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1. WO2020158480 - BATTERIE À COMBUSTIBLE

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明 細 書

発明の名称 燃料電池

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010  

発明の効果

0011  

図面の簡単な説明

0012  

発明を実施するための形態

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049  

符号の説明

0050  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 燃料電池

技術分野

[0001]
 本開示は、燃料電池に関する。

背景技術

[0002]
 燃料電池は、発電の一つの単位となる燃料電池セルを複数積層したスタック構造を有し、その積層方向の両端部にエンドプレートを備えている(たとえば、特許文献1を参照)。エンドプレートには、燃料ガスを導入するための燃料ガス導入口と、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出口と、酸化ガスを導入するための酸化ガス導入口と、酸化ガスを排出するための酸化ガス排出口とが設けられている。燃料ガス排出口から排出される燃料ガスには、燃料電池セルによる発電に使用されなかった燃料ガスが含まれる。そこで、燃料ガスを有効活用するために、燃料ガス排出口から排出される燃料ガスを燃料ガス循環ポンプで循環させるとともに、循環させた燃料ガスを、燃料タンクから供給される燃料ガスと共に燃料電池セルへ供給する技術が知られている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2003-338305号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 しかしながら、燃料ガス循環ポンプによって燃料ガスを循環させる場合は、その燃料ガスだけではなく、発電によって生じた液水(生成水)や、この液水に溶出した不純物であるカチオンコンタミも一緒に循環される。このような不純物を含む液水が燃料電池セルに供給されると、燃料電池セルが劣化する。また、燃料ガスを燃料ガス循環ポンプによって循環させると、燃料ガスと共に循環する液水が、燃料ガス導入口の近くに配置された燃料電池セルに集中的に供給される。このため、燃料ガス導入口の近くの燃料電池セルが他の燃料電池セルと比較して劣化が顕著に起こる。
[0005]
 本開示は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、燃料ガス導入口の近くに配置される燃料電池セルの顕著な劣化を抑制することができる燃料電池を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006]
 本開示に係る燃料電池は、積層された複数の燃料電池セルと、燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのインジェクタと、燃料電池セルから排出される燃料ガスを再度燃料電池セルに供給するために燃料ガスを循環させる燃料ガス循環ポンプとを備え、複数の燃料電池セルには、燃料電池セルの積層方向に延びる燃料ガス供給流路が形成され、インジェクタは、燃料ガス供給流路に向けて燃料ガスを噴射するとともに、その噴射の方向が積層方向に沿って設定され、燃料ガス循環ポンプによって循環される燃料ガスとインジェクタによって供給される燃料ガスとの合流部が、燃料電池セルよりも上流側で、かつ、インジェクタよりも下流側に設けられている。
[0007]
 本開示に係る燃料電池は、積層方向の一方側に配置されたエンドプレートと、積層方向においてエンドプレートと燃料電池セルとの間に配置されたマニホールドとをさらに備え、マニホールドは、燃料ガス循環ポンプによって送り出される燃料ガスを積層方向と異なる方向に流すためのガス流路を有し、ガス流路の端部に合流部が設けられていてもよい。
[0008]
 本開示に係る燃料電池において、マニホールドのガス流路は、合流部の側が反対側よりも高くなるように斜めに形成されていてもよい。
[0009]
 本開示に係る燃料電池は、積層方向の一方側に配置されたエンドプレートと、インジェクタが搭載されるとともに、エンドプレートに取り付けられたインジェクタブロックと、燃料ガス循環ポンプとインジェクタブロックとを接続するガス流路形成部とをさらに備え、合流部がインジェクタブロックの内部に設けられているものである。
[0010]
 本開示に係る燃料電池において、インジェクタから合流部に至るまでのガス導入流路に、合流部に流れ込む液体にキャビテーションを発生させる縮径部が設けられていてもよい。

発明の効果

[0011]
 本開示によれば、燃料ガス導入口の近くに配置される燃料電池セルの顕著な劣化を抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0012]
[図1] 第1実施形態に係る燃料電池の構成を示す概略斜視図である。
[図2] 図1の燃料電池に用いられる燃料電池セルの構成を示す概略斜視図である。
[図3] 図1の燃料電池に用いられるマニホールドの構造を示す概略正面図である。
[図4] 図1の燃料電池においてインジェクタの取付状態を示す横断面図である。
[図5] 図1の燃料電池の一部を示す横断面図である。
[図6] 図1の燃料電池において燃料ガス循環ポンプの取付状態を示す縦断面図である。
[図7] 第2実施形態に係る燃料電池の要部を示す横断面図である。
[図8] 第3実施形態に係る燃料電池の構成を示す概略斜視図である。
[図9] 図8の燃料電池においてインジェクタの取付状態を示す横断面図である。

発明を実施するための形態

[0013]
 以下、実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
[0014]
 <第1実施形態>
 図1は、本開示の第1実施形態に係る燃料電池の構成を示す概略斜視図である。
 図1に示すように、燃料電池100は、固体高分子型燃料電池であって、第1のエンドプレート101と、第1のエンドプレート101に隣接して配置されるマニホールド102と、スタック構造を有する複数の燃料電池セル103と、第1のエンドプレート101と反対側の端部に配置される第2のエンドプレート104とを備えている。第1のエンドプレート101、マニホールド102、燃料電池セル103および第2のエンドプレート104は、それぞれ正面方向から見て長方形に形成されている。また、燃料電池100は、燃料ガスを循環させるための燃料ガス循環ポンプ105と、燃料電池セル103に燃料ガスを供給するためのインジェクタ106と、インジェクタ106が搭載されるインジェクタブロック107とを備えている。
[0015]
 第1のエンドプレート101および第2のエンドプレート104は、燃料電池100の両端に配置されている。また、第1のエンドプレート101および第2のエンドプレート104は、マニホールド102と複数の燃料電池セル103とを両側から挟むように配置されている。マニホールド102は、第1のエンドプレート101と燃料電池セル103との間に挟まれている。
[0016]
 各々の燃料電池セル103は、Z方向(以下、「積層方向」ともいう。)に積層されている。燃料電池100は、燃料電池セル103の積層方向Zが水平方向となる向きで車両等の移動体に搭載される。燃料電池100は多数の燃料電池セル103を積層して構成される。燃料電池セル103の積層数は、燃料電池100に要求される電圧または出力に応じて設定される。
[0017]
 燃料電池セル103は、発電の一つの単位となる単位燃料電池セルを構成するものである。燃料電池セル103は、図示はしないが、電解質膜の両面を2つのセパレータで挟んだ構造になっている。電解質膜の一方の面にはカソード電極が配置され、電解質膜の他方の面にはアノード電極が配置される。以降の説明では、燃料電池100を移動体に搭載した状態を基準に鉛直方向をY方向と記載し、このY方向に直交する方向をX方向と記載する。この場合、X方向は燃料電池100の幅方向に相当し、Y方向は燃料電池100の高さ方向に相当する。
[0018]
 燃料電池セル103には、図2に示すように、燃料ガス供給流路110と、燃料ガス排出流路112と、酸化ガス供給流路114と、酸化ガス排出流路116と、冷却媒体供給流路118と、冷却媒体排出流路120とが、それぞれ積層方向Zに貫通して設けられている。
[0019]
 燃料ガス供給流路110は、燃料電池セル103に対して燃料ガスを供給するためのガス流路となる。燃料ガス排出流路112は、燃料電池セル103から排出される燃料ガスを流すための流路となる。燃料ガスとしては、水素ガスが使用される。燃料ガスは、燃料ガス供給流路110を通して燃料電池セル103のアノード電極(図示せず)に供給される。
[0020]
 酸化ガス供給流路114は、燃料電池セル103に対して酸化ガスを供給するための流路となる。酸化ガス排出流路116は、燃料電池セル103から排出される酸化ガスを流すための流路となる。酸化ガスとしては、空気が使用される。酸化ガスは、酸化ガス供給流路114を通して燃料電池セル103のカソード電極(図示せず)に供給される。
[0021]
 冷却媒体供給流路118は、燃料電池セル103に対して冷却媒体を供給するための流路となる。冷却媒体排出流路120は、燃料電池セル103から排出される冷却媒体を流すための流路となる。冷却媒体としては、冷却水が使用される。
[0022]
 なお、図1では省略しているが、燃料電池100には、図示しない絶縁のためのインシュレータプレートや発電した電力を取り出すためのターミナルプレートが設けられる場合がある。インシュレータプレートやターミナルプレートは、第1のエンドプレート101と燃料電池セル103との間、および、燃料電池セル103と第2のエンドプレート104との間に、それぞれ配置される。
[0023]
 燃料ガス循環ポンプ105は、燃料電池セル103から排出される燃料ガスを再度燃料電池セル103に供給するために燃料ガスを循環させるもので、第1のエンドプレート101の外面に取り付けられている。燃料ガス循環ポンプ105は、燃料電池100において、燃料電池セル103による発電に使用されなかった燃料ガス(水素)、すなわちオフガスを圧送して循環させる。燃料ガス循環ポンプ105は、図示しない駆動用のポンプモータによって駆動される。
[0024]
 次に、図1の燃料電池に用いられるマニホールドの構造について、図3~図6を用いて説明する。図3は、マニホールドの概略正面図であり、第1のエンドプレート101側からマニホールド102を見た場合を示している。また、図3においては、酸化ガスを流すためにマニホールド102に形成されるガス流路の表記を省略するとともに、燃料ガス循環ポンプ105の位置を二点鎖線で示している。なお、図4は、図3のIV-IV位置における燃料電池100のZ方向の断面を示している。また、図5は、図3のV-I位置における燃料電池100のZ方向の断面を示し、図6は、図3のVI-VI位置における燃料電池100のZ方向の断面を示している。
[0025]
 マニホールド102は、樹脂によって構成されている。マニホールド102には、第1のガス流路125と第2のガス流路126とが形成されている。これらのガス流路125,126は、燃料電池セル103と対向するマニホールド102の一方の面に形成されている。各々のガス流路125,126は、マニホールド102の一方の面から所定の深さで形成されている。第1のガス流路125の一端部には、燃料電池セル103の燃料ガス供給流路110が連通して配置され、他端部には燃料ガス循環ポンプに接続する循環ガス排出流路135が連通して配置されている。一方、第2のガス流路126の一端部には、燃料電池セル103の燃料ガス排出流路112が連通して配置され、他端部には燃料ガス循環ポンプの導入流路136が連通して配置されている。
[0026]
 第1のガス流路125は、燃料ガス循環ポンプ105によって送り出される燃料ガスをマニホールド102の面方向、すなわち積層方向Zと直交する方向に流すための流路になっている。また、第1のガス流路125の端部には合流部127が設けられている。第1のガス流路125は、合流部127の側がその反対側(循環ガス導入流路135の側)よりも高くなるように斜めに傾斜した状態で形成されている。第2のガス流路126は、燃料電池セル103から排出される燃料ガスをマニホールド102の面方向、すなわち積層方向Zと直交する方向に流すための流路になっている。第2のガス流路126は、燃料ガス排出流路112の側がその反対側(循環ガス排出流路136の側)よりも低くなるように斜めに傾斜した状態で形成されている。
[0027]
 また、マニホールド102には、図4に示すように、燃料ガス送出流路130が形成されている。燃料ガス送出流路130、積層方向Zに沿って形成されている。燃料ガス送出流路130は合流部127に連通して形成されている。合流部127は、燃料ガス循環ポンプ105によって送り出される燃料ガスとインジェクタ106によって供給される燃料ガスとが合流する部分である。合流部127は、積層方向Zにおいて燃料電池セル103よりも上流側に設けられている。そして、第1のエンドプレート101、マニホールド102および燃料電池セル103をZ方向に積層した状態では、燃料ガス送出流路130が第1のガス流路125を介して燃料ガス供給流路110に連通して配置される。また、第1のエンドプレート101には燃料ガス送出流路129が形成されている。燃料ガス送出流路129は、燃料ガス送出流路130に連通して配置される。
[0028]
 燃料ガス送出流路129、燃料ガス送出流路130および燃料ガス供給流路110は、積層方向Zに延びる一つのガス導入流路128を形成している。ガス導入流路128は、スタック構造をなす各々の燃料電池セル103に燃料ガスを導入するためのガス流路である。燃料ガス送出流路129および燃料ガス送出流路130は、インジェクタ106によって送り出される燃料ガスを流すための流路である。ガス導入流路128におけるガスの流れ方向において、燃料ガス送出流路129は燃料ガス送出流路130よりも上流側に配置され、燃料ガス供給流路110は燃料ガス送出流路130よりも下流側に配置されている。
 また、マニホールド102には、図6に示すように、循環ガス導入流路135と、循環ガス排出流路136が形成されている。循環ガス導入流路135および循環ガス排出流路136は、それぞれ積層方向Zに沿って形成されている。循環ガス導入流路135は第1のガス流路125に連通して形成され、循環ガス排出流路136は第2のガス流路126に連通して形成されている。
[0029]
 循環ガス導入流路135は、燃料ガス循環ポンプ105から送り出されるガスを第1のガス流路125へと導入するためのガス流路となる。循環ガス導入流路135は、図6に示すように、第1のエンドプレート101の循環ガス供給流路137に連通するように形成されている。循環ガス供給流路137は、第1のエンドプレート101を積層方向Zに貫通するように形成されている。循環ガス供給流路137には、燃料ガス循環ポンプ105のガス吐出口(図示せず)が接続されている。
[0030]
 循環ガス排出流路136は、燃料ガス排出流路112から第2のガス流路126へと流れたガスを燃料ガス循環ポンプ105に向けて排出するためのガス流路となる。循環ガス排出流路136は、図6に示すように、第1のエンドプレート101の循環ガス取込流路138に連通するように形成されている。循環ガス取込流路138は、第1のエンドプレート101を積層方向Zに貫通するように形成されている。循環ガス取込流路138には、燃料ガス循環ポンプ105のガス取込口(図示せず)に接続されている。また、第1のエンドプレート101には、燃料ガス送出流路129、燃料ガス送出流路130および燃料ガス供給流路110に通じる燃料ガス導入口131(図4参照)が形成されている燃料ガス導入口131は、第1のエンドプレート101の外面に開口している。
[0031]
 インジェクタ106は、インジェクタブロック107に搭載されている。インジェクタブロック107は、インジェクタ取付用のブロックであって、第1のエンドプレート101の外面101aに取り付けられている。インジェクタブロック107の内部には、燃料ガス導入口131を介して燃料ガス送出流路129に連通するガス流路132(図4参照)が形成されている。このガス流路132は、ガス導入流路128と同軸上に形成されている。
[0032]
 インジェクタ106は、図示しない燃料ガスタンクから送り込まれる燃料ガスを、燃料ガス送出流路129、燃料ガス送出流路130および燃料ガス供給流路110を通して、各々の燃料電池セル103に供給するものである。インジェクタ106には、図1のP方向から燃料ガスが送り込まれる。インジェクタ106は、電子制御式のインジェクタであって、微小時間のインジェクタバルブの開閉によって燃料ガスを噴射する。
[0033]
 インジェクタ106による燃料ガスの噴射方向は、積層方向Zに沿って設定されている。具体的には、インジェクタ106がインジェクタバルブの中心軸方向に燃料ガスを噴射する場合は、インジェクタバルブの中心軸が、燃料ガス送出流路129、燃料ガス送出流路130および燃料ガス供給流路110の各中心軸と平行かつ同軸に配置されるか、あるいはそれに近い状態で配置されるように、インジェクタ106がインジェクタブロック107に搭載されている。これにより、インジェクタ106によって噴射される燃料ガスは、燃料ガス送出流路129、燃料ガス送出流路130および燃料ガス供給流路110の各流路に沿って下流側へと送られる構成になっている。
[0034]
 続いて、第1実施形態に係る燃料電池の動作について説明する。
 まず、図示しない燃料ガスタンクからインジェクタ106へと送り込まれた燃料ガスは、インジェクタ106によって噴射される。このとき、インジェクタ106は、燃料ガス供給流路110に向けて燃料ガスを噴射する。これにより、インジェクタ106によって噴射された燃料ガスは、ガス流路132、燃料ガス送出流路129および燃料ガス送出流路130を通して燃料ガス供給流路110に流れ込む。このため、各々の燃料電池セル103に燃料ガスが供給される。また、各々の燃料電池セル103には、燃料ガスの供給経路とは別経路で酸化ガスが供給される。こうして燃料電池セル103に燃料ガスと酸化ガスとが供給されると、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって燃料電池セル103が発電する。
[0035]
 そして、燃料電池セル103で発電に使用されなかったオフガス(燃料ガス)は、図5に矢印Aで示すように、燃料ガス排出流路112から第2のガス流路126へと流れ込む。第2のガス流路126に流れ込んだオフガスは、図3に矢印Bで示すように、第2のガス流路126を低い側から高い側に向かって流れる。さらに、第2のガス流路126を流れたオフガスは、第2のガス流路126の高い側の端部に連通している循環ガス排出流路136へと流れ込む。循環ガス排出流路136に流れ込んだオフガスは、図6に矢印Cで示すように、循環ガス排出流路136から循環ガス取込流路138を通して燃料ガス循環ポンプ105に取り込まれる。
[0036]
 こうして燃料ガス循環ポンプ105に取り込まれたオフガスは、燃料ガス循環ポンプ105によって循環ガス供給流路137へと送り込まれる。循環ガス供給流路137に送り込まれたオフガスは、図6に矢印Dで示すように、循環ガス導入流路135を通して第1のガス流路125へと流れ込む。第1のガス流路125に流れ込んだオフガスは、図3の矢印Eで示すように、第1のガス流路125を低い側から高い側に向かって流れる。
[0037]
 ここで、燃料電池セル103の燃料ガス排出流路112から燃料ガスと共に液水が排出され、この液水に不純物が溶出している場合は、不純物を含む液水が燃料ガス循環ポンプ105により巻き上げられ、オフガスと共に合流部127へと流れ込むことが考えられる。そうした場合、合流部127へと流れ込んだ液水は、インジェクタ106によって噴射される燃料ガスの推進力を利用して、ガス導入流路128の奥側へと運ばれる。これにより、不純物を含む液水を、燃料電池セル103の積層方向Zに広く拡散させることができる。このため、燃料ガス導入口131の近くに配置される燃料電池セル103、特に、マニホールド102の隣に配置される燃料電池セル103に液水が集中的に供給されることがない。したがって、燃料ガス導入口131の近くに配置される燃料電池セル103の劣化が他の燃料電池セルよりも顕著に起こる現象を抑制することができる。
[0038]
 また、本第1実施形態においては、マニホールド102の第1のガス流路125が斜めに形成されている。このため、図3に示すように、たとえばマニホールド102内での結露によって発生した液水133が第1のガス流路125に存在していても、この液水133は第1のガス流路125の傾斜に従って低い側に戻される。このため、液水133が合流部127に達することを抑制することができる。
[0039]
 <第2実施形態>
 続いて、第2実施形態について説明する。
 図7は、第2実施形態に係る燃料電池の要部を示す横断面図である。
 第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、インジェクタ106から合流部127に至るまでのガス導入流路128に縮径部139が設けられている点が異なる。縮径部139は、第1のエンドプレート101に形成された燃料ガス送出流路129の内径を、ガス導入流路128の上流側から下流側に向かって徐々に小さくすることにより形成されている。
[0040]
 縮径部139は、第1のガス流路125を通して合流部127に流れ込む液体にキャビテーションを発生させるためのものである。ここで記述するキャビテーションとは、ガス導入流路128の一部を細く絞ることによって高速のガス流を形成し、このガス流を、合流部127へと流れ込む液体に吹き付けることにより、液体の粒子が元のサイズよりも小さい複数の粒子に細分化される現象である。
[0041]
 第2実施形態においては、インジェクタ106によって噴射された燃料ガスが燃料ガス送出流路129の縮径部139を通過する際に高速化される。高速化された燃料ガスのガス流は、第1のガス流路125を通して合流部127に液水が流れ込んだときに、この液水に吹き付けられる。これにより、液水の粒子が細分化される。このため、積層方向Zに積層される複数の燃料電池セル103に対して、より広範囲に液水を拡散させることができる。また、各々の燃料電池セル103に対して、より均一に液水を拡散させることができる。
[0042]
 <第3実施形態>
 図8は、第3実施形態に係る燃料電池の構成を示す概略斜視図である。
 図8に示すように、第1のエンドプレート101の外面には、燃料ガス循環ポンプ105とインジェクタブロック107とが取り付けられている。燃料ガス循環ポンプ105とインジェクタブロック107とは、ガス配管141によって接続されている。ガス配管141は、ガス流路形成部を構成するものである。ガス配管141の一端部は、燃料ガス循環ポンプ105のガス吐出口(図示せず)に接続されている。ガス配管141は、燃料ガス循環ポンプ105によって送り出される燃料ガスをインジェクタブロック107へと供給する配管である。
[0043]
 図9に示すように、インジェクタブロック107の内部には、ガス流路132aとガス流路132bとが形成されている。ガス流路132aは、燃料ガス導入口131を介して燃料ガス送出流路129に連通している。また、ガス流路132aは、燃料ガス送出流路129、燃料ガス送出流路130および燃料ガス供給流路110と共に、一つのガス導入流路128を形成している。
[0044]
 一方、ガス流路132bにはガス配管141の端部が接続されている。ガス流路132bは、燃料ガス循環ポンプ105からガス配管141を通して供給される燃料ガスをガス流路132aに向かって流すための流路である。ガス流路132bは、インジェクタブロック107の内部でガス流路132aに接続されている。インジェクタブロック107の内部には、ガス流路132aとガス流路132bとの接続部分に合流部145が設けられている。
[0045]
 第3実施形態においては、図示しない燃料ガスタンクからインジェクタ106へと送り込まれた燃料ガスが、インジェクタ106によって積層方向Zに噴射される。このとき、燃料ガスは、インジェクタ106の噴射による推進力を受けてインジェクタブロック107のガス流路132aを勢い良く流れる。一方、燃料ガス循環ポンプ105に取り込まれたオフガスは、燃料ガス循環ポンプ105によってガス配管141へと送り込まれる。ガス配管141に送り込まれたオフガスは、インジェクタブロック107のガス流路132bを通して合流部145へと流れ込む。合流部145に流れ込んだオフガスは、インジェクタ106によって供給される燃料ガスと合流し、燃料ガスと共にガス導入流路128の下流側へと流れ込む。
[0046]
 その際、不純物を含む液水が燃料ガス循環ポンプ105により巻き上げられ、オフガスと共に合流部145へと流れ込むことが考えられる。そうした場合、合流部145へと流れ込んだ液水は、インジェクタ106によって噴射される燃料ガスの推進力を利用して、ガス導入流路128の奥側へと運ばれる。これにより、不純物を含む液水を、燃料電池セル103の積層方向Zに広く拡散させることができる。このため、第1のエンドプレート101の燃料ガス導入口131の近くに配置される燃料電池セル103の劣化が他の燃料電池セルよりも顕著に起こる現象を抑制することができる。
[0047]
 なお、本第3実施形態においては、燃料ガス循環ポンプ105によって送り出される燃料ガスを、ガス配管141およびガス流路132bを通して合流部145へと流し込む構成になっているため、マニホールド102に第1のガス流路125と循環ガス導入流路135とを設ける必要はない。
[0048]
 <変形例等>
 本開示の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
[0049]
 たとえば、上記第2実施形態においては、燃料ガス送出流路129に縮径部139を設けた例を示したが、これに限らず、燃料ガス送出流路130に縮径部139を設けてもよい。また、縮径部を有する構成は、第3実施形態にも適用可能である。

符号の説明

[0050]
 100 燃料電池、101 第1のエンドプレート(エンドプレート)、102 マニホールド、103 燃料電池セル、105 燃料ガス循環ポンプ、106 インジェクタ、107 インジェクタブロック、110 燃料ガス供給流路、125 第1のガス流路(ガス流路)、127,145 合流部、128 ガス導入流路、131 燃料ガス導入口、141 ガス配管(ガス流路形成部)、Z 積層方向。

請求の範囲

[請求項1]
 積層された複数の燃料電池セルと、
 前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのインジェクタと、
 前記燃料電池セルから排出される燃料ガスを再度前記燃料電池セルに供給するために燃料ガスを循環させる燃料ガス循環ポンプと
 を備え、
 前記複数の燃料電池セルには、前記燃料電池セルの積層方向に延びる燃料ガス供給流路が形成され、
 前記インジェクタは、前記燃料ガス供給流路に向けて燃料ガスを噴射するとともに、前記噴射の方向が前記積層方向に沿って設定され、
 前記燃料ガス循環ポンプによって循環される燃料ガスと前記インジェクタによって供給される燃料ガスとの合流部が、前記燃料電池セルよりも上流側で、かつ、前記インジェクタよりも下流側に設けられている
 燃料電池。
[請求項2]
 前記積層方向の一方側に配置されたエンドプレートと、
 前記積層方向において前記エンドプレートと前記燃料電池セルとの間に配置されたマニホールドと
 をさらに備え、
 前記マニホールドは、前記燃料ガス循環ポンプによって送り出される燃料ガスを前記積層方向と異なる方向に流すためのガス流路を有し、前記ガス流路の端部に前記合流部が設けられている
 請求項1に記載の燃料電池。
[請求項3]
 前記マニホールドの前記ガス流路は、前記合流部の側が反対側よりも高くなるように斜めに形成されている
 請求項2に記載の燃料電池。
[請求項4]
 前記積層方向の一方側に配置されたエンドプレートと、
 前記インジェクタが搭載されるとともに、前記エンドプレートに取り付けられたインジェクタブロックと、
 前記燃料ガス循環ポンプと前記インジェクタブロックとを接続するガス流路形成部と
 をさらに備え、
 前記合流部が前記インジェクタブロックの内部に設けられている
 請求項1に記載の燃料電池。
[請求項5]
 前記インジェクタから前記合流部に至るまでのガス導入流路に、前記合流部に流れ込む液体にキャビテーションを発生させる縮径部が設けられている
 請求項1~4のいずれか一項に記載の燃料電池。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]