專利名稱：燃料電池堆以及具備其的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池堆以及具備其的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)(cogeneration system)的結(jié)構(gòu)，特別涉及燃料電池堆的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，已知有家庭用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其具備利用了燃料電池的發(fā)電裝 置，以及將利用在用該發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電的時候所產(chǎn)生的熱進(jìn)行了加熱的水(溫水)進(jìn)行 儲存的熱水儲槽。在燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)中所使用的燃料電池具有層疊了板狀的單電池 而成的單電池層疊體。通常是在單電池的中央部設(shè)置有電極，并在單電池的周緣部設(shè)置有 燃料氣體供給集流管孔等的各個集流管孔。而且，在層疊單電池的時候，各個集流管孔分別 連接從而形成燃料氣體供給集流管等的各個集流管(manifold)。如以上所述，在燃料電池中各個集流管被設(shè)置于周緣部，所以容易從進(jìn)行了熱回 收的冷卻介質(zhì)向大氣中放出熱。因此，為了減少來自于燃料電池的放熱，已知有一種將絕熱 構(gòu)件配置于燃料電池堆的外部的燃料電池(例如參照專利文獻(xiàn)1以及2)，或者一種將燃料 電池堆容納于密閉容器內(nèi)部并將電絕緣性液體充滿密閉容器的內(nèi)部空間的燃料電池(例 如參照專利文獻(xiàn)3)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-87344號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2008-13(^61號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2002-190313號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題然而，即使是在上述專利文獻(xiàn)1至3所公開的燃料電池中，仍然還存在著出自于燃 料電池堆的放熱的對策不夠充分且廢熱回收效率低的問題。另外，在為了提高絕熱效率而 應(yīng)用真空絕熱構(gòu)造以及進(jìn)行絕熱材料增量等的情況下，在燃料電池的成本方面以及在小型 化方面存在技術(shù)問題。如以上所述，現(xiàn)有的燃料電池中的放熱對策還不夠充分，仍然還有改 善的余地。本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，目的在于提供一種提高廢熱回收效率且能量效 率優(yōu)異的燃料電池堆。用于解決技術(shù)問題的手段為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所涉及的燃料電池堆具備單獨或者被層疊了的 多個單電池，該單電池具有陽極以及陰極，并被形成為板狀；燃料氣體排出集流管，被配設(shè) 成沿著所述單電池的厚度方向進(jìn)行延伸，其中流通在所述陽極上沒有被使用的陽極尾氣； 氧化劑氣體排出集流管，被配設(shè)成沿著所述單電池的厚度方向進(jìn)行延伸，其中流通在所述陰極上沒有被使用的陰極尾氣；以及冷卻介質(zhì)排出集流管，被配設(shè)成沿著所述單電池的厚 度方向進(jìn)行延伸，其中流通從所述單電池回收了熱的廢冷卻介質(zhì)；從所述單電池的厚度方 向看，在所述冷卻介質(zhì)排出集流管與最接近于所述冷卻介質(zhì)排出集流管的隔板端部之間， 配設(shè)有所述陰極氣體排出集流管以及/或者所述陽極氣體排出集流管。由此，氣體所流通的熱容量小的燃料氣體排出集流管以及/或者氧化劑氣體排出 集流管也行使作為液體所流通的熱容量大的冷卻介質(zhì)排出集流管的絕熱體的功能，從而能 夠減少從冷卻介質(zhì)排出集流管向大氣釋放的放熱量，能夠提高燃料電池堆的熱回收效率。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，優(yōu)選從所述單電池的厚度方向看，所述燃 料氣體排出集流管以及/或者所述氧化劑氣體排出集流管被配設(shè)成形成凹部，所述冷卻介 質(zhì)排出集流管被配設(shè)成至少其一部分收納于所述凹部中。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，從所述單電池的厚度方向看， 所述燃料氣體排出集流管以及所述氧化劑氣體排出集流管被配設(shè)成形成凹部。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，從所述單電池的厚度方向看， 所述氧化劑氣體排出集流管被配設(shè)成形成凹部。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，從所述單電池的厚度方向看， 所述燃料氣體排出集流管被配設(shè)成形成凹部。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，所述冷卻介質(zhì)排出集流管的全 部被配設(shè)成收納于所述凹部中。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，所述凹部向所述單電池的內(nèi)側(cè) 開放。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，從相對于所述單電池的層疊方 向而言的垂直方向看，所述冷卻介質(zhì)排出集流管被配設(shè)成與所述燃料氣體排出集流管以及 /或者所述氧化劑氣體排出集流管相重疊。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，所述陰極氣體排出集流管以及 /或者所述陽極氣體排出集流管的至少一部分被配設(shè)于所述冷卻介質(zhì)排出集流管與最接近 于所述冷卻介質(zhì)排出集流管的隔板端部之間的區(qū)域。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，所述燃料電池堆被絕熱構(gòu)件所覆蓋。另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，所述燃料氣體排出集流管、所 述氧化劑氣體排出集流管以及所述冷卻介質(zhì)排出集流管被設(shè)置于所述單獨或者被層疊了 的多個單電池的內(nèi)部。再有，在本發(fā)明所涉及的燃料電池堆中，也可以是，所述燃料氣體排出集流管、所 述氧化劑氣體排出集流管以及所述冷卻介質(zhì)排出集流管被設(shè)置于所述單獨或者被層疊了 的多個單電池的外部。另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)具備所述燃料電池堆；陽極尾氣 配管，被連接于所述燃料氣體排出集流管的下游端，并從該燃料氣體排出集流管中排出陽 極尾氣；陰極尾氣配管，被連接于所述氧化劑氣體排出集流管的下游端，并從該氧化劑氣體 排出集流管中排出陰極尾氣；廢冷卻介質(zhì)配管，被連接于所述冷卻介質(zhì)排出集流管的下游 端，并從該冷卻介質(zhì)排出集流管中排出廢冷卻介質(zhì)；以及熱交換器，在所述陽極尾氣或者所
5述陰極尾氣與熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換。關(guān)于本發(fā)明的上述目的、其它目的、特征以及其優(yōu)點，在參照附圖的情況下，根據(jù) 下述優(yōu)選的實施方式的詳細(xì)的說明便可明了。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的燃料電池堆以及具備其的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，熱容量小的燃料 氣體排出集流管以及/或者氧化劑氣體排出集流管也行使作為熱容量大的冷卻介質(zhì)排出 集流管的絕熱體的功能，從而能夠減少從冷卻介質(zhì)排出集流管向大氣釋放的放熱量，能夠 提高燃料電池堆甚至于燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的熱回收效率。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的模 式圖。圖2是示意性地表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料電池堆的概略結(jié)構(gòu)的斜視 圖。圖3是從單電池的厚度方向看圖2所表示的燃料電池堆的單電池層疊體的透視 圖。圖4是沿著由圖3所表示的VI-VI線截面圖。圖5是從單電池的厚度方向看本發(fā)明的實施方式2所涉及的燃料電池堆的單電池 層疊體的透視圖。圖6是從單電池的厚度方向看本發(fā)明的實施方式3所涉及的燃料電池堆的單電池 層疊體的透視圖。圖7是從單電池的厚度方向看本發(fā)明的實施方式4所涉及的燃料電池堆的單電池 層疊體的透視圖。圖8是示意性地表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的燃料電池堆的概略結(jié)構(gòu)的斜視 圖。圖9是從單電池的厚度方向看圖8所表示的燃料電池堆的透視圖。
具體實施例方式以下參照附圖就本發(fā)明的優(yōu)選實施方式加以說明。還有，在所有的圖面上，將相同 的符號標(biāo)注于相同或者相當(dāng)?shù)牟糠稚?，省略重?fù)說明。另外，在所有的圖面中，只選取為了 說明本發(fā)明所必需的構(gòu)成要素來加以圖示，關(guān)于其它的構(gòu)成要素，省略了圖示。再有，本發(fā) 明并不限定于以下的實施方式。(實施方式1)本發(fā)明的實施方式1示例了燃料氣體排出集流管和氧化劑氣體排出集流管介于 冷卻介質(zhì)排出集流管與最接近于冷卻介質(zhì)排出集流管的隔板端部之間的方式。首先，參照圖1就本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)作如下說 明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的模 式圖。圖2是示意性地表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料電池堆的概略結(jié)構(gòu)的斜視圖。還有，在圖2中將燃料電池堆中的上下方向作為圖中的上下方向來加以表示，并且省略 了一部分。如圖1所示，本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100具備燃料 電池堆101、陽極尾氣配管42、陰極尾氣配管44、廢冷卻介質(zhì)配管52、作為用于實現(xiàn)熱利用 的熱交換器的第1熱交換器103、第3熱交換器105。另外，如圖2所示，燃料電池堆101具 有板狀的單電池10，被配設(shè)成沿著該單電池10的厚度方向進(jìn)行延伸的燃料氣體排出集流 管122、氧化劑氣體排出集流管124以及冷卻介質(zhì)排出集流管126。S卩，在本發(fā)明的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100中，燃料電池堆101只要具有單電池10 即可，既可以由1個單電池10來加以構(gòu)成，又可以由層疊了多個單電池10而成的單電池層 疊體70來加以構(gòu)成。另外，燃料電池堆101的類型(型式)只要是被構(gòu)成為冷卻燃料電池 堆的形式，則沒有特別的限定。例如，作為燃料電池堆101，可以使用固體高分子電解質(zhì)型燃 料電池、固體氧化物型燃料電池、磷酸型燃料電池以及熔融碳酸鹽型燃料電池等。另外，本發(fā)明的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100只要具備用于實現(xiàn)熱利用的第1熱交 換器103以及第3熱交換器105即可，不一定必須具備熱利用設(shè)備。例如，在燃料電池?zé)犭?聯(lián)供系統(tǒng)100將用于實現(xiàn)熱利用的熱介質(zhì)提供給外部那樣的情況下，不需要熱利用設(shè)備。 以下，舉出了燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100具備熱利用設(shè)備的例子。接著，參照圖1就本實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)作如 下詳細(xì)的說明。[燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)]如圖1所示，本實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100例如具備燃料電 池堆101、氫生成裝置102、用于實現(xiàn)熱利用的第1 第4熱交換器103 106、空氣供給器 107、熱利用設(shè)備109以及控制器110，并且被構(gòu)成為將由燃料電池101所產(chǎn)生的電力和熱提
供給使用者。燃料電池堆101具有陽極2A、陰極2B、燃料氣體內(nèi)部流路31、氧化劑氣體內(nèi)部流路 32以及冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33。燃料氣體內(nèi)部流路31被構(gòu)成為將陽極氣體提供給陽極2A， 氧化劑氣體內(nèi)部流路32被構(gòu)成為將陰極氣體提供給陰極2B。另外，冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33 被構(gòu)成為由冷卻介質(zhì)回收在燃料電池堆101內(nèi)所產(chǎn)生的熱。還有，燃料電池堆101的詳細(xì) 結(jié)構(gòu)將在后面加以敘述。氫生成裝置102例如具有重整器、轉(zhuǎn)化器、凈化器(都未圖示)以及燃燒器102A， 由原料氣體(例如，含有甲烷等的由碳和氫構(gòu)成的有機(jī)化合物的氣體)和水生成含有氫的 陽極氣體。氫生成裝置102經(jīng)由陽極氣體配管41而與燃料電池堆101的燃料氣體內(nèi)部流 路31的上游端相連接。燃料氣體內(nèi)部流路31的下游端經(jīng)由陽極尾氣配管42而連接有燃 燒器102A。另外，在燃燒器102A上連接有燃燒廢氣配管45。還有，在陽極尾氣配管42的 中途設(shè)置有第1熱交換器103，在燃燒廢氣配管45的中途設(shè)置有第2熱交換器104。由此，由氫生成裝置102所生成的陽極氣體經(jīng)由陽極氣體配管41而被提供給燃料 氣體內(nèi)部流路31。并且，沒有被陽極2A所使用的陽極氣體(稱之為陽極尾氣)經(jīng)由陽極尾 氣配管42而被提供給燃燒器102A，并在燃燒器102A中被加以燃燒。通過由燃燒器102A燃 燒陽極尾氣而生成的燃燒廢氣被構(gòu)成為排出至燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100之外(大氣中)。還有，在沒有必要進(jìn)一步減少包含于由重整器所生成的含氫氣體中的一氧化碳的
7情況下，也可以制成不設(shè)置轉(zhuǎn)化器以及凈化器的結(jié)構(gòu)。例如，在燃料電池堆101是相對于一 氧化碳為不容易中毒的設(shè)備(例如固體氧化物燃料電池)的情況下，可以采用不設(shè)置轉(zhuǎn)化 器以及凈化器的結(jié)構(gòu)。另外，空氣供給器107例如可以使用鼓風(fēng)機(jī)或者西洛克風(fēng)扇等的風(fēng)扇類，它經(jīng)由 陰極氣體配管43而被連接于燃料電池堆101的氧化劑氣體內(nèi)部流路32的上游端。另外， 在氧化劑氣體內(nèi)部流路32的下游端連接有陰極尾氣配管44。還有，在陰極尾氣配管44的 中途設(shè)置有第3熱交換器105。由此，陰極氣體從空氣供給器107經(jīng)由陰極氣體配管43而被提供給氧化劑氣體內(nèi) 部流路32。并且，沒有被陰極2B所使用的陰極氣體(稱之為陰極尾氣)經(jīng)由陰極尾氣配管 44而被排出至大氣中。另外，燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100具備被構(gòu)成為儲存冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)儲罐 108，冷卻介質(zhì)儲罐108經(jīng)由冷卻介質(zhì)配管51而與燃料電池堆101的冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33 的上游端相連接。另外，冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33的下游端經(jīng)由廢冷卻介質(zhì)配管52而與冷卻 介質(zhì)儲罐108相連接。在此，冷卻介質(zhì)既可以是水又可以是防凍液(例如含有乙二醇的液 體)等。還有，在廢冷卻介質(zhì)配管52的中途設(shè)置有第4熱交換器106。由此，由未圖示的冷卻介質(zhì)泵，冷卻介質(zhì)從冷卻介質(zhì)儲罐108經(jīng)由冷卻介質(zhì)配管 51而被提供給冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33。被提供給冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33的冷卻介質(zhì)在流通于 冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33期間回收由燃料電池堆101所產(chǎn)生的熱，并被排出至廢冷卻介質(zhì)配管 52。回收了由燃料電池堆101所產(chǎn)生的熱并被排出至廢冷卻介質(zhì)配管52的冷卻介質(zhì)(稱 之為廢冷卻介質(zhì))在廢冷卻介質(zhì)配管52中流通并返回到冷卻介質(zhì)儲罐108。還有，關(guān)于陽極氣體配管41以及陽極尾氣配管42的材料，例如可以由SUS等金屬 來加以形成。另外，陰極氣體配管43、陰極尾氣配管44、冷卻介質(zhì)配管51以及廢冷卻介質(zhì)配 管52的材料并沒有特別的限定，可以由例如四氟乙烯全氟代烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、 聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚砜(PSF)、聚丙烯 (PP)等樹脂形成。另外，燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100具備熱利用設(shè)備109、包含熱利用設(shè)備109并且 被構(gòu)成為使熱介質(zhì)(例如水或者防凍液等)進(jìn)行流通的熱介質(zhì)循環(huán)路徑53、未圖示的熱介 質(zhì)泵。在此，作為熱利用設(shè)備109，例如可以列舉熱水供給或者地暖。在此情況下，熱介質(zhì)循 環(huán)路徑53例如可以被連接于蓄熱器(熱水儲罐)，另外也可以連接于地暖的路徑。在本實施方式1中，在熱介質(zhì)循環(huán)路徑53的中途，按該順序設(shè)置有第1熱交換器 103、第2熱交換器104、第3熱交換器105以及第4熱交換器106。第1熱交換器103被構(gòu) 成為在熱介質(zhì)與陽極尾氣之間進(jìn)行熱交換，第2熱交換器104被構(gòu)成為在熱介質(zhì)與燃燒廢 氣之間進(jìn)行熱交換。另外，第3熱交換器105被構(gòu)成為在熱介質(zhì)與陰極尾氣之間進(jìn)行熱交 換，第4熱交換器106被構(gòu)成為在熱介質(zhì)與冷卻介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換。由此，熱介質(zhì)在流通 于熱介質(zhì)循環(huán)路徑53期間，與陽極尾氣、燃燒廢氣、陰極尾氣以及冷卻介質(zhì)發(fā)生熱交換而 被加熱，并被提供給熱利用設(shè)備109。還有，在本實施方式1中，在熱介質(zhì)循環(huán)路徑53的中途，按該順序設(shè)置有第1熱交 換器103、第2熱交換器104、第3熱交換器105以及第4熱交換器106，但各個熱交換器的 設(shè)置順序并沒有限定。只是從高效率地進(jìn)行熱交換的觀點出發(fā)，優(yōu)選以上述順序進(jìn)行設(shè)置。
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控制器110例如由微型電腦等計算機(jī)來加以構(gòu)成，進(jìn)行有關(guān)燃料電池?zé)犭娐?lián)供系 統(tǒng)100的各種控制。[燃料電池堆的構(gòu)成]接著，參照圖2就燃料電池堆101的構(gòu)成的一個例子作如下詳細(xì)的說明。如圖2所示，燃料電池堆101具有層疊了多個板狀的單電池10而成的層疊體70， 被配置于該單電池層疊體70兩端的端板71A和71B，在單電池的層疊方向上緊固聯(lián)結(jié)單電 池層疊體70以及端板71A和71B的聯(lián)結(jié)器具(未圖示)。另外，在端板71A與單電池層疊 體70之間配置有絕緣板72A以及集電板73A。同樣，在端板71B與單電池層疊體70之間配 置有絕緣板72B以及集電板73B。再有，在燃料電池堆101的側(cè)面，以覆蓋燃料電池堆101 的方式配置有絕熱構(gòu)件61 (參照圖4)。在單電池層疊體70中，設(shè)置有燃料氣體供給集流管121、氧化劑氣體供給集流管 123、冷卻介質(zhì)供給集流管125、燃料氣體排出集流管122、氧化劑氣體排出集流管124以及 冷卻介質(zhì)排出集流管126。另外，在端板71B、絕緣板72B以及集電板7 各自的上部，設(shè)置 有對應(yīng)(連通)于燃料氣體供給集流管121、氧化劑氣體供給集流管123以及冷卻介質(zhì)供給 集流管125的貫通孔。另外，在端板71A、絕緣板72A以及集電板73A各自的下部，設(shè)置有對 應(yīng)(連通)于燃料氣體排出集流管122、氧化劑氣體排出集流管IM以及冷卻介質(zhì)排出集流 管126的貫通孔。并且，在端板71B的對應(yīng)于燃料氣體供給集流管121的貫通孔、對應(yīng)于氧化劑氣 體供給集流管123的貫通孔以及對應(yīng)于冷卻介質(zhì)供給集流管125的貫通孔上，分別由適當(dāng) 的手段連接有陽極氣體配管41、陰極氣體配管43以及冷卻介質(zhì)配管51。同樣，在端板71A 的對應(yīng)于燃料氣體排出集流管122的貫通孔、對應(yīng)于氧化劑氣體排出集流管124的貫通孔 以及對應(yīng)于冷卻介質(zhì)排出集流管126的貫通孔上，分別由適當(dāng)?shù)氖侄芜B接有陽極尾氣配管 42、陰極尾氣配管44以及廢冷卻介質(zhì)配管52。[單電池層疊體的構(gòu)成]接著，參照圖3以及圖4就單電池層疊體70的構(gòu)成作如下說明。圖3是從單電池 10的厚度方向看圖2所表示的燃料電池堆101的單電池層疊體70的透視圖。另外，圖4是 圖3所表示的VI-VI線的截面圖。還有，在圖3以及圖4中，將單電池層疊體70中的上下 方向作為圖中的上下方向來加以表示，并且省略了其一部分。如以上所述，單電池層疊體70是在其厚度方向上層疊板狀的單電池10來加以形 成的。首先，就單電池10的結(jié)構(gòu)作如下說明。 在本實施方式1中，單電池10由高分子電解質(zhì)型燃料電池所構(gòu)成，如圖4所示，具 有MEA (Membrane-Electrode-Assembly 膜-電極組件)3、一對密封墊圈5，5、陽極隔板4A、 陰極隔板4B。另外，MEA3具有高分子電解質(zhì)膜1、陽極2A、陰極2B。還有，在高分子電解質(zhì) 膜1、一對密封墊圈5、陽極隔板4A以及陰極隔板4B的周緣部設(shè)置有燃料氣體供給集流管 孔21、氧化劑氣體供給集流管孔(未圖示)、冷卻介質(zhì)供給集流管孔(未圖示)、燃料氣體 排出集流管孔(未圖示)、氧化劑氣體排出集流管孔M以及冷卻介質(zhì)排出集流管孔(未圖 示)° 在陽極隔板4A的與陽極2A相接觸的主面(以下稱之為內(nèi)面)上，設(shè)置有陽極氣 體進(jìn)行流通的燃料氣體流路6，其上游端和下游端分別被連接于燃料氣體供給集流管孔21和燃料氣體排出集流管孔；在內(nèi)面的相反側(cè)的主面(以下稱之為外面)上，設(shè)置有冷卻介質(zhì) 進(jìn)行流通的冷卻介質(zhì)流路8，其上游端和下游端分別被連接于冷卻介質(zhì)供給集流管孔和冷 卻介質(zhì)排出集流管孔。同樣，在陰極隔板4B的與陰極2B相接觸的主面(以下稱之為內(nèi)面) 上，設(shè)置有陰極氣體進(jìn)行流通的氧化劑氣體流路7，其上游端和下游端分別被連接于氧化劑 氣體供給集流管孔和氧化劑氣體排出集流管孔M ；在內(nèi)面的相反側(cè)的主面(以下稱之為外 面)上，設(shè)置有冷卻介質(zhì)流路8，其上游端和下游端分別被連接于冷卻介質(zhì)供給集流管孔和 冷卻介質(zhì)排出集流管孔。還有，在本實施方式1中各個流路構(gòu)成為盤蛇(serpentine)狀，但是并不限定于 此，只要被構(gòu)成為流體流通于陽極2A以及陰極2B全體即可，例如也可以被形成為漩渦狀。 另外，在本實施方式1中各個流路由1條溝槽來加以構(gòu)成，但是并不限定于此，例如也可以 由多條溝槽來加以構(gòu)成。并且，被設(shè)置于單電池10中的燃料氣體供給集流管孔21等的各個集流管孔在單 電池10被層疊的時候相連接，從而形成燃料氣體供給集流管121等的各個集流管。接著，就單電池層疊體70的各個集流管的形狀作如下說明。如圖2以及圖3所示，燃料氣體排出集流管122、氧化劑氣體排出集流管124以及 冷卻介質(zhì)排出集流管126被設(shè)置于單電池層疊體70的下部，并且沿著單電池10的厚度方 向(單電池10的層疊方向)延伸。并且，關(guān)于燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排 出集流管124，是在冷卻介質(zhì)排出集流管1 與最接近于該冷卻介質(zhì)排出集流管1 的隔板 端部(在圖3中為下端面)之間，配設(shè)有燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集 流管124。在此，所謂“最接近于冷卻介質(zhì)排出集流管的隔板端部”，是指與冷卻介質(zhì)排出集 流管1 的距離在物理意義上為最短而且來自于在冷卻介質(zhì)排出集流管1 中流動的冷卻 介質(zhì)的放熱量為最大的隔板端部。具體是，燃料氣體排出集流管122被配設(shè)于單電池層疊體70的一個側(cè)部(以下稱 之為第1側(cè)部)一側(cè)，從單電池10的厚度方向看，被形成為大致矩形狀。同樣，氧化劑氣體 排出集流管IM被配設(shè)于單電池層疊體70的另一個側(cè)部(以下稱之為第2側(cè)部)一側(cè)，從 單電池10的厚度方向看，被形成為大致矩形狀。另外，冷卻介質(zhì)排出集流管1 是在單電池 層疊體70的下部并且被配設(shè)于大致中央部，從單電池10的厚度方向看，被形成為大致矩形 狀。并且，從相對于單電池10的層疊方向而言的垂直方向(在這里是上下方向)看，冷卻 介質(zhì)排出集流管126被配設(shè)成與燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管IM 相重疊。換言之，在冷卻介質(zhì)排出集流管1 與最接近于該冷卻介質(zhì)排出集流管126的隔 板端部之間的區(qū)域A，配設(shè)有陰極氣體排出集流管124以及/或者陽極氣體排出集流管122 的至少一部分(在本實施方式1中是陰極氣體排出集流管1 的一部分和陽極氣體排出集 流管122的一部分)。還有，在本實施方式1中，從單電池10的厚度方向看，將燃料氣體排出集流管122、 氧化劑氣體排出集流管124以及冷卻介質(zhì)排出集流管1 形成為大致矩形狀，但是并不限 定于此，各個集流管的形狀分別可以是任何形狀，例如從單電池10的厚度方向看，各個集 流管可以被形成為圓弧狀。由此，就能夠減少出自于在冷卻介質(zhì)排出集流管126中流動的冷卻介質(zhì)的放熱。 即，因流動著熱容量小的氣體而具有較小的熱容量的燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管124，也能夠行使作為因流動著熱容量大的冷卻介質(zhì)(液體)而具有較大 熱容量的冷卻介質(zhì)排出集流管126的絕熱體的功能。另外，從冷卻介質(zhì)排出集流管126向 燃料氣體排出集流管122以及/或者氧化劑氣體排出集流管IM移動的熱被第1熱交換器 103以及/或者第3熱交換器105回收。因此，就能夠減少從冷卻介質(zhì)排出集流管126向大 氣釋放的放熱量，因而能夠提高燃料電池堆101甚至于燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100的熱回 收效率。同樣，燃料氣體供給集流管121、氧化劑氣體供給集流管123以及冷卻介質(zhì)供給集 流管125被設(shè)置在單電池層疊體70的上部，并且沿著單電池10的厚度方向(單電池10的 層疊方向)進(jìn)行延伸。并且，從單電池10的厚度方向看，燃料氣體供給集流管121以及氧 化劑氣體供給集流管123被配設(shè)于冷卻介質(zhì)供給集流管125與最接近于該冷卻介質(zhì)供給集 流管125的隔板端部之間。具體是，燃料氣體供給集流管121被配設(shè)于單電池層疊體70的第2側(cè)部一側(cè)，從 單電池10的厚度方向看，被形成為大致矩形狀。同樣，氧化劑氣體供給集流管123被配設(shè) 于單電池層疊體70的第1側(cè)部一側(cè)，從單電池10的厚度方向看被形成為大致矩形狀。另 外，冷卻介質(zhì)供給集流管125在單電池層疊體70的上部并且被配設(shè)于大致中央部，從單電 池10的厚度方向看，被形成為大致矩形狀。并且，從相對于單電池10層疊方向而言的垂直 方向(在這里是上下方向)看，冷卻介質(zhì)供給集流管125被配設(shè)成與燃料氣體供給集流管 121以及氧化劑氣體供給集流管123相重疊。還有，在本實施方式1中，從單電池10的厚度方向看，將燃料氣體供給集流管121、 氧化劑氣體供給集流管123以及冷卻介質(zhì)供給集流管125形成為大致矩形狀，但是并不限 定于此，各個集流管的形狀分別可以為任何形狀，例如，從單電池10的厚度方向看，各個集 流管可以被形成為圓弧狀。另外，由燃料氣體供給集流管121、分別被設(shè)置于端板71B、絕緣板72B以及集電板 7 上的對應(yīng)于燃料氣體供給集流管121的貫通孔、燃料氣體流路6、燃料氣體排出集流管 122、被設(shè)置于端板71A、絕緣板72A以及集電板73A上的對應(yīng)于燃料氣體排出集流管122的 貫通孔，構(gòu)成燃料氣體內(nèi)部流路31 (參照圖1)。另外，被設(shè)置于端板71B上的對應(yīng)于燃料氣 體供給集流管121的貫通孔構(gòu)成燃料氣體內(nèi)部流路31的上游端，而被設(shè)置于端板71A上的 對應(yīng)于燃料氣體排出集流管122的貫通孔則構(gòu)成燃料氣體內(nèi)部流路31的下游端。同樣，由氧化劑氣體供給集流管123、分別被設(shè)置于端板71B、絕緣板72B以及集電 板7 上的對應(yīng)于氧化劑氣體供給集流管123的貫通孔、氧化劑氣體流路7、氧化劑氣體排 出集流管124、以及被設(shè)置于端板71A、絕緣板72A以及集電板73A上的對應(yīng)于氧化劑氣體 排出集流管124的貫通孔，構(gòu)成氧化劑氣體內(nèi)部流路32 (參照圖1)。另外，被設(shè)置于端板 71B上的對應(yīng)于氧化劑氣體供給集流管123的貫通孔構(gòu)成氧化劑氣體內(nèi)部流路32的上游 端，而被設(shè)置于端板71A上的對應(yīng)于氧化劑氣體排出集流管124的貫通孔則構(gòu)成氧化劑氣 體內(nèi)部流路32的下游端。再有，由冷卻介質(zhì)供給集流管125、分別被設(shè)置于端板71B、絕緣板72B以及集電板 7 上的對應(yīng)于冷卻介質(zhì)供給集流管125的貫通孔、冷卻介質(zhì)流路8、冷卻介質(zhì)排出集流管 126、以及被設(shè)置于端板71A、絕緣板72A以及集電板73A上的對應(yīng)于冷卻介質(zhì)排出集流管 126的貫通孔，構(gòu)成了冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33 (參照圖1)。另外，被設(shè)置于端板71B上的對應(yīng)于冷卻介質(zhì)供給集流管125的貫通孔構(gòu)成冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33的上游端，而被設(shè)置于端板 71A上的對應(yīng)于冷卻介質(zhì)排出集流管126的貫通孔則構(gòu)成冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路33的下游端。[燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的工作]接著，參照圖1至圖4就本實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100的工 作作如下說明。還有，以下的工作是通過控制器110控制燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100來加 以完成的。首先，從氫生成裝置102經(jīng)由陽極氣體配管41將陽極氣體提供給燃料氣體供給集 流管121。另外，從空氣供給器107經(jīng)由陰極氣體配管43將陰極氣體提供給氧化劑氣體供 給集流管123。被提供給燃料氣體供給集流管121的陽極氣體在流通于燃料氣體供給集流 管121期間，從各個單電池10的燃料氣體流路6被提供給陽極2A。另外，被提供給氧化劑 氣體供給集流管123的陰極氣體在流通于氧化劑氣體供給集流管123期間，從各個單電池 10的氧化劑氣體流路7被提供給陰極2B。并且，被提供給陽極2A的陽極氣體和被提供給陰極2B的陰極氣體發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)從而產(chǎn)生電力和熱。所產(chǎn)生的電力被適當(dāng)提供給電力負(fù)荷(未圖示)。另外，在陽極2A上沒有被使用的陽極氣體作為陽極尾氣，從燃料氣體內(nèi)部流路31 排出至陽極尾氣配管42。陽極尾氣在流通于陽極尾氣配管42期間，由第1熱交換器103與 熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換(加熱熱介質(zhì))，從而被提供給燃燒器102A。在燃燒器102A中，陽極尾氣 被燃燒并產(chǎn)生燃燒廢氣。所生成的燃燒廢氣在流通于燃燒廢氣配管45期間，由第2熱交換 器104與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換(加熱熱介質(zhì))，從而被排出至燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100夕卜。另外，在陰極2B上沒有被使用的陰極氣體作為陰極尾氣，從氧化劑氣體內(nèi)部流路 32被排出至陰極尾氣配管44。陰極尾氣在流通于陰極尾氣配管44期間，由第3熱交換器 105與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換(加熱熱介質(zhì))，從而被排出至燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100外。另一方面，在燃料電池堆101(單電池10)中所產(chǎn)生的熱由冷卻介質(zhì)加以回收。具 體是，從冷卻介質(zhì)儲罐108經(jīng)由冷卻介質(zhì)配管51以及冷卻介質(zhì)供給集流管125被提供給冷 卻介質(zhì)流路8的冷卻介質(zhì)，在流通于冷卻介質(zhì)流路8期間，回收由燃料電池堆101所產(chǎn)生的 熱?；厥樟藷岬睦鋮s介質(zhì)作為廢冷卻介質(zhì)，從冷卻介質(zhì)流路8的下游端被排出至冷卻 介質(zhì)排出集流管126。被排出至冷卻介質(zhì)排出集流管126的廢冷卻介質(zhì)在流通于冷卻介質(zhì) 排出集流管1 期間，由于圖2以及圖3所表示的各個集流管的構(gòu)造，廢冷卻介質(zhì)所擁有的 熱的一部分經(jīng)由燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管IM而向陽極尾氣以 及陰極尾氣中移動。流通于冷卻介質(zhì)排出集流管126中的廢冷卻介質(zhì)被排出至廢冷卻介質(zhì) 配管52，并且在流通于廢冷卻介質(zhì)配管52期間，由第4熱交換器106與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換 (加熱熱介質(zhì))，從而被提供給冷卻介質(zhì)儲罐108。于是，如以上所述，移動至陽極尾氣以及陰極尾氣中的廢冷卻介質(zhì)所擁有的熱，由 第1熱交換器103以及第3熱交換器105被熱介質(zhì)回收(加熱熱介質(zhì))。被加熱的熱介質(zhì) 被提供給熱利用設(shè)備109。如以上所述，在本實施方式1所涉及的燃料電池堆101中，熱容量小的燃料氣體排 出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管IM可以還作為熱容量大的冷卻介質(zhì)排出集流管 126的絕熱體發(fā)揮作用，能夠較配置了現(xiàn)有的絕熱構(gòu)件的燃料電池堆更進(jìn)一步減少由冷卻介質(zhì)排出集流管126向大氣釋放的熱。另外，能夠?qū)⒁酝诹魍ㄓ诶鋮s介質(zhì)排出集流管1 期間向大氣中釋放的廢冷卻 介質(zhì)所擁有的熱的一部分由陽極尾氣以及陰極尾氣回收，并且利用第1熱交換器103以及 第3熱交換器105來使熱介質(zhì)回收這個熱，從而能夠提供給熱利用設(shè)備109。因此，本實施 方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100能夠減少從冷卻介質(zhì)排出集流管1 向大氣釋 放的放熱量，因而能夠提高燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100的熱回收效率。(實施方式2)本發(fā)明的實施方式2示例了冷卻介質(zhì)排出集流管被配設(shè)成收納于由氧化劑氣體 排出集流管所形成的凹部的方式。圖5是從單電池的厚度方向看本發(fā)明的實施方式2所涉及的燃料電池堆的單電池 層疊體的透視圖。還有，在圖5中，將單電池層疊體中的上下方向作為圖中的上下方向來加 以表示，并且省略了其一部分。如圖5所示，本發(fā)明的實施方式2所涉及的燃料電池堆101其基本結(jié)構(gòu)與實施方 式1所涉及的燃料電池堆101相同，但是燃料氣體供給集流管121、氧化劑氣體供給集流管 123、燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管124的結(jié)構(gòu)有所不同。以下將作 詳細(xì)的說明。燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管IM被配設(shè)成形成凹部120， 冷卻介質(zhì)排出集流管1 被配設(shè)成至少其一部分收納于凹部120中。在此，所謂“冷卻介質(zhì) 排出集流管1 至少其一部分被收納于凹部120中”，是指只要冷卻介質(zhì)排出集流管126的 至少其一部分被形成為凹部120即可，換言之，是指冷卻介質(zhì)排出集流管1 也可以被形成 為從凹部120中突出。即，是指被配設(shè)成從單電池10的厚度方向看，冷卻介質(zhì)排出集流管 126的至少一部分被燃料氣體排出集流管122以及/或者氧化劑氣體排出集流管IM所包 圍。具體是，燃料氣體排出集流管122被配設(shè)于單電池層疊體70的一個側(cè)部(以下稱 之為第ι側(cè)部)一側(cè)，從單電池10的厚度方向看，由大致矩形狀的主體部12 和大致矩形 狀的延伸部122b構(gòu)成，該延伸部122b被形成為從該主體部12 向單電池層疊體70的另一 個側(cè)部(以下稱之為第2側(cè)部)進(jìn)行延伸。即，從單電池10的厚度方向看，燃料氣體排出 集流管122被形成為大致L字狀。另外，氧化劑氣體排出集流管124由大致矩形狀的主體 部12 和大致矩形狀的延伸部124b構(gòu)成，該延伸部124b被形成為從該主體部12 向單 電池層疊體70的第1側(cè)部進(jìn)行延伸。即，從單電池10的厚度方向看，氧化劑氣體排出集流 管IM被形成為大致L字狀。并且，以燃料氣體排出集流管122的延伸部122b和氧化劑氣 體排出集流管1 的延伸部124b作為底面，并將燃料氣體排出集流管122上的主體部12 與延伸部122b的臺階面以及氧化劑氣體排出集流管IM上的主體部12 與延伸部124b 的臺階面作為側(cè)面，而形成凹部120。換言之，從單電池10的厚度方向看，燃料氣體排出集流管122被形成為大致矩形 狀，而且是第2側(cè)部(且上部)一側(cè)的角部被切除的形狀。同樣，從單電池10的厚度方向 看，氧化劑氣體排出集流管1 被形成為大致矩形狀，且是第1側(cè)部(且上部)一側(cè)的角部 被切除的形狀。于是，這些被切除的部分形成凹部120。在凹部120中，從單電池10的厚度方向看，大致矩形狀的冷卻介質(zhì)排出集流管1 整體被配設(shè)成收納于凹部120中。在此，所謂“冷卻介質(zhì)排出集流管1 整體被配設(shè)成收納 于凹部120中”，是指從單電池10的厚度方向看，燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體 排出集流管1 被配設(shè)成將冷卻介質(zhì)排出集流管1 整體包圍。所謂“整體包圍”，是指在 取得本發(fā)明的作用效果的范圍內(nèi)，也可以有燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出 集流管IM不包圍冷卻介質(zhì)排出集流管126的部分。另外，從垂直于單電池10的厚度方向 的方向看，優(yōu)選燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管1 包圍冷卻介質(zhì)排 出集流管126的接近于大氣的部分。換言之，優(yōu)選凹部120向單電池10的內(nèi)側(cè)(在這里是 上方)開放。還有，在本實施方式2中，從單電池10的厚度方向看，將燃料氣體排出集流管122、 氧化劑氣體排出集流管124以及冷卻介質(zhì)排出集流管1 形成為大致矩形狀，但是并不限 定于此，只要燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管IM形成凹部120，并且 冷卻介質(zhì)排出集流管1 被配設(shè)成至少其一部分收納于凹部120中，那么各個集流管的形 狀可以為任何形狀，例如，從單電池10的厚度方向看，各個集流管可以形成為圓弧狀。同樣，燃料氣體供給集流管121、氧化劑氣體供給集流管123以及冷卻介質(zhì)供給集 流管125被設(shè)置于單電池層疊體70的上部，并且沿著單電池10的厚度方向(單電池10的 層疊方向)進(jìn)行延伸。于是，從單電池10的厚度方向看，燃料氣體供給集流管121以及氧 化劑氣體供給集流管123被配設(shè)成形成凹部，該凹部向單電池10的內(nèi)側(cè)(在這里是下方) 開放。并且，冷卻介質(zhì)供給集流管125被配設(shè)成收納于凹部中。還有，在本實施方式2中，將 燃料氣體供給集流管121以及氧化劑氣體供給集流管123配設(shè)成形成凹部，并且將冷卻介 質(zhì)供給集流管125配設(shè)成收納于該凹部中，但是并不限定于此，燃料氣體供給集流管121、 氧化劑氣體供給集流管123以及冷卻介質(zhì)供給集流管125只要被設(shè)置于單電池層疊體70 的上部(例如，從單電池層疊體70的上端到上端和下端之間的長度的1/2為止的部分)，那 么其形態(tài)不受限定。如此構(gòu)成的實施方式2所涉及的燃料電池堆101也能夠取得與實施方式1所涉及 的燃料電池堆101相同的作用效果。另外，具備實施方式2所涉及的燃料電池堆101的燃 料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100也能夠取得與實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100相 同的作用效果。(實施方式3)本發(fā)明的實施方式3示例了冷卻介質(zhì)排出集流管被配設(shè)成收納于由氧化劑氣體 排出集流管所形成的凹部的方式。圖6是從單電池的厚度方向看到本發(fā)明的實施方式3所涉及的燃料電池堆的單電 池層疊體的透視圖。還有，在圖6中，將單電池層疊體中的上下方向作為圖中的上下方向來 加以表示，并且省略了其一部分。如圖6所示，本發(fā)明的實施方式3所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100其基本結(jié) 構(gòu)與實施方式2所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100相同，但是從單電池10的厚度方向 看，被配設(shè)成冷卻介質(zhì)排出集流管1 全部收納于由氧化劑氣體排出集流管1 形成的凹 部120中，在這一點上有所不同。具體是，從單電池10的厚度方向看，燃料氣體排出集流管 122被形成為大致矩形。另外，從單電池10的厚度方向看，氧化劑氣體排出集流管124以形 成凹部120的方式并且以向單電池10的內(nèi)側(cè)(在這里是上方)進(jìn)行開放的方式，被形成為U字狀。于是，從單電池10的厚度方向看，冷卻介質(zhì)排出集流管1 與實施方式2的冷卻介 質(zhì)排出集流管126同樣，被形成為大致矩形狀，并且被配設(shè)成其整體收納于凹部120中。以如此方式構(gòu)成的實施方式3所涉及的燃料電池堆101也能夠取得與實施方式2 所涉及的燃料電池堆101相同的作用效果。另外，在本實施方式3所涉及的燃料電池堆101 中，冷卻介質(zhì)排出集流管126的整體被配設(shè)成收納于由氣體流量較大并且保持熱量大的陰 極尾氣所流通的氧化劑氣體排出集流管1 形成的凹部120中，所以冷卻介質(zhì)排出集流管 126的絕熱效果變大。再有，具備實施方式3所涉及的燃料電池堆101的燃料電池?zé)犭娐?lián)供 系統(tǒng)100也能夠取得與實施方式2所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100相同的作用效果。(實施方式4)本發(fā)明的實施方式4示例了冷卻介質(zhì)排出集流管被配設(shè)成收納于由燃料氣體排 出集流管所形成的凹部中的方式。圖7是從單電池的厚度方向看本發(fā)明的實施方式4所涉及的燃料電池堆的單電池 層疊體的透視圖。還有，在圖7中，將單電池層疊體中的上下方向作為圖中的上下方向來加 以表示的，并且省略了其一部分。如圖7所示，本發(fā)明的實施方式4所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100其基本結(jié) 構(gòu)與實施方式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100相同，但是在以下方面不同從單電池 10的厚度方向看，冷卻介質(zhì)排出集流管126的至少一部分被配設(shè)成收納于由燃料氣體排出 集流管122所形成的凹部120中。具體是，從單電池10的厚度方向看，燃料氣體排出集流 管122被形成為大致矩形狀。另外，從單電池10的厚度方向看，燃料氣體排出集流管122 以形成凹部120的方式并且以向單電池10的內(nèi)側(cè)(在這里是上方)進(jìn)行開放的方式，被形 成為U字狀。于是，從單電池10的厚度方向看，冷卻介質(zhì)排出集流管1 與實施方式1的 冷卻介質(zhì)排出集流管126同樣被形成為大致矩形狀，并且被配設(shè)成其至少一部分收納于凹 部120中。以如此方式構(gòu)成的本實施方式4所涉及的燃料電池堆101也能夠取得與實施方式 2所涉及的燃料電池堆101相同的作用效果。另外，具備本實施方式2所涉及的燃料電池堆 101的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100也能夠取得與實施方式2所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系 統(tǒng)100相同的作用效果。(實施方式5)本發(fā)明的實施方式5示例了燃料電池堆由所謂外部集流管型燃料電池堆構(gòu)成的 方式。圖8是示意性地表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)中的燃 料電池堆的概略結(jié)構(gòu)的斜視圖。另外，圖9是從單電池的厚度方向看圖8所表示的燃料電 池堆的透視圖。還有，在圖9中，將燃料電池堆101中的上下方向作為圖中的上下方向來加 以表示，并且省略了其一部分。如圖8以及圖9所示，本發(fā)明的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100其基本結(jié)構(gòu)與實施方 式1所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100相同，但是在以下方面不同燃料電池堆101由在 單電池10的外部設(shè)置有箱狀的各個集流管的所謂外部集流管型燃料電池堆構(gòu)成。具體是， 在燃料電池堆101的上部，設(shè)置有形成了燃料氣體供給集流管121的第1框體131、形成 了氧化劑氣體供給集流管123的第3框體133以及形成了冷卻介質(zhì)供給集流管125的第5
15框體135。另外，在燃料電池堆101的下部，設(shè)置有形成了燃料氣體排出集流管122的第 2框體132、形成了氧化劑氣體排出集流管IM的第4框體134以及形成了冷卻介質(zhì)排出集 流管126的第6框體136。第2框體132被形成為沿著單電池10的厚度方向進(jìn)行延伸，并且從單電池10的 厚度方向看被形成為大致L字狀。另外，在第2框體132中形成有沿著單電池10的厚度方 向進(jìn)行延伸的內(nèi)部空間122，從單電池10的厚度方向看，該內(nèi)部空間122由大致矩形狀的主 體部12 和被形成為從該主體部12 朝著燃料電池堆101的第2側(cè)部進(jìn)行延伸的大致矩 形狀的延伸部122b所構(gòu)成，即其截面被形成為大致L字狀。并且，該內(nèi)部空間122構(gòu)成燃 料氣體排出集流管122。再有，在第2框體132的上表面設(shè)置有開口 132a，其與燃料氣體流 路6的下游端相連通。同樣，第4框體134被形成為沿著單電池10的厚度方向進(jìn)行延伸，并且從單電池 10的厚度方向看被形成為大致L字狀。另外，在第4框體134中形成有在單電池10的厚度 方向進(jìn)行延伸的內(nèi)部空間124，從單電池10的厚度方向看，該內(nèi)部空間124由大致矩形狀的 主體部12 和被形成為從該主體部12 朝著燃料電池堆101的第1側(cè)部進(jìn)行延伸的大致 矩形狀的延伸部124b所構(gòu)成，即其截面被形成為大致L字狀。并且，該內(nèi)部空間IM構(gòu)成 氧化劑氣體排出集流管124。再有，在第4框體134的上表面設(shè)置有開口 134a，其與氧化劑 氣體流路7的下游端相連通。并且，從單電池10的厚度方向看，由第2框體132和第4框體134形成凹部120， 并以嵌合于該凹部120中的方式配設(shè)第6框體136。第6框體136被形成為沿著單電池10 的厚度方向進(jìn)行延伸，從單電池10的厚度方向看被形成為大致矩形狀。另外，在第6框體 136中形成有內(nèi)部空間126，從單電池10的厚度方向看，其被形成為大致矩形狀并沿著單電 池10的厚度方向進(jìn)行延伸。該內(nèi)部空間1 構(gòu)成冷卻介質(zhì)排出集流管126。S卩，從單電池 10的厚度方向看，冷卻介質(zhì)排出集流管1 被配設(shè)成其全部收納于凹部120中。再有，在第 6框體136的上表面設(shè)置有開口 136a，其與冷卻介質(zhì)流路8的下游端相連通。還有，第1框體131、第3框體133以及第5框體135分別與第2框體132、第4框 體134以及第6框體136同樣地構(gòu)成，因此省略其詳細(xì)的說明。以如此方式構(gòu)成的本實施方式5所涉及的燃料電池堆101也能夠取得與實施方式 2所涉及的燃料電池堆101相同的作用效果。另外，具備本實施方式5所涉及的燃料電池堆 101的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)100也能夠取得與實施方式2所涉及的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系 統(tǒng)100相同的作用效果。還有，在本實施方式5中，由形成了燃料氣體排出集流管122的第2框體132和形 成了氧化劑氣體排出集流管124的第4框體134形成了凹部120，但是并不限定于此，凹部 120也可以只由形成了氧化劑氣體排出集流管124的第4框體134來加以形成，也可以只由 形成了燃料氣體排出集流管122的第2框體132來加以形成。另外，雖然將燃料氣體排出集流管122以及氧化劑氣體排出集流管124的從單電 池10的厚度方向看到的形狀制成大致L字狀，另外，將冷卻介質(zhì)排出集流管126的從單電 池10的厚度方向看到的形狀制成大致矩形狀，但是并不限定于此，與實施方式1同樣，只要 燃料氣體排出集流管122以及/或者氧化劑氣體排出集流管IM形成凹部120且冷卻介質(zhì) 排出集流管1 被配設(shè)成至少其一部分收納于凹部120中，那么燃料氣體排出集流管122、
16氧化劑氣體排出集流管124以及冷卻介質(zhì)排出集流管126的形狀分別可以為任何形狀，例 如，從單電池10的厚度方向看，各個集流管可以被形成為圓弧狀。根據(jù)上述說明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的諸多改良或者其它實施方式 是顯而易見的。因此，上述說明應(yīng)當(dāng)僅僅被作為示例解釋，是以向本領(lǐng)域技術(shù)人員教導(dǎo)實施 本發(fā)明的最佳方式的目的而提供的。可以不脫離本發(fā)明的精神而實質(zhì)性地變更其構(gòu)造以及 /或者功能的細(xì)節(jié)。另外，通過對上述實施方式所公開的多個構(gòu)成要素作適當(dāng)?shù)慕M合，能夠 形成各種發(fā)明。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的燃料電池堆以及具備其的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)能夠減少從冷卻介質(zhì) 排出集流管向大氣釋放的放熱量，并且能夠提高燃料電池堆甚至于燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng) 的熱回收效率，所以在燃料電池領(lǐng)域中是有用的。符號說明
1高分子電解質(zhì)膜
2A陽極
2B陰極
3電極組件
4A陽極隔板
4B陰極隔板
5密封墊圈
6燃料氣體流路
7氧化劑氣體流路
8冷卻介質(zhì)流路
10單電池
21燃料氣體供給集流管孔
24氧化劑氣體排出集流管孔
31燃料氣體內(nèi)部流路
32氧化劑氣體內(nèi)部流路
33冷卻介質(zhì)內(nèi)部流路
41陽極氣體配管
42陽極尾氣配管
43陰極氣體配管
44陰極尾氣配管
45燃燒廢氣配管
51冷卻介質(zhì)配管
52廢冷卻介質(zhì)配管
53熱介質(zhì)循環(huán)路徑
61絕熱構(gòu)件
70單電池層疊體
7IA端板
71B端板
72A絕緣板
72B絕緣板
73A集電板
73B集電板
100燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)
101燃料電池堆
102氫生成裝置
102A燃燒器
103第1熱交換器
104第2熱交換器
105第3熱交換器
106第4熱交換器
107空氣供給器
108冷卻介質(zhì)儲罐
109熱利用設(shè)備
110控制器
120凹部
121燃料氣體供給集流管
122燃料氣體排出集流管
122a主體部
122b延伸部
123氧化劑氣體供給集流管
124氧化劑氣體排出集流管
124a主體部
124b延伸部
125冷卻介質(zhì)供給集流管
126冷卻介質(zhì)排出集流管
131第1框體
132第2框體
132a 開口
133第3框體
134第4框體
134a 開口
135第5框體
136第6框體
136a 開口
權(quán)利要求
1.燃料電池堆，其特征在于 具備單獨或者被層疊了的多個單電池，該單電池具有陽極以及陰極，并被形成為板狀， 燃料氣體排出集流管，被配設(shè)成沿著所述單電池的厚度方向進(jìn)行延伸，其中流通在所 述陽極上沒有被使用的陽極尾氣，氧化劑氣體排出集流管，被配設(shè)成沿著所述單電池的厚度方向進(jìn)行延伸，其中流通在 所述陰極上沒有被使用的陰極尾氣，以及冷卻介質(zhì)排出集流管，被配設(shè)成沿著所述單電池的厚度方向進(jìn)行延伸，其中流通從所 述單電池回收了熱的廢冷卻介質(zhì)；從所述單電池的厚度方向看，在所述冷卻介質(zhì)排出集流管與最接近于所述冷卻介質(zhì)排 出集流管的隔板端部之間，配設(shè)有所述陰極氣體排出集流管以及/或者所述陽極氣體排出 集流管。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于從所述單電池的厚度方向看，所述燃料氣體排出集流管以及/或者所述氧化劑氣體排 出集流管被配設(shè)成形成凹部，所述冷卻介質(zhì)排出集流管被配設(shè)成至少其一部分收納于所述凹部中。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池堆，其特征在于從所述單電池的厚度方向看，所述燃料氣體排出集流管以及所述氧化劑氣體排出集流 管被配設(shè)成形成凹部。
4.如權(quán)利要求2所述的燃料電池堆，其特征在于從所述單電池的厚度方向看，所述氧化劑氣體排出集流管被配設(shè)成形成凹部。
5.如權(quán)利要求2所述的燃料電池堆，其特征在于從所述單電池的厚度方向看，所述燃料氣體排出集流管被配設(shè)成形成凹部。
6.如權(quán)利要求2 5中的任意一項所述的燃料電池堆，其特征在于 所述冷卻介質(zhì)排出集流管的全部被配設(shè)成收納于所述凹部中。
7.如權(quán)利要求2 6中的任意一項所述的燃料電池堆，其特征在于 所述凹部向所述單電池的內(nèi)側(cè)開放。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于從相對于所述單電池的層疊方向而言的垂直方向看，所述冷卻介質(zhì)排出集流管被配設(shè) 成與所述燃料氣體排出集流管以及/或者所述氧化劑氣體排出集流管相重疊。
9.如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于所述陰極氣體排出集流管以及/或者所述陽極氣體排出集流管的至少一部分被配設(shè) 于所述冷卻介質(zhì)排出集流管與最接近于所述冷卻介質(zhì)排出集流管的隔板端部之間的區(qū)域。
10.如權(quán)利要求1或者2所述的燃料電池堆，其特征在于 所述燃料電池堆被絕熱構(gòu)件覆蓋。
11.如權(quán)利要求1 10中的任意一項所述的燃料電池堆，其特征在于所述燃料氣體排出集流管、所述氧化劑氣體排出集流管以及所述冷卻介質(zhì)排出集流管 被設(shè)置于所述單獨或者被層疊了的多個單電池的內(nèi)部。
12.如權(quán)利要求1 10中的任意一項所述的燃料電池堆，其特征在于所述燃料氣體排出集流管、所述氧化劑氣體排出集流管以及所述冷卻介質(zhì)排出集流管 被設(shè)置于所述單獨或者被層疊了的多個單電池的外部。
13. 一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于 具備權(quán)利要求1 12中的任意一項所述的燃料電池堆，陽極尾氣配管，連接于所述燃料氣體排出集流管的下游端，并從該燃料氣體排出集流 管中排出陽極尾氣，陰極尾氣配管，連接于所述氧化劑氣體排出集流管的下游端，并從該氧化劑氣體排出 集流管中排出陰極尾氣，廢冷卻介質(zhì)配管，連接于所述冷卻介質(zhì)排出集流管的下游端，并從該冷卻介質(zhì)排出集 流管中排出廢冷卻介質(zhì)，以及熱交換器，在所述陽極尾氣或者所述陰極尾氣與熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換。
全文摘要
本發(fā)明的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)具備單電池(10)，被配設(shè)成在單電池(10)的厚度方向上進(jìn)行延伸并使在陽極(2A)上沒有被使用的陽極尾氣流通的燃料氣體排出集流管(122)，被配設(shè)成在單電池(10)的厚度方向上進(jìn)行延伸并使在陰極(2B)上沒有被使用的陰極尾氣流通的氧化劑氣體排出集流管(124)，被配設(shè)成在單電池(10)的厚度方向上進(jìn)行延伸并使從單電池(10)回收了熱的廢冷卻介質(zhì)流通的冷卻介質(zhì)排出集流管(126)；在冷卻介質(zhì)排出集流管(126)與最接近于冷卻介質(zhì)排出集流管(126)的隔板端部之間，配設(shè)有燃料氣體排出集流管(122)以及/或者氧化劑氣體排出集流管(124)。
文檔編號H01M8/10GK102113159SQ20108000220
公開日2011年6月29日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者柴田礎(chǔ)一, 梅田孝裕, 菅原靖 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社