(57)【要約】【課題】  純水タンクに蓄積した燃料ガスを希釈して外部に排出する。【解決手段】  水素ガスが供給される水素ガス流路１ａと、圧縮空気が供給される空気流路１ｂと、純水を通過させる純水循環流路１ｃとを備え、水素ガス流路１ａから純水循環流路１ｃの純水に水素が混入する可能性がある構成の燃料電池スタック１を発電させる場合に、水素ガス流路１ａに水素ガスを供給すると共に、空気供給装置１６と空気流路１ｂとを接続する空気供給配管Ｌ４を介して空気流路１ｂに圧縮空気を供給する。このとき、燃料電池システムでは、熱交換器１７と加湿装置１８との間の空気供給配管Ｌ４から分岐した空気導入配管Ｌ８を介して、純水タンク２０内に圧縮空気を導入して、純水タンク２０内のガスを、通気配管Ｌ９を介して純水タンク２０外に排出する。【選択図】      図１
2005158543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスが供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極と、水を通過させる水流路とを備える燃料電池を発電させる燃料電池システムであって、
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給すると共に、酸化剤ガス圧縮装置と前記燃料電池の酸化剤極とを接続する酸化剤ガス供給配管を介して前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給し、前記酸化剤ガスが流れる配管から分岐した酸化剤ガス導入配管を介して、前記燃料電池の水流路に供給する水を貯蔵する水タンク内に前記酸化剤ガスを導入して、前記水タンク内のガスを、ガス排出配管を介して前記水タンク外に排出することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料ガスが供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極と、水を通過させる水流路とを備え、燃料ガス及び酸化剤ガスを使用して発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
酸化剤ガス圧縮装置と前記燃料電池の酸化剤極とを接続する酸化剤ガス供給配管を有し、前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池の水流路に供給する水を貯蔵する水タンクを備え、当該水タンクに貯蔵した水を前記燃料電池の水流路に循環させる水循環手段と、
前記酸化剤ガスが流れる配管から分岐し、前記酸化剤ガスを前記水タンク内に導入する酸化剤ガス導入配管と、
前記水タンク内のガスを、当該水タンク外に排出するガス排出配管と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
前記酸化剤ガス導入配管は、前記燃料電池の酸化剤極よりも上流側の前記酸化剤ガス供給配管から分岐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】
前記酸化剤ガス供給配管に設けられ、前記酸化剤ガス圧縮装置により圧縮された酸化剤ガスの温度を調整する熱交換器を備え、
前記酸化剤ガス導入配管は、前記熱交換器よりも下流側であって、前記燃料電池の酸化剤極よりも上流側の前記酸化剤ガス供給配管から分岐されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記酸化剤ガス供給配管に設けられ、前記酸化剤ガス圧縮装置により圧縮された酸化剤ガスの温度を調整する熱交換器を備え、
前記酸化剤ガス導入配管は、前記熱交換器よりも上流側の前記酸化剤ガス供給配管から分岐されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記酸化剤ガス供給配管に設けられ、前記酸化剤ガス圧縮装置により圧縮された酸化剤ガスの温度を調整する熱交換器とを備え、
前記熱交換器の下流側の酸化剤ガス供給配管に設けられ、前記酸化剤ガス圧縮装置により圧縮された酸化剤ガスを加湿させる加湿装置と、
前記酸化剤ガス導入配管は、前記熱交換器と前記加湿装置との間の前記酸化剤ガス供給配管から分岐されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記ガス排出配管と前記酸化剤ガス供給配管とを接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記酸化剤ガス導入配管に、前記酸化剤ガス供給配管から前記水タンクに導入される酸化剤ガスに圧力損失を与えるオリフィス機構を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか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、燃料電池に酸化剤ガス及び燃料ガスを供給して発電させると共に、燃料電池内に水を循環させる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池スタックの酸化剤極及び燃料極に酸化剤ガス及び燃料ガスを供給すると共に、燃料電池スタック内に設けられた水通路に純水を供給する燃料電池システムが知られている。
【特許文献１】特表平１１−５０８７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の燃料電池システムでは、燃料電池スタックの内部に酸化剤ガス、燃料ガス及び水を循環させる燃料電池スタックを使用しているために、燃料ガスが燃料極から水通路に侵入して、燃料ガスが水に溶け込んで、水を貯蔵している純水タンクで放出される可能性がある。これにより、従来の燃料電池システムでは、水素等の燃料ガスが純水タンクに蓄積する可能性があるが、純水タンクに蓄積した燃料ガスを排出する機構が備えられていないのが現状であった。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、純水タンクに蓄積した燃料ガスを希釈して外部に排出することができる燃料電池システム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】
【０００５】
本発明に係る燃料電池システムでは、燃料ガスが供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極と、水を通過させる水流路とを備える燃料電池を発電させる場合に、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給すると共に、酸化剤ガス圧縮装置と燃料電池の酸化剤極とを接続する酸化剤ガス供給配管を介して燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する。このとき、燃料電池システムでは、酸化剤ガスが流れる配管から分岐した酸化剤ガス導入配管を介して、燃料電池の水流路に供給する水を貯蔵する水タンク内に酸化剤ガスを導入して、水タンク内のガスを、ガス排出配管を介して水タンク外に排出することにより、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る燃料電池システムによれば、水タンク内に酸化剤ガスを導入するので、水に燃料ガスが混入して水タンク内に燃料ガスが蓄積する場合であっても、水タンク内の燃料ガスを酸化剤ガスで希釈して排出することができ、水タンク内を換気することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の第１実施形態〜第３実施形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
［第１実施形態］
本発明は、例えば図１に示すように構成された第１実施形態に係る燃料電池システムに適用される。
【０００９】
［燃料電池システムの構成］
この燃料電池システムは、例えば車両に搭載され、燃料電池スタック１に発電反応を行わせ、当該燃料電池スタック１にて発電した発電電力を負荷に供給することにより、車両の走行トルクを発生させる。
【００１０】
燃料電池スタック１は、発電反応を発生させるための水素を多量に含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとが供給されることによって発電する。この燃料電池スタック１は、例えば、固体高分子電解質膜を挟んで、燃料ガスとして水素が供給される燃料極（水素極）と酸化剤ガスとして空気が供給される酸化剤極（空気極）とを対設した燃料電池セルを備え、当該燃料電池セルを複数積層することによって構成されている。すなわち、この燃料電池スタック１による発電は、燃料極にて水素が電子を放出してイオン化し、生成された水素イオン（Ｈ＋）が高分子電解質膜を通過して酸化剤極に到達し、この水素イオンが酸化剤極にて酸素と結合して水（Ｈ２Ｏ）を生成することによって行われる。このような燃料電池スタック１には、水素ガスを通過させる水素ガス流路１ａ、空気を通過させる空気流路１ｂ、純水を循環させる純水循環流路１ｃが内部に形成されている。
【００１１】
この燃料電池スタック１を構成する燃料電池セルは、例えば図２に示すような内部構成となっている。この燃料電池セルは、水素ガス流路１ａと空気流路１ｂとの間に設けられた固体高分子電解質膜３１、及び水素ガス流路１ａと純水循環流路１ｃとの間に設けられた多孔質プレート３２を、２枚のセパレータプレート３３で狭持して構成されている。このような燃料電池セルには、所定の圧力差の範囲内となるように圧力調整されて、水素ガス、空気及び純水が導入される。
【００１２】
この燃料電池セルは、水素ガス流路１ａに水素ガス、空気流路１ｂに空気、純水循環流路１ｃに純水が供給されると、純水循環流路１ｃから多孔質プレート３２によって気化された水分が水素ガス流路１ａ内に浸入し、加湿された水素ガスが通過する。これにより、燃料電池セルは、純水循環流路１ｃを流れる純水によって加湿された水素ガスと、後述する加湿装置１８によって加湿された空気とによって、固体高分子電解質膜３１を湿潤状態に保持するように作用する。
【００１３】
また、この燃料電池セルは、純水循環流路１ｃから水素ガス流路１ａに水分が浸入したことによって、水素ガス流路１ａの水素ガス出口付近にて発生した凝縮水を多孔質プレート３２によって純水循環流路１ｃに取り込んで排出するように作用する。これにより、燃料電池セルは、凝縮水によって水素ガス流路１ａが閉鎖される水詰まりを防止する。
【００１４】
また、この燃料電池システムでは、燃料電池スタック１の発電反応に使用される水素ガスを循環させる水素循環系、燃料電池スタック１の発電反応に使用される空気を供給する空気供給系、燃料電池スタック１の加湿及び冷却に使用される純水を循環させる純水循環系を備える。これらの各系は、後述するコントローラ２からの制御信号を入力することにより動作が制御される。
【００１５】
水素循環系は、燃料電池スタック１の水素ガス入口と接続された水素供給配管Ｌ１に、例えば水素タンク等を含む水素供給装置１１、水素遮断弁１２、水素調圧弁１３及びエゼクタ１４が設けられている。また、この水素循環系は、燃料電池スタック１の水素ガス出口と水素供給配管Ｌ１のエゼクタ１４とを接続する水素循環配管Ｌ２、当該水素循環配管Ｌ２から分岐した水素排出配管Ｌ３及び当該水素排出配管Ｌ３に設けられたパージ弁１５が設けられている。
【００１６】
このような水素循環系では、燃料電池スタック１を発電させるに際して、水素遮断弁１２が開状態となされ、水素調圧弁１３の開度が調整されることにより水素ガス圧力を調整して、水素供給装置１１から燃料電池スタック１の水素ガス入口に水素ガスを送る。これにより、水素循環系では、水素ガス流路１ａ内の水素ガス圧力を調整する。
【００１７】
そして、燃料電池スタック１は、一部の水素を発電反応に使用し、発電反応に使用されなかった一部の水素を水素ガス出口から水素循環配管Ｌ２に排出する。この燃料電池スタック１の水素ガス出口から排出された水素ガスは、水素供給装置１１から供給される水素ガスの運動エネルギを用いて、エゼクタ１４により取り込まれ、循環水素として再度水素供給配管Ｌ１を介して燃料電池スタック１の水素ガス入口に送られる。これにより、燃料電池システムは、燃料電池スタック１の水素ガス入口に供給する水素量を大きくし、燃料電池スタック１を構成する各燃料電池セルに不足なく水素ガスを供給する。
【００１８】
また、この水素循環系では、水素供給配管Ｌ１及び水素循環配管Ｌ２内のガスをパージするに際して、コントローラ２によりパージ弁１５を開動作させる。これにより、水素循環系では、水素循環配管Ｌ２に蓄積していた水素以外の不純物等を水素排出配管Ｌ３を介して排出する。
【００１９】
空気供給系は、燃料電池スタック１の空気入口と接続された空気供給配管Ｌ４に空気供給装置１６、熱交換器１７及び加湿装置１８が設けられ、燃料電池スタック１の空気出口と接続された空気排出配管Ｌ５に加湿装置１８及び空気圧力調整弁１９が設けられて構成されている。
【００２０】
このような空気供給系では、燃料電池スタック１を発電させるに際して、酸化剤ガス圧縮装置である空気供給装置１６により外気を圧縮して熱交換器１７に送り、圧縮することにより昇温した圧縮空気を熱交換器１７により冷却する。ここで、熱交換器１７は、例えば、図示しない燃料電池スタック１に冷却媒体を循環させる冷却媒体循環系と接続された冷却媒体配管１７ａが内部に配置されることにより、燃料電池スタック１の冷却媒体を共用して、圧縮空気を冷却し、加湿装置１８に送る。
【００２１】
加湿装置１８は、熱交換器１７から送られた圧縮空気を加湿して、燃料電池スタック１に供給する。ここで、加湿装置１８は、ポリイミドのような水分透過性が高い材料からなる膜を備え、燃料電池スタック１の空気出口に接続された空気排出配管Ｌ５を介して供給された排空気に含まれる水分を空気供給配管Ｌ４側に移動させる。これにより、加湿装置１８は、乾燥した圧縮空気を加湿して、燃料電池スタック１内の固体高分子電解質を加湿させる。
【００２２】
また、この空気供給系では、加湿装置１８の排空気下流側の空気排出配管Ｌ５の空気圧力調整弁１９の開度がコントローラ２により調整され、燃料電池スタック１の運転が良好な状態で行われるように空気流路１ｂ内での空気圧力が調整される。
【００２３】
純水循環系は、燃料電池スタック１の固体高分子電解質が多孔質のものからなる場合、当該多孔質の固体高分子電解質に比較的多くの純水を供給して加湿させたり、燃料電池スタック１の温度を調整するために、燃料電池スタック１の純水循環流路１ｃ内に純水を循環させる。この純水循環系は、燃料電池スタック１の純水循環流路１ｃと純水タンク２０とを接続する純水供給配管Ｌ６及び純水循環配管Ｌ７を備えて構成されている。純水供給配管Ｌ６には、純水タンク２０及び純水ポンプ２１が接続されている。このような純水循環系では、燃料電池スタック１が発電している時に、コントローラ２により純水ポンプ２１が駆動される。これにより、純水循環系では、純水ポンプ２１により純水タンク２０内の純水を取り込んで、純水供給配管Ｌ６を介して純水循環流路１ｃに純水を供給し、純水循環流路１ｃから排出された純水を純水タンク２０内に戻す。
【００２４】
更にまた、この燃料電池システムでは、空気供給配管Ｌ４と純水タンク２０とを接続する空気導入配管Ｌ８、外気と純水タンク２０とを接続するための通気配管Ｌ９を備える。なお、空気導入配管Ｌ８は、純水タンク２０の満水時における純水面よりも高い位置に設けられた空気導入入口に接続されている。
【００２５】
また、この空気導入配管Ｌ８は、一部に空気圧損を調整する絞り部２２が形成されている。この絞り部２２は、例えばオリフィス機構で構成され、空気供給配管Ｌ４から純水タンク２０内に導入する空気流量を調整するように構成されている。なお、絞り部２２は、オリフィス機構で構成される場合のみならず、アクチュエータにより開閉動作する流量調整弁や開閉弁であっても良い。
【００２６】
このような各系を備えた燃料電池システムでは、燃料電池スタック１を発電させるに際して、空気供給配管Ｌ４から燃料電池スタック１に送られる圧縮空気を、絞り部２２によって圧力損失を与え、空気導入配管Ｌ８を介して純水タンク２０に導入する。これによって、純水タンク２０内の気体は、空気と混合されたガスとなり、ガス排出配管である通気配管Ｌ９を介して純水タンク２０内から排気されることになる。
【００２７】
ここで、燃料電池スタック１の内部では、水素ガス流路１ａと純水循環流路１ｃとが多孔質プレート３２を介して区分されているので、多孔質プレート３２に形成されている孔によって水素ガスと純水とが直接接している状態となっている。このため、燃料電池スタック１の内部では、純水循環流路１ｃを流れる純水中に水素ガス流路１ａを流れる水素が溶解したり、水素ガス流路１ａ内の圧力値よりも純水循環流路１ｃの圧力値が小さい場合には圧力差によって水素が純水内に取り込まれる現象が起こる。このような現象が起こると、純水に混入した水素は、純水循環配管Ｌ７内を流れて純水タンク２０内に流入し、純水タンク２０の気体内に放出される。この結果、純水タンク２０内には、水素を含むガスが蓄積することになる。
【００２８】
これに対し、燃料電池システムでは、燃料電池スタック１に圧縮空気を供給して発電させると共に、純水タンク２０内に圧縮空気を導入して、純水タンク２０内に蓄積される水素を圧縮空気によって希釈して、排出する。このとき、コントローラ２は、燃料電池スタック１に要求される発電量を発電させるために必要な空気流量に加えて、純水タンク２０内の水素を希釈するのに必要な空気流量を取り込むように空気供給装置１６を制御する。具体的には、コントローラ２は、例えば多孔質プレート３２の孔径、純水タンク２０の容量や単位時間当たりに純水タンク２０内に浸入する水素流量等に基づいて、純水タンク２０内に導入する空気流量を空気供給装置１６によって取り込むように制御する。また、純水タンク２０内に導入する空気流量は、燃料電池システムの運転条件の範囲であって、予め実験等によって燃料電池スタック１から純水タンク２０に浸入する水素量を求めておき、純水タンク２０内の当該水素濃度を可燃範囲以下の濃度まで十分に希釈することができるような絞り部２２によって調整される。
【００２９】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係る燃料電池システムによれば、純水タンク２０内に圧縮空気を導入するので、純水に水素が混入して純水タンク２０内に水素が蓄積する場合であっても、純水タンク２０内の水素を圧縮空気で希釈して排出して、純水タンク２０内を換気することができる。
【００３０】
また、この燃料電池システムによれば、燃料電池スタック１の空気上流側の空気供給配管Ｌ４から分岐させた空気導入配管Ｌ８を備えるので、空気供給配管Ｌ４での空気圧力が少なくとも空気流路１ｂでの圧力損失分の空気圧力となっているので、燃料電池スタック１に要求される発電量が少ない時であって、低圧力で燃料電池スタック１を発電させる場合であっても純水タンク２０内に圧縮空気を導入することができる。
【００３１】
更に、この燃料電池システムによれば、熱交換器１７の下流側の空気供給配管Ｌ４から分岐させた空気導入配管Ｌ８を備え、熱交換器１７を通過した圧縮空気を純水タンク２０内に導入するので、燃料電池スタック１に要求される発電量が高く、燃料電池スタック１内の流体圧力を高くした状態で運転する必要がある場合であっても、熱交換器１７によって冷却した圧縮空気を純水タンク２０内に導入することができ、空気導入配管Ｌ８として耐熱温度が低い樹脂材料からなるものやゴムからなるものを使用することができる。したがって、この燃料電池システムによれば、空気導入配管Ｌ８や通気配管Ｌ９を追加した構成としても、車両等の搭載スペースが限られたものへの搭載性を向上させることができる。
【００３２】
更にまた、この燃料電池システムによれば、熱交換器１７の上流側の圧縮空気と比較して温度が低い圧縮空気を純水タンク２０に導入するので、純水タンク２０内の純水に与える熱量を小さくすることができ、純水の気化を抑制して、システムとしての水収支効率が低下することを抑制することができる。
【００３３】
更にまた、この燃料電池システムによれば、熱交換器１７と加湿装置１８との間の空気供給配管Ｌ４から分岐させた空気導入配管Ｌ８を備え、加湿装置１８の上流から分岐して圧縮空気を純水タンク２０内に導入しているので、熱交換器１７の下流から分岐した空気導入配管Ｌ８を設けた場合の効果に加えて、空気導入配管Ｌ８内の圧縮空気を乾燥した状態とすることができ、空気導入配管Ｌ８内で水分が凝縮することがない。したがって、この燃料電池システムによれば、加湿した圧縮空気を空気導入配管Ｌ８に供給することによって絞り部２２にて水詰まりを発生させて、純水タンク２０への空気流量が減少し、水素を希釈するための空気流量が不足することなく、安定して空気を純水タンク２０内に導入することができる。
【００３４】
更に、この燃料電池システムによれば、空気導入配管Ｌ８中に凝縮水が残存した状態で氷点下の大気温度に晒された場合に、凍結によって空気導入配管Ｌ８を劣化させることがない。
【００３５】
更に、この燃料電池システムによれば、加湿装置１８で加湿した圧縮空気の全部を燃料電池スタック１に供給して、燃料電池スタック１から排出された圧縮空気に含まれる水分を加湿装置１８で回収して加湿に再利用することができるので、回収した水分を純水タンク２０に排出することなく、システム全体での水収支性能を高めることができる。
【００３６】
更にまた、この燃料電池システムによれば、空気導入配管Ｌ８にオリフィス機構からなる絞り部２２を設けたので、空気供給配管Ｌ４から純水タンク２０に導入する空気流量を調整することができ、確実に純水タンク２０内の水素濃度を低下させて排出することを実現することができる。
【００３７】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００３８】
第２実施形態に係る燃料電池システムは、図３に示すように、空気導入配管Ｌ８に代えて、空気供給装置１６と熱交換器１７とを接続する空気供給配管Ｌ４部分から分岐して、純水タンク２０と接続された空気導入配管Ｌ１０を備えた点で、第１実施形態に係る燃料電池システムとは異なる。
【００３９】
すなわち、この燃料電池システムは、圧縮空気を熱交換器１７の上流側から分岐して、純水タンク２０内に導入するように構成されている。また、この燃料電池システムでは、純水タンク２０内に蓄積する水素濃度が可燃濃度以下となるまで希釈可能な空気流量を空気供給装置１６から純水タンク２０に供給する絞り部２２が空気導入配管Ｌ１０に設けられている。
【００４０】
このように構成された燃料電池システムによれば、熱交換器１７の上流から純水タンク２０に圧縮空気を供給するので、空気供給装置１６から吐出される高温の圧縮空気を純水タンク２０に導入することができる。これにより、燃料電池システムによれば、氷点下温度環境下で燃料電池スタック１を起動させる場合に、空気圧力調整弁１９により燃料電池スタック１の運転圧を上げるようにコントローラ２が制御することで、空気供給装置１６から吐出される圧縮空気の温度を上昇させ、前回のシステム停止時に空気導入配管Ｌ１０に付着して凍結した水分や、純水タンク２０内の凍結した水分の解凍を短時間で行うことができる。
【００４１】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００４２】
第３実施形態に係る燃料電池システムは、図４に示すように、通気配管Ｌ９に代えて、純水タンク２０と、加湿装置１８と燃料電池スタック１との間の空気供給配管Ｌ４とを接続するガス排出配管Ｌ１１を備える点で、上述した実施形態に係る燃料電池システムとは異なる。すなわち、この燃料電池システムでは、純水タンク２０内で混合された圧縮空気と水素とからなるガスを外気に排出せずに、加湿装置１８の下流側の空気供給配管Ｌ４に導入する。
【００４３】
このような燃料電池システムでは、空気導入配管Ｌ１０を介して圧縮空気を純水タンク２０内に導入することにより、純水と混合して純水タンク２０内に蓄積した水素を希釈し、当該希釈したガスをガス排出配管Ｌ１１を介して空気供給配管Ｌ４に導入する。これにより、燃料電池システムでは、純水タンク２０内で水素と圧縮空気とを混合させたガスと、空気供給配管Ｌ４から燃料電池スタック１に流れる圧縮空気と混合して、燃料電池スタック１に導入する。
【００４４】
ここで、コントローラ２では、純水タンク２０から外部に圧縮空気が排出されないため、燃料電池スタック１に要求される発電量に応じた空気流量を空気供給装置１６から吐出するように制御する。
【００４５】
このような燃料電池システムによれば、純水タンク２０内に導入して排出された圧縮空気を燃料電池スタック１に導入するので、空気供給配管Ｌ４から分岐して純水タンク２０内に圧縮空気を導入した場合であっても、燃料電池スタック１の発電に必要な流量の圧縮空気を空気供給装置１６から吐出させるのみで純水タンク２０内の水素を希釈することができる。したがって、この燃料電池システムによれば、上述した実施形態に係る燃料電池システムと比較して空気供給装置１６に使用する電力を低くすることができる。したがって、この燃料電池システムによれば、電力の使用効率を低下させずに純水タンク２０内の水素を希釈することができる。
【００４６】
また、この燃料電池システムによれば、熱交換器１７の上流の空気供給配管Ｌ４から分岐した空気導入配管Ｌ１０を介して圧縮空気を純水タンク２０内に導入するので、圧縮されて温度が上昇した圧縮空気を純水タンク２０に導入することにより、当該圧縮空気の熱量によって純水を気化させて、当該純水が気化したことによる水分によって、純水タンク２０から排出される圧縮空気を加湿して湿度を高くすることができる。したがって、この燃料電池システムによれば、純水タンク２０から排出されるガスを加湿装置１８の下流に導入した場合であっても、燃料電池スタック１に供給する圧縮空気の湿度を低下させることなく、安定して燃料電池スタック１を発電させることができる。
【００４７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムを構成する燃料電池スタックの燃料電池セルの構造を示す断面図である。
【図３】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用した第３実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  燃料電池スタック
２  コントローラ
１１  水素供給装置
１２  水素遮断弁
１３  水素調圧弁
１４  エゼクタ
１５  パージ弁
１６  空気供給装置
１７  熱交換器
１８  加湿装置
１９  空気圧力調整弁
２０  純水タンク
２１  純水ポンプ
２２  絞り部
Ｌ１  水素供給配管
Ｌ２  水素循環配管
Ｌ３  水素排出配管
Ｌ４  空気供給配管
Ｌ５  空気排出配管
Ｌ６  純水供給配管
Ｌ７  純水循環配管
Ｌ８，Ｌ１０  空気導入配管
Ｌ９  通気配管
Ｌ１１  ガス排出配管
【図１】
2005158543.tif 000003
【図２】
2005158543.tif 000004
【図３】
2005158543.tif 000005
【図４】
2005158543.tif 000006