(57)【要約】  気液分離器は、底面部（１０）と、一端が底面部（１０）に接続され、他端に第１開口部（１１）を有する筒状の側壁部（１２）と、を有する本体部（１３）と、第１開口部１１を覆うように配置され、気体の導入口（１４）及び排気口（１５）を有する蓋部（１６）と、側壁部（１２）の内部に配置され、一端が蓋部（１６）に接続され、他端に第２開口部（１７）を有する筒状の隔壁部（１８）を有し、隔壁部（１８）の第２開口部（１７）側の端部と底面部（１０）との間には、隙間が設けられており、側壁部（１２）は、第２開口部（１７）側の端部よりも鉛直方向に高い位置に排水口（２０）が設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部と、一端が前記底面部に接続され、他端に第１開口部を有する筒状の側壁部と、を有する本体部と、
前記第１開口部を覆うように配置され、気体の導入口及び排気口を有する蓋部と、
前記側壁部の内部に配置され、一端が前記蓋部に接続され、他端に第２開口部を有する筒状の隔壁部と、
を有し、
前記隔壁部の前記第２開口部側の端部と前記底面部との間には、隙間が設けられており、
前記側壁部は、前記第２開口部側の端部よりも鉛直方向に高い位置に排水口が設けられている気液分離器。
【請求項２】
前記本体部と前記蓋部との接合部は、前記鉛直方向から見て、前記隔壁部より外側に配置される請求項１に記載の気液分離器。
【請求項３】
前記側壁部と前記隔壁部との間には、隙間が設けられている、請求項１又は２に記載の気液分離器。
【請求項４】
前記第１開口部は、前記本体部内の水の水面が水平になるよう、重力方向の上側に向かって開口するように設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の気液分離器。
【請求項５】
前記第２開口部は、前記本体部内の水の水面が水平になるよう、重力方向の下側に向かって開口するように設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の気液分離器。
【請求項６】
前記導入口及び前記排気口は、前記蓋部と前記隔壁部との接続部より内側に設けられている、請求項１から５のいずれか一項に記載の気液分離器。
【請求項７】
燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池と、
前記燃料電池から排出される未反応のガス中の水分を分離する気液分離器と、
を備え、
前記気液分離器は、請求項１から６のいずれか一項に記載の前記気液分離器である、燃料電池システム。
【請求項８】
原料と水から水素リッチな燃料ガスを生成し、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給する水素生成器と、前記燃料電池から排出されるアノードオフガスを少なくとも燃焼して前記水素生成器を加熱し、燃焼排ガスを排出する燃焼器と、を備える水素生成装置と、
前記気液分離器内の水を純水器で純水にした後、前記水素生成器に供給する改質水ポンプと、
を備え、
前記気液分離器は、前記燃料電池から排出される未反応のガス、及び、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスのうちの少なくとも１つのガス中の水分を分離する、請求項７に記載の前記気液分離器である、燃料電池システム。
【請求項９】
前記蓋部に取り付けられる軸部と、前記側壁部の内部に収納される水位検知部とを備えるフロートセンサが、前記本体部内の水の水位を検出するように組み込まれている請求項７又は８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、燃料電池に供給された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池システムに使用する気液分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の燃料電池コージェネレーションシステム（以下、「燃料電池システム」という。）に適した方式として、固体高分子形燃料電池システムの開発が盛んである。しかし、燃料となる水素の供給には、未だインフラが充分に整っていないため、都市ガス（都市で配管を用いて供給されるガス）、ＬＰガス、灯油等の原料を水素生成装置で改質して水素リッチな燃料ガスを生成している。そして、発生した水素と空気中の酸素を利用して固体高分子形燃料電池（以下、「燃料電池」という。）で反応させて発電し、反応により生じた熱を回収して湯水として貯湯槽に貯え、貯湯槽に貯えた湯水を外部への熱供給に有効利用する燃料電池システムが開発されている。【０００３】
このように水素生成装置、燃料電池をパッケージに収め、都市ガスなどを利用して発電させる燃料電池発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００４】
燃料電池では、水素リッチな燃料ガスをアノードガスとして使用し、空気をカソードガスとして使用するが、発電後のアノードオフガス、カソードオフガスには多量の水分が含まれる。そのため、アノードオフガス経路、カソードオフガス経路に気液分離器を配置し、アノードオフガス、カソードオフガスに含まれるオフガスと水分を分離して、分離した水分をタンクに貯めて水素生成装置に供給して水素生成工程で使用している。【０００５】
この気液分離器の構成としては、密閉したタンク上方にオフガス入口とオフガス出口と、タンク下部に凝縮水出口と排出水弁、タンク内に水位を監視する水位センサを設けた構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。【０００６】
図６は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの構成を示す構成図である。【０００７】
図６に示すように、筐体１の内部は、原料と水から水素リッチな燃料ガスを生成する水素生成装置２と、水素生成装置２で得られた燃料ガスと空気ポンプ３で供給する空気を用いて発電を行なう燃料電池４と、燃料電池４から放出するカソードオフガス中の水分を分離するカソード気液分離器５と、燃料電池４から放出するアノードオフガス中の水分を分離するアノード気液分離器６と、カソード気液分離器５とアノード気液分離器６から回収した凝縮水を貯める凝縮水タンク７と、凝縮水タンク７内の凝縮水を水素生成装置２に供給する改質水ポンプ９から構成されている。【０００８】
図７は、特許文献２に記載された気液分離器の構成を示す構成図である。図７に示すように、カソード気液分離器５は、底面部１０を有する本体部１３と、導入口１４及び排気口１５を有する蓋部１６と、底面部１０に設けた排水口２０と、排水口２０から排水される排水経路上に設けられた排水弁２５と、本体部１３の内部に設けられた水位センサ２３と、水位センサ２３からの信号に基づき排水弁２５を制御する制御部２４と、第１開口部１１を覆うように配置され、導入口１４及び排気口１５を有する蓋部１６とを有しており、制御部２４は、水位センサ２３で本体部１３内部の水位が一定レベルに達したとき排水弁２５を操作して本体内に溜まった凝縮水を排水するように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１０４８３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１１５４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、カソードオフガスを蓋部の導入口に導き、カソードオフガス中の水分を分離して本体に溜め、水分を分離後のカソードオフガスを排気口より排出するが、気液分離器内に導かれたカソードオフガスが気液分離器の外部へ漏れないようにするために、本体部と蓋部との接合部の気密性を確保する必要がある。このため、本体部と蓋部の締結を溶接、溶着などの工法によって密着固定する構造や、本体部と蓋部の間にパッキン、Ｏリングなどのシール材を挟み込み、ビス締結してシール性を確保する構造を採用していた。【００１１】
本体部と蓋部の締結を溶接、溶着などの工法によって密着固定した前者の構造では、蓋部と本体部を容易に分離することができない。このため、本構造では、メンテナンスの際に長期間の使用により本体部の内部に堆積した汚れや、本体部の内壁に付着した汚れを除去しにくいという課題、或いは、本体部内のセンサ等の修理や交換を行いにくいという課題を有する。【００１２】
後者の構造では、本体部と蓋部の間にパッキン、Ｏリングなどのシール材を挟み込み、ビス締結してシール性を確保するので、蓋部と本体部と分離することができる。このため、本構造では、メンテナンスの際に本体部の内部に堆積した汚れや、本体部の内壁に付着した汚れを除去し易くメンテナンス性がよい。【００１３】
しかし、この場合、本体部と蓋部とのシール性を確保するには、蓋部の着脱作業が煩雑化する傾向があった。例えば、蓋部の着脱作業が粗雑なことにより、本体部と蓋部とのシール性が不適切な場合がある。すると、本体部内の気体の圧力と本体部外の気体の圧力との差圧に基づいて、蓋部と本体部との接合部から一方の気体が流出または流入することがあり、その結果、両者の気体が混合する（つまり、気密性が保てない）という問題があった。【００１４】
また、上記シール性を確保する構成要素となるパッキン、Ｏリング、ビスの構成が複雑になり、コストアップの要因となっていた。【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、気密性、メンテナンス性を確保しつつ、蓋部の着脱作業の効率化や装置構成の簡素化を実現する気液分離器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の気液分離器は、底面部と、一端が前記底面部に接続され、他端に第１開口部を有する筒状の側壁部と、を有する本体部と、
前記第１開口部を覆うように配置され、気体の導入口及び排気口を有する蓋部と、
前記側壁部の内部に配置され、一端が前記蓋部に接続され、他端に第２開口部を有する筒状の隔壁部と、
を有し、
前記隔壁部の前記第２開口部側の端部と前記底面部との間には、隙間が設けられており、前記側壁部は、前記第２開口部の端部よりも鉛直方向に高い位置に排水口が設けられている。【００１７】
これによって、蓋部と隔壁部と本体部に溜められた水で密閉空間を形成し、気液分離器内を通過するオフガスの気密性を確保するので、蓋部と本体部の接合部での気密性は不要となり、蓋部と本体部とを分離可能な気液分離器において、蓋部と本体部の構造をパッキン、Ｏリングなどを使用しないシールレス構成にすることができる。よって、蓋部の着脱作業の効率化や装置構成の簡素化を実現する気液分離器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蓋部と本体部の構造をパッキン、Ｏリングなどを使用しないシールレス構成にすることができるため、蓋部の着脱作業の効率化や装置構成の簡素化を実現する気液分離器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１における燃料電池システムの一例を示した構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１における気液分離器の一例を示した断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１における気液分離器の本体部の一例を示した断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１における気液分離器に用い、隔壁部を備える蓋部の一例を示した断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１の変形例における気液分離器の一例を示した図である。
【図６】図６は、従来の燃料電池システムの構成図である。
【図７】図７は、従来の気液分離器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明のある形態(aspect)の気液分離器は、底面部と、一端が前記底面部に接続され、他端に第１開口部を有する筒状の側壁部と、を有する本体部と、前記第１開口部を覆うように配置され、気体の導入口及び排気口を有する蓋部と、前記側壁部の内部に配置され、一端が前記蓋部に接続され、他端に第２開口部を有する筒状の隔壁部とを有し、前記隔壁部の前記第２開口部側の端部と前記底面部との間には、隙間が設けられており、前記側壁部は、前記第２開口部の端部よりも鉛直方向に高い位置に排水口が設けられている。
【００２１】
これにより、蓋部と隔壁部と本体部に溜められた水で密閉空間を形成し、気液分離器内を通過するオフガスの気密性を確保することができる。そのため、蓋部と本体部の接合部での気密性は不要となり、蓋部と本体部とを分離可能な気液分離器において、蓋部と本体部の構造をパッキン、Ｏリングなど使用しないシールレス構成にすることができる。よって、蓋部の着脱作業の効率化や装置構成の簡素化を実現する気液分離器を得ることができる。また、装置構成の簡素化により、気液分離器を低コスト化することもできる。
【００２２】
なお、ここで、筒状の側壁部および筒状の隔壁部は、例えば、これらの軸方向に垂直な断面形状が、真円形や楕円形等の円形でも四角形等の多角形でもよい。
【００２３】
第２の発明のある形態は、第１の発明のある形態の気液分離器において、前記本体部と前記蓋部との接合部は、前記鉛直方向から見て、前記隔壁部より外側に配置されている。
【００２４】
これにより、本体部と蓋部との接合部には導入口から供給される気体の内圧がかからないため、本体部内の気体と本体部外の気体とが混ざり合うことを防止することができる。
【００２５】
第３の発明のある形態は、第１の発明又は第２の発明のある形態の気液分離器において、前記側壁部と前記隔壁部との間には、隙間が設けられている。
【００２６】
これにより、前記側壁部と前記隔壁部との間に設けた隙間が断熱層となるため、本体部内に貯まった水の熱が気液分離器外部へ出て行く放熱ロスを抑制することができる。そのため、気液分離器内の水の温度低下を防ぎ、水を水素生成装置で使用する際の加熱量を抑制することができるため、燃料電池システムの運転効率を向上することができる。
【００２７】
第４の発明のある形態は、第１〜３発明のある形態の気液分離器において、前記第１開口部は、前記本体部内の水の水面が水平になるよう、重力方向の上側に向かって開口するように設けられている。
【００２８】
これにより、本体部の水の水面と側壁部の上端との距離は側壁部の全周方向で一定に保たれている。そのため、本体部の凝縮水の水位が上昇しても、本体部の水が、側壁部の上端の一部分から気液分離器の外部へ漏れ出すのを防止することができる。
【００２９】
なお、重力は、上記鉛直方向の上から下に向かって作用するものとする。
【００３０】
第５の発明のある形態は、第１〜４発明のある形態の気液分離器において、前記第２開口部は、前記本体部内の水の水面が水平になるよう、重力方向の下側に向かって開口するように設けられている。
【００３１】
これにより、蓋部に設けた隔壁部の下端と本体部に溜まった水の水面との距離が、隔壁部の全周囲方向で等しくなる。そのため、本体部の水の水位が低下しても、隔壁部の一部分からオフガスが漏れ出ることなく、蓋部と隔壁部と本体部に溜まった水によって形成された空間の気密性を確実にすることができる。
【００３２】
第６の発明のある形態は、第１〜５発明のある形態の気液分離器において、前記導入口及び前記排気口は、前記蓋部と前記隔壁部との接続部より内側に設けられている。
【００３３】
これにより、オフガスは隔壁部の内側を通過するので、側壁部と隔壁部が断熱壁となりオフガスの放熱量を抑制し、オフガスの温度を高く保つことができる。
【００３４】
第７の発明のある形態の燃料電池システムは、燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池と、前記燃料電池から排出される未反応のガス中の水分を分離する気液分離器と、を備え、前記気液分離器は、第１〜６発明のある形態の前記気液分離器である。
【００３５】
これにより、パッキン、Ｏリングなどを使用しないシールレス構成の蓋部及び本体部を有する簡素化された気液分離器を用いることによって燃料電池システム全体の構成を簡素化できる。
【００３６】
なお、ここで、「燃料電池から排出される未反応のガス」とは、燃料電池から排出されるカソードオフガス、及び、燃料電池から排出されるアノードオフガスのうちの少なくとも一つのガスをいう。
【００３７】
第８の発明のある形態の燃料電池システムは、原料と水から水素リッチな燃料ガスを生成し、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給する水素生成器と、前記燃料電池から排出されるアノードオフガスを少なくとも燃焼して前記水素生成器を加熱し、燃焼排ガスを排出する燃焼器と、を備える水素生成装置と、
前記気液分離器内の水を純水器で純水にした後、前記水素生成器に供給する改質水ポンプと、を備え、前記気液分離器は、前記燃料電池から排出される未反応のガス、及び、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスのうちの少なくとも１つのガス中の水分を分離する、第７の発明のある形態の前記気液分離器である。
【００３８】
第９の発明のある形態は、第７又は第８の発明のある形態の燃料電池システムにおいて、前記蓋部に取り付けられる軸部と、前記側壁部の内部に収納される水位検知部とを備えるフロートセンサが、前記本体部内の水の水位を検出するように組み込まれている。
【００３９】
これにより、蓋部にフロートセンサを取り付けているので、本体部内に水が溜まっている状態でもフロートセンサを容易に取り外すことができ、フロートセンサのメンテナンスの作業効率が向上する。例えば、ぬるま湯が本体部内に溜まっている場合、カビ菌が発生しやすく、カビ菌が軸部と水位検知部との間に詰まることで、水位検知部の動作が制限され、フロートセンサの精度が低下する場合がある。このような場合、本形態の燃料電池システムでは、上記の蓋部の着脱作業の効率化と相俟って、フロートセンサのメンテナンス性において有利な効果を発揮する。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態１)
図１は、実施の形態１における燃料電池システムの一例を示す概略図である。
【００４１】
図１に示すように、燃料電池システム１００の筐体１の内部は、原料と水から水素リッチな燃料ガスを生成する水素生成装置２が配されている。
【００４２】
そして、水素生成装置２は、原料と水から水素リッチな燃料ガスを生成し、燃料ガスを燃料電池４に供給する水素生成器２Ａと、燃料電池４から排出されるアノードオフガスを少なくとも燃焼して水素生成器２Ａを加熱し、燃焼排ガスを排出する燃焼器２Ｂと、を備える。
【００４３】
また、上記筐体１の内部は、水素生成装置２（水素生成器２Ａ）で得られた燃料ガスと空気ポンプ３で供給する空気を用いて発電を行なう燃料電池４と、燃料電池４から放出するカソードオフガス中の水分を分離するカソード気液分離器５と、燃料電池４から放出するアノードオフガス中の水分を分離するアノード気液分離器６と、カソード気液分離器５とアノード気液分離器６から回収した凝縮水を貯める凝縮水タンク７と、凝縮水タンク７内の凝縮水を純水器８で純水にした後、水素生成装置２（水素生成器２Ａ）に供給する改質水ポンプ９と、が配されている。なお、後述のとおり、燃焼器２Ｂからの燃焼排ガスは、カソード気液分離器５に導いた後、外部に排気してもよい。
【００４４】
図２は、実施の形態１における気液分離器の一例を示した断面図である。図３は、実施の形態１における気液分離器の本体部の一例を示した断面図である。図４は、実施の形態１における気液分離器に用い、隔壁部を備える蓋部の一例を示した断面図である。
【００４５】
図２〜図４に示すように、カソード気液分離器５は、底面部１０と、一端が底面部１０に接続され他端に第１開口部１１を有する筒状の側壁部１２を有する本体部１３と、側壁部１２に設けた排水口２０と、第１開口部１１を覆うように配置され、気体の導入口１４及び排気口１５及び給水口１９を有する蓋部１６と、側壁部１２の内部に配置され、一端が蓋部１６に接続され、他端に第２開口部１７を有する筒状の隔壁部１８とを有している。この蓋部１６と隔壁部１８は樹脂成形加工などで一体成形してもいいし、蓋部１６と隔壁部１８とを別体として準備しておき、溶接や接着等により両者の継ぎ目全体を隠すように一体的に形成してもいい。
【００４６】
また、隔壁部１８の第２開口部側１７の端部と底面部１０との間には隙間が設けられ、側壁部１２と隔壁部１８との間に隙間を設けるように構成されている。
【００４７】
さらに、蓋部１６と本体部１３は外周部で、適宜の固定手段（例えば、ビス２２）によって固定されている。つまり、本体部１３と蓋部１６との接合部は、鉛直方向から見て隔壁部１８よりも外側に配置されている。また、第１開口部１１は重力方向の上側に向かって開口するように設けられており、第２開口部１７は、重力方向の下側に向かって開口するように構成されている。
【００４８】
更に、導入口１４及び排気口１５は、蓋部１６と隔壁部１８との接続部より内側に設けられ、排水口２０は、隔壁部１８の第２開口部１７側の端部より重力方向の上側（つまり、第２開口部１７側の端部よりも鉛直方向に高い位置）に設けられている。
【００４９】
以上のように構成された気液分離器について、以下にその動作、作用を説明する。
（ａ）水素生成装置２（水素生成器２Ａ）に都市ガスと凝縮水タンク７から純水器８を介して改質水ポンプ９で純水を供給すると水素リッチな燃料ガスが生成される。なお、水素生成装置２では、燃料電池４に供給する燃料ガスの余剰分の燃料ガスを燃焼器２Ｂにおいて燃焼させて、水を加熱して水蒸気を得ると共に、燃焼器２Ｂからの燃焼排ガスを外部に排出する。この燃焼排ガスにも水分が含まれている。そこで、水素生成装置２の燃焼器２Ｂから排出される燃焼排ガスもカソード気液分離器５に導いて、燃焼排ガスから水分を分離して再利用してもよい。
（ｂ）燃料電池４は、水素リッチな燃料ガスをアノードガスとして使用し、空気ポンプ３によって供給した空気をカソードガスとして使用し、発電を行う。
（ｃ）発電後のカソードオフガスは、カソード気液分離器５の蓋部１６の導入口１４からカソード気液分離器５内に導かれる。なお、カソード気液分離器５の本体部１３の内部には、予め給水弁２１を開き給水口１９から水が供給され、少なくとも蓋部１６の隔壁部１８の下端を超える位置まで水が満たされている。
（ｄ）導入口１４から入ったカソードオフガスは、蓋部１６と隔壁部１８と本体部１３内に溜まった水によって形成された空間に入り、この部分でカソードオフガス中の水分が分離され、本体部１３に溜められる。
（ｅ）水分が除去されたカソードオフガスは蓋部１６の排気口１５から筐体１の外部に放出される。
【００５０】
カソード気液分離器５において、蓋部１６と隔壁部１８は一体成形（あるいは溶接や接着等を用いて一体的に形成）しているので、蓋部１６と隔壁部１８の境界線の漏れはない。また、蓋部１６と隔壁部１８及び本体部１３内に溜まった水によって形成された空間でカソードオフガスの気密性を確保している（つまり、本体部１３内は水封構造となっている）。このため、本体部１３と蓋部１６との接合部が、鉛直方向から見て隔壁部１８よりも外側に配置されているので、蓋部１６と本体部１３の接合部での気密性は不要となる。換言すると、本体部１３と蓋部１６との接合部には導入口１４から供給される気体の内圧がかからないため、本体部１３内の気体と本体部１３外の気体とが混ざり合うことを防止することができる。
【００５１】
その結果、蓋部１６と本体部１３の構造をパッキン、Ｏリングなどを使用しないシールレス構成にすることができるため、蓋部１６と本体部１３とを分離可能なカソード気液分離器５において、蓋部１６の着脱作業の効率化や装置構成の簡素化を実現できる。また、装置構成の簡素化により、カソード気液分離器５を低コスト化することができる。
【００５２】
また、本体部１３の側壁部１２と蓋部１６の隔壁部１８との間には、隙間が設けられている。これにより、側壁部１２と隔壁部１８との間に設けた隙間が断熱層となるので、本体部１３内に貯まった凝縮水の熱がカソード気液分離器５から外部へ出て行く放熱ロスを抑制することができる。そのため、カソード気液分離器５内の凝縮水の温度低下を防ぎ、凝縮水を水素生成装置２で使用する際の加熱量を抑制することができるため、燃料電池システムの運転効率を向上させることができる。
【００５３】
継続して運転すると、本体部１３の凝縮水の水面は徐々に上昇するが、凝縮水は蓋部１６の隔壁部１８と本体部１３の底面部１０の隙間を通って、本体部１３の側壁部１２に設けた排水口２０から凝縮水タンク７へ凝縮水が排出されて、本体部１３内の水位を一定にすることができる。このようにして、排水口２０から凝縮水を排出することにより、本体部１３の内部が凝縮水で満水になることを防ぎ、カソードオフガス経路が閉塞することを防止する。
【００５４】
また、側壁部１２に設ける排水口２０の鉛直方向の位置を上下方向の適所に選択することによって、本体部１３に貯まる凝縮水の水位を変更することが可能であり、水位センサや排出弁や制御部などの特別な装置を使用せずに、本体部１３の凝縮水の水位の上限を目標とする水位に一定に保つことができる。なお、本体部１３内の凝縮水の水位の下限の制御については、後述の変形例で説明する。
【００５５】
また、排水口２０は、隔壁部１８の第２開口部側１７の端部より重力方向の上側（つまり、第２開口部１７側の端部よりも鉛直方向に高い位置）に設けられている。そのため、排水口２０から凝縮水が排水されても、本体部１３内の凝縮水の水位は隔壁部１８の第２開口部側１７の端部より重力方向で上側になるため、蓋部１６と隔壁部１８と本体部１３内に溜まった水によって形成された空間の気密性を確保することができる。
【００５６】
この時、本体部１３の第１開口部１１は、本体部１３内の凝縮水の水面が水平になるよう、重力方向の上側に向かって開口するように設けられている（つまり、第１開口部１１の開口面が重力方向と直交している）。これにより、本体部１３内の凝縮水の水面と側壁部１２の上端との距離は側壁部１２の全周方向で一定に保たれている。その結果、本体部１３内の凝縮水の水位が上昇しても、本体部１３内の凝縮水が、側壁部１２の上端の一部分からカソード気液分離器５の外部へ漏れ出すことを防止することができる。
【００５７】
また、第２開口部１７は、本体部１３内の凝縮水の水面が水平になるよう、重力方向の下側に向かって開口するように設けられている（つまり、第２開口部１７の開口面が重力方向と直交している）。これにより、蓋部１６に設けた隔壁部１８の下端と本体部１３内に溜まった凝縮水の水面の距離（つまり、隔壁部１８の下端を基準とした凝縮水の水位）が、隔壁部１８の全周囲方向で等しくなる。そのため、本体部１３内の凝縮水の水位が低下しても、隔壁部１８の下端の一部分からカソードオフガスが漏れ出ることなく、蓋部１６と隔壁部１８と本体部１３内に溜まった水によって形成された空間の気密性を確実にすることができる。
【００５８】
更に、導入口１４及び排気口１５は、蓋部１６と隔壁部１８との接続部より内側に設けられていることにより、カソードオフガスは隔壁部１８の内側を通過する。そこで、側壁部１２と隔壁部１８が断熱壁となりカソードオフガスの放熱量を抑制し、カソードオフガスが筐体１から外へ放出される際にカソードオフガスの温度を高く保つことができる。そのため、筐体１の排気部での結露を防止することができる。
【００５９】
なお、実施の形態１ではカソード気液分離器５について説明しているが、アノード気液分離器６に本実施の形態の構成を応用してもよい。また、実施の形態１ではカソード気液分離器５と凝縮水タンク７を別々に構成しているが、凝縮水タンク７をカソード気液分離器５で兼ねる構成でもよい。さらに、上述のように、水素生成装置２から排出される燃焼排ガス中に含まれる水分をカソード気液分離器５によって分離して再利用してもよい。
（変形例）
図５は、実施の形態１の変形例における気液分離器の一例を示した図である。
【００６０】
図５に示すように、燃料電池システムにおける本変形例の気液分離器には、フロートセンサ３０が、側壁部１２の内部に収納されて、気液分離器の本体部１３内の凝縮水の水位の下限Ｌを検出できるように組み込まれている。
【００６１】
フロートセンサ３０は、蓋部１６に取り付けられて鉛直方向に延びる軸部３１と、軸部３１に取り付けられたフロート３２Ａと接点部３２Ｂとからなる水位検知部３２とを備える。フロート３２Ａは凝縮水の水面に浮かび、凝縮水の水位の上下に応じて、軸部３１上を上下する。接点部３２Ｂは、排水口２０と隔壁部１８の下端との間の、上記下限Ｌに対応する位置の軸部３１に固定されている。
【００６２】
これにより、制御器４０が、フロートセンサ３０の検知信号に基づいて、凝縮水の水位が、その下限Ｌに到達したことを検出できる。
【００６３】
このとき、制御器４０は、例えば、適宜の報知器（図示せず）を用いて、凝縮水の水位の異常を報知してもいいし、給水弁２１（図１参照）を開くように、給水弁２１の開閉動作を制御してもいい。これにより、凝縮水の水位の異常を知ることができるので、気液分離器の水不足によるガス漏れを防止できる。また、給水口１９から適量の水を本体部１３内に供給できるので、気液分離器の水不足によるガス漏れを防止できる。
【００６４】
なお、制御器４０は、例えば、マイクロプロセッサおよびメモリ等を備え、単独の制御器により上記給水弁２１の他、燃料電池システム１００（図１参照）の各部の動作を制御してもいいし、複数の制御器の協働により燃料電池システム１００の各部の動作を制御してもいい。
【００６５】
特に、本変形例では、蓋部１６にフロートセンサ３０を取り付けているので、本体部１３内に水が溜まっている状態でもフロートセンサ３０を容易に取り外すことができ、フロートセンサ３０のメンテナンスの作業効率が向上する。例えば、ぬるま湯が本体部１３内に溜まっている場合、カビ菌が発生しやすく、カビ菌が軸部３１と水位検知部３２との間に詰まることで、水位検知部３２の動作が制限され、フロートセンサ３０の精度が低下する場合がある。このような場合、本変形例では、実施の形態１で述べた蓋部の着脱作業の効率化と相俟って、フロートセンサ３０のメンテナンス性において有利な効果を発揮する。
【００６６】
なお、ここでは、凝縮水の水位の下限Ｌを検知できるフロートセンサ３０を例示したが、これに限らず、凝縮水の水位の上限および下限を検知できるフロートセンサを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係る気液分離器は、蓋部の着脱作業の効率化や装置構成の簡素化を実現できるため、固体高分子形燃料電池や固体酸化物形燃料電池に適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  底面部
１１  第１開口部
１２  側壁部
１３  本体部
１４  導入口
１５  排気口
１６  蓋部
１７  第２開口部
１８  隔壁部
１９  給水口
２０  排水口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月28日(2014.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部と、一端が前記底面部に接続され、他端に第１開口部を有する筒状の側壁部と、を有する本体部と、
前記第１開口部を覆うように配置され、気体の導入口及び排気口を有する蓋部と、
前記側壁部の内部に配置され、一端が前記蓋部と一体成形又は一体的に形成され、他端に第２開口部を有する筒状の隔壁部と、
前記側壁部の内部に収納され、前記蓋部に取り付けられる軸部と、
前記軸部に取り付けられ前記本体部内の水に浮かぶことで前記本体部内の水位を検出する水位検知部と、
を有し、
前記気体は、燃料電池から排出されるカソードオフガス又は燃料電池から排出されるアノードオフガス又は前記アノードオフガスを燃焼する燃焼器から排出される燃焼排ガスであるものとし、
前記隔壁部の前記第２開口部側の端部と前記底面部との間には、隙間が設けられており、
前記側壁部は、前記第２開口部側の端部よりも鉛直方向に高い位置に排水口が設けられており、
前記導入口及び前記排気口は、前記蓋部と前記隔壁部との接続部より内側に設けられており、
前記本体部と前記蓋部との接合部は、前記鉛直方向から見て前記隔壁部より外側に配置されている気液分離器。
【請求項２】
前記側壁部と前記隔壁部との間には、隙間が設けられている、請求項１に記載の気液分離器。
【請求項３】
前記第１開口部は、前記本体部内の水の水面が水平になるよう、重力方向の上側に向かって開口するように設けられている、請求項１又は２に記載の気液分離器。
【請求項４】
前記第２開口部は、前記本体部内の水の水面が水平になるよう、重力方向の下側に向かって開口するように設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の気液分離器。
【国際調査報告】
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