(57)【要約】【課題】燃料電池を速やかに暖機可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】反応ガスが供給されることで発電する燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０を経由するように冷媒を循環させる冷媒循環手段と、反応ガスを触媒燃焼させることにより高温の燃焼ガスを生成する触媒燃焼部６１と、触媒燃焼部６１で生成した燃焼ガスと循環する冷媒とを熱交換させることで、冷媒を加熱し、燃料電池スタック１０を加熱する熱交換部６２と、燃料電池スタック１０から排出されたオフガスと、熱交換部６２から排出された熱交換後の燃焼ガスとを合流させる合流部Ｃと、触媒燃焼部６１と合流部Ｃとの間に配置され、触媒燃焼部６１に向かう水分を捕らえるトラップ板７１と、を備える燃料電池システム１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池を経由するように熱媒体を循環させる熱媒体循環手段と、
反応ガスを触媒燃焼させることにより高温の燃焼ガスを生成する触媒燃焼部と、
前記触媒燃焼部で生成した燃焼ガスと循環する熱媒体とを熱交換させることで、熱媒体を加熱し、前記燃料電池を加熱する熱交換部と、
前記燃料電池から排出されたオフガスと、前記熱交換部から排出された熱交換後の燃焼ガスとを合流させる合流部と、
前記触媒燃焼部と前記合流部との間に配置され、前記触媒燃焼部に向かう水分を捕らえる捕水手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記捕水手段は、前記触媒燃焼部と前記熱交換部との間に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記捕水手段が捕らえた水分を貯溜する貯溜部を備え、
前記貯溜部は、前記触媒燃焼部の外周に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記捕水手段が捕らえた水分を貯溜する貯溜部を備え、
前記捕水手段が配置された部分において下流に向かうガスの流路断面積は、前記部分の上流よりも狭く、前記捕水手段が水分を捕らえる部分において負圧が発生し、当該負圧によって前記貯溜部に貯溜された水分が吸い出される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記捕水手段が捕らえた水分を貯溜する貯溜部と、
前記貯溜部に貯溜された水分を排出するドレンラインと、
を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス、反応ガス）がアノードに、酸素（酸化剤ガス、反応ガス）がカソードに、それぞれ供給されることで、電気化学反応が生じ発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池が注目されている。このような燃料電池は、燃料電池車等に搭載されつつある。
【０００３】
ところで、燃料電池を良好に発電させるには、アノード及びカソードにおける電極反応が良好に進むように、アノード等に含まれる触媒等に依存する好適発電温度（ＰＥＦＣの場合、７０〜８０℃）で発電させることが好ましい。
【０００４】
そこで、水素及び酸素を含む空気が混合されてなる反応ガス（燃料混合ガス）を、Ｐｔ、Ｒｕ等の触媒を内蔵する触媒燃焼部で触媒燃焼させて、高温の燃焼ガスを生成し、この高温の燃焼ガスを利用して燃料電池を暖機する燃料電池システムが提案されている（特許文献１参照）。
なお、燃焼ガスは、未燃焼の水素を含む虞があるので、燃料電池から排出されたオフガスと合流され、希釈された後、外部に排出される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８７３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、燃料電池から排出されるオフガスは、多湿であるため、水蒸気や結露水（これらを水分と総称する）を含み、この水分が、燃焼ガスとオフガスとが合流する合流部から触媒燃焼部に向かって流れてしまう虞がある。なお、このような水分の流れは、加速・減速を繰り返したり、坂道を走行したり、坂道に停車されたりする燃料電池車等において生じやすい。
【０００７】
このように流れる水分が、触媒燃焼部に内蔵される触媒の表面に付着したり、付着後に低温環境下に曝され凍結すると、触媒の機能を発揮させる有効表面積が小さくなってしまう。
そして、システム起動時において、有効表面積が小さくなった状態の触媒燃焼部に反応ガス（水素、空気）を導入すると、触媒燃焼が良好に進行せず、高温の燃焼ガスが好適に生成せず、燃料電池を速やかに暖機できない。
【０００８】
そこで、本発明は、燃料電池を速やかに暖機可能な燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池を経由するように熱媒体を循環させる熱媒体循環手段と、反応ガスを触媒燃焼させることにより高温の燃焼ガスを生成する触媒燃焼部と、前記触媒燃焼部で生成した燃焼ガスと循環する熱媒体とを熱交換させることで、熱媒体を加熱し、前記燃料電池を加熱する熱交換部と、前記燃料電池から排出されたオフガスと、前記熱交換部から排出された熱交換後の燃焼ガスとを合流させる合流部と、前記触媒燃焼部と前記合流部との間に配置され、前記触媒燃焼部に向かう水分を捕らえる捕水手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システムである。
【００１０】
このような燃料電池システムによれば、触媒燃焼部と合流部との間に配置された捕水手段が、燃料電池のオフガスに含まれ触媒燃焼部に向かう水分を、捕らえる。すなわち、燃料電池のオフガスに含まれる水分が、触媒燃焼部に内蔵される触媒に付着することを抑制できる。
これにより、水分の付着による触媒燃焼（反応）の低下を防止できる。よって、システム起動時において、触媒燃焼部によって高温の燃焼ガスを良好に生成し、熱交換部において、高温の燃焼ガスで熱媒体を良好に加熱できる。ゆえに、燃料電池を速やかに暖機でき、システムの起動性が確保される。
【００１１】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記捕水手段は、前記触媒燃焼部と前記熱交換部との間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このような燃料電池システムによれば、熱交換部で凝縮し、触媒燃焼部に向かう凝縮水も、捕水手段で捕らえることができる。
【００１３】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記捕水手段が捕らえた水分を貯溜する貯溜部を備え、前記貯溜部は、前記触媒燃焼部の外周に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
このような燃料電池システムによれば、捕水手段が捕らえた水分を、貯溜部で貯溜できる。
また、貯溜部は触媒燃焼部の外周に配置されているので、触媒燃焼部で発生する燃焼熱が、貯溜部に貯溜された水分に伝達し、この水分を蒸発（気化）させることができる。そして、適宜な排出手段を利用して、蒸発した水分（水蒸気）を容易に排出できる。
【００１５】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記捕水手段が捕らえた水分を貯溜する貯溜部を備え、前記捕水手段が配置された部分において下流に向かうガスの流路断面積は、前記部分の上流よりも狭く、前記捕水手段が水分を捕らえる部分（後記する実施形態では捕水口７３近傍）において負圧が発生し、当該負圧によって前記貯溜部に貯溜された水分が吸い出されることを特徴とする。
【００１６】
このような燃料電池システムによれば、捕水手段が捕らえた水分を、貯溜部で貯溜できる。
そして、捕水手段が配置された部分において下流に向かうガスの流路断面積は、前記部分の上流よりも狭いので、捕水手段が配置された部分において、下流に向かうガスの流速が増加する。これにより、捕水手段が水分を捕らえる部分において負圧が発生する。そして、この負圧によって、貯溜部に貯溜された水分を吸い出し、排出できる。
【００１７】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記捕水手段が捕らえた水分を貯溜する貯溜部と、前記貯溜部に貯溜された水分を排出するドレンラインと、を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような燃料電池システムによれば、捕水手段が捕らえた水分を、貯溜部で貯溜できる。そして、ドレンラインにより、貯溜部に貯溜された水分を排出できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料電池を速やかに暖機可能な燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２１】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池車（移動体）に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０を経由するように冷媒（熱媒体）を循環させる冷媒循環系（熱媒体循環手段）と、循環する冷媒を加熱する冷媒加熱系と、これらを電子制御するＥＣＵ８０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。
【００２２】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セルが積層して構成されたスタックであり、複数の単セルは直列で接続されている。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟む２枚の導電性を有するセパレータと、を備えている。ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜等からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソード（電極）とを備えている。
【００２３】
アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノード及びカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。
【００２４】
各セパレータには、各ＭＥＡの全面に水素又は空気を供給するための溝や、全単セルに水素又は空気を給排するための貫通孔が形成されており、これら溝及び貫通孔がアノード流路１１（燃料ガス流路）、カソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。
そして、アノード流路１１を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路１２を介して各カソードに空気が供給されると、電極反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、ＯＣＶが所定ＯＣＶ以上となった状態で、燃料電池スタック１０と外部負荷（走行用のモータ等）とが接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
【００２５】
また、各セパレータには、単セルを適宜に冷却するために冷媒が通流する溝や貫通孔が形成されており、これら溝及び貫通孔が、燃料電池スタック１０の冷媒流路１３として機能している。
【００２６】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、常閉型の遮断弁２２とを備えている。
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａを介して、アノード流路１１の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ８０からの指令によって遮断弁２２が開かれると、水素が、水素タンク２１から遮断弁２２等を通って、アノード流路１１に供給されるようになっている。
【００２７】
アノード流路１１の出口は、配管２２ｂを介して、後記する希釈器３２に接続されている。そして、アノード流路１１から排出された未消費の水素を含むアノードオフガスが、希釈器３２に排出されるようになっている。
【００２８】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１と、希釈器３２とを備えている。
コンプレッサ３１は、配管３１ａを介して、カソード流路１２の入口に接続されている。そして、コンプレッサ３１は、ＥＣＵ８０の指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込み、カソード流路１２に供給するようになっている。
なお、配管３１ａには、カソード流路１２に向かう空気を加湿する加湿器（図示しない）が設けられている。
【００２９】
カソード流路１２の出口は、配管３２ａを介して、希釈器３２に接続されている。そして、カソード流路１２から排出されたカソードオフガスは希釈器３２に供給されるようになっている。
【００３０】
希釈器３２は、アノード系からのアノードオフガスと、カソード流路１２からのカソードオフガスとを混合し、アノードオフガス中の水素を希釈する機器であり、これらガスを混合し、水素を希釈するための希釈空間を備えている。そして、希釈された後のガスは、配管３２ｂを通って、車外（外部）に排出されるようになっている。
【００３１】
＜冷媒循環系＞
冷媒循環系は、燃料電池スタック１０の冷媒流路１３を経由するように、エチレングリコール等の冷媒を循環させる系であって、冷媒ポンプ４１を備えている。
【００３２】
冷媒流路１３の出口は、配管４１ａ、冷媒ポンプ４１、配管４１ｂ、後記する冷媒管６５、配管４１ｃを介して、冷媒流路１３の入口に接続されている。そして、冷媒ポンプ４１がＥＣＵ８０の指令に従って作動すると、冷媒が燃料電池スタック１０を経由しつつ循環するようになっている。
なお、配管４１ａには、冷媒の温度が所定温度以上である場合に開くサーモスタット（図示しない）が設けられている。そして、このサーモスタットが開いた場合、高温の冷媒がラジエータ（図示しない）に導入され、このラジエータで冷却された後、配管４１ａに戻るようになっている。
【００３３】
＜冷媒加熱系＞
冷媒加熱系は、システム起動時に、循環する冷媒を介して燃料電池スタック１０を暖機（加熱）する系であって、常閉型の水素導入弁５１と、常閉型の空気導入弁５２と、触媒燃焼器６０とを備えている。
【００３４】
空気導入弁５２の上流側は配管５２ａを介して配管３１ａに接続されており、空気導入弁５２の下流側は配管５２ｂを介して、触媒燃焼器６０の触媒燃焼部６１に接続されている。そして、コンプレッサ３１の作動中、空気導入弁５２がＥＣＵ８０によって開かれると、酸素を含む空気（酸化剤ガス）が触媒燃焼部６１に向かうようになっている。
【００３５】
水素導入弁５１の上流側は配管５１ａを介して配管２１ａに接続されており、水素導入弁５１の下流側は配管５１ｂを介して配管５２ｂに接続されている。そして、ＥＣＵ８０からの指令によって水素導入弁５１が開かれると、水素（燃料ガス）が配管５２ｂ内に吐出され、配管５２ｂを通る空気と混合し、反応ガス（燃料混合ガス）を生成するようになっている。次いで、この生成した反応ガスは、触媒燃焼部６１に導入されるようになっている。
つまり、本実施形態において、触媒燃焼器６０と燃料電池スタック１０とは、水素タンク２１（水素源）とコンプレッサ３１（空気源）に対して、並列で配置されている。
【００３６】
［触媒燃焼器］
触媒燃焼器６０は、反応ガスを触媒下で触媒燃焼（反応）させ、その燃焼熱によって、冷媒を介して燃料電池スタック１０を暖機（加熱）する機器である。
そして、熱交換後の燃焼ガス（排気ガス）は、配管５２ｃを通って、燃料電池スタック１０からのオフガス（アノードオフガス、カソードオフガス）が通流する配管３２ｂに排出されるようになっている。これにより、触媒燃焼器６０から未燃焼の水素が排出されたとしても、この水素が燃料電池スタック１０のオフガスで希釈された後、車外に排出されるようになっている。
すなわち、配管３２ｂと配管５２ｃとの合流部が、燃料電池スタック１０のオフガスと熱交換後の燃焼ガスとを合流させる合流部Ｃとして機能している。ただし、配管５２ｃの合流位置はこれに限定されず、例えば、配管３２ａに合流する構成でもよい。
【００３７】
ここで、図２を参照して、触媒燃焼器６０の具体的構造を説明する。
本実施形態に係る触媒燃焼器６０は、その外形が横置きされた円柱状を呈しており、高温の燃焼ガスを生成する触媒燃焼部６１と、燃焼ガスと冷媒とを熱交換させる熱交換部６２と、触媒燃焼部６１と熱交換部６２との間に配置された逆半円板状のトラップ板７１（捕水手段）と、タンク部７２（貯溜部）とを備えている。
【００３８】
触媒燃焼部６１と熱交換部６２とは、骨格となる円筒状の筐体６３を共有し、一体に構成されており、熱交換部６２は触媒燃焼部６１の下流に配置されている。
【００３９】
［触媒燃焼部］
触媒燃焼部６１を構成する筐体６３内には、触媒本体６４が配置されている。触媒本体６４は、コージエライト等から形成され、反応ガス（燃料混合ガス）が導入される複数の細孔を有するハニカム体と、前記各細孔を取り囲む壁面に担持された触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）と、を備えている。
【００４０】
そして、反応ガスが配管５２ｂから触媒本体６４に導入されると、水素及び酸素が触媒下で触媒燃焼し、燃焼熱を帯びた高温の燃焼ガスを生成し、この高温の燃焼ガスが熱交換部６２に供給されるようになっている。
また、触媒燃焼部６１には、システム起動時において、触媒の暖機を促進するため適宜に作動するグロープラグ（図示しない）が設けられている。
【００４１】
［熱交換部］
熱交換部６２を構成する筐体６３内には、配管４１ｂからの冷媒が通流する冷媒管６５が配置されている。そして、高温の燃焼ガスは、冷媒管６５を通流する冷媒を加熱した後、配管５２ｃに排出されるようになっている。
ただし、熱交換部６２の具体的構造はこれに限定されず、例えば、冷媒が筐体６３の外周面に沿って通流すると共に、筐体６３に複数のフィンが設けられ、高温の燃焼ガスが、前記フィンを介して、外周面に沿って通流する冷媒を加熱する構成でもよい。
【００４２】
［トラップ板］
トラップ板７１は、下流から上流の触媒燃焼部６１に向かう液体状の水分を捕らえる板状の捕水手段であって、触媒燃焼部６１と熱交換部６２との間（触媒燃焼部６１と合流部Ｃとの間）であって、触媒燃焼部６１に向かう水分が通流する筐体６３の底壁部に配置されている。トラップ板７１は、触媒燃焼部６１と熱交換部６２の間における筐体６３の底壁部が、燃焼ガスの通流方向の下流に向かって、部分的に斜めに立ち上がることで構成されている。
【００４３】
これにより、燃料電池スタック１０のオフガスに含まれ配管５２ｃ及び触媒燃焼器６０を逆流し、触媒燃焼部６１に向かう水分（生成水）や、熱交換部６２で結露することで生成し触媒燃焼部６１に向かう水分（結露水）が、トラップ板７１で捕らえられ（矢印Ａ１参照）、これら水分が、触媒本体６４の触媒の表面に付着しないようになっている。
【００４４】
また、トラップ板７１は、前記したように、筐体６３の底壁部から斜めに立ち上がるように形成されているので、トラップ板７１が配置された筐体６３の部分において、下流の熱交換部６２に向かう燃焼ガスの流路断面積Ｓ１は、前記部分よりも上流の流路断面積Ｓ２よりも狭くなっている（Ｓ１＜Ｓ２）。
【００４５】
これにより、トラップ板７１が配置された部分において、熱交換部６２に向かう燃焼ガスの流速が増加し、その結果、筐体６３の底壁部とトラップ板７１との間に形成された、輪切り断面視で細長状を呈する水分の捕水口７３近傍で、負圧が発生するようになっている。そして、この負圧により、タンク部７２に貯溜される水分、又は後記するように加熱されることで生成した水蒸気が吸い出され、タンク部７２から排出されるようになっている。
【００４６】
［タンク部］
タンク部７２は、トラップ板７１が捕らえた水分を一時的に貯溜する部分であり、触媒燃焼部６１の外周に配置されている。すなわち、タンク部７２は、触媒燃焼部６１を構成する円筒状の筐体６３の径方向外側に、筐体６３と同心かつ所定間隔を隔てて設けられ、その両端が閉じた円筒状の筐体で構成されている。そして、タンク部７２を構成する筐体の内部に水分が貯溜されると共に、この水分に触媒本体６４で発生する燃焼熱が伝達するようになっている。よって、燃焼熱が貯溜された水分に速やかに伝達するように、タンク部７２内にフィン、リブ等を設けてもよい。
【００４７】
これにより、貯溜された水分が燃焼熱よって気化して水蒸気となり、前記した負圧によって、タンク部７２から容易に排出されるようになっている（矢印Ａ２参照）。
なお、このように触媒燃焼部６１の外周に配置されたタンク部７２内の空間は、触媒燃焼部６１の熱が、触媒燃焼器６０の近傍に配置された機器に、直接伝達することを防止する断熱層としても機能している。これにより、前記近傍に配置される機器が、高温で作動する触媒燃焼部６１から、熱害を受けにくくなっている。
【００４８】
また、タンク部７２内と触媒燃焼部６１内とが連通するように、筐体６３に連通孔７４が形成されている。これにより、前記負圧によって、筐体６３内のガスがタンク部７２内に吸気されると共に（矢印Ａ３参照）、タンク部７２内の水分が好適に吸い出されるようになっている。
【００４９】
なお、連通孔７４の大きさは、触媒燃焼部６１に向かうべき反応ガス（燃料混合ガス）が多量にタンク部７２に流入しないように、できるだけ小さいことが好ましい。
この他に例えば、タンク部７２内と触媒燃焼器６０の外部とが連通するように連通孔７６を形成してもよいし（図３参照）、静圧がタンク部７２内に入力されるように、静圧管等によって、タンク部７２内と触媒燃焼器６０よりも上流の配管５２ｂとを接続してもよい。
【００５０】
＜ＥＣＵ＞
図１に戻って説明を続ける。
ＥＣＵ８０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。
【００５１】
≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作を説明する。
ＩＧ（図示しない）がＯＮされ、システム起動時において、燃料電池スタック１０の温度が暖機必要温度（例えば０℃）以下であり、燃料電池スタック１０を暖機する必要があると判断したＥＣＵ８０は、水素導入弁５１及び空気導入弁５２を開くと共に、コンプレッサ３１及び冷媒ポンプ４１を作動させる。
なお、燃料電池スタック１０の温度は、例えば、配管４１ａに設けられた温度センサ（図示しない）によって検出される。
【００５２】
そうすると、触媒燃焼部６１に反応ガス（水素と空気とが混合されたもの）が供給され、触媒燃焼部６１における触媒燃焼によって高温の燃焼ガスが生成する。そして、この燃焼ガスが熱交換部６２において循環する冷媒を加熱し、これにより、燃料電池スタック１０が暖機（加熱）される。
【００５３】
その後、燃料電池スタック１０の温度が暖機完了温度（例えば７０〜９０℃）になると、ＥＣＵ８０は、水素導入弁５１及び空気導入弁５２を閉じ、触媒燃焼器６０による燃料電池スタック１０の暖機を終了する。
そして、ＥＣＵ８０は、遮断弁２２を開き、燃料電池スタック１０に水素を供給した後、アクセル等からの発電要求量に対応して、燃料電池スタック１０を発電させる。
【００５４】
≪燃料電池システムの効果≫
次に、燃料電池システム１の効果を説明する。
触媒燃焼器６０による暖機後であって、燃料電池スタック１０の発電中に燃料電池車が加速・減速を繰り返したり、燃料電池車が坂道で停車したこと等によって、燃料電池スタック１０のオフガスに含まれる水分（生成水）や、熱交換部６２で生成した水分（結露水）が、配管５２ｃ及び触媒燃焼器６０を逆流し、触媒本体６４に向かっても、これら水分は、トラップ板７１で捕らえられ（矢印Ａ１参照）、タンク部７２で一時的に貯溜される。
【００５５】
これにより、これら水分が触媒本体６４の触媒の表面に付着したり、その後低温環境下になっても、触媒本体６４の触媒の表面で凍結することは防止され、触媒機能を発揮させる有効表面積が小さくならない。
したがって、次回システム起動時に、触媒燃焼器６０で燃料電池スタック１０を暖機する場合、触媒燃焼部６１で高温の燃焼ガスを良好に生成し、熱交換部６２において冷媒を介して燃料電池スタック１０を良好に加熱できる。つまり、次回暖機時において、燃料電池スタック１０を速やかに暖機でき、システム起動性が確保される。
【００５６】
また、次回暖機時において、触媒燃焼部６１から熱交換部６２に向かう燃焼ガスによって、トラップ板７１の捕水口７３近傍で負圧が発生する。そして、この負圧により、タンク部７２に貯溜されている水分を吸い出し、排出できる（矢印Ａ２参照）。これにより、タンク部７２は、その後に触媒燃焼部６１に向かう水分を新たに貯溜できる。
【００５７】
さらに、タンク部７２は触媒燃焼部６１の外周に配置されているので、タンク部７２に貯溜された水分は、次回暖機時において発熱する触媒燃焼部６１によって加熱され、気化し、前記負圧によって、タンク部７２から速やかに排出される。
【００５８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。
【００５９】
前記した実施形態では、触媒燃焼部６１と、熱交換部６２とが一体である触媒燃焼器６０を例示したが、触媒燃焼部６１と熱交換部６２とが別体の構成でもよい。
【００６０】
前記した実施形態では、トラップ板７１（捕水手段）が触媒燃焼部６１と熱交換部６２との間にのみ配置された構成を例示したが、その他に例えば、触媒燃焼器６０と合流部Ｃとの間の配管５２ｃ上に別のトラップ板を設け、これに対応してタンク部（貯溜部）も設ける構成としてもよい。すなわち、触媒燃焼部６１と合流部Ｃとの間に、複数の捕水手段を備える構成でもよい。
【００６１】
その他に例えば、図３に示すように、タンク部７２に貯溜された水分を車外（外部）に排出するドレンラインを備える構成としてもよい。ドレンラインは、ＥＣＵ８０によって適宜に開かれる常閉型のドレン弁７５と、配管７５ａ、７５ｂとを備えている。
【００６２】
そして、ドレン弁７５が開かれると、タンク部７２内の水分が、配管７５ａ、ドレン弁７５、配管７５ｂを通って車外に排出されるようになっている。このようにドレンラインを備える場合、燃焼ガスの流速が小さく、負圧が小さくても、ドレン弁７５を開くことにより、適宜に排出できる。
【００６３】
なお、この構成の場合、タンク部７２内の水分が配管７５ａに速やかに流入するように、タンク部７２の底面はテーパ面であることが好ましい。また、触媒燃焼部６１の熱がドレン弁７５に伝達するように、例えばドレン弁７５を触媒燃焼部６１の近傍に配置し、ドレン弁７５の凍結を防止することが好ましい。さらに、タンク部７２内に貯溜された水分量を検出する水位センサを設け、ＥＣＵ８０は、この水位センサから入力される水分量に基づいて、タンク部７２が溢れないように、ドレン弁７５を開く構成としてもよい。さらにまた、配管７５ｂの下流端に、走行風の流速を高め負圧を発生させる負圧発生手段（例えばエゼクタ）を設け、この負圧により、タンク部７２内の水分を吸引し、車外に速やかに排出する構成としてもよい。
【００６４】
前記した実施形態では、捕水手段がトラップ板７１である構成を例示したが、捕水手段の具体的構成はこれに限定されない。例えば、トラップ板７１に代えて、筐体６３の底壁部に、筐体６３内とタンク部７２内とを連通する捕水孔を形成し、これを捕水手段としてもよい。また、トラップ板７１に代えて、アルミナ等の多孔質体から形成され、その内部に水分を捕水可能な捕水体を設け、これを捕水手段としてもよい。
【００６５】
前記した実施形態では、燃料電池システム１が燃料電池自動車に搭載された場合を例示したが、その他に例えば、自動二輪車、列車、船舶に搭載された燃料電池システムでもよい。また、家庭用の据え置き型の燃料電池システムや、給湯システムに組み込まれた燃料電池システムに、本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る触媒燃焼器の側断面図である。
【図３】変形例に係る触媒燃焼器の側断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック（燃料電池）
４１    冷媒ポンプ（熱媒体循環手段）
６０    触媒燃焼器
６１    触媒燃焼部
６２    熱交換部
７１    トラップ板（捕水手段）
７２    タンク部（貯溜部）
７５    ドレン弁（ドレンライン）
Ｃ      合流部
Ｓ１、Ｓ２  流路断面積
【図１】
2010140791.tif 000003
【図２】
2010140791.tif 000004
【図３】
2010140791.tif 000005