供給作為冷卻介質(zhì)的冷卻水。此外，作為冷卻介質(zhì)不僅能夠使用水，還能夠使用乙二醇等不凍液和空氣等。在冷卻介質(zhì)排出歧管M7上連接有冷卻介質(zhì)排出配管571，通過燃料電池組100的內(nèi)部的冷卻水經(jīng)由冷卻介質(zhì)排出歧管M7及冷卻介質(zhì)排出配管571被運(yùn)送至熱交換器550， 再向燃料電池組100供給。在冷卻介質(zhì)排出配管571上設(shè)置有用于循環(huán)的循環(huán)泵M0。這樣，因?yàn)樗懦銎绻躆3經(jīng)由連通部Mco與燃料氣體排出歧管M2連通，所以燃料氣體排出歧管M2內(nèi)的水的一部分經(jīng)由連通部Mco流入水排出歧管M3。因而，能夠減少燃料氣體排出歧管M2因水而縮小或堵塞的情況。另外，在狹小流路251內(nèi)，壓力比周圍的燃料氣體排出配管252內(nèi)的壓力低。即，狹小流路251內(nèi)的壓力比位于燃料電池組100的上游側(cè)的連通部Mco附近的壓力低。因而，水排出歧管M3內(nèi)及水排出配管254內(nèi)的水經(jīng)由狹小流路251被引導(dǎo)至狹小流路251，而被高效地向燃料電池組100外排出。此外，連通部Mco 不一定需要形成為使燃料氣體排出歧管M2與水排出歧管M3的上游側(cè)端部連通，而能夠形成于燃料電池組100內(nèi)的任意位置，以使燃料氣體排出歧管M2與水排出歧管M3的任意位置連通。另外，連通部Mco也可以形成多個(gè)。通過形成多個(gè)連通部Mco，燃料氣體排出歧管 M2內(nèi)的水更多地流入水排出歧管M3，能夠進(jìn)一步減少因水使燃料氣體排出歧管M2縮小或堵塞的情況。圖2是表示層疊體10的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。層疊體10由密封一體型膜電極接合體60和配置于其兩側(cè)的隔板40構(gòu)成。密封一體型膜電極接合體60具有膜電極接合體 50、形成于膜電極接合體50的兩面的氣體流路體56、58和密封墊圈62，其中，密封墊圈62 包圍膜電極接合體50及氣體流路體56、58的外周而形成。在此，將由膜電極接合體50及氣體流路體 56、58 形成的構(gòu)件稱為 MEGA59 (Membrane Electrode Gas Diffusion Layer Assembly :膜電極氣體擴(kuò)散層組)。
膜電極接合體50具有電解質(zhì)膜51、形成于電解質(zhì)膜51的兩面的陽(yáng)極電極層52和陰極電極層M。電解質(zhì)膜51由具有質(zhì)子傳導(dǎo)性的固體高分子電解質(zhì)形成。作為這樣的電解質(zhì)例如能夠使用納紛(nafion)(杜邦公司的注冊(cè)商標(biāo))。2個(gè)電極層52、54由具有透氣性且導(dǎo)電性良好的材料(例如，碳紙)形成，起到用于將供給來的反應(yīng)氣體(氫氣或空氣) 遍及電解質(zhì)膜51的整個(gè)面的氣體擴(kuò)散層的作用。另外，在2個(gè)電極層5254與電解質(zhì)膜51 之間形成有催化劑層(未圖示)，該催化劑層擔(dān)持有用于促進(jìn)電極反應(yīng)的催化劑。作為催化劑例如能夠采用白金(Pt)。陰極氣體流路體56及陽(yáng)極氣體流路體58具有用于使反應(yīng)氣體遍及2個(gè)電極層5254整體的氣體流路的功能。氣體流路體56、58由碳和燒結(jié)金屬等具有導(dǎo)電性的材料形成。密封墊圈62由硅橡膠、丁基橡膠、氟橡膠等具有彈性的絕緣性樹脂材料形成，通過注塑成形形成于MEGA59的外周。另外，在密封墊圈62的厚度方向上形成有突起部，該突起部通過與隔著密封墊圈62的隔板40接觸，而受到層疊方向上的規(guī)定的緊固力而變形。結(jié)果，突起部形成抑制在歧管Ml M7中流動(dòng)的流體(反應(yīng)氣體、冷卻水、水)的泄漏的密封 SSL。在圖2中，示出了通過密封帶SL密封在歧管M1、M2、M3中流動(dòng)的氫氣、水的圖。隔板40通過層疊3個(gè)金屬制的薄板而形成。作為金屬制的薄板，能夠使用例如鈦、鈦合金、不銹鋼等金屬材料。隔板40具體地說，具有與陽(yáng)極氣體流路體58接觸的陽(yáng)極板42、與陰極氣體流路體56接觸的陰極板46、和被夾于兩板的中間而主要成為冷卻水的流路的中間板44。此外，各板42、44、46的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如后所述。圖3是用于說明密封一體型膜電極接合體60的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是從層疊體10的層疊方向觀察密封一體型膜電極接合體60所看到的圖，示出了陽(yáng)極側(cè)的面。在燃料電池組 100設(shè)置于車輛等移動(dòng)體的設(shè)置狀態(tài)下，圖3中的上下方向作為鉛垂方向，下方成為鉛垂下方。此外，密封一體型膜電極接合體60的陰極側(cè)的面與陽(yáng)極側(cè)的面具有同樣的構(gòu)成，因而省略圖示。密封一體型膜電極接合體60是外形呈大致長(zhǎng)方形的構(gòu)件，在中央設(shè)有發(fā)電部21。 在發(fā)電部21的外周所設(shè)的密封墊圈62具有多個(gè)貫通孔Hla H7a。這些貫通孔Hla H7a 在層疊形成層疊體10時(shí)，構(gòu)成歧管Ml M7(圖1)的一部分。在貫通孔Hla中通過經(jīng)由燃料氣體供給配管204供給來的氫氣，在貫通孔ffia中通過從陽(yáng)極排出的氫氣。在貫通孔H3a 中通過向水排出歧管M3內(nèi)流入的水GW。在貫通孔H4a中通過從氣泵234經(jīng)由氧化氣體供給配管236供給來的空氣，在貫通孔H5a中通過從陰極排出的空氣。在貫通孔H6a中通過從熱交換器550經(jīng)由冷卻介質(zhì)供給配管570供給的冷卻水，在貫通孔H7a中通過供冷卻的冷卻水。針對(duì)密封墊圈62來說，貫通孔Hla形成于左上，貫通孔ffia形成于右下。另外，貫通孔H3a形成在貫通孔ffia下方的位置。換言之，在密封一體型膜電極接合體60作為燃料電池組100搭載于車輛等的情況下，貫通孔H3a配置在低于貫通孔ffia的位置。而且，貫通孔H3a的開口面積小于貫通孔H2a的開口面積。貫通孔Ma沿著密封墊圈62的上邊形成， 貫通孔Hfe沿著密封墊圈62的下邊形成。貫通孔H6a沿著密封墊圈62的左邊形成，貫通孔H7a沿著密封墊圈62的右邊形成。此外，貫通孔Hla H7a的形狀及配置不限于此，也可以是其他的形狀、配置。但是，優(yōu)選貫通孔H3a形成于貫通孔H2a的下方。圖4是用于說明陽(yáng)極板42的結(jié)構(gòu)的圖。在圖4中，構(gòu)成燃料電池組100時(shí)，與密封一體型膜電極接合體60的發(fā)電部21重疊的發(fā)電區(qū)域21a和與密封墊圈62的密封帶SL 接觸的接觸部位Μ用虛線表示。陽(yáng)極板42的外形是與密封一體型膜電極接合體60大致相同形狀的長(zhǎng)方形。陽(yáng)極板42具有貫通孔Hlb H7b。貫通孔Hlb H7b具有與密封一體型膜電極接合體60上形成的貫通孔Hla H7a大致相同的形狀及開口面積，另外，構(gòu)成了燃料電池組100時(shí)，貫通孔Hlb H7b配置成形成歧管Ml M7。陽(yáng)極板42還具有氫氣流入孔Pl和氫氣流出孔P2。氫氣流入孔Pl位于貫通孔Hlb的附近，在發(fā)電區(qū)域21a內(nèi)形成有多個(gè)。氫氣流出孔P2位于貫通孔H2b的附近，在發(fā)電區(qū)域21a內(nèi)形成有多個(gè)。經(jīng)由氫氣流入孔Pl及氫氣流出孔P2向密封一體型膜電極接合體60的陽(yáng)極供給氫氣及排出通過了陽(yáng)極的氫氣。圖5是用于說明陰極板46的結(jié)構(gòu)的圖。在圖5中，與圖4同樣，用虛線表示發(fā)電區(qū)域21a和接觸部位Μ。陰極板46的外形是與密封一體型膜電極接合體60大致相同形狀的長(zhǎng)方形。陰極板46具有貫通孔Hlc H7c。貫通孔Hlc H7c具有與形成于密封一體型膜電極接合體60的貫通孔Hla H7a大致相同的形狀及開口面積，另外，構(gòu)成了燃料電池組100時(shí)，貫通孔Hlc H7c配置成形成歧管Ml M7。陰極板46還具有空氣流入孔 P3和空氣流出孔P4?？諝饬魅肟譖3位于貫通孔H4c的附近，形成于發(fā)電區(qū)域21a內(nèi)?？諝饬鞒隹譖4位于貫通孔H5c的附近，形成于發(fā)電區(qū)域21a內(nèi)。經(jīng)由空氣流入孔P3及空氣流出孔P4向密封一體型膜電極接合體60的陰極供給空氣及排出通過了陰極的空氣。圖6是用于說明中間板44的結(jié)構(gòu)的圖。在圖6中，與圖4及圖5同樣，用虛線表示發(fā)電區(qū)域21a。中間板的外形是與密封一體型膜電極接合體60大致相同形狀的長(zhǎng)方形。 另外，中間板44具有貫通孔Hld H5d。貫通孔Hld H5d具有與形成于密封一體型膜電極接合體60的貫通孔Hla Hfe大致相同的形狀及開口面積，另外，構(gòu)成了燃料電池組100 時(shí)，貫通孔Hld H5d配置成形成歧管Ml M5。另外，中間板44具有連通孔Ql Q4。連通孔Ql Q4的一端分別與貫通孔Hld H5d連通，另一端在構(gòu)成了隔板40時(shí)與氫氣流入孔Pl、氫氣流出孔P2、空氣流入孔P3、空氣流出孔P4連通。而且，中間板44具有向左右延伸的多個(gè)貫通孔WP。貫通孔WP形成為，在被其他的板42、46夾持時(shí)，與2個(gè)板42、46所具有的貫通孔H6b、H7b、H6c、H7c連通。因而，從燃料電池組100的外部供給至冷卻介質(zhì)供給歧管M6的冷卻水在層疊體10的層疊方向上通過貫通孔H6d時(shí)，一部分分支，如圖6的箭頭所示，通過中間板44隨著因發(fā)電產(chǎn)生的熱到達(dá)冷卻介質(zhì)排出歧管M7。圖7 圖9是用于說明形成連通部Mco的各板42e、44e、46e的結(jié)構(gòu)的圖。與上述的各板42、44、46的不同點(diǎn)在于設(shè)置有連通孔1以1(、1(1，其他的結(jié)構(gòu)與各板42、44、46的結(jié)構(gòu)相同，因而標(biāo)注同一符號(hào)且省略說明。連通孔Λ(圖7)的一端與貫通孔H2b連接，另一端與貫通孔H!3b連接。連通孔Ic (圖8)的一端與貫通孔H2c連接，另一端與貫通孔H3c連接。連通孔Id (圖9)的一端與貫通孔H2d連接，另一端與貫通孔H3d連接。通過層疊各板 42e、44e、46e，連通孔lb、Ic、Id形成連通部Mco，使燃料氣體排出歧管M2與水排出歧管M3 連通。將設(shè)置有該連通部Mco的隔板稱為連通部形成用隔板40e。圖10是燃料電池組100的局部剖視圖。圖10示出了在將密封一體型膜電極接合體60及隔板40、40e層疊而制作了燃料電池組100時(shí)相當(dāng)于圖3的A-A截面的截面。另外， 在此為了易于說明而將一部分省略。供給至燃料氣體供給歧管Ml的氫氣的一部分通過連通孔Ql和氫氣流入孔P1，到
10達(dá)陽(yáng)極氣體流路體58。另一方面，從陽(yáng)極排出的氫氣通過氫氣流出孔P2和連通孔Q2，到達(dá)燃料氣體排出歧管M2，經(jīng)由燃料氣體排出配管252(圖1)向大氣中排放。另外，從陽(yáng)極排出的氫氣的一部分經(jīng)由連通部Mco流入水排出歧管M3。而且，燃料氣體排出歧管M2內(nèi)的水 Gff的一部分經(jīng)由連通部Mco流入水排出歧管M3。這樣，因?yàn)樗懦銎绻躆3經(jīng)由連通部Mco與燃料氣體排出歧管M2連通，所以燃料氣體排出歧管M2內(nèi)的水GW的一部分經(jīng)由連通部Mco流入水排出歧管M3。由此，能夠減少因水GW縮小或堵塞燃料氣體排出歧管M2的情況。另外，水排出歧管M3的下游側(cè)端部Rl 與狹小流路251連接(圖1)，因而能夠使流入水排出歧管M3的水GW高效地向燃料電池組 100外排出。尤其是，在本實(shí)施例中，連通部Mco僅為1個(gè)，連通部Mco使燃料氣體排出歧管 M2的上游側(cè)端部與水排出歧管M3的上游側(cè)端部連通。S卩，由水排出歧管M3和水排出配管 254構(gòu)成的水排出流路在除了上游側(cè)端部和狹小流路251以外的部分不與由燃料氣體排出歧管M2和燃料氣體排出配管252構(gòu)成的氣體排出流路連通。由此，能夠降低由從陽(yáng)極排出的氫氣(也稱為“氫廢氣”)阻礙從水排出歧管M3的上游側(cè)向下游側(cè)流動(dòng)的水的行進(jìn)的可能性。由此，能夠?qū)⑺懦銎绻躆3內(nèi)的水順暢地引導(dǎo)到狹小流路251。而且，貫通孔H3a、H3b、H3c、H3d(圖3 圖6)的開口面積比貫通孔H2a、H2b、H2c、 H2d的開口面積小，因而層疊各構(gòu)件40、40e、60而形成時(shí)的在層疊體10的層疊方向上延伸的水排出歧管M3的流路截面積比燃料氣體排出歧管M2的流路截面積小。由此，容易由流入水排出歧管M3的水GW而切斷水排出歧管M3的流路。即，水排出歧管M3內(nèi)的水GW易于形成水柱狀。水排出歧管M3的流路被切斷了時(shí)，能夠借助隔著水GW的上游側(cè)流路和下游側(cè)流路的壓力差，更順暢地將水GW向燃料電池組100外排出。尤其是，在本實(shí)施例中，因?yàn)槭顾懦銎绻躆3與燃料氣體排出歧管M2連通的連通部Mco只有1個(gè)，所以能夠?qū)⒏糁?GW的上游側(cè)流路和下游側(cè)流路的壓力的大小關(guān)系維持恒定。S卩，在水GW在水排出歧管M3 中從上游側(cè)向下游側(cè)行進(jìn)時(shí)，來自燃料氣體排出歧管M2的氫廢氣不會(huì)流入位于水GW的下游側(cè)的水排出歧管M3的流路內(nèi)。因此，能夠維持隔著水GW的下游側(cè)流路的壓力低于上游側(cè)流路的壓力的狀態(tài)，從而借助壓力差將水GW順暢地引導(dǎo)到狹小流路251。此外，為了將水GW順暢地向燃料電池組100外排出，優(yōu)選對(duì)水排出歧管M3及水排出配管254的流路面實(shí)施防水處理。此外，關(guān)于存在于燃料氣體排出歧管M2的水GW，通過燃料氣體排出歧管M2 被朝向狹小流路251吸引，向燃料電池組100的外部排出。B.第2實(shí)施例圖11是表示作為本發(fā)明的第2實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)IOOOa的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。與第1實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，狹小流路251a形成在燃料電池組IOOa內(nèi)所設(shè)的燃料氣體排出歧管M2a的中途。另外，由于水排出歧管M3a的下游側(cè)端部Rl與狹小流路251a相連接的關(guān)系，而沒有設(shè)置水排出配管254(圖1)。其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例同樣，因而對(duì)于同樣的結(jié)構(gòu)用同一符號(hào)表示，并省略說明。另外，在圖1中，為了易于說明，省略了表示層疊體 IOa的縱線。水排出歧管M3a的下游側(cè)端部Rl由設(shè)于后述的隔板的連接路形成。由此，經(jīng)由連通部Mco流入水排出歧管M3a的水被高效地引導(dǎo)到連通部Mco的下游側(cè)。另外，不需要設(shè)置水排出配管254，能夠降低成本。此外，狹小流路251a的形成位置只要位于連通部 Mco的下游側(cè)即可，沒有特別限定，但若設(shè)層疊體IOa的層疊方向上的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則優(yōu)選位于從燃料氣體排出歧管M2a的下游側(cè)端部開始的L/3的范圍內(nèi)。而且，更優(yōu)選狹小流路251a在燃料氣體排出歧管M2a內(nèi)形成在連接有燃料氣體排出配管252的一側(cè)(即，下游側(cè))的端子板TM、絕緣體IS、端板EP中的任一個(gè)的范圍內(nèi)。這是因?yàn)椋纱四軌驅(qū)⒘魅胨懦銎绻躆3a的水順暢地向燃料電池組IOOa外引導(dǎo)。圖12是表示狹小流路251a附近的局部剖視圖。此外，圖12示出了相當(dāng)于第1實(shí)施例的圖3的A-A截面的截面。狹小流路用隔板40f通過將厚度大于構(gòu)成其他隔板40的板的3個(gè)金屬制的板42f、44f、46f層疊而形成。狹小流路用隔板40f具有狹小流路251a和連接路R1。構(gòu)成狹小流路用隔板40f的陽(yáng)極板42f不具有構(gòu)成水排出歧管M3a的貫通孔， 以使水排出歧管M3a形成一端。在狹小流路251a內(nèi)，氫氣的壓力比周圍的燃料氣體排出歧管M2a的壓力低。由此，在水排出歧管M3a內(nèi)，向與狹小流路251a連接一側(cè)流動(dòng)的氫氣的流速增大，能夠通過氫氣的流動(dòng)向下游側(cè)引導(dǎo)水排出歧管M3a中的水GW。此外，狹小流路用隔板40f使用厚度比形成其他隔板40的板42、44、46大的板形成，但不特別限定于此，可以使用具有與其他隔板40相同的厚度的板，任一個(gè)板42f、44f、46f也可以具有大于形成其他隔板40的板42、44、46的厚度的厚度。圖13是用于說明陽(yáng)極板42f的結(jié)構(gòu)的圖。圖13示出了 2個(gè)面中的與中間板44f 接觸的面。為了在將3個(gè)板42f、44f、46f層疊了時(shí)形成狹小流路251a，貫通孔H2bs的開口面積(詳細(xì)地為，與中間板44f接觸一側(cè)的貫通孔H2bs的開口面積)小于其他陽(yáng)極板 42(圖4)的貫通孔H2b的開口面積。另外，如圖12所示，貫通孔H2bs在厚度方向具有錐形。而且，陽(yáng)極板42f因?yàn)樾纬伤懦銎绻躆3a的一端，而沒有設(shè)置水通過的貫通孔H3b (圖 4)。關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭桥c其他的陽(yáng)極板42同樣的結(jié)構(gòu)，所以標(biāo)注同一符號(hào)并省略說明。圖14是用于說明陰極板46f的結(jié)構(gòu)的圖。圖14示出了 2個(gè)面中的與中間板44f 接觸的面。貫通孔H2cs的開口面積(詳細(xì)地為，與中間板44f接觸一側(cè)的貫通孔H2cs的開口面積)比其他陰極板46(圖5)的貫通孔H2c的開口面積小。另外，如圖12所示貫通孔H2cs在厚度方向具有錐形。關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭桥c其他陰極板46同樣的結(jié)構(gòu)，所以標(biāo)注同一符號(hào)并省略說明。圖15是用于說明中間板44f的結(jié)構(gòu)的圖。貫通孔H2ds的開口面積比其他中間板 44(圖6)的貫通孔H2d的開口面積小。另外，中間板44f具有將構(gòu)成水排出歧管M3a的貫通孔H3d和構(gòu)成燃料氣體排出歧管Mh的貫通孔H2d連接的連接路Rl (即，水排出歧管M3a 的下游側(cè)端部Rl)。關(guān)于其他結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭桥c其他中間板44同樣的結(jié)構(gòu)，所以標(biāo)注同一符號(hào)并省略說明。在將各板42f、44f、46f層疊了時(shí)，為了形成狹小流路251a，形成于各板42f、44f、 46f的貫通孔H2bS、H2CS、H2dS配置在大致同一位置。這樣，通過層疊各板42f、44f、46f，能夠容易地形成狹小流路251a和作為水排出歧管M3a的下游側(cè)端部的連接路R1。另外，第2 實(shí)施例與第1實(shí)施例同樣，燃料氣體排出歧管M2中的水GW的一部分流入水排出歧管M3a， 因而能夠減少因水GW縮小或堵塞燃料氣體排出歧管M2的情況。另外，與第1實(shí)施例同樣， 能夠使水排出歧管M3a中的水GW向狹小流路251a移動(dòng)，并且將到達(dá)狹小流路251a的水GW 向燃料電池組IOOa外排出。C.第3實(shí)施例圖16是表示作為本發(fā)明的第3實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)IOOOb的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。與上述第1實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，狹小流路由能夠使流路截面積可變的閥256形成。關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭桥c第1實(shí)施例同樣的結(jié)構(gòu)，所以關(guān)于同樣的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注同一符號(hào)且省略說明。在此，水排出配管254b的下游側(cè)端部Rl連接于閥256。圖17是用于說明閥256附近的圖。閥256是閘閥，具有閥芯觀0、閥桿觀2、和用于使閥芯觀0、閥桿282移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)觀4。閥芯280經(jīng)由閥桿282相對(duì)于氫氣流路垂直 (上下)地移動(dòng)，由此能夠使流路截面積可變。水排出配管254b的下游側(cè)端部Rl連接于閥芯觀0的開關(guān)部。由此，通過閥芯觀0的開關(guān)，能夠使閥芯280所在位置的流路截面積比周圍的流路截面積小，因而能夠容易地形成狹小流路251b。由此，流入水排出歧管M3的水 GW被順暢地向氫氣的下游側(cè)引導(dǎo)，從而能夠向燃料電池組IOOb外排出。另外，與第1實(shí)施例同樣，能夠減少因水GW縮小或堵塞燃料氣體排出歧管M2的情況。D.第4實(shí)施例圖18是表示作為本發(fā)明的第4實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1000c的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。與第1實(shí)施例的不同點(diǎn)在于形成狹小流路251c的位置和形成連通部Mco的位置。另外，與上述第2實(shí)施例同樣，沒有設(shè)置第1實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1000所具有的水排出配管254(圖1)。其他結(jié)構(gòu)是與第1實(shí)施例同樣的結(jié)構(gòu)，關(guān)于同樣的結(jié)構(gòu)，用同一符號(hào)表示且省略說明。此外，圖18為了易于理解，省略在說明中不需要的結(jié)構(gòu)(例如，圖1所示的氫罐 210和氧化氣體供給歧管M4等)的圖示，主要圖示說明所需要的結(jié)構(gòu)(燃料氣體排出歧管 M2和水排出歧管M3等)。如圖18所示，在1對(duì)端子板TM和1對(duì)絕緣體IS中的、在水排出歧管M3流動(dòng)的流體(水及氫氣)的流動(dòng)方向上，經(jīng)過位于下游側(cè)的端子板TM(下面，也稱為“下游側(cè)端子板 TM")和位于下游側(cè)的絕緣體IS(下面，也稱為“下游側(cè)絕緣體IS”)形成有狹小流路251c。 另外，水排出歧管M3的下游側(cè)端部Rl與狹小流路251c的部分中的形成于下游側(cè)絕緣體IS 的部分相連接(連通)。更具體地說，在板狀的下游側(cè)絕緣體IS的板面(表面)上，通過從狹小流路251c貫通形成的部分向鉛垂下方形成槽，而形成水排出流路M3的下游側(cè)端部 Rl。連通部Mco形成于1對(duì)端子板TM中的、位于上游側(cè)的端子板TM(下面也稱為“上游側(cè)端子板TM”)。更具體地說，為了使在層疊體10中形成的燃料氣體排出歧管M2的上游側(cè)端部和水排出歧管M3的上游側(cè)端部連通，通過在板狀的上游側(cè)端子板TM的板面(表面) 形成槽，而形成連通部Mco。在此，優(yōu)選連通部Mco設(shè)定為不通過毛細(xì)管現(xiàn)象使燃料氣體排出歧管M2和水排出歧管M3中的水GW吸入連通部Mco而滯留于連通部Mco中那樣的大小。 例如，優(yōu)選在將水排出歧管M3形成為直徑3mm左右的圓柱狀、將連通部Mco形成為四棱柱狀的情況下，將連通部Mco的底面的一邊的長(zhǎng)度設(shè)置為3mm左右。這樣在第4實(shí)施例的燃料電系統(tǒng)IOOOc中，通過在位于燃料電池組IOOc的層疊體 10的下游側(cè)的部分形成狹小流路251c，能夠?qū)⑺懦隽髀稭3及燃料氣體排出歧管M2中的水更順暢地弓丨導(dǎo)到燃料電池組IOOc外。另外，不需要設(shè)置水排出配管254 (圖1)，能夠與第 2實(shí)施例同樣地降低成本。另外，因?yàn)樵谟刹ＡЛh(huán)氧樹脂成形的下游側(cè)絕緣體IS上設(shè)置有狹小流路251c的一部分和水排出歧管M3的下游側(cè)端部R1，所以能夠容易地形成狹小流路 251c的一部分和下游側(cè)端部R1。例如，通過注塑成形，能夠容易地制作具有狹小流路251c 的一部分和下游側(cè)端部Rl的下游側(cè)絕緣體IS。
圖19是表示圖18的燃料電池組IOOc傾斜了的狀態(tài)的圖。具體地說，是表示因車輛傾斜而所搭載的燃料電池組IOOc傾斜成燃料氣體排出歧管M2和水排出歧管M3的下游側(cè)比上游側(cè)低的狀態(tài)的圖。此外，水GW的量為了便于說明而比圖18所示的量多。在圖19所示的傾斜狀態(tài)下，如本實(shí)施例那樣，為了將燃料氣體排出歧管M2的上游側(cè)端部和水排出歧管M3的上游側(cè)端部連通而形成有連通部Mco后，水GW能夠經(jīng)由連通部 Mco流入水排出歧管M3。由此，能夠減少燃料氣體排出歧管M2內(nèi)滯留的水GW的量，從而減少燃料氣體排出歧管M2縮小或堵塞的情況。另外，因?yàn)楠M小流路251c中的流速比其他部分的流速大，所以根據(jù)伯努利(Bernoulli)定律，狹小流路251c的壓力低于狹小流路251c 的上游側(cè)部分的壓力。由此，在燃料氣體排出歧管M2的狹小流路251c的下游側(cè)部分、及水排出歧管M3的狹小流路251c的下游側(cè)部分滯留的水GW被向狹小流路251c吸引。由此， 能夠使燃料氣體排出歧管M2及水排出歧管M3中的水GW向燃料電池組IOOc外部順暢地排出οE.變形例此外，上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)要素中的除了獨(dú)立權(quán)利要求中記載的要素以外的要素是附加要素，可適當(dāng)省略。另外，不限于本發(fā)明的上述實(shí)施例和實(shí)施方式，能夠在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)在各種方式中實(shí)施，例如也能夠進(jìn)行如下的變形。E-1.第1變形例在上述實(shí)施例中，作為氫廢氣用的水排出流路的水排出歧管M3、M3a經(jīng)由連通部 Mco與燃料氣體排出歧管M2、Mh連通，但同樣地，可以在低于氧化氣體排出歧管M5的位置設(shè)置氧化廢氣用的水排出歧管，使該水排出歧管經(jīng)由連通部與氧化氣體排出歧管M5連通。 這種情況下，在構(gòu)成燃料電池組100、100a、100b的各構(gòu)件(密封一體型膜電極接合體60、隔板40等)中，在比構(gòu)成氧化氣體排出歧管M5的貫通孔Hfe等低的位置設(shè)置用于形成水排出歧管的貫通孔即可。另外，也可以設(shè)置2個(gè)水排出流路(水排出歧管)，使燃料氣體排出歧管M2、Mh和氧化氣體排出歧管M5分別連通。如果這樣，則能夠減少因水縮小或堵塞氧化氣體排出歧管M5的情況。E-2.第2變形例及第3變形例圖20是用于說明第2變形例及第3變形例的圖。圖20(A)是表示第2變形例的圖，示出了作為第2變形例的密封一體型膜電極接合體60a的貫通孔!1加附近。圖20 (B)是表示第3變形例的圖，示出了作為第3變形例的燃料電池組IOOd的連通部Mco附近。在上述第1 第3實(shí)施例中，連通部Mco由連通部形成用隔板40e的連通孔rt、Ic、Id (圖7 圖9)形成，但是也可以取代該結(jié)構(gòu)，如圖20(A)所示，由使設(shè)置于密封一體型膜電極接合體 60a的貫通孔H2a、H3a連通的連通孔Ia形成。另外，如圖20(B)所示，與第4實(shí)施例同樣， 也可以在上游側(cè)的端子板TM形成孔(槽)，將該孔作為連通部Mco。而且，構(gòu)成該連通部 Mco的孔也可以到達(dá)絕緣體IS和端板EP。E-3.第4變形例在上述第2實(shí)施例中，由狹小流路用隔板40f形成狹小流路251a(圖11)。另夕卜， 在上述第4實(shí)施例中，經(jīng)過下游側(cè)的端子板TM和下游側(cè)的絕緣體IS形成狹小流路251c (圖 18)。也可以取代該結(jié)構(gòu)，在2張端子板TM、絕緣體IS、端板EP中的、燃料氣體排出配管 252(圖11) 一側(cè)(下游側(cè))的端子板TM、絕緣體IS、端板EP的至少任一個(gè)上設(shè)置狹小流路。由此，因?yàn)榱魅胨懦銎绻躆3a的水GW被引導(dǎo)到設(shè)置于更下游側(cè)的狹小流路，而能夠?qū)⑺瓽W向燃料電池組IOOa外順暢地排出。此外，尤其優(yōu)選狹小流路設(shè)置于下游側(cè)的絕緣體IS。由此，下游側(cè)的絕緣體IS由樹脂成形，所以能夠容易地形成狹小流路。另外，通常， 樹脂具有對(duì)水的耐腐食性，所以通過在下游側(cè)的絕緣體IS等具有對(duì)水的耐腐食性的部分設(shè)置狹小流路，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地維持狹小流路的形狀(流路截面積)，而能夠使燃料氣體排出歧管M2和水排出歧管M3中所存在的水向燃料電池組外順暢地移動(dòng)。E-4.第5變形例在上述第3實(shí)施例中，作為能夠使流路截面積可變的機(jī)構(gòu)使用閘閥，但也可以使用其他的機(jī)構(gòu)。例如，能夠使用球閥、球形閥、可變阻尼孔等。E-5.第6變形例在上述實(shí)施例中，氫氣經(jīng)由燃料氣體排出歧管M2及燃料氣體排出配管252向大氣中排放，但也可以將水分離之后再次將氫氣供給至燃料氣體供給歧管Ml。E-6.第7變形例在上述實(shí)施例中，以對(duì)用于使反應(yīng)氣體遍及發(fā)電體21的氣體流路體56、58從氣體供給歧管M1、M4經(jīng)由隔板40內(nèi)部供給反應(yīng)氣體的結(jié)構(gòu)的燃料電池組為例進(jìn)行了說明，但是隔板40的結(jié)構(gòu)不是特別限于這樣的結(jié)構(gòu)。例如，也可以在隔板的表面設(shè)置凹部(槽部)，從氣體供給歧管Ml、M4經(jīng)由凹部將反應(yīng)氣體供給至氣體流路體56、58。另外，也可以不設(shè)置氣體流路體56、68，而經(jīng)由設(shè)置于隔板的表面的凹部將反應(yīng)氣體供給至發(fā)電體21 (詳細(xì)的為電極層52、54)。E-7.第8變形例在上述第1、第2、第4實(shí)施例中，狹小流路251、251a、251c (圖1、圖11、圖18)的流路截面積采用了從位于狹小流路251、251a、251c的周圍的流路的流路截面積開始逐漸減小的形狀(所謂的文丘里形狀)，但是狹小流路251、251a、251c的形狀不是特別限定于這樣的形狀。即，狹小流路251、251a、251c只要具有比周圍的流路的流路截面積小的流路截面積即可。例如，對(duì)于周圍的流路和狹小流路251、25la、251 c來說，流路截面積也可以階梯狀地變化。這樣，通過在狹小流路251、251a、251c中流速增大而使壓力比其他部分的壓力低。由此，位于狹小流路251、251a、251c的上游側(cè)的水GW被吸引，而能夠使燃料電池組內(nèi)的水GW向燃料電池組外排出。E-8.第9變形例在上述實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)1000 1000c搭載于車輛，但不特別限定于此。也可以將本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)1000 1000c搭載于車輛、船舶等各種移動(dòng)體，作為各種移動(dòng)體的動(dòng)力源使用。另外，也可以將燃料電池系統(tǒng)1000 1000c作為固定型電源使用。標(biāo)號(hào)說明
10、IOa. · ·層疊體
21..發(fā)電部
21a..發(fā)電區(qū)域
40..隔板
40e..連通部形成用隔板
40f..狹小流路用隔板
42、42e、42f...陽(yáng)極板
44、44e、44f...中間板
46、46e、46f...陰極板
50.. 膜電極接合體
51.. 電解質(zhì)膜
52.. 陽(yáng)極電極層
54.. 陰極電極層
56.. 陰極氣體流路體
58.. 陽(yáng)極氣體流路體
60,60a...密封一體型膜電極
62...密封墊圈
100、100a、100b、100c、IOOd. · ·燃料電池組
204...燃料氣體供給配管
210...氫罐
220.··閥
234. ·氣泵
236...氧化氣體供給配管
242...氧化氣體排出配管
251、251a,251b...狹小流路
252...燃料氣體排出配管
254、254b...水排出配管
256.··閥
280...閥芯
282...閥桿
284...驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
540. ·循環(huán)泵
550...熱交換器
570...冷卻介質(zhì)供給配管
571...冷卻介質(zhì)排出配管
1000、1000a、1000b、1000c... 燃料電池系統(tǒng)
Hla、Hlb、Hlc、Hld. · ·貫通孔
H2a、H2b、H2c、H2d...貫通孔
H3a、H3b、H3c、H3d...貫通孔
H4a、H4b、H4c、H4d...貫通孔
H5a、H5b、H5c、H5d...貫通孔
H6a、H6b,H6c...貫通孔
H7a、H7b、H7c...貫通孔
H2bs、H2cs、H2ds...貫通孔
la、lb、Ic、Id...連通孑L
Mco · ·連通部
Ml...燃料氣體供給歧管
M2、M2a...燃料氣體排出歧管
M3、M3a...水排出歧管
M4. 氧化氣體供給歧管
M5. 氧化氣體排出歧管
M6. 冷卻介質(zhì)供給歧管
M7. 冷卻介質(zhì)排出歧管
Pl..氫氣流入孔
P2. 氫氣流出孔
P3..空氣流入孔
P4..空氣流出孔
QUQ2、Q3、Q4...連通孔
Rl..連接路(下游側(cè)端部)
SL..密封帶
Sa..接觸部位
TM..端子板
EP..端板
WP..貫通孔
IS..絕緣體
TS..張緊板
BT..螺栓
Gff. 水
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，包括燃料電池組，該燃料電池組具有夾介隔板層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體、及從兩側(cè)夾著所述層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體的1對(duì)端板，所述燃料電池系統(tǒng)包括氣體排出流路，用于排出反應(yīng)氣體，并且沿著所述層疊體的層疊方向延伸，一端位于所述燃料電池組內(nèi)，另一端位于所述燃料電池組外；和水排出流路，在所述燃料電池組的設(shè)置狀態(tài)下設(shè)置于比所述氣體排出流路低的位置， 并貫通所述層疊體的至少一部分，所述氣體排出流路和所述水排出流路在所述燃料電池組內(nèi)經(jīng)由至少一個(gè)連通部連通，所述氣體排出流路在所述連通部的下游側(cè)具有截面積比周圍的流路小的狹小流路，所述水排出流路的下游側(cè)端部與所述狹小流路相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述狹小流路形成于位于所述燃料電池組外的所述氣體排出流路。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，位于所述燃料電池組外的所述氣體排出流路具有能夠使流路截面積變化的流路截面可變機(jī)構(gòu)，所述狹小流路由所述流路截面可變機(jī)構(gòu)形成。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述狹小流路形成于位于所述燃料電池組內(nèi)的所述氣體排出流路。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述燃料電池組在所述層疊體的層疊方向上具有1對(duì)端子板，分別配置于所述層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體與所述1對(duì)端板之間；和1對(duì)絕緣體，分別配置于所述1對(duì)端子板和位于所述1對(duì)端子板的外側(cè)的所述1對(duì)端板之間，在位于所述層疊多個(gè)膜電極接合體而成的層疊體的兩側(cè)的所述1對(duì)端板、所述1對(duì)端子板以及所述1對(duì)絕緣體中的、在所述水排出流路中流動(dòng)的所述反應(yīng)氣體的流動(dòng)方向上位于下游側(cè)的下游側(cè)端板、下游側(cè)端子板以及下游側(cè)絕緣體中的至少任一個(gè)中形成有所述狹小流路。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述下游側(cè)絕緣體由樹脂成形，所述狹小流路形成于所述下游側(cè)絕緣體。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在所述燃料電池組內(nèi)，所述水排出流路的流路截面積比所述氣體排出流路的流路截面積小。
8.如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述連通部形成為至少使所述氣體排出流路和所述水排出流路的上游側(cè)端部連通。
9.如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述連通部為1個(gè)，所述連通部形成為使所述氣體排出流路和所述水排出流路的上游側(cè)端部連通。`
全文摘要
在燃料電池系統(tǒng)(1000)中，具有氣體排出流路(M2、252)，在層疊體(10)的層疊方向上延伸，一端位于燃料電池組(100)內(nèi)，另一端位于燃料電池組外；水排出流路(M3、254)，在比氣體排出流路(M2、252)低的位置貫通層疊體(10)的至少一部分；氣體排出流路(M2、252)和水排出流路(M3、254)在燃料電池組(100)內(nèi)至少經(jīng)由一個(gè)連通部(Mco)連通，氣體排出流路(M2、254)在連通部(Mco)的下游側(cè)具有截面積比周圍的流路的截面積小的狹小流路(251)，水排出流路(M3、254)的下游側(cè)端部(R1)與狹小流路(251)連接。
文檔編號(hào)H01M8/10GK102396094SQ20108001686
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者外村孝直, 能登博則 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社