(57)【要約】【課題】固体高分子形燃料電池の安全運転をより低消費電力・低コスト・小サイズで実現する必要があった。【解決手段】燃料ガスが燃料ガス入口から流れ込んで燃料ガス出口から流れ出るように通流する燃料電池１１と、燃料ガスが燃料電池１１をバイパスして通流できるようにするための、燃料ガス入口と燃料ガス出口との間をバイパスするバイパス路１３と、燃料ガスが、燃料電池１１を通流するか、バイパス路１３を通流するかを切り替えるための切替弁１４と、燃料ガスがバイパス路１３を通流するように切り替えが行われている場合において、燃料ガスの燃料電池１１側への逆流を防止するための、燃料ガス出口側に設けられた逆止弁１５とを備えた燃料電池システムである。【選択図】　図１
2004071471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスが燃料ガス入口から流れ込んで燃料ガス出口から流れ出るように通流する燃料電池と、
前記燃料ガスが前記燃料電池をバイパスして通流できるようにするための、前記燃料ガス入口と前記燃料ガス出口との間をバイパスするバイパス路と、
前記燃料ガスが、前記燃料電池を通流するか、前記バイパス路を通流するかを切り替える切替手段と、
前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止する、前記燃料ガス出口側に設けられた逆止弁とを備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記逆止弁は、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止するための弁体と、前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において前記弁体が押圧される弁座とを有する請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記弁体の押圧は、所定の弾性体を利用して行われる請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記弁体は、鉛直方向を基準にして前記弁座の上に載置されており、
前記弁体の押圧は、前記弁体の自重を利用して行われる請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料ガス出口と前記逆止弁との間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第一タンクをさらに備えた請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、
前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第一タンクに設けられた排水弁とをさらに備えた請求項５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池を通流した、または前記バイパス路を通流した燃料ガスが供給されるバーナと、
前記バイパス路の終点と前記バーナとの間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第二タンクをさらに備えた請求項５または６記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、
少なくとも前記第二タンクに蓄水されている水の排水を、少なくとも前記第二タンク水位検知手段による前記検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第二排水弁とをさらに備えた請求項７記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記第一タンクと前記第二タンクとを連通する連通路と、
前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、
前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記連通路に設けられた第一排水弁とをさらに備えた請求項７または８記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記第一タンクと前記第二タンクとを、前記第二タンクの水位が前記第一タンクの水位よりも高くなるように連通する連通路と、
前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、
前記第一タンクに蓄水されている水の排水と前記第二タンクに蓄水されている水の排水とを、前記第二タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第三排水弁とをさらに備えた請求項７記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記バイパス路の終点と前記第二タンクとの間に設けられた、前記水を凝縮させるための凝縮器をさらに備えた請求項７記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記逆止弁は、撥水性材料を利用して構成されている請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記撥水性材料は、フッ素系材料である請求項１２記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体高分子形の燃料電池を用いて発電を行うための燃料電池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に、従来の固体高分子形燃料電池システムの構成および動作について、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
従来の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である図１０に示すように、従来の固体高分子形燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池１と、燃料ガス供給排出系、酸化剤としての空気供給排出系、燃料電池冷却系の各経路を備える。
【０００４】
燃料ガス供給排出系の経路には、燃料ガスの供給側に天然ガスなどの原料ガスを水蒸気改質し水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理器２と、燃料ガスを加湿する加湿器３とを備える。また、燃料ガスの排出側に燃料電池１より排出される排気燃料ガスを冷却し含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮器４と凝縮水タンク５と、天然ガスなどの燃焼ガスと排気燃料ガスとを燃焼させ燃料処理器２を加熱するバーナ６と、燃焼用の空気を供給する燃焼ファン７を備える。さらに、燃料電池１をバイパスするバイパス路８と、燃料ガスの流路を燃料電池１またはバイパス路８に切り替えることができる切替弁９と、バイパス路８を通流する燃料ガスの逆流を防止するための開閉弁１０とを備える。
【０００５】
燃料処理器２で生成した燃料ガスには、水素以外に水蒸気と二酸化炭素や微量の一酸化炭素を含む。燃料処理器２で生成された燃料ガスは、加湿器３で凝縮水タンク５などより供給される水を用いて加湿される。加湿された燃料ガスは、システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は切替弁９によってバイパス路８を経由して凝縮器４へと送られる。
【０００６】
このときは開閉弁１０を閉として、一酸化炭素が多く含まれる燃料ガスの逆流を防ぐ。
【０００７】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、開閉弁１０を開とし、切替弁９によって燃料電池１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。
【０００８】
これは、固体高分子形燃料電池システムは、リン酸形の場合（約２００℃）などに比べて燃料電池１が８０℃程度という非常に低い温度で動作するため、リン酸形燃料電池の場合は、一酸化炭素を数％含んだ燃料ガスが燃料電池１へ供給されても問題ないが、固体高分子形燃料電池の場合は、一酸化炭素を数十ｐｐｍ以上の割合で含む燃料ガスが燃料電池１に供給されても、燃料電池１にある触媒が被毒して発電性能が劣化するためである。
【０００９】
燃料電池１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、開閉弁１０を通流後、凝縮器４によって冷却され含有水蒸気を除湿された後、バーナ６に供給される。バーナ６では、天然ガスなどの燃焼ガスと排気燃料ガスを燃焼し、燃料処理器２の温度を原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成するのに必要な温度（約７００℃）に維持する。
【００１０】
同様に、起動時に切替弁９によってバイパス路８を経由した燃料ガスも、凝縮器４によって除湿された後、バーナ６に供給され、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【００１１】
また、凝縮器４で除湿された水は、凝縮水タンク５に蓄水され、加湿水として加湿器３などに供給される。ときには、水蒸気改質用の水として燃料処理器２に供給される場合もある。
【００１２】
起動時には、加湿器３を出たすべての燃料ガスは切替弁９によりバイパス路８を経由した後、凝縮器４によって除湿される。また、バイパス路８を経由した一酸化炭素が多く含まれる燃料ガスは、開閉弁１０を閉にすることにより燃料電池１への逆流を防ぐ。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の固体高分子形燃料電池システムの開閉弁１０には、電磁弁や電動弁を用いなければならないという課題があった。
【００１４】
より具体的に述べると、このような開閉弁の動作には電力が必要であるため、電磁弁を開または閉に保持するときや電動弁を開閉するときに、消費電力を増加させてしまう。また、部品点数増大のためにコストが高くなったり、開閉弁の装備のためにシステムサイズが大きくなってしまったりする。また、電気的／機構的不具合により開閉弁が固着／閉塞し、燃料電池１および燃料処理器２の圧力が上昇してしまうこともある。
【００１５】
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、たとえば固体高分子形燃料電池の安全運転をより低消費電力・低コスト・小サイズで実現できる燃料電池システムを提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、燃料ガスが燃料ガス入口から流れ込んで燃料ガス出口から流れ出るように通流する燃料電池と、
前記燃料ガスが前記燃料電池をバイパスして通流できるようにするための、前記燃料ガス入口と前記燃料ガス出口との間をバイパスするバイパス路と、
前記燃料ガスが、前記燃料電池を通流するか、前記バイパス路を通流するかを切り替える切替手段と、
前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止する、前記燃料ガス出口側に設けられた逆止弁とを備えた燃料電池システムである。
【００１７】
第２の本発明は、前記逆止弁は、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止するための弁体と、前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において前記弁体が押圧される弁座とを有する第１の本発明の燃料電池システムである。
【００１８】
第３の本発明は、前記弁体の押圧は、所定の弾性体を利用して行われる第２の本発明の燃料電池システムである。
【００１９】
第４の本発明は、前記弁体は、鉛直方向を基準にして前記弁座の上に載置されており、
前記弁体の押圧は、前記弁体の自重を利用して行われる第２の本発明の燃料電池システムである。
【００２０】
第５の本発明は、前記燃料ガス出口と前記逆止弁との間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第一タンクをさらに備えた第１の本発明の燃料電池システムである。
【００２１】
第６の本発明は、前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、
前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第一タンクに設けられた排水弁とをさらに備えた第５の本発明の燃料電池システムである。
【００２２】
第７の本発明は、前記燃料電池を通流した、または前記バイパス路を通流した燃料ガスが供給されるバーナと、
前記バイパス路の終点と前記バーナとの間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第二タンクをさらに備えた第５または第６の本発明の燃料電池システムである。
【００２３】
第８の本発明は、前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、
少なくとも前記第二タンクに蓄水されている水の排水を、少なくとも前記第二タンク水位検知手段による前記検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第二排水弁とをさらに備えた第７の本発明の燃料電池システムである。
【００２４】
第９の本発明は、前記第一タンクと前記第二タンクとを連通する連通路と、
前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、
前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記連通路に設けられた第一排水弁とをさらに備えた第７または第８の本発明の燃料電池システムである。
【００２５】
第１０の本発明は、前記第一タンクと前記第二タンクとを、前記第二タンクの水位が前記第一タンクの水位よりも高くなるように連通する連通路と、
前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、
前記第一タンクに蓄水されている水の排水と前記第二タンクに蓄水されている水の排水とを、前記第二タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第三排水弁とをさらに備えた第７の本発明の燃料電池システムである。
【００２６】
第１１の本発明は、前記バイパス路の終点と前記第二タンクとの間に設けられた、前記水を凝縮させるための凝縮器をさらに備えた第７の本発明の燃料電池システムである。
【００２７】
第１２の本発明は、前記逆止弁は、撥水性材料を利用して構成されている第１の本発明の燃料電池システムである。
【００２８】
第１３の本発明は、前記撥水性材料は、フッ素系材料である第１２の本発明の燃料電池システムである。
【００２９】
【実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
【００３０】
（実施の形態１）
はじめに、図１を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態１の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【００３１】
本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う固体高分子形の燃料電池１１と、天然ガスなどの原料ガスを水蒸気改質し水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理器１２と、燃料ガスを通流する燃料ガス流路において燃料電池１１をバイパスするバイパス路１３と、燃料ガス流路を燃料電池１１側とバイパス路１３側に切り替える切替弁１４と、バイパス路１３を通流する燃料ガスの燃料電池１１への逆流を防止する逆止弁１５′と、バイパス路１３を通流する燃料ガスまたは燃料電池１１より排出される排気燃料ガスを燃焼し燃料処理器を加熱するバーナ１６とを備える。
【００３２】
逆止弁１５′は、図２に示すように、弁座１７と、弁体１８と、弁座１７と弁体１８とが接触時に通流を防ぐシール材１９と、弁体１８を弁座１７に押し付けるバネ２０と、弁体１８の駆動軸を安定させるガイド２１とを備える。
【００３３】
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。
【００３４】
燃料処理器１２内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が７００℃程度になるようにバーナ１６で加熱する。同時に、燃料処理器１２は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池１１の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。
【００３５】
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を閉、バイパス路１３方向を開とする。このとき燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によってバイパス路１３に導かれ、燃料電池１１をバイパスする。バイパス路１３を通流した燃料ガスは、逆止弁１５′によりバーナ１６方向へのみ通流する。バーナ１６に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【００３６】
このとき、逆止弁１５′は、バネ２０により弁体１８が弁座１７に押し付けられ、かつシール材１９により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池１１への逆流が防止されている。
【００３７】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を開、バイパス路１３方向を閉とする。燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によって燃料電池１１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。燃料電池１１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、逆止弁１５′を通流した後、バーナ１６に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。
【００３８】
このとき、逆止弁１５′は、バネ２０による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体１８を押し、弁体１８がガイド２１によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。
【００３９】
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、システム起動時などの一酸化炭素が多く含まれる燃料ガスは、バイパス路１３、切替弁１４、逆止弁１５′により、燃料電池１１に流入／逆流することはない。これによりシステム起動時などの燃料ガスに多く含まれる一酸化炭素によって、燃料電池１１の触媒が被毒することを防止することを実現できる。
【００４０】
本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムでは、逆流防止のために逆止弁１５′を用いている。逆止弁１５′の開閉には電力を使用しない。また、逆止弁１５′の構成は図２に示すように極めて簡潔であるためサイズも小さく、また低コストである。
【００４１】
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとることにより、より低消費電力・低コスト・小サイズで燃料電池の触媒を被毒させない安全運転が可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００４２】
かくして、燃料ガスを通流する燃料ガス流路において燃料電池の出入口をバイパスするバイパス路と、燃料ガス流路を燃料電池側とバイパス路側に切り替える流路切替弁とを備える燃料電池システムにおいて、バイパス路を通流する燃料ガスの燃料電池への逆流を防止する逆止弁を併せ持つことにより、より低消費電力・低コスト・小サイズで燃料電池の触媒を被毒させない安全運転が可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００４３】
なお、切替弁１４は本発明の切替手段に対応し、バネ２０は本発明の弾性体に対応する。
【００４４】
（実施の形態２）
はじめに、図３を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。なお、図３は、本発明の実施の形態２の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【００４５】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態１の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。
【００４６】
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁１５を鉛直方向に設置し、かつ燃料電池１１より排出される排気燃料ガスの逆止弁への通流方向を下から上へとしている。
【００４７】
図４に本実施の形態における逆止弁１５の構成図を示す。本実施の形態における逆止弁１５は、弁体１８を弁座１７に押し付けるためのバネ２０（図２参照）を除去した点で、前述した実施の形態１における逆止弁１５′（図１参照）と異なる。
【００４８】
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。
【００４９】
燃料処理器１２内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が７００℃程度になるようにバーナ１６で加熱する。同時に、燃料処理器１２は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池１１の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。
【００５０】
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を閉、バイパス路１３方向を開とする。このとき燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によってバイパス路１３に導かれ、燃料電池１１をバイパスする。バイパス路１３を通流した燃料ガスは、逆止弁１５によりバーナ１６方向へのみ通流する。バーナ１６に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【００５１】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重と逆止弁１５下流からの逆圧により弁体１８が弁座１７に押し付けられ、かつシール材１９により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池１１への逆流が防止されている。
【００５２】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を開、バイパス路１３方向を閉とする。燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によって燃料電池１１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。燃料電池１１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、逆止弁１５を通流した後、バーナ１６に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。
【００５３】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体１８を押し、弁体１８がガイド２１によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。
【００５４】
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁１５は、弁体１８の自重と逆止弁１５より下流からの逆圧で閉止する。そのため、図２に示すような弁を閉止させるバネ２０は必要ない。また、弁体１８も軽量にすることが可能になるため、順方向からの通流に対しても圧力損失をより低減することができる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、実施の形態１で示した作用に加えて、より簡潔な逆止弁構成が可能で、かつ燃料ガス流路の圧力損失を低減することが可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００５６】
なお、図４では弁体１８は複雑な形状で、かつ、シール材１９は弁体１８側に組み込んでいる。しかし、弁体１８は球状にしても同等の効果が得られる。
【００５７】
また、シール材１９を、弁座１７側に組み込んでも同等の効果が得られる。
【００５８】
かくして、逆止弁を鉛直方向に設置し、かつ燃料電池より排出される排気燃料ガスの逆止弁への通流方向は下から上へとすることにより、より簡潔な逆止弁構成が可能で、かつ燃料ガス流路の圧力損失を低減することが可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００５９】
（実施の形態３）
はじめに、図５を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。なお、図５は、本発明の実施の形態３の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【００６０】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態２の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。
【００６１】
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁１５より上流の燃料ガス流路に、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水を蓄水するドレンタンク２２と、ドレンタンクに蓄水したドレン水を排出する電磁弁２３′と、水位を検知する水位センサ２４とをさらに備える。すなわち、ドレンタンク２２と電磁弁２３′と水位センサ２４は、本実施の形態におけるドレン機構である。
【００６２】
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。
【００６３】
燃料処理器１２内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が７００℃程度になるようにバーナ１６で加熱する。同時に、燃料処理器１２は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池１１の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。
【００６４】
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁１４は燃料電池１１方向を閉、バイパス路１３方向を開とする。このとき燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によってバイパス路１３に導かれ、燃料電池１１をバイパスする。バイパス路１３を通流した燃料ガスは、逆止弁１５によりバーナ１６方向へのみ通流する。バーナ１６に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【００６５】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重と逆止弁１５下流からの逆圧により弁体１８が弁座１７に押し付けられ、かつシール材１９により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池１１への逆流が防止されている。
【００６６】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を開、バイパス路１３方向を閉とする。燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によって燃料電池１１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。燃料電池１１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、逆止弁１５を通流した後、バーナ１６に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。
【００６７】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体１８を押し、弁体１８がガイド２１によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。
【００６８】
一方、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の手前で分離され、ドレンタンク２２に蓄水される。ドレンタンク２２にはドレンタンク２２の水位を検知する水位センサ２４があり、水位が上昇し第１のある閾値Ｘ１を上回ると、制御により電磁弁２３′を開としてドレン水を排出する。また、水位が下降し第２のある閾値Ｘ２を下回ると電磁弁２３′を閉としてドレン水の排出を停止する。
【００６９】
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の上流で燃料ガスと分離されるため、逆止弁１５には燃料ガスのみが通流される。この結果、燃料ガス流路に凝縮水が停留することによる燃料ガスの不安定供給（例えば脈動など）を防止することが可能で、かつ逆止弁１５の動作をより安定して行なうことが可能となる（逆止弁１５付近で燃料ガスの通流が鉛直上向きであっても、凝縮した水で経路をが閉塞してしまうことがない）。
【００７０】
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、実施の形態２で示した作用に加えて、より安定した燃料ガス供給と逆止弁の安定動作を可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００７１】
かくして、逆止弁より上流の前記燃料ガス流路に、逆止弁より上流で凝縮した水を蓄水し排出するドレン機構を設けることにより、より安定した燃料ガス供給と逆止弁の安定動作を可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００７２】
なお、ドレンタンク２２は本発明の第一タンクに対応し、電磁弁２３′は本発明の排水弁に対応し、水位センサ２４は本発明の第一タンク水位検知手段に対応する。
【００７３】
（実施の形態４）
はじめに、図６を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。なお、図６は、本発明の実施の形態４の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【００７４】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態３の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。
【００７５】
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁１５より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水する第１のドレンタンク２２と、水位を検知する水位センサ２４と、バーナ１６手前での燃料ガス流路において凝縮したドレン水を蓄水する第２のドレンタンク２５と、第１のドレンタンク２２と第２のドレンタンク２５とを連通する連通路２６と、連通路２６の開閉を行なう電磁弁２３と、ドレン水を排出する電磁弁２７と、第２のドレンタンク２５内部の水位を検知する水位センサ２８とをさらに備える。
【００７６】
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。
【００７７】
燃料処理器１２内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が７００℃程度になるようにバーナ１６で加熱する。同時に、燃料処理器１２は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池１１の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。
【００７８】
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁１４は燃料電池１１方向を閉、バイパス路１３方向を開とする。このとき燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によってバイパス路１３に導かれ、燃料電池１１をバイパスする。バイパス路１３を通流した燃料ガスは、逆止弁１５によりバーナ１６方向へのみ通流する。バーナ１６に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【００７９】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重と逆止弁１５下流からの逆圧により弁体１８が弁座１７に押し付けられ、かつシール材１９により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池１１への逆流が防止されている。
【００８０】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を開、バイパス路１３方向を閉とする。燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によって燃料電池１１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。燃料電池１１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、逆止弁１５を通流した後、バーナ１６に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。
【００８１】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体１８を押し、弁体１８がガイド２１によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。
【００８２】
一方、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の手前で分離され、第１のドレンタンク２２に蓄水される。
【００８３】
また、バーナ１６手前での燃料ガス流路において凝縮したドレン水はバーナ１６手前で分離され、第２のドレンタンク２５に蓄水される。
【００８４】
第１のドレンタンク２２には第１のドレンタンク２２の水位を検知する水位センサ２４があり、水位が上昇し第１のある閾値Ｘ１を上回ると、制御により電磁弁２３を開とすることによりドレン水は連通路２６を介して第２のドレンタンク２５に排出する。また、水位が下降し第２のある閾値Ｘ２を下回ると電磁弁２３を閉としてドレン水の排出を停止する。
【００８５】
また、第２のドレンタンク２５には第２のドレンタンク２５の水位を検知する水位センサ２８があり、水位が上昇し第１のある閾値Ｘ３を上回ると、制御により電磁弁２７を開とすることによりドレン水を排出または、水処理器（図示せず）に通流した後にシステム内部の加湿器（図示せず）や燃料処理器１２の改質器（図示せず）に供給する。また、水位が下降し第２のある閾値Ｘ４を下回ると電磁弁２７を閉としてドレン水の第２のドレンタンク２５からの排出を停止する。
【００８６】
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の上流で燃料ガスと分離されるため、逆止弁１５には燃料ガスのみが通流される。この結果、燃料ガス流路に凝縮水が停留することによる燃料ガスの不安定供給（例えば脈動など）を防止することが可能で、かつ逆止弁１５の動作をより安定して行なうことが可能となる。
【００８７】
また、電磁弁２７の開閉のみで、第１および第２のドレンタンク２２、２５のドレン水を有効に排出または、水処理器（図示せず）に通流した後にシステム内部の加湿器（図示せず）や燃料処理器１２の改質器（図示せず）に供給することができる。これにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水を一元管理することができる。
【００８８】
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態３で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００８９】
かくして、排気燃料ガスを燃料処理器のバーナに供給する固体高分子形燃料電池システムで、逆止弁より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水する第１のドレンタンクと、バーナ手前での排気燃料ガス中の凝縮水を蓄水する第２のドレンタンクと凝縮水を排出する排出機構を有するドレン機構を備え、第１のドレンタンクと第２のドレンタンクとを連通することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【００９０】
なお、電磁弁２３は本発明の第一排水弁に対応し、ドレンタンク２５は本発明の第二タンクに対応し、電磁弁２７は本発明の第二排水弁に対応し、水位センサ２８は本発明の第二タンク水位検知手段に対応する。
【００９１】
（実施の形態５）
はじめに、図７を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。なお、図７は、本発明の実施の形態５の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【００９２】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態４の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。
【００９３】
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、電磁弁２３（図６参照）と水位センサ２４（図６参照）とを有しない。その代わりに、水位センサ２８における第２の閾値Ｘ４は、第１のドレンタンク２２と第２のドレンタンク２５に存在する各気体の圧力差より大きい水圧が連通路２６と第２のドレンタンク２５との連結部にかかるように、十分大きく設定されている。
【００９４】
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。
【００９５】
燃料処理器１２内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が７００℃程度になるようにバーナ１６で加熱する。同時に、燃料処理器１２は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池１１の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。
【００９６】
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁１４は燃料電池１１方向を閉、バイパス路１３方向を開とする。このとき燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によってバイパス路１３に導かれ、燃料電池１１をバイパスする。バイパス路１３を通流した燃料ガスは、逆止弁１５によりバーナ１６方向へのみ通流する。バーナ１６に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【００９７】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重と逆止弁１５下流からの逆圧により弁体１８が弁座１７に押し付けられ、かつシール材１９により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池１１への逆流が防止されている。
【００９８】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を開、バイパス路１３方向を閉とする。燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によって燃料電池１１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。燃料電池１１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、逆止弁１５を通流した後、バーナ１６に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。
【００９９】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体１８を押し、弁体１８がガイド２１によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。
【０１００】
一方、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の手前で分離され、第１のドレンタンク２２に蓄水される。
【０１０１】
また、バーナ１６手前での燃料ガス流路において凝縮したドレン水はバーナ１６手前で分離され、第２のドレンタンク２５に蓄水される。
【０１０２】
第２のドレンタンク２５には第２のドレンタンク２５の水位を検知する水位センサ２８があり、水位が上昇し第１のある閾値Ｘ３を上回ると、制御により電磁弁２７′を開とすることによりドレン水を排出または、水処理器（図示せず）に通流した後にシステム内部の加湿器（図示せず）や燃料処理器１２の改質器（図示せず）に供給する。また、水位が下降し第２のある閾値Ｘ４を下回ると電磁弁２７′を閉としてドレン水の第２のドレンタンク２５からの排出を停止する。
【０１０３】
本実施の形態においては、第１のドレンタンク２２および第２のドレンタンク２５に蓄水されたドレン水は両タンクに存在する各気体の圧力差と水頭差によりバランスして蓄水される。また、水位センサ２８における第２の閾値Ｘ４が十分大きく設定されていることにより、第１のドレンタンク２２に存在する気体が連通路２６を通じて第２のドレンタンク２５に流入することはない。
【０１０４】
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、前述した実施の形態４で示した作用がより少ない構成要素で実現可能となる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態における構成をとると、何らかの不具合により逆止弁１５が固着した場合における燃料ガス流路閉塞防止も実現できる。
【０１０６】
より具体的に述べると、従来の固体高分子形燃料電池システム（図１０参照）の構成では、開閉弁１０が固着した場合、燃料ガス流路が閉塞し燃料電池１および燃料処理器２の圧力が上昇してしまう。本実施の形態の固体高分子形燃料電池システム（図７参照）の構成では、逆止弁１５前後での圧力損失が第１の閾値Ｘ３により決定される水頭差相当の圧力差を上回ると、燃料ガスが第１のドレンタンク２２から連通路２６を通流して第２のドレンタンク２５に流入し、バーナ１６へと導かれる。これにより、第１のドレンタンク２２、第２のドレンタンク２５、連通路２６、水位センサ２８は、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能をも併せ持つ。
【０１０７】
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態４で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【０１０８】
また、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。
【０１０９】
かくして、第１のドレンタンクとの第２のドレンタンクの連結部は、第１のドレンタンクと第２のドレンタンクに存在する各気体の圧力差より大きい水圧がかかる位置に設定することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現でき、かつ、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。
【０１１０】
なお、電磁弁２７′は、本発明の第三排水弁に対応する。
【０１１１】
（実施の形態６）
はじめに、図８を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。なお、図８は、本発明の実施の形態６の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【０１１２】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態２の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。
【０１１３】
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁１５より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水する第１のドレンタンク２２と、水位を検知する水位センサ２４と、逆止弁１５下流の排気燃料ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮器２９と、凝縮器２９で凝縮した凝縮水を蓄水する凝縮水タンク３０と、第１のドレンタンク２２と凝縮水タンク３０とを連通する連通路３１と、連通路３１の開閉を行なう電磁弁２３と、凝縮水とドレン水の混合水を排出する電磁弁３２と、凝縮水タンク３０内部の水位を検知する水位センサ３３とをさらに備える。
【０１１４】
結局のところ、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、前述した実施の形態４の固体高分子形燃料電池システムの構成要素に加えて、凝縮器２９をさらに備えた構成を有している。
【０１１５】
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。
【０１１６】
燃料処理器１２内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が７００℃程度になるようにバーナ１６で加熱する。同時に、燃料処理器１２は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池１１の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。
【０１１７】
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁１４は燃料電池１１方向を閉、バイパス路１３方向を開とする。このとき燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によってバイパス路１３に導かれ、燃料電池１１をバイパスする。バイパス路１３を通流した燃料ガスは、逆止弁１５によりバーナ１６方向へのみ通流する。バーナ１６に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【０１１８】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重と逆止弁１５下流からの逆圧により弁体１８が弁座１７に押し付けられ、かつシール材１９により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池１１への逆流が防止されている。
【０１１９】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を開、バイパス路１３方向を閉とする。燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によって燃料電池１１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。燃料電池１１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、逆止弁１５を通流した後、バーナ１６に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。なおこのとき逆止弁１５は、弁体１８の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体１８を押し、弁体１８がガイド２１によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。
【０１２０】
一方、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の手前で分離され、第１のドレンタンク２２に蓄水される。
【０１２１】
また、逆止弁１５下流には凝縮器２９があり、凝縮器２９では排気燃料ガスは冷却され、含有水蒸気は凝縮し凝縮水となる。凝縮水はバーナ１６手前で分離され、凝縮水タンク３０に蓄水される。
【０１２２】
第１のドレンタンク２２には第１のドレンタンク２２の水位を検知する水位センサ２４があり、水位が上昇し第１のある閾値Ｘ１を上回ると、制御により電磁弁２３を開とすることによりドレン水は連通路３１を介して凝縮水タンク３０に排出される。また、水位が下降し第２のある閾値Ｘ２を下回ると電磁弁２３を閉としてドレン水の排出を停止する。
【０１２３】
また、凝縮水タンク３０には凝縮水タンク３０の水位を検知する水位センサ３３があり、水位が上昇し第１のある閾値Ｘ３を上回ると、制御により電磁弁３２を開とすることにより凝縮水とドレン水の混合水を排出または、水処理器（図示せず）に通流した後にシステム内部の加湿器（図示せず）や燃料処理器１２の改質器（図示せず）に供給する。
【０１２４】
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の上流で燃料ガスと分離されるため、逆止弁１５には燃料ガスのみが通流される。この結果、燃料ガス流路に凝縮水が停留することによる燃料ガスの不安定供給（例えば脈動など）を防止することが可能で、かつ逆止弁１５の動作をより安定して行なうことが可能となる。
【０１２５】
また、電磁弁３２の開閉のみで、凝縮水タンク３０に回収されたドレン水と凝縮水との混合水を有効に排出または、水処理器（図示せず）に通流した後にシステム内部の加湿器（図示せず）や燃料処理器１２の改質器（図示せず）に供給することができる。これにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水を一元管理することができる。
【０１２６】
また、逆止弁１５下流の凝縮器２９を利用して、排気燃料ガスを冷却し、含有水蒸気を凝縮して、凝縮されたされた凝縮水をはバーナ１６手前で分離して凝縮水タンク３０に蓄水することができる。
【０１２７】
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態２で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【０１２８】
かくして、逆止弁より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水するドレンタンクと、排気燃料ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮器と、凝縮水を蓄水する凝縮水タンクとを備え、ドレンタンクと凝縮器とを連通することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【０１２９】
なお、凝縮水タンク３０は本発明の第二タンクに対応し、電磁弁３２は本発明の第二排水弁に対応し、水位センサ３３は本発明の第二タンク水位検知手段に対応する。
【０１３０】
（実施の形態７）
はじめに、図９を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。なお、図９は、本発明の実施の形態７の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【０１３１】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態６の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。
【０１３２】
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、電磁弁２３（図８参照）と水位センサ２４（図８参照）とを有しない。その代わりに、水位センサ３３における第２の閾値Ｘ４は、第１のドレンタンク２２と凝縮水タンク３０に存在する各気体の圧力差より大きい水圧が連通路３１と凝縮水タンク３０との連結部にかかるように、十分大きく設定されている。
【０１３３】
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。
【０１３４】
燃料処理器１２内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が７００℃程度になるようにバーナ１６で加熱する。同時に、燃料処理器１２は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池１１の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。
【０１３５】
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁１４は燃料電池１１方向を閉、バイパス路１３方向を開とする。このとき燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によってバイパス路１３に導かれ、燃料電池１１をバイパスする。バイパス路１３を通流した燃料ガスは、逆止弁１５によりバーナ１６方向へのみ通流する。バーナ１６に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。
【０１３６】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重と逆止弁１５下流からの逆圧により弁体１８が弁座１７に押し付けられ、かつシール材１９により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池１１への逆流が防止されている。
【０１３７】
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁１４は燃料電池１１方向を開、バイパス路１３方向を閉とする。燃料処理器１２より排出された燃料ガスは、切替弁１４によって燃料電池１１へ供給され、供給空気とともに発電を行う。燃料電池１１からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。排出された排気燃料ガスは、逆止弁１５を通流した後、バーナ１６に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。
【０１３８】
このとき、逆止弁１５は、弁体１８の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体１８を押し、弁体１８がガイド２１によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。
【０１３９】
一方、逆止弁１５より上流で凝縮したドレン水は逆止弁１５の手前で分離され、第１のドレンタンク２２に蓄水される。
【０１４０】
また、逆止弁１５下流には凝縮器２９があり、凝縮器２９では排気燃料ガスは冷却され、含有水蒸気は凝縮し凝縮水となる。凝縮水はバーナ１６手前で分離され、凝縮水タンク３０に蓄水される。
【０１４１】
凝縮水タンク３０には凝縮水タンク３０の水位を検知する水位センサ３３があり、水位が上昇し第１のある閾値Ｘ３を上回ると、制御により電磁弁３２′を開とすることによりドレン水と凝縮水との混合水を排出または、水処理器（図示せず）に通流した後にシステム内部の加湿器（図示せず）や燃料処理器１２の改質器（図示せず）に供給する。また、水位が下降し第２のある閾値Ｘ４を下回ると電磁弁３２′を閉としてドレン水と凝縮水との混合水の凝縮水タンク３０からの排出を停止する。
【０１４２】
本実施の形態においては、第１のドレンタンク２２および凝縮水タンク３０に蓄水されたドレン水と凝縮水との混合水は両タンクに存在する各気体の圧力差と水頭差によりバランスして蓄水される。また、水位センサ３３における第２の閾値Ｘ４が十分大きく設定されていることにより、第１のドレンタンク２２に存在する気体が連通路３１を通じて凝縮水タンク３０に流入することはない。
【０１４３】
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、前述した実施の形態６で示した作用がより少ない構成要素で実現可能となる。
【０１４４】
さらに、本実施の形態における構成をとると、何らかの不具合により逆止弁１５が固着した場合における燃料ガス流路閉塞防止も実現できる。
【０１４５】
より具体的に述べると、従来の固体高分子形燃料電池システム（図１０参照）の構成では、開閉弁１０が固着した場合、燃料ガス流路が閉塞し燃料電池１および燃料処理器２の圧力が上昇してしまう。本実施の形態の固体高分子形燃料電池システム（図８参照）の構成では、逆止弁１５前後での圧力損失が第１の閾値Ｘ３により決定される水頭差相当の圧力差を上回ると、燃料ガスが第１のドレンタンク２２から連通路３１を通流して凝縮水タンク３０に流入し、バーナ１６へと導かれる。これにより、第１のドレンタンク２２、凝縮水タンク３０、連通路３１、水位センサ３３は、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能をも併せ持つ。
【０１４６】
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態６で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。
【０１４７】
また、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。
【０１４８】
かくして、ドレンタンクとの凝縮水タンクの連結部は、ドレンタンクと凝縮水タンクに存在する各気体の圧力差より大きい水圧がかかる位置に設定することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現でき、かつ、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。
【０１４９】
なお、電磁弁３２′は、本発明の第三排水弁に対応する。
【０１５０】
以上においては、実施の形態１〜７に関して詳細に説明した。
【０１５１】
なお、排気燃料ガスに多量に含まれている水蒸気が逆止弁１５で凝縮することがあるため、逆止弁１５を構成する弁座１７、弁体１８、シール材１９、バネ２０、ガイド２１を、撥水性材料または撥水剤を塗布した材料で構成することは、逆止弁１５の固着防止になり有用である。固体高分子形燃料電池システム内部でドレン水や凝縮水を回収し再利用する場合、その水に含まれる金属イオンや有機物が問題になるが、撥水性材料および撥水剤をフッ素系材料とすることにより、そのような問題を解消することが可能であり、固体高分子形燃料電池システムの水回収部の安定運転に対して有用である。
【０１５２】
また、本発明の第一タンクと本発明の第二タンクとは、上述した本実施の形態においては、連通されていたが、これに限らず、連通されていなくてもよい（第一タンクと第二タンクとが連通されていない場合には、第一タンクに蓄水されている水の排水は本発明の第一タンク水位検知手段による検知結果のみに基づいて行われ、第二タンクに蓄水されている水の排水は本発明の第二タンク水位検知手段による検知結果のみに基づいて行われることになる）。
【０１５３】
また、燃料電池に、燃料ガス入口から流れ込んで燃料ガス出口から流れ出るように、燃料ガスを通流させる燃料電池通流ステップと、前記燃料ガスが前記燃料電池をバイパスして通流できるように、前記燃料ガス入口と前記燃料ガス出口との間をバイパスするバイパスステップと、前記燃料ガスが、前記燃料電池を通流するか、前記バイパスするかを切り替える切替ステップと、前記燃料ガスが前記バイパスするように前記切り替えが行われている場合において、前記燃料ガス出口側に設けられた逆止弁を利用して、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止する逆流防止ステップとを備えた燃料電池制御方法は、本発明に関連する発明に含まれる。
【０１５４】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明は、たとえば固体高分子形燃料電池の安全運転をより低消費電力・低コスト・小サイズで実現できるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【図２】実施の形態１における逆止弁の構成図である。
【図３】実施の形態２における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【図４】実施の形態２における逆止弁の構成図である。
【図５】実施の形態３における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【図６】実施の形態４における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【図７】実施の形態５における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【図８】実施の形態６における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【図９】実施の形態７における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【図１０】従来の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１、１１　燃料電池
２、１２　燃料処理器
３　加湿器
４、２９　凝縮器
５、３０　凝縮水タンク
６、１６　バーナ
７　燃焼ファン
８、１３　バイパス路
９、１４　切替弁
１０　開閉弁
１５、１５′　逆止弁
１７　弁座
１８　弁体
１９　シール材
２０　バネ
２１　ガイド
２２、２５　ドレンタンク
２３、２７、２７′、３２、３２′　電磁弁
２４、２８、３３　水位センサ
２６、３１　連通路
【図１】
2004071471.tif 000003
【図２】
2004071471.tif 000004
【図３】
2004071471.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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