(57)【要約】【課題】冷却性能を向上させることができる燃料電池システムを得る。【解決手段】排気経路５３上には、排気中の水分を吸着しかつ加熱すると吸着した水分を脱離する２つの吸着器４０が設けられている。吸着器４０の下流には、排気を冷気と暖気とに分けるボルテックスチューブ４２が設けられている。この冷気を利用して燃料電池スタック１２の冷却を行うことができる。また、ボルテックスチューブ４２からの暖気を２つの吸着器４０のいずれか他方に流すように流路を変更可能とする第２分岐弁４４と、排気が流された吸着器４０とは別の吸着器４０にボルテックスチューブ４２からの暖気が流れるように制御する制御装置４８とが設けられている。これを一方の吸着器４０と他方の吸着器４０とで交互に繰り返すことで、常に水分量が少ない排気をボルテックスチューブ４２に供給することができるので、より温度の低い冷気を安定して得ることができる。【選択図】図１
2019036468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックから反応後の排気を排出するための排気経路上に設けられると共に、前記排気中の水分を吸着しかつ加熱すると吸着した前記水分を脱離する少なくとも２つ以上の吸着器と、
前記吸着器の上流に設けられかつ前記排気を少なくとも２つ以上の前記吸着器のいずれかに流すように流路を変更可能とする第１分岐弁と、
前記吸着器の下流に設けられかつ前記排気を冷気と暖気とに分離するボルテックスチューブと、
前記ボルテックスチューブからの前記暖気を少なくとも２つ以上の前記吸着器のいずれかに流すように流路を変更可能とする第２分岐弁と、
前記第１分岐弁にて前記排気が流された前記吸着器とは別の前記吸着器に前記ボルテックスチューブからの前記暖気が流れるように前記第２分岐弁を制御する制御装置と、
を有する燃料電池システム。
【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】
特許文献１には、燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムは、燃料電池スタックから排出される排気の排出経路上にボルテックスチューブを設けて、このボルテックスチューブの熱分離作用を利用して、冷気噴出し口から流出する排気を燃料電池スタック等の冷却に用いている。また、ボルテックスチューブの暖気噴出し口から流出する排気を燃料電池スタック等の加熱に用いている。つまり、排気を機器の冷却や加熱に再利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２６６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ボルテックスチューブは一般的に、導入される気体に水分が多く含まれていると、熱分離性能が低下する特性を有する。一方、水素燃料の燃料電池スタックの排気には、水成分が多く含まれている。このため、特許文献１に開示された燃料電池システムでは、ボルテックスチューブの熱分離性能が低くなり、機器の十分な冷却を行うことができない可能性がある。したがって、上記先行技術はこの点で改良の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、冷却性能を向上させることができる燃料電池システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明に係る燃料電池システムは、燃料電池スタックから反応後の排気を排出するための排気経路上に設けられると共に、前記排気中の水分を吸着しかつ加熱すると吸着した前記水分を脱離する少なくとも２つ以上の吸着器と、前記吸着器の上流に設けられかつ前記排気を少なくとも２つ以上の前記吸着器のいずれかに流すように流路を変更可能とする第１分岐弁と、前記吸着器の下流に設けられかつ前記排気を冷気と暖気とに分離するボルテックスチューブと、前記ボルテックスチューブからの前記暖気を少なくとも２つ以上の前記吸着器のいずれかに流すように流路を変更可能とする第２分岐弁と、前記第１分岐弁にて前記排気が流された前記吸着器とは別の前記吸着器に前記ボルテックスチューブからの前記暖気が流れるように前記第２分岐弁を制御する制御装置と、を有する。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、燃料電池スタックから反応後の排気を排出するための排気経路上には、少なくとも２つ以上の吸着器が設けられている。この吸着器は、排気中の水分を吸着しかつ加熱すると吸着した水分を脱離する。また、吸着器の上流には、排気を少なくとも２つ以上の吸着器のいずれかに流すように流路を変更可能とする第１分岐弁が設けられており、吸着器の下流には、排気を冷気と暖気とに分けるボルテックスチューブが設けられている。したがって、ボルテックスチューブからの冷気を利用して機器の冷却を行うことができる。ところで、一般的に、ボルテックスチューブは、導入される気体に水分が多く含まれていると、冷気と暖気とに分離する熱分離性能が低下する。しかしながら、本発明では、ボルテックスチューブの上流側に吸着器が設けられており、この吸着器は排気中の水分を吸着することで排気の水分量を低減させることから、ボルテックスチューブの熱分離性能が向上してより温度の低い冷気を得ることができる。
【０００８】
また、本発明では、ボルテックスチューブからの暖気を少なくとも２つ以上の吸着器のいずれかに流すように流路を変更可能とする第２分岐弁と、第１分岐弁にて排気が流された吸着器とは別の吸着器にボルテックスチューブからの暖気が流れるように第２分岐弁を制御する制御装置とが設けられている。すなわち、吸着器には、暖気が導入可能とされていることから、吸着した水分量が多くなることで一方の吸着器の水分の吸着性能が低下した場合、排気を他方の吸着器に導入して排気中の水分量を低減させながら水分の吸着性能が低下した一方の吸着器にボルテックスチューブからの暖気を導入して水分を脱離させることで水分の吸着性能を回復させることができる。これを一方の吸着器と他方の吸着器とで交互に繰り返すことで、常に水分量が少ない排気をボルテックスチューブに供給することができるので、より温度の低い冷気を安定して得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の本発明に係る燃料電池システムは、冷却性能を向上させることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池システムの概略構成の一例を示す構成図である。
【図２】第２実施形態に係る燃料電池システムの概略構成の一例を示す構成図である。
【図３】第３実施形態に係る燃料電池システムの概略構成の一例を示す構成図である。
【図４】第４実施形態に係る燃料電池システムの概略構成の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、燃料電池システムが車両に搭載された場合の形態例を説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１を参照して、本実施形態に係る燃料電池システム１０の構成について説明する。図１に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２、調圧弁１４、気液分離部１６、第１ポンプ１８、排水弁２０、ラジエータ２２、第２ポンプ２４、流量計２６、コンプレッサ２８及びインタークーラ３０を備える。また、燃料電池システム１０は、エア調整弁３２、凝縮器３４、貯水タンク３６、第１分岐弁３８、吸着器４０、ボルテックスチューブ４２、第２分岐弁４４、第３ポンプ４６及び制御装置４８を更に備える。
【００１３】
燃料電池スタック１２は、図示しない水素タンクから送られる水素と、コンプレッサ２８から送られる空気中の酸素との電気化学反応によって発電するユニットであり、複数の単セルが積層されて形成されている。調圧弁１４は、開示の技術の減圧部の一例であり、水素タンクから燃料電池スタック１２へ水素を供給する水素供給経路５０内の水素を減圧させる。
【００１４】
気液分離部１６は、燃料電池スタック１２から排出された水素及び反応ガスを気体成分と液体成分とに分離する。第１ポンプ１８は、気液分離部１６により分離された気体成分に含まれる水素を、水素供給経路５０上に送り出す循環ポンプとして機能する。また、気液分離部１６により分離された液体成分は、排水弁２０を介して凝縮器３４へ排出される。
【００１５】
ラジエータ２２は、例えば外気を取り込む図示しないファンを有し、ファンを回転させることによって、冷却水循環経路５２を流れる冷却水を冷却する。冷却水循環経路５２を流れる冷却水は、ラジエータ２２から第２ポンプ２４によって燃料電池スタック１２へ送られて燃料電池スタック１２を冷却し、その後ラジエータ２２へ戻される。冷却水循環経路５２上には、三方弁５４が設けられており、三方弁５４によって、燃料電池スタック１２からラジエータ２２へと向かう冷却水はラジエータ２２をバイパス可能とされている。
【００１６】
流量計２６は、燃料電池スタック１２に空気を供給する空気供給経路５６上に設けられており、空気供給経路５６内を流れる空気量を測定する。コンプレッサ２８は、空気供給経路５６内を流れる空気を圧縮する。インタークーラ３０は、コンプレッサ２８により圧縮されたことで温度が上昇した空気供給経路５６内の空気を冷却する。冷却された圧縮空気は、燃料電池スタック１２へと送られる。
【００１７】
エア調整弁３２は、燃料電池スタック１２から排出される排気（使用済み空気）が排出される排気経路５３上に設けられており、この空気の排気量を調整する。凝縮器３４は、排気経路５３上に設けられており、供給された排気経路５３内を流れる排気を、ボルテックスチューブ４２から送られる冷気により低温とされた凝縮コア５８（熱交換器）にて冷却することで液体と気体とに分離する。凝縮器３４により分離された液体と、排水弁２０から排出された液体成分とは、貯水タンク３６内に貯蔵される。
【００１８】
第１分岐弁３８は、三方弁とされており、制御装置４８による制御によって、閉状態、第１開状態、及び第２開状態の何れかの状態となる弁体である。閉状態は、並行に２つ設けられた吸着器４０のいずれへの排気の供給を遮断する状態である。また、第１開状態は、２つ設けられた吸着器４０のうち一方の吸着器４０への排気の供給を行い、２つ設けられた吸着器４０のうち他方の吸着器４０への排気の供給を遮断する状態である。また、第２開状態は、２つ設けられた吸着器４０のうち他方の吸着器４０への排気の供給を行い、２つ設けられた吸着器４０のうち一方の吸着器４０への排気の供給を遮断する状態である。
【００１９】
吸着器４０は、内部に図示しない吸着材が収容されており、この吸着材は一例としてシリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ等とされている。また、吸着器４０は、凝縮器３４からの排気が送られる。したがって、吸着器４０を通過する排気中の水分が吸着材に吸着される。なお、吸着器４０は、ボルテックスチューブ４２からの暖気が供給され加熱されると、吸着材に吸着された水分が脱離される。
【００２０】
ボルテックスチューブ４２は、凝縮器３４から供給された空気を冷気と暖気とに分離する。第２分岐弁４４は、三方弁とされており、制御装置４８による制御によって、閉状態、第１開状態、及び第２開状態の何れかの状態となる弁体である。閉状態は、２つ設けられた吸着器４０のいずれへのボルテックスチューブ４２からの暖気の供給を遮断する状態である。また、第１開状態は、２つ設けられた吸着器４０のうち一方の吸着器４０へのボルテックスチューブ４２からの暖気の供給を行い、２つ設けられた吸着器４０のうち他方の吸着器４０へのボルテックスチューブ４２からの暖気の供給を遮断する状態である。また、第２開状態は、２つ設けられた吸着器４０のうち他方の吸着器４０へのボルテックスチューブ４２からの暖気の供給を行い、２つ設けられた吸着器４０のうち一方の吸着器４０へのボルテックスチューブ４２からの暖気の供給を遮断する状態である。
【００２１】
第３ポンプ４６は、貯水タンク３６内の液体をインタークーラ３０の内部に設けられた熱交換部６４を経て車外へ放出する。この熱交換部６４では、コンプレッサ２８により供給された空気と貯水タンク３６からの液体との間で熱交換を行う。
【００２２】
制御装置４８は、一例として図示しないＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を備える。ＥＣＵは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を含むマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵには、前述した第１分岐弁３８及び第２分岐弁４４が接続されており、第１分岐弁３８及び第２分岐弁４４をそれぞれ制御する。具体的には、第１分岐弁３８にて排気が流されたいずれかの吸着器４０とは別の吸着器４０に、ボルテックスチューブ４２からの暖気が流れるように第２分岐弁４４を制御する。
【００２３】
（第１実施形態の作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００２４】
ここで、本実施形態に係る燃料電池システム１０の作用について説明する。水素タンクから調圧弁１４を通って燃料電池スタック１２に減圧された水素が送られると共に、コンプレッサ２８により圧縮された空気が燃料電池スタック１２へ送られると、電気化学反応による発電に伴って気液分離部１６へ水素及び反応ガスが排出され、エア調整弁３２を経て凝縮器３４へ使用済み空気が排気される。気液分離部１６では、水素及び反応ガスを気体成分と液体成分とに分離し、液体成分は排水弁２０を介して凝縮器３４へ排出される。
【００２５】
凝縮器３４では、排気が冷却されるため、排気中の水分が凝縮する。これにより、排気は液体と気体とに分離され、分離された液体及び上述の気液分離部１６からの液体成分が貯水タンク３６内に貯蔵される。一方、液体と分離された排気は、制御装置４８により第１開状態とされた第１分岐弁３８により一方の吸着器４０へ送られる。排気は、一方の吸着器４０を通過する際に排気中の水分が吸着剤に吸着されることでより乾いた状態となってボルテックスチューブ４２へ送られる。ボルテックスチューブ４２により、排気は冷気と暖気とに熱分離される。暖気は、制御装置４８により第２開状態とされた第２分岐弁４４を経て他方の吸着器４０へ送られる。
【００２６】
ボルテックスチューブ４２から噴出される冷気は、凝縮器３４内の凝縮コア５８へと送られる。したがって、凝縮器３４内にて冷やされた凝縮コア５８によって燃料電池スタック１２から排出される水分量の多い排気からの凝縮水の生成が一層促される。つまり、排気の気体と液体とへの分離がより促進される。これにより、凝縮器３４を通過した気体内の水分量が低下すると共に、貯水タンク３６内に貯蔵される液体量が増加する。
【００２７】
水分量が低下した気体が凝縮器３４からボルテックスチューブ４２へと送られることで、ボルテックスチューブ４２の熱分離性能が向上してボルテックスチューブ４２から噴出される冷気の温度が一層低下する。これによって、凝縮器３４内にてより一層凝縮水の生成が促される。
【００２８】
貯水タンク３６内に貯蔵される液体は、第３ポンプ４６によりインタークーラ３０へ送られ、圧縮されることで高温になった吸入空気と熱交換部６４にて熱交換を行い、その後放出される。つまり、インタークーラ３０の冷却性能が向上する。これにより、燃料電池スタック１２へ送られる圧縮空気が冷却されて燃料電池スタック１２の冷却を行うことができる。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、図１に示されるように、燃料電池スタック１２から反応後の排気を排出するための排気経路５３上には、２つの吸着器４０が設けられている。この吸着器４０は、排気中の水分を吸着しかつ加熱すると吸着した水分を脱離する。また、吸着器４０の上流には、排気を少なくとも２つの吸着器のうちいずれか１つに流すように流路を変更可能とする第１分岐弁３８が設けられており、吸着器４０の下流には、排気を冷気と暖気とに分けるボルテックスチューブ４２が設けられている。したがって、ボルテックスチューブ４２からの冷気を利用してインタークーラ３０ひいては燃料電池スタック１２の冷却を行うことができる。ところで、一般的に、ボルテックスチューブ４２は、導入される気体に水分が多く含まれていると、冷気と暖気とに分離する熱分離性能が低下する。しかしながら、本実施形態では、ボルテックスチューブ４２の上流側に吸着器４０が設けられており、この吸着器４０は排気中の水分を吸着することで排気の水分量を低減させることから、ボルテックスチューブ４２の熱分離性能が向上してより温度の低い冷気を得ることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、ボルテックスチューブ４２からの暖気を２つの吸着器４０のいずれか他方に流すように流路を変更可能とする第２分岐弁４４と、第１分岐弁３８にて排気が流された吸着器４０とは別の吸着器４０にボルテックスチューブ４２からの暖気が流れるように第２分岐弁４４を制御する制御装置４８とが設けられている。すなわち、吸着器４０には、暖気が導入可能とされていることから、吸着した水分量が多くなることで一方の吸着器４０の水分の吸着性能が低下した場合、排気を他方の吸着器４０に導入して排気中の水分量を低減させながら水分の吸着性能が低下した一方の吸着器４０にボルテックスチューブ４２からの暖気を導入して水分を脱離させることで水分の吸着性能を回復させることができる。これを一方の吸着器４０と他方の吸着器４０とで交互に繰り返すことで、常に水分量が少ない排気をボルテックスチューブ４２に供給することができるので、より温度の低い冷気を安定して得ることができる。これにより、冷却性能を向上させることができる。
【００３１】
さらに、吸着器４０では、吸着剤の吸着作用により排気中の水分を吸着させることができるため、燃料電池スタック１２の作動状況に関わらず水分量の少ない排気をボルテックスチューブ４２へ供給することができる。したがって、燃料電池スタック１２の作動初期における冷却性能を向上させることができる。
【００３２】
さらにまた、ボルテックスチューブ４２の熱分離作用により電力をほとんど使用することなく凝縮器３４内を通る排気を冷却することができるので、安定して排気から凝縮水を得ることができる。したがって、この凝縮水を冷媒として使用することでインタークーラ３０等を安定的に冷却することができる。つまり、燃料電池システム１０の冷却性能を向上させることができる。これにより、ラジエータ２２を小型化できるので、軽量化及びコストの抑制を図ることができる。
【００３３】
さらに、排気が吸着器４０を通過することで生じる圧力損失により、消音効果が得られるため、消音機（マフラー）が不要となる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、図２を用いて、本発明の第２実施形態に係る燃料電池システム６０について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図２に示されるように、この第２実施形態に係る燃料電池システム６０は、基本的な構成は第１実施形態と同様とされ、ボルテックスチューブ４２が複数設けられている点に特徴がある。
【００３６】
すなわち、ボルテックスチューブ４２は、２つの吸着器４０に対応して２つ設けられており、具体的には、一方の吸着器４０から排気が送られる一方のボルテックスチューブ４２と、他方の吸着器４０から排気が送られる他方のボルテックスチューブ４２とが設けられている。一方のボルテックスチューブ４２から噴出される暖気は、他方の吸着器４０へ送られる。また、一方のボルテックスチューブ４２から噴出される冷気は、凝縮器３４へ送られる。他方のボルテックスチューブ４２から噴出される暖気は、一方の吸着器４０へ送られる。また、他方のボルテックスチューブ４２から噴出される冷気は、凝縮器３４へ送られる。
【００３７】
（第２実施形態の作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００３８】
ここで、本実施形態に係る燃料電池システム６０の作用について説明する。水素タンクから調圧弁１４を通って燃料電池スタック１２に減圧された水素が送られると共に、コンプレッサ２８により圧縮された空気が燃料電池スタック１２へ送られると、電気化学反応による発電に伴って気液分離部１６へ水素及び反応ガスが排出され、エア調整弁３２を経て凝縮器３４へ使用済み空気が排気される。気液分離部１６では、水素及び反応ガスを気体成分と液体成分とに分離し、液体成分は排水弁２０を介して凝縮器３４へ排出される。
【００３９】
凝縮器３４では、排気が冷却されるため、排気中の水分が凝縮する。これにより、排気は液体と気体とに分離され、分離された液体及び上述の気液分離部１６からの液体成分が貯水タンク３６内に貯蔵される。一方、液体と分離された排気は、制御装置４８により第１開状態とされた第１分岐弁３８により一方の吸着器４０へ送られる。排気は、一方の吸着器４０を通過する際に排気中の水分が吸着剤に吸着されることでより乾いた状態となって一方のボルテックスチューブ４２へ送られる。一方のボルテックスチューブ４２により、排気は冷気と暖気とに熱分離される。暖気は、他方の吸着器４０へ送られ、これによって他方の吸着器４０での水分の脱離が行われる。なお、一方の吸着器４０における吸着した水分量が多くなることで水分の吸着性能が低下した場合、第１分岐弁３８を第２開状態にすることで、排気は他方の吸着器４０へ送られて、水分が吸着されて乾いた状態となって他方のボルテックスチューブ４２へ送られる。そして、他方のボルテックスチューブ４２により、排気は冷気と暖気とに熱分離される。暖気は、一方の吸着器４０へ送られ、これによって一方の吸着器４０での水分の脱離が行われて再度水分の吸着が可能となる。
【００４０】
ボルテックスチューブ４２から噴出される冷気は、凝縮器３４内の凝縮コア５８へと送られる。したがって、凝縮器３４内にて冷やされた凝縮コア５８によって燃料電池スタック１２から排出される水分量の多い排気からの凝縮水の生成が一層促される。つまり、排気の気体と液体とへの分離がより促進される。これにより、凝縮器３４を通過した気体内の水分量が低下すると共に、貯水タンク３６内に貯蔵される液体量が増加する。
【００４１】
水分量が低下した気体が凝縮器３４からボルテックスチューブ４２へと送られることで、ボルテックスチューブ４２の熱分離性能が向上してボルテックスチューブ４２から噴出される冷気の温度が一層低下する。これによって、凝縮器３４内にてより一層凝縮水の生成が促される。
【００４２】
貯水タンク３６内に貯蔵される液体は、第３ポンプ４６によりインタークーラ３０へ送られ、圧縮されることで高温になった吸入空気と熱交換部６４にて熱交換を行い、その後放出される。つまり、インタークーラ３０の冷却性能が向上する。これにより、燃料電池スタック１２へ送られる圧縮空気が冷却されて燃料電池スタック１２の冷却を行うことができる。
【００４３】
以上のように、上記構成によっても、ボルテックスチューブ４２が複数設けられている点以外は第１実施形態の燃料電池システム１０と同様に構成されているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、図３を用いて、本発明の第３実施形態に係る燃料電池システム６２について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図３に示されるように、この第３実施形態に係る燃料電池システム６２は、基本的な構成は第１実施形態と同様とされ、ボルテックスチューブ４２から噴出される冷気が直接インタークーラ３０へと送られる点に特徴がある。
【００４６】
すなわち、エア調整弁３２は、燃料電池スタック１２から排出される排気を第１分岐弁３８へ送る。また、排水弁２０から排出された液体成分は、第１分岐弁３８へ送られる。第１分岐弁３８では、一方の吸着器４０へ排気及び液体成分の供給を行う。吸着器４０では、吸着剤により液体成分及び排気中の水分が吸着されることで、乾いた排気がボルテックスチューブ４２へ送られる。
【００４７】
ボルテックスチューブ４２は、供給された空気を冷気と暖気とに分離し、冷気をインタークーラ３０の熱交換部６４を経て車外へ放出する。この熱交換部６４では、コンプレッサ２８により供給された空気とボルテックスチューブ４２からの冷気との間で熱交換を行う。
【００４８】
（第３実施形態の作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００４９】
ここで、本実施形態に係る燃料電池システム６２の作用について説明する。水素タンクから調圧弁１４を通って燃料電池スタック１２に減圧された水素が送られると共に、コンプレッサ２８により圧縮された空気が燃料電池スタック１２へ送られると、電気化学反応による発電に伴って気液分離部１６へ水素及び反応ガスが排出され、エア調整弁３２を経て第１分岐弁３８へ使用済み空気が排気される。気液分離部１６では、水素及び反応ガスを気体成分と液体成分とに分離し、液体成分は排水弁２０を介して第１分岐弁３８へ排出される。
【００５０】
排気及び液体成分は、制御装置４８により第１開状態とされた第１分岐弁３８により一方の吸着器４０へ送られる。一方の吸着器４０を通過する際に、排気中の水分及び液体成分が吸着剤に吸着されることで、排気がより乾いた状態となってボルテックスチューブ４２へ送られる。ボルテックスチューブ４２により、排気は冷気と暖気とに熱分離される。暖気は、制御装置４８により第２開状態とされた第２分岐弁４４を経て他方の吸着器４０へ送られる。
【００５１】
ボルテックスチューブ４２から噴出される冷気は、インタークーラ３０の熱交換部６４へと送られる。このため、インタークーラ３０の冷却性能が向上する。これにより、燃料電池スタック１２へ送られる圧縮空気が冷却されて燃料電池スタック１２の冷却を行うことができる。
【００５２】
以上のように、上記構成によっても、ボルテックスチューブ４２から噴出される冷気が直接インタークーラ３０へと送られる点以外は第１実施形態の燃料電池システム１０と同様に構成されているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、燃料電池スタック１２からの排気を、第１分岐弁３８を経て吸着器４０へ直接的に送ると共に、ボルテックスチューブ４２の冷気を利用してインタークーラ３０にて圧縮空気を冷却する構成とされている。つまり、凝縮器３４や貯水タンク３６等が不要となるため、装置の軽量化及びコストの抑制を図ることができる。
【００５３】
（第４実施形態）
次に、図４を用いて、本発明の第４実施形態に係る燃料電池システム７０について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図４に示されるように、この第４実施形態に係る燃料電池システム７０は、基本的な構成は第１実施形態と同様とされ、吸着器４０が並行に３つ設けられている点に特徴がある。
【００５５】
すなわち、凝縮器３４の下流に設けられた第１分岐弁７２は、四方弁とされており、制御装置４８による制御によって、閉状態、第１開状態、第２開状態及び第３開状態の何れかの状態となる弁体である。閉状態は、並行に３つ設けられた吸着器４０のいずれへの凝縮器３４からの排気の供給を遮断する状態である。また、第１開状態は、３つ設けられた吸着器４０のうち第１の吸着器４０及び第２の吸着器４０への排気の供給を行い、第３の吸着器４０への排気の供給を遮断する状態である。また、第２開状態は、３つ設けられた吸着器４０のうち第２の吸着器４０及び第３の吸着器４０への排気の供給を行い、第１の吸着器４０への排気の供給を遮断する状態である。さらに、第３開状態は、３つ設けられた吸着器４０のうち第１の吸着器４０及び第３の吸着器４０への排気の供給を行い、第２の吸着器４０への排気の供給を遮断する状態である。
【００５６】
ボルテックスチューブ４２の暖気は、第２分岐弁７４へと送られる、第２分岐弁７４は、四方弁とされており、制御装置４８による制御によって、閉状態、第１開状態、第２開状態及び第３開状態の何れかの状態となる弁体である。閉状態は、並行に３つ設けられた吸着器４０のいずれへのボルテックスチューブ４２からの暖気の供給を遮断する状態である。また、第１開状態は、３つ設けられた吸着器４０のうち第１の吸着器４０への暖気の供給を行い、第２の吸着器４０及び第３の吸着器４０への暖気の供給を遮断する状態である。また、第２開状態は、３つ設けられた吸着器４０のうち第２の吸着器４０への暖気の供給を行い、第１の吸着器４０及び第３の吸着器４０への暖気の供給を遮断する状態である。さらに、第３開状態は、３つ設けられた吸着器４０のうち第３の吸着器４０への暖気の供給を行い、第１の吸着器４０及び第２の吸着器４０への暖気の供給を遮断する状態である。
【００５７】
（第４実施形態の作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００５８】
ここで、本実施形態に係る燃料電池システム７０の作用について説明する。水素タンクから調圧弁１４を通って燃料電池スタック１２に減圧された水素が送られると共に、コンプレッサ２８により圧縮された空気が燃料電池スタック１２へ送られると、電気化学反応による発電に伴って気液分離部１６へ水素及び反応ガスが排出され、エア調整弁３２を経て凝縮器３４へ使用済み空気が排気される。気液分離部１６では、水素及び反応ガスを気体成分と液体成分とに分離し、液体成分は排水弁２０を介して凝縮器３４へ排出される。
【００５９】
凝縮器３４では、排気が冷却されるため、排気中の水分が凝縮する。これにより、排気は液体と気体とに分離され、分離された液体及び上述の気液分離部１６からの液体成分が貯水タンク３６内に貯蔵される。一方、液体と分離された排気は、制御装置４８により第１開状態とされた第１分岐弁７２によって、第１の吸着器４０及び第２の吸着器４０へ送られる。排気は、第１及び第２の吸着器４０を通過する際に排気中の水分が吸着剤に吸着されることでより乾いた状態となってボルテックスチューブ４２へ送られる。ボルテックスチューブ４２により、排気は冷気と暖気とに熱分離される。暖気は、制御装置４８により第３開状態とされた第２分岐弁７４を経て第３の吸着器４０へ送られる。つまり、第１の吸着器４０及び第２の吸着器４０が排気中の水分の吸着を行うと共に第３の吸着器４０ではボルテックスチューブ４２からの暖気により加熱されることで吸着した水分の脱離が行われる。
【００６０】
なお、第１分岐弁７２及び第２分岐弁７４が上述した状態で一定時間経過後若しくは所定量の排気が排出された後は、制御装置４８により第１分岐弁７２を第２開状態とすると共に第２分岐弁７４を第１開状態にする。これにより、第２及び第３の吸着器４０が排気中の水分の吸着を行うと共に第１の吸着器４０ではボルテックスチューブ４２からの暖気により加熱されることで吸着した水分の脱離が行われる。この状態で一定時間経過した後若しくは所定量の排気が排出された後は、制御装置４８により第１分岐弁７２を第３開状態とすると共に第２分岐弁７４を第２開状態にする。これにより、第１及び第３の吸着器４０が排気中の水分の吸着を行うと共に第２の吸着器４０ではボルテックスチューブ４２からの暖気により加熱されることで吸着した水分の脱離が行われる。さらにこの状態で一定時間経過後若しくは所定量の排気が排出された後は、制御装置４８により第１分岐弁７２を第１開状態とすると共に第２分岐弁７４を第３開状態にする当初の状態へ戻される。以降、一定時間経過後若しくは所定量の排気が排出された後に同様の作動が繰り返される。
【００６１】
ボルテックスチューブ４２から噴出される冷気は、凝縮器３４内の凝縮コア５８へと送られる。したがって、凝縮器３４内にて冷やされた凝縮コア５８によって燃料電池スタック１２から排出される水分量の多い排気からの凝縮水の生成が一層促される。つまり、排気の気体と液体とへの分離がより促進される。これにより、凝縮器３４を通過した気体内の水分量が低下すると共に、貯水タンク３６内に貯蔵される液体量が増加する。
【００６２】
水分量が低下した気体が凝縮器３４からボルテックスチューブ４２へと送られることで、ボルテックスチューブ４２の熱分離性能が向上してボルテックスチューブ４２から噴出される冷気の温度が一層低下する。これによって、凝縮器３４内にてより一層凝縮水の生成が促される。
【００６３】
貯水タンク３６内に貯蔵される液体は、第３ポンプ４６によりインタークーラ３０へ送られ、圧縮されることで高温になった吸入空気と熱交換部６４にて熱交換を行い、その後放出される。つまり、インタークーラ３０の冷却性能が向上する。これにより、燃料電池スタック１２へ送られる圧縮空気が冷却されて燃料電池スタック１２の冷却を行うことができる。
【００６４】
以上のように、上記構成によっても、吸着器４０が並行に３つ設けられている点以外は第１実施形態の燃料電池システム１０と同様に構成されているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、一般的に吸着剤は、脱離よりも吸着が遅い。このため、吸着器４０を並行に３つ設けて、吸着剤の吸着限界になる前に上述したような吸着脱離サイクルで作動させることで、吸着器４０の平均吸着性能を向上させることができる。
【００６５】
なお、上述した構成の場合、並行に３つ設けられた吸着器４０のうち、２つの吸着器４０が吸着を行い、残る１つの吸着器４０が脱離を行うサイクルとされているが、これに限らず、１つの吸着器４０にて吸着を行い、これ以外の１つの吸着器４０にて脱離を行い、残る一つの吸着器４０を予冷却（休ませる又は空冷）する構成としてもよい。
【００６６】
また、上述した実施形態では、吸着器４０は、２つ又は３つ設けられた構成とされているが、これに限らず、４つ以上設けた構成としてもよい。
【００６７】
以上、本発明は、上記の形態例に限定されるものではなく、上記の形態例以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６８】
１０   燃料電池システム
１２   燃料電池スタック
３８   第１分岐弁
４０   吸着器
４２   ボルテックスチューブ
４４   第２分岐弁
４８   制御装置
５３   排気経路
６０   燃料電池システム
６２   燃料電池システム
７０   燃料電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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