[0191][燃料電池的動作]
[0192]燃料電池I的動作通過向一電極(陽極)供給氫，且向另一電極(陰極)供給氧或空氣來進行。燃料電池的動作溫度越高，催化劑活性越強，因而優(yōu)選，通常，大多在容易進行水分管理的50°C?100°C下進行動作。
[0193][搭載有燃料電池的車輛]
[0194]圖12 (A) (B)表示的是搭載有本實施方式的燃料電池的車輛的一個例子。圖12 (A)所示的車輛18將作為驅(qū)動源的本實施方式的燃料電池I搭載于發(fā)動機室。圖12(B)所示的車輛18將作為驅(qū)動源的本實施方式的燃料電池I搭載于底板下。應(yīng)用本發(fā)明的例如固體高分子形燃料電池(PEFC)或堆棧式燃料電池因為輸出性能非常優(yōu)異，所以適合于要求高輸出的車輛用途。
[0195][單元層疊體20及外部岐管41的布局]
[0196]圖13 (A)、13 (B)、13 (C)是示意性地表示單元層疊體20及外部岐管41的布局的例子的圖。
[0197]圖13(A)所示的燃料電池至少在陰極上沿著垂直方向設(shè)有內(nèi)部岐管24，且在單元層疊體20的下方位置配置有與該內(nèi)部岐管24連接的外部岐管44。單元層疊體20以單電池4沿著水平方向的方式配置。根據(jù)這種布局，能夠通過重力而將生成水可靠地排出，能夠提供維持耐水濕性的燃料電池。
[0198]圖13(B)所示的燃料電池至少在陰極上沿著水平方向設(shè)有內(nèi)部岐管24，且在內(nèi)部岐管24的下方位置配置有與該內(nèi)部岐管24連接的外部岐管44。單元層疊體20以單電池4沿著垂直方向的方式配置。通過這種布局，也能夠通過重力而將生成水可靠地排出，能夠提供維持耐水濕性的燃料電池。
[0199]圖13(C)所示的燃料電池至少在陰極上沿著垂直方向設(shè)有外部岐管44，且沿著水平方向設(shè)有與該外部岐管44連接的內(nèi)部岐管24。單元層疊體20以單電池4沿著垂直方向的方式配置。
[0200]在燃料電池組中，將伴隨燃料電池反應(yīng)而來的生成水經(jīng)由流路而順暢地除去到燃料電池組之外，這是在維持穩(wěn)定的發(fā)電時經(jīng)常要考慮的問題。在圖13中，在(A)或(C)中，因為流路方向為水平方向，所以即使氧化氣體和氫氣彼此為平行流，還是對向流，都能夠?qū)⑸伤?jīng)由流路而順暢地排出到燃料電池組之外。另一方面，在⑶中，因為流路方向為垂直方向，所以在氧化氣體的氫氣彼此為對向流時，一定是某一方的氣流沿著垂直方向從下向上流動，在氣體的流速慢時，有時不能將生成水經(jīng)由流路順暢地排出到燃料電池組之外。在這種情況下，通過將氧化氣體和氫氣雙方設(shè)為沿著垂直方向從上向下流動的平行流，能夠?qū)⑸伤槙车嘏懦?。通常，在燃料電池反?yīng)中，優(yōu)選氧化氣體和氫氣彼此為對向流，所以與⑶相比，優(yōu)選㈧或(C)。
[0201]接著，當將(A)和(C)進行比較時，在㈧中，沿著垂直方向設(shè)有內(nèi)部岐管24，與此相對，在(C)中，沿著水平方向設(shè)有內(nèi)部岐管24。通常，可利用重力的沿著垂直方向設(shè)置的內(nèi)部岐管24的排水性優(yōu)異，所以與(C)相比，優(yōu)選(A)。但是，排水性除通過重力以外，也可通過氣體的流速或表面處理等各種各樣的手段來改善，所以關(guān)于(A) (B) (C)的布局，理想的是不僅要對比排水性，還要進行綜合判斷再做選擇。例如，在燃料電池組的層疊方向比單電池4的寬度方向(長度方向)長的情況下，通過采用(C)的布局，能夠?qū)⒋钶d于車輛時的燃料電池組的高度抑制到較低的程度。這在許多情況下，在車輛設(shè)計上優(yōu)選。另外，當采用(A)的布局并將單電池4的寬度方向和車輛的寬度方向布局成同朝向時，能夠縮短車輛的燃料電池組的前后方向，所以能夠較大地取得碰撞時的碰壞區(qū)容積。
[0202][本實施方式的效果]
[0203]如上所述，第一實施方式的燃料電池I具有低長寬比構(gòu)造，輸送燃料電池所需要的流體時的壓力損失在物理上比具有相同的單元間距且具有高長寬比構(gòu)造的燃料電池低。因此，在以一定壓力損失進行輸送時，通過使用更小的單元間距，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池的小型化。本發(fā)明的燃料電池I針對各流體具有兩個以上的流體供給用的內(nèi)部岐管21和流體排出用的內(nèi)部岐管21。因此，能夠?qū)⑷剂想姵豂所需要的各種流體在單電池4的寬度方向均等地供給或排出，其效果與上述內(nèi)部岐管21的數(shù)量成正比。
[0204]而且，將經(jīng)由供給側(cè)連通部50a與流體供給用的內(nèi)部岐管22a(23a、24a)連接的流體供給用的外部岐管42a(43a、44a)、和經(jīng)由排出側(cè)連通部50b與流體排出用的內(nèi)部岐管22b (23b,24b)連接的流體排出用的外部岐管42b(43b、44b)以沿著單元層疊體20的寬度方向延伸的方式大致平行地配置于單元層疊體20的外部。由此，能夠緊湊地構(gòu)成燃料電池I整體。其結(jié)果是，能夠提供小型高輸出的燃料電池I。
[0205]在流體供給用及流體排出用的外部岐管41(42、43、44)中，在同方向的端部具有開口部。外部岐管41的形成供給口的開口部和形成排出口的開口部在同一面上開口。與將供給口及排出口在相反側(cè)面開口的情況相比，在內(nèi)部岐管21 (22、23、24)及流路中，能夠抑制在單元層疊體20的寬度方向上發(fā)生流量不均。
[0206]在外部岐管41和內(nèi)部岐管21之間設(shè)有使各流體實質(zhì)上交叉兩次以上進行流動的配流機構(gòu)。因此，能夠抑制內(nèi)部岐管內(nèi)的層疊方向的偏流，將燃料電池I所需要的各種流體向單電池4的寬度方向及層疊方向均等地供給或排出。其結(jié)果是，能夠有效地進行發(fā)電，從該觀點來看，也能夠提供小型高輸出的燃料電池。
[0207]外部岐管41的中心線偏向內(nèi)部岐管21的中心線的內(nèi)側(cè)。因此，在從層疊單電池4的方向看，與在單元層疊體20的外側(cè)配置外部岐管41的情況相比，能夠減小燃料電池所占的容積，能夠提高布局的自由度。
[0208]內(nèi)部岐管22、23、24內(nèi)的層疊方向的偏流在接近從外部岐管經(jīng)過連通部50與內(nèi)部岐管連接之后的配流裝置100的部分易產(chǎn)生，但第一和第二輔助岐管51、52、內(nèi)部岐管21的截面積越小，且流量越大，該偏流越顯著。將陰極的外部岐管44和陽極的外部岐管42中的哪一個配置在接近單元層疊體20的位置不能一概而論，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可從上述觀點出發(fā)，基于第一和第二輔助岐管51、52及內(nèi)部岐管21的截面積及流量而適當?shù)匾?guī)定。
[0209]例如，陰極的外部岐管44和陽極的外部岐管42可重疊配置，且陰極的外部岐管44可配置于比陽極的外部岐管42更接近單元層疊體20的位置。在該配置的情況下，關(guān)于外部岐管42、44和內(nèi)部岐管22、24之間的距離，能夠?qū)⑷剂蠚怏w流動的距離取得比氧化氣體流動的距離大。其結(jié)果是，能夠大大地取得燃料氣體的助流距離，通過抑制內(nèi)部岐管22、24內(nèi)的層疊方向的偏流，能夠更加均等地向單電池4的寬度方向及層疊方向供給或排出。
[0210]也可采取與圖示的實施方式相反的配置，S卩，陰極的外部岐管和陽極的外部岐管重疊配置，且陰極的外部岐管配置在比陽極的外部岐管更遠離單元層疊體20的位置。
[0211]至少在陰極上沿著垂直方向設(shè)有內(nèi)部岐管24，且與該內(nèi)部岐管24連接的外部岐管44配置在單元層疊體20的下方位置。或者，至少在在陰極上沿著水平方向設(shè)有內(nèi)部岐管24，且與該內(nèi)部岐管24連接的外部岐管44配置在內(nèi)部岐管24的下方位置。根據(jù)這種布局，能夠通過重力將生成水可靠地排出，能夠提供維持耐水濕性的燃料電池。
[0212]在各流體中，外部岐管41、及連通部50的第一和第二輔助岐管51、52設(shè)置于端板32內(nèi)。通過將外部岐管41及連通部50與端板32 —體化，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池I的小型化。
[0213]在使用冷卻流體及空氣的陰極上，將外部岐管43、44的排出側(cè)的截面積設(shè)定為比供給側(cè)的截面積大。在流動的過程中流量未變化、或減少量少的流體中，通過使排出側(cè)的截面積比供給側(cè)的截面積大，能夠降低排出側(cè)的壓力損失，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的配流性。
[0214]也可以針對各流體設(shè)置三個以上的流體供給用的內(nèi)部岐管21和流體排出用的內(nèi)部岐管21。通過根據(jù)長寬比R來增大數(shù)量，能夠提高配流性。
[0215]根據(jù)第一實施方式的燃料電池I的配流裝置100，因為將流體供給用的外部岐管42a、43a、44a及流體排出用的外部岐管42b、43b、44b形成于構(gòu)成端板32的塊體60，所以能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池I的小型化。進而，因為與外部岐管42a、43a、44a、42b、43b、44b相鄰的連通部50a、50b的構(gòu)成簡單，且通過切削加工等手段能夠容易形成，所以能夠簡化配流裝置100的制造，與將許多零件焊接接合而組裝的情況等相比，能夠廉價地制造。
[0216]本實施方式的車輛18因為具備小型化的燃料電池，所以成為車載性、生產(chǎn)率及成本優(yōu)異的車輛。
[0217](第二實施方式)
[0218]圖14(A) (B)是表示第二實施方式的燃料電池80的立體圖及正面圖，圖15(A)是用剖面來表示組裝有第二實施方式的配流裝置101的下側(cè)端板82的主要部分的立體圖，圖15(B)是表示設(shè)有外部岐管41的下側(cè)端板82的剖面圖。圖16(A) (B)是針對各流體在構(gòu)成下側(cè)端板82的塊體90上形成有供給側(cè)連通部50a的第一和第二輔助岐管51a、52a、及排出側(cè)連通部50b的第一和第二輔助岐管51b、52b的情形的剖面圖。此外，在與圖1?13所示的部件共同的部件上附帶同一符號，省略其一部分說明。
[0219]第二實施方式將燃料氣體、冷卻水、氧化氣體中的、兩種流體的外部岐管42、43及連通部50設(shè)置在同一下側(cè)端板82中。在這一點上，與將三種所有流體的外部岐管42、43、44及連通部50設(shè)置在同一端板32中的第一實施方式不同。
[0220]在第二實施方式中，在圖中下側(cè)所示的下側(cè)端板82中設(shè)有燃料氣體及冷卻水的外部岐管42、43及連通部50，在圖中上側(cè)所示的上側(cè)端板81中設(shè)有氧化氣體的外部岐管44及連通部50。如圖14所示，在下側(cè)端板82的對向的側(cè)面中的、第一側(cè)面(圖中左跟前的側(cè)面)上開設(shè)有冷卻水用外部岐管43的供給口及排出口，在相反側(cè)的第二側(cè)面上開設(shè)有燃料氣體用外部岐管42的供給口及排出口。在上側(cè)端板81的第一側(cè)面上開設(shè)有氧化氣體用外部岐管44的供給口及排出口。外部岐管41由從端板81、82的第一側(cè)面貫通到第二側(cè)面的貫通孔形成。就冷卻水用的外部岐管43及氧化氣體用的外部岐管44而言，在形成貫通孔以后，利用擋板將第二側(cè)面的開口密封。另一方面，就燃料氣體用的外部岐管42而言，在形成貫通孔以后，利用擋板83將第一側(cè)面的開口密封。
[0221]關(guān)于下側(cè)端板82，如圖15、圖16所示，供給側(cè)連通部50a至少具有:與流體供給用的內(nèi)部岐管22a、23a連接的第一輔助岐管51a、和具備分別相對于流體供給用的外部岐管42a,43a的中心線及第一輔助岐管51a的中心線交叉的中心線且與流體供給用的外部岐管42a、43a連接的第二輔助岐管52a。同樣地，排出側(cè)連通部50b也至少具有:與流體排出用的內(nèi)部岐管22b、23b連接的第一輔助岐管51b、和具備分別相對于流體排出用的外部岐管42b,43b的中心線及第一輔助岐管51b的中心線交叉的中心線且與流體排出用的外部岐管42b,43b連接的第二輔助岐管52b。
[0222]關(guān)于上側(cè)端板81，省略圖示，連通部50的第二輔助岐管52其中心線相對于外部岐管44的中心線交叉，且相對于與內(nèi)部岐管24連接的第一輔助岐管51的中心線交叉。
[0223]在第二實施方式中，在具有低長寬比構(gòu)造，且對每種流體具有兩個以上的流體供給用的內(nèi)部岐管21和流體排出用的內(nèi)部岐管21的燃料電池中，通過在外部岐管41和內(nèi)部岐管21之間設(shè)置使各流體實質(zhì)上交叉兩次以上而流動的配流機構(gòu)，能夠?qū)⑷剂想姵?0所需要的各種流體向單電池4的寬度方向及層疊方向均等地供給或排出。其結(jié)果是，能夠有效地進行發(fā)電，能夠提供小型高輸出的燃料電池。
[0224]如圖15所示，第二實施方式的配流裝置101針對燃料氣體及冷卻水而具有形成有外部岐管42、43、和連通部50(50a、50b)的第一和第二輔助岐管51 (51a、51b)、52 (52a、52b)的塊體90。塊體90構(gòu)成下側(cè)端板82。
[0225]在塊體90中，當將配置單元層疊體20的一側(cè)的面設(shè)為一面92時，如箭頭91所示，從塊體90的一面92側(cè)觀察，在接近一面92的一側(cè)流動的第一流體用的外部岐管42、和在遠離一面92的一側(cè)流動的第二流體用的外部岐管43 —部分重疊而配置。進而，從塊體90的一面92側(cè)觀察，第二流體用的外部岐管43包括未與第一流體用的外部岐管42重疊的延長部位93。塊體90