(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、該燃料電池に供給される改質ガスを生成するために水蒸気改質を行なう改質器と、前記燃料電池の発電により生じる排ガスと水とで熱交換を行なう熱交換器と、該熱交換器での熱交換により生じる凝縮水を純水に処理する凝縮水処理手段と、前記熱交換器と前記凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路とを具備する燃料電池装置であって、
前記凝縮水回収流路に、前記凝縮水に含有される排ガス成分を分離するための網目状の排ガス成分分離部材を複数具備しており、
複数の前記排ガス成分分離部材は、前記凝縮水回収流路の上流側より下流側に向けて順に網目サイズが小さくなるように配置されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記排ガス成分分離部材の少なくとも一部が、前記凝縮水回収流路の下流側に向けてくぼんだ形状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記凝縮水回収流路に、該凝縮水回収流路内に空気を導入するかまたは前記凝縮水回収流路内の空気を排気するための空気口を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記空気口が、前記凝縮水回収流路のうち前記排ガス成分分離部材の配置された上方側および下方側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記空気口に空気を供給するための空気供給ブロアーを具備してなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記空気口より空気を排気するための空気排気ブロアーを具備することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電により生じる排ガスと水との熱交換により生じた凝縮水を利用して発電を行なう燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、水素ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池（セル）と、この燃料電池（セル）を稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。
【０００３】
ここで、天然ガス等の被改質ガス（原燃料）から、燃料電池（セル）の発電に必要な水素を生成するための改質方法の１つとして水蒸気改質法が知られている。水蒸気改質により改質反応を行なう燃料電池装置としては、燃料電池（セル）の発電により生じる排ガスと水とで熱交換するための熱交換器を具備し、熱交換により生成される凝縮水を改質器に供給して水蒸気改質を行い、生成された水素ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところで、このように熱交換器によって生じる凝縮水には排ガス中に含まれる各種成分が溶解しているが、燃料電池の排ガス成分の一種である二酸化炭素が特に溶解している。そして、二酸化炭素（炭酸イオン）が溶解している凝縮水を、凝縮水を純水に処理するための凝縮水処理手段に供給すると、凝縮水処理手段の寿命が短くなるおそれがある。
【０００５】
それゆえ、凝縮水に溶解する二酸化炭素等の排ガス成分を分離することを目的として、脱炭酸塔や脱炭酸装置を具備する燃料電池装置が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１７９３８６号公報
【特許文献２】特開平８−５０９０９号公報
【特許文献３】特開平１１−９７０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献のような脱炭酸塔を具備する燃料電池装置においては、燃料電池装置が大型化することや、脱炭酸処理を行うための充填物のメンテナンスにおいて手間が生じることが想定される。
【０００７】
また、上記特許文献のような脱炭酸装置を具備する燃料電池装置においては、二酸化炭素等の気体が溶存した凝縮水を水タンクに貯水するとともに、その水タンクにおいて凝縮水に含まれる二酸化炭素等の排ガス成分を分離することから、水タンクの構成が複雑となる。
【０００８】
それゆえ本発明は、簡単な構造にて凝縮水に溶解する二酸化炭素等の排ガス成分を分離（除去）することができ、凝縮水を純水に処理するための凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる燃料電池装置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】
【０００９】
本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に供給される改質ガスを生成するために水蒸気改質を行なう改質器と、前記燃料電池の発電により生じる排ガスと水とで熱交換を行なう熱交換器と、該熱交換器での熱交換により生じる凝縮水を純水に処理する凝縮水処理手段と、前記熱交換器と前記凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路とを具備する燃料電池装置であって、前記凝縮水回収流路に、前記凝縮水に含有される排ガス成分を分離するための網目状の排ガス成分分離部材を複数具備しており、複数の前記排ガス成分分離部材は、前記凝縮水回収流路の上流側より下流側に向けて順に網目サイズが小さくなるように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
このような燃料電池装置においては、熱交換器と凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路が、凝縮水に含有される排ガス成分を分離するための網目状の排ガス成分分離部材を具備することから、凝縮水が凝縮水回収流路を流通する間に、網目状の排ガス成分分離部材と接触することで、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を分離することができる。
【００１１】
すなわち、凝縮水が網目状の排ガス成分分離部材上に広がることにより、空気との接触面積を増大することができ、効率よく凝縮水に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を分離することができる。
【００１２】
さらに、凝縮水が網目状の排ガス成分分離部材を通過することにより、凝縮水の液滴のサイズが小さくなり、液滴の表面積が大きくなる。それにより、液滴（凝縮水）と空気との接触面積を増大することができ、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができる。
【００１３】
それにより、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を有効に分離することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００１５】
また、凝縮水回収流路に、網目サイズが異なる複数の排ガス成分分離部材が、凝縮水回収流路の上流側より下流側に向けて順に網目サイズが小さくなるように配置されていることから、凝縮水が凝縮水回収流路を上流側より下流側に向けて流れるにつれ、徐々に凝縮水の液滴のサイズを小さくすることができ、効率よく排ガス成分を分離することができるとともに、凝縮水が排ガス成分分離部材をスムーズに通過することができる。
【００１６】
それにより、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００１７】
また、本発明の燃料電池装置は、前記排ガス成分分離部材の少なくとも一部が、前記凝縮水回収流路の下流側に向けてくぼんだ形状であることが好ましい。
【００１８】
このような燃料電池装置においては、排ガス成分分離部材の少なくとも一部が、凝縮水回収流路の下流側に向けてくぼんだ形状であることから、凝縮水が排ガス成分分離部材をよりスムーズに通過することができる。
【００１９】
それにより、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００２０】
また、本発明の燃料電池装置は、前記凝縮水回収流路に、該凝縮水回収流路内に空気を導入するかまたは前記凝縮水回収流路内の空気を排気するための空気口を備えていることが好ましい。
【００２１】
このような燃料電池装置においては、凝縮水回収流路に、凝縮水回収流路内に空気を導入するかまたは凝縮水回収流路内の空気を排気するための空気口を備えていることから、凝縮水回収流路内の空気を効率よく循環させる（入れ換える）ことができる。それにより、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００２２】
また、本発明の燃料電池装置は、前記空気口が、前記凝縮水回収流路のうち前記排ガス成分分離部材の配置された上方側および下方側に設けられていることが好ましい。
【００２３】
このような燃料電池装置においては、凝縮水回収流路に設ける空気口を、排ガス成分分離部材の配置された上方側および下方側に備えることにより、例えば、凝縮水が網目状の排ガス成分分離部材上に広がることにより分離された排ガス成分を上方側に配置された空気口より排気することができるとともに、網目状の排ガス成分分離部材を通過して凝縮水の液滴のサイズが小さくなることにより分離された排ガス成分を下方側に配置された空気口より排気することができる。それにより、凝縮水より分離された二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく排気することができる。
【００２４】
また、本発明の燃料電池装置は、前記空気口に空気を供給するための空気供給ブロアーを具備してなることが好ましい。
【００２５】
このような燃料電池装置においては、空気供給ブロアーが接続された空気口から凝縮水回収流路内に空気を導入することができる。それにより、強制的に空気を供給することができることから、凝縮水は新しい空気（排ガス成分を含有しない空気）との接触を増加することができ、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができる。
【００２６】
またあわせて、強制的に空気を供給することにより、分離された二酸化炭素等の排ガス成分を空気供給ブロアーが接続されていない他の空気口（排気側）より効率よく排気することができ、凝縮水より分離された二酸化炭素等の排ガス成分が再び凝縮水に溶解することを抑制することができる。
【００２７】
また、本発明の燃料電池装置は、前記空気口より空気を排気するための空気排気ブロアーを具備することが好ましい。
【００２８】
このような燃料電池装置においては、空気排気ブロアーが接続された空気口から凝縮水回収流路内の空気を排気することができる。それにより、強制的に空気を排気することができることから、分離された二酸化炭素等の排ガス成分を空気口より効率よく排気することができ、凝縮水より分離された二酸化炭素等の排ガス成分が再び凝縮水に溶解することを抑制することができる。
【００２９】
またあわせて、強制的に空気を排気することにより、空気排気ブロアーが接続されていない他の空気口（導入側）より凝縮水回収流路内に効率よく空気が供給されることなり、凝縮水と新しい空気（排ガス成分を含有しない空気）との接触を増加することができ、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の燃料電池装置は、燃料電池の発電により生じる排ガスと水とでの熱交換により生じる凝縮水を改質器に供給する燃料電池装置において、熱交換器と凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路に、凝縮水に含有される排ガス成分を分離するための網目状の排ガス成分分離部材を具備することから、凝縮水が排ガス成分分離部材を流通する際に、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができる。それにより、凝縮水を純水に処理するための凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明の燃料電池装置（システム）の構成の一例を示した構成図である。本発明の燃料電池装置は、図１においては発電を行なう発電ユニットに相当し、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環配管とあわせて、燃料電池システムが構成されている。なお、本発明の燃料電池装置を、発電ユニット、貯湯ユニットおよび循環配管の全てを具備したものとすることもできる。
【００３２】
図１に示す燃料電池装置（システム）は、燃料電池１、天然ガスや灯油等の被改質ガスを供給する被改質ガス供給手段２、酸素含有ガスを燃料電池１に供給するための酸素含有ガス供給手段３、被改質ガスと水蒸気により水蒸気改質する改質器４を具備している。
【００３３】
また、図１に示す燃料電池装置においては、燃料電池１の発電により生じた排ガス（排熱）と水とで熱交換を行なう熱交換器１３、熱交換により生成された凝縮水を貯水する凝縮水タンク１９、熱交換器１３で生成された凝縮水を凝縮水タンク１９に回収（供給）するための凝縮水回収流路２１が設けられており、凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水が改質器４に供給される。なお、凝縮水タンク１９に貯水される凝縮水処理手段（図示せず）は、凝縮水回収流路２１、凝縮水タンク１９中、さらには凝縮水供給管２０に設けることができる。
【００３４】
一方、凝縮水タンク１９に貯水される凝縮水の量が少ない場合や凝縮水処理手段で処理された後の凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水（水道水等）を純水に処理して改質器４に供給することが好ましく、図１においては外部から供給される水を純水に処理する手段として水処理装置Ｘを具備している。
【００３５】
ここで、水処理装置Ｘは、水を浄化するための活性炭フィルタ装置７、逆浸透膜装置８（以下、ＲＯ膜装置とする）および浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置９の各装置の全てもしくはいずれかを具備する。そして、イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は水タンク１０に貯水される。なお、図１においては、水処理装置Ｘとして、上記各装置全てを具備し、水道水等の外部から供給される水と凝縮水とを併用して用いる場合の例を示しており、凝縮水タンク１９と水タンク１０とが凝縮水供給管（タンク連結管）２０にて連結されている。なお、凝縮水のみを改質器４に供給する場合には、凝縮水タンク１９と改質器４とを水ポンプ１１を介して接続することも可能である。
【００３６】
すなわち、本発明において、凝縮水処理手段にて処理された純水を貯水する水タンクとしては、凝縮水を直接改質器４に供給する場合は凝縮水タンク１９に相当し、水道水等の外部から供給される水を処理した純水と凝縮水を処理した純水とを併用する場合には水タンク１０に相当する。
【００３７】
また、図１に示す燃料電池装置においては、活性炭フィルタ装置７、ＲＯ膜装置８、イオン交換樹脂装置９および水タンク１０をこの順で接続する水供給管５が設けられており、水供給管５には、水供給管５に供給される水量を調整するための給水弁６が設けられている。なお図１においては、改質器４に水を供給するための手段を一点鎖線により囲って示している。
【００３８】
本発明の燃料電池装置（システム）は、さらに燃料電池１にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ１２、熱交換器１３の出口に設けられ熱交換器１３の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１５、パワーコンディショナ１２等を制御する制御装置１４が設けられており、後述する循環ポンプ１６とあわせて発電ユニットが構成されている。なお、これら発電ユニットを収納容器内に収納することで、設置や持ち運び等が容易な燃料電池装置とすることができる。
【００３９】
また貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１８を具備して構成されている。
【００４０】
さらに、熱交換器１３と貯湯タンク１８との間で水を循環させるための循環ポンプ１６、循環配管１７が設けられており、発電ユニット、貯湯ユニット、循環配管１７をあわせて本発明の燃料電池装置（システム）が構成される。
【００４１】
また、図中の矢印は、燃料、酸素含有ガス、水の各流れ方向を示したものであり、また破線は制御装置１４に伝送される主な信号経路、または制御装置１４より伝送される主な信号経路を示している。また、同一の構成については同一の番号を付するものとし、以下同様である。さらに図示していないが、被改質ガス供給手段２と改質器４との間に、被改質ガスを加湿するための被改質ガス加湿器を設けることも可能である。
【００４２】
ここで、図１に示した燃料電池装置を用いて、本発明の燃料電池装置の運転方法について説明する。
【００４３】
燃料電池１の発電により生じた排ガス（排熱）は、主に燃料電池１の温度を高めるもしくは維持するために使用された後、燃料電池１より熱交換器１３に供給される。熱交換器１３においては、燃料電池１の発電により生じる排ガスと熱交換器１３内を通水（循環）する水（循環配管１７を流れる水）とで熱交換される。そして熱交換された水（湯水）は、循環配管１７を循環して貯湯タンク１８に貯湯される。
【００４４】
一方、熱交換により生成される凝縮水は、凝縮水回収流路２１を流れて凝縮水タンク１９に貯水される。凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水は、凝縮水タンク１９に備えられた凝縮水処理手段（図１においては図示せず）にて純水に処理された後、凝縮水供給管２０（タンク連結管２０ともいう）を流れて水タンク１０に供給される。水タンク１０に貯水された水は、改質器４で必要となる水の量に応じて、水ポンプ１１により改質器４に供給される。なお、凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水のみを改質器４に供給する場合においては、凝縮水供給管２０を水ポンプ１１に接続すればよい。また、凝縮水処理手段としては、球状のイオン交換樹脂等を用いることができる。
【００４５】
改質器４においては、水ポンプ１１により供給された水と、被改質ガス供給手段２より供給される被改質ガス（燃料ガス）とにより水蒸気改質を行なう。改質器４にて生成された改質ガス（水素ガス）は、燃料電池１に供給され、酸素含有ガス供給手段３より供給される酸素含有ガスと反応して燃料電池１の発電が行なわれる。そして、燃料電池１の発電で生じた電力は、パワーコンディショナ１２を通じて外部負荷に供給される。
【００４６】
一方、改質器４に対して外部より供給される水（水道水等）を供給する場合には、給水弁６が開放され、水供給管５を通して、外部から供給される水が活性炭フィルタ装置７に給水される。活性炭フィルタ装置７にて処理された水は、続いてＲＯ膜装置８に給水される。ＲＯ膜装置８にて処理された水は、続いてイオン交換樹脂装置９に供給・処理され純水が生成される。イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は、水タンク１０に供給され、凝縮水を改質器４に供給する場合と同様に、改質器４で必要となる水の量に応じて、水ポンプ１１により改質器４に供給される。
【００４７】
ところで、熱交換器１３での熱交換により生成される凝縮水には、二酸化炭素等の排ガス成分が溶解している場合がある。そして、二酸化炭素等の排ガス成分が溶解した凝縮水が、凝縮水処理手段であるイオン交換樹脂等により純水に処理されるが、その際、二酸化炭素（炭酸イオン）が凝縮水処理手段に吸着することで、凝縮水処理手段の処理負荷が大きくなり、凝縮水処理手段の寿命が短くなるおそれがある。
【００４８】
また、凝縮水処理手段に二酸化炭素（炭酸イオン）が吸着することにより、凝縮水に含まれる他の成分（シリカ等）を除去することができなくなり、改質器４に水を供給する水供給管中や、改質器４中に配置されている水供給管中にそれら他の成分が析出して、水供給管が目詰まりするおそれもある。
【００４９】
図２は、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋して模式的に示したものであり、燃焼電池（セル）を収納する燃料電池モジュール２２の底面に、熱交換器１３が接続されている燃料電池装置を示している。なお、燃料電池モジュール２２の周囲には断熱材２３が設けられている。
【００５０】
燃料電池モジュール２２より排気される燃料電池の発電により生じる排ガスは、排ガス処理手段２４にて処理された後、熱交換器１３に供給される。ここで、排ガス処理手段２４としては、例えば内部に燃焼触媒を収納した容器等を用いることができ、この燃焼触媒により、排ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）が二酸化炭素（ＣＯ２）に変換される。それゆえ、排ガス中には、燃料電池セルでの燃料反応により生じる二酸化炭素のほか、一酸化炭素から変換された二酸化炭素が含まれることとなる。
【００５１】
この二酸化炭素が含まれた排ガスは、続いて熱交換器１３に供給される。ここで、熱交換器１３においては、水導入口２５より供給され熱交換器１３の内部を下から上に流れる水と排ガスとが対向流となり、効率よく熱交換が行われる。そして熱交換後の水は、水排出口２６より排出される。
【００５２】
なお、熱交換器１３としては、燃料電池の発電により生じる排ガスと水とで熱交換を行うことができれば特に制限はなく、例えば板状の部材を複数積層してなるプレートフィン型の熱交換器や、配管の外壁に接して複数のフィンが設けられた熱交換器等を用いることができる。
【００５３】
ここで、排ガスと水とで熱交換した際に生じる凝縮水に、排ガス中に含まれていた二酸化炭素等の排ガス成分が溶解する。そして、上述したように、凝縮水中に含まれる排ガス成分は、凝縮水を純水に処理するためのイオン交換樹脂等の凝縮水処理手段の寿命を短くするおそれがあるため、凝縮水処理手段にて処理される前に、凝縮水中に含まれる排ガス成分を分離・除去することが好ましい。
【００５４】
それゆえ図２においては、凝縮水を回収するための凝縮水回収流路２１に、網目状の排ガス成分分離手段２７を設けた例を示している。
【００５５】
凝縮水は、凝縮水回収流路２１を流れる間に排ガス成分分離部材２７と接触する。その際、凝縮水が排ガス成分分離部材２７上に広がることで、凝縮水と空気との接触面積を増大することができ、凝縮水中に含まれる二酸化炭素等の排ガス成分を分離することができる。
【００５６】
また、凝縮水が網目状の排ガス成分分離部材２７を通過（通水）することにより、凝縮水の液滴のサイズが小さくなり、液滴の表面積を大きくすることができる。それにより、液滴と空気との接触面積を増大することができ、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができる。
【００５７】
ここで、凝縮水の液滴のサイズは、凝縮水の流量と凝縮水回収流路２１の配管径により決まる。それゆえ例えば、凝縮水の流量が７ｃｃ／ｍｉｎで配管径が６ｍｍの場合においては、液滴のサイズはおよそ４〜６ｍｍとなる。それゆえ、排ガス成分分離部材２７の網目のサイズは、凝縮水の液滴のサイズ未満（上述の場合では４ｍｍ未満）とすることが好ましい。
【００５８】
なお、排ガス成分分離部材２７により分離された二酸化炭素等の排ガス成分は、空気口２８より排気することができる。それにより、分離された排ガス成分が、再び凝縮水に溶解することを抑制することができる。なお空気口２８については、後に詳述する。
【００５９】
それにより、凝縮水中に溶解している二酸化炭素（炭酸イオン）等の排ガス成分を効率よく分離・除去することができることから、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００６０】
なお、図２に示した凝縮水回収流路２１は、排ガス成分分離部材２７を配置している部位の近傍の径を大きくしている形状を示している。ここで、凝縮水の生成量や凝縮水の液滴のサイズ等により、排ガス成分分離部材２７の網目サイズや大きさ等を変更することができるため、凝縮水回収流路の形状は、排ガス成分分離部材２７のサイズに応じて適宜変更することができる。
【００６１】
また、排ガス成分分離部材２７を凝縮水回収流路２１に固定するにあたっては、凝縮水回収流路２１に接着剤等により固定する他、凝縮水回収流路２１に台座等を設けて、その台座等に固定することも可能である。その際、凝縮水回収流路２１を流れる凝縮水の全量が、排ガス成分分離部材２７を通過（通水）するように、排ガス成分分離部材２７の大きさや配置場所等を適宜設定することが好ましい。
【００６２】
なお、排ガス成分分離部材２７を形成するにあたり、材質としてはステンレスやポリエチレン系の樹脂等、水に溶解しないもしくは溶解しにくい材質を用いることが好ましい。
【００６３】
前記凝縮水回収流路に、網目サイズが異なる複数の前記排ガス成分分離部材が、前記凝縮水回収流路の上流側より下流側に向けて順に網目サイズが小さくなるように配置されていること
図３は、凝縮水回収流路２１に、網目サイズが異なる複数の排ガス成分分離部材２７を、凝縮水回収流路の上流側（図３では上側）より下流側（図３では下側）に向けて順に網目サイズが小さくなるように配置した例を示している。
【００６４】
それにより、熱交換器１３側より凝縮水回収流路２１を流れる凝縮水は、複数の排ガス成分分離部材２７が配置された凝縮水回収流路２１を上流側より下流側に流れる従い、徐々に凝縮水の液滴のサイズを小さくすることができる。それゆえ、最も上流側の排ガス成分分離部材２７により分離することができなかった凝縮水中に溶解している排ガス成分は、その下流側に配置される排ガス成分分離部材２７により分離され、さらにその排ガス成分分離部材２７にて分離することができなかった凝縮水中に溶解している排ガス成分は、さらに下流側に配置される排ガス成分分離部材２７により分離されることとなる。
【００６５】
したがって、凝縮水中に含まれる（溶解している）排ガス成分を、効率よく分離することができるととともに、凝縮水の液滴のサイズが徐々に小さくなることから、凝縮水は複数の排ガス成分分離部材２７をスムーズに通過することができる。
【００６６】
なお、網目サイズが異なる複数の排ガス成分分離部材２７を配置するにあたり、例えば凝縮水の液滴のサイズが４ｍｍである場合には、凝縮水回収流路２１の上流側より、順に３ｍｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍの網目サイズで形成される排ガス成分分離部材２７を配置することができる。
【００６７】
図４は、凝縮水回収流路２１に異なる網目サイズの排ガス成分分離部材２９を複数設けるとともに、凝縮水回収流路の上流側（図３では上側）より下流側（図３では下側）に向けて順に網目サイズが小さくなるように配置した他の一例を示している。
【００６８】
図４においては、排ガス成分分離部材２９として、少なくとも一部が下側に向けてくぼんだ形状（ざる状の形状）の排ガス成分分離部材２９が配置されている。なお、図４においては網目のサイズが異なる２つの排ガス成分分離部材２９を、凝縮水回収流路の上流側（図３では上側）より下流側（図３では下側）に向けて順に網目サイズが小さくなるように配置している。
【００６９】
なお、図４における排ガス成分分離部材は、円柱状の台座３０が下側に向けてくぼんだ形状の孔部を有しており、その孔部に網目状の部材３１を張り合わせて構成されている例を示している。
【００７０】
凝縮水回収流路２１に、少なくとも一部がくぼんだ形状である排ガス成分分離部材２９を配置することにより、排ガス成分分離部材２９に接触した凝縮水は、くぼみ方向に向けて流れやすくなる。それにより、凝縮水は排ガス成分分離部材２９を通過（通水）しやすくなる。それにより、凝縮水が排ガス成分分離部材２９をよりスムーズに通過（通水）することができ、凝縮水中に含まれる二酸化炭素（炭酸イオン）等の排ガス成分をより効率よく分離することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。なお、図４に示した排ガス成分分離部材２９においては、全体的にくぼんでいる形状の排ガス成分分離部材２９を示したが、少なくとも一部がくぼんだ形状であればよく、複数のくぼみを有する形状でもよい。
【００７１】
また図４においては、凝縮水回収流路２１内に空気を導入するかまたは凝縮水回収流路２１内の空気を排気するための空気口２８が設けられている。
【００７２】
凝縮水中に含まれる二酸化炭素（炭酸イオン）等の排ガス成分は、空気と触れることにより、凝縮水より分離されて空気中へと移動する。それゆえ、二酸化炭素等の排ガス成分が含まれる空気を凝縮水回収流路２１内から排気するとともに、新しい空気（分離された二酸化炭素を含まない空気）を凝縮水回収流路２１内に導入することが好ましい。
【００７３】
それゆえ、図４に示す凝縮水回収流路２１においては、凝縮水回収流路２１内に空気を導入するかまたは凝縮水回収流路２１内の空気を排気するための空気口２８を適宜設けている。なお空気口２８のサイズは、凝縮水が凝縮水回収流路２１より流出しない範囲、すなわち凝縮水の液滴のサイズよりも小さいサイズで適宜設定することができる。それゆえ、凝縮水の液滴のサイズが４ｍｍの場合においては、例えば３ｍｍ程度のサイズとすることができる。
【００７４】
ここで、空気口２８の配置場所としては、凝縮水回収流路２１を流れる凝縮水が空気口２８より流出しないように、例えば、排ガス成分分離部材２９から上下方向に離れた位置に設けることが好ましい。なお、複数の空気口２８を設けるにあたり、空気導入口と空気排気口とを特に指定せずに設けることができ、自然な空気の流れにより、凝縮水回収流路２１内の空気を入れ換えることができる。
【００７５】
なお、上述したように、凝縮水中に含まれる排ガス成分を分離するにあたり、凝縮水が排ガス成分分離部材２９上に広がることで、凝縮水と空気との接触面積を増大することができ、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を分離することができるとともに、凝縮水が網目状の排ガス成分分離部材２９を通過することにより、凝縮水の液滴のサイズが小さくなり、液滴の表面積を大きくすることができ、それにより、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の排ガス成分を効率よく分離することができる。すなわち、凝縮水中に含まれる二酸化炭素等の排ガス成分は、排ガス成分分離部材２９の上面側と下面側の両方において分離されることとなる。
【００７６】
それゆえ、空気口２８を設けるにあたっては、排ガス成分分離部材２９の上方側および下方側の両側に設けることが好ましい。それにより、排ガス成分分離部材２９の上面側で分離された二酸化炭素等の排ガス成分を含む空気と、排ガス成分分離部材２９の下面側で分離された二酸化炭素等の排ガス成分を含む空気の両方を入れ換えることができる。
【００７７】
それにより、凝縮水より分離された排ガス成分が、再び凝縮水中に溶解することを抑制でき、凝縮水に含まれる排ガス成分をより効率よく分離・除去することができる。
【００７８】
図５は、本発明の燃料電池装置３２を模式的に示した断面図である。なお、凝縮水回収流路２１は、排ガス成分分離部材２７が配置された近傍のみを省略して示している。また、排ガス成分分離部材としては平板状の排ガス成分分離部材２７を１つだけ配置した例を示している。
【００７９】
図５において、燃料電池装置３２は、外装ケース３３内に仕切部材３５を有し、仕切部材３５の上部に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュール３４（以下、モジュールと略す）が配置された燃料電池モジュール収納室３６（以下、モジュール収納室と略す）が形成されている。また、仕切部材３５の下部にはモジュール３４を動作させるにあたり必要な補機類（図示せず）を収納するための補機収納室３７が形成されている。なお、仕切部材３５はモジュール収納室３６と補機収納室３７とを区画していればよく、モジュール収納室３６と補機収納室３７とが隙間を有して区画されていてもよい。また、モジュール３４の底面には断熱材３８が設けられている例を示したが、モジュール３４の全面を断熱材３８で覆うことがより好ましい。なお、補機収納室３７には、モジュール３４に空気（酸素含有ガス）を供給するためのモジュール空気供給ブロアー３９（以下ブロアー３９と略す）およびモジュール空気供給管４０が設けられている。
【００８０】
図５において、熱交換器１３での熱交換により生じる凝縮水は、排ガス成分分離部材２７を有する凝縮水回収流路２１に供給される。そして、凝縮水が排ガス成分分離部材２７を流れる際に、凝縮水中に含まれる二酸化炭素（炭酸イオン）等の排ガス成分を分離することができる。
【００８１】
しかしながら、凝縮水回収流路２１は外装ケース３３の内部に収納されるため、外部の空気（空気の流れ）の影響を受けにくくなり、凝縮水より分離された排ガス成分を含む凝縮水回収流路２１内の空気の入れ換えが行なわれにくくなる場合がある。
【００８２】
それゆえ、図５に示す燃料電池装置においては、凝縮水回収流路２１に設けられる空気口２８に空気供給ブロアー４１を接続している。それにより、強制的に空気を凝縮水回収流路２１内に流すことで、他の空気口２８より凝縮水回収流路２１内の空気を排気することができる。それにより、凝縮水回収流路２１内の空気を入れ換えることが容易となり、あわせて入れ換えられた新しい空気（排ガス成分を含まない空気）と凝縮水とが接触することで、さらに効率よく凝縮水に含まれる二酸化炭素等の排ガス成分を分離・除去することができる。それにより、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００８３】
図６は、図５に示した燃料電池装置のうち、ブロアー３９が、凝縮水回収流路２１に空気（酸素含有ガス）を供給するためのブロアー４１を兼ねており、ブロアー３９により、モジュール３４と凝縮水回収流路２１に空気を供給する例を示す。
【００８４】
図６に示す燃料電池装置においては、ブロアー３９よりモジュール空気供給管４０を通じてモジュール３４に空気（酸素含有ガス）を供給する。そして、モジュール空気供給管４０の一部に空気口２８に空気を供給するための管である空気口空気供給管４２の一端を接続し、他端を空気口２８に接続することで、ブロアー３９により供給される空気の一部が、空気口空気供給管４２を介して空気口２８に供給される。
【００８５】
すなわち、ブロアー３９が凝縮水回収流路２１に酸素含有ガスを供給するためのブロアー４１を兼ねることにより、モジュール３４に空気（酸素含有ガス）を供給するとともに、空気口２８（凝縮水回収流路２１）に強制的に空気を流すことができ、凝縮水回収流路２１の内部を空気が流通することができる。
【００８６】
それにより、空気を強制的に凝縮水回収流路２１内に流すことで、他の空気口２８より凝縮水回収流路２１内の空気を排気することができ、凝縮水回収流路２１内の空気を入れ換えることが容易となる。そして、入れ換えられた新しい空気（排ガス成分を含まない空気）と凝縮水とが接触することで、さらに効率よく凝縮水に含まれる二酸化炭素等の排ガス成分を分離・除去することができる。それにより、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００８７】
図７は、空気口２８から凝縮水回収流路２１内の空気を排気するための空気排気ブロアー４３（以下排気ブロアー４３と略す）を設けた例を示す。
【００８８】
ここで、排気ブロアー４３により凝縮水回収流路２１内の空気を強制的に排気することができることから、排ガス成分分離部材２７にて分離された排ガス成分を含む空気を強制的に排気することができる。それにより分離された排ガス成分が、再び凝縮水に溶解することを抑制できる。さらに、排気ブロアー４３が接続された空気口２８より凝縮水回収流路２１内の空気を強制的に排気することにより、排気ブロアー４３が接続されていない他の空気口２８より凝縮水回収流路２１内に空気を導入することができる。それにより、凝縮水回収流路２１内の空気を入れ換えることが容易となる。そして、入れ換えられた新しい空気（排ガス成分を含まない空気）と凝縮水とが接触することで、さらに効率よく凝縮水に含まれる二酸化炭素等の排ガス成分を分離・除去することができる。それにより、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【００８９】
なお、図７においては排気ブロアー４３にて排気される空気を燃料電池装置の外部に直接排気する構成を示したが、燃料電池装置に換気ファンを設け、排気ブロアー４３により排気される空気を燃料電池装置内（補機収納室３７内）に排気して、換気ファンにより燃料電池装置の外部に排気するようにしてもよい。
【００９０】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００９１】
例えば、凝縮水回収流路２１に設けられた空気口２８に、ブロアー３９（ブロアー４１）と排気ブロアー４３の両方を接続することも可能である。それにより、凝縮水回収流路２１内の空気をさらに効率よく入れ換えることができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の燃料電池装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】凝縮水回収流路が排ガス成分分離部材を備えることを示す、本発明の凝縮水回収流路の一部を抜粋して示す正面図である。
【図３】凝縮水回収流路が網目サイズの異なる複数の排ガス成分分離部材を備えていることを示す、本発明の凝縮水回収流路の一部を抜粋して示す正面図である。
【図４】排ガス成分分離部材の一部がくぼんだ形状であることを示す、本発明の凝縮水回収流路の一部を抜粋して示す正面図である。
【図５】本発明の燃料電池装置を概略的に示した概略図である。
【図６】本発明の燃料電池装置の他の一例を概略的に示した概略図である。
【図７】本発明の燃料電池装置のさらに他の一例を概略的に示した概略図である。
【符号の説明】
【００９３】
１：燃料電池
１３：熱交換器
２１：凝縮水回収流路
２７、２９：排ガス成分分離部材
２８：空気口
３９：モジュール空気供給ブロアー
４１：空気供給ブロアー
４２：空気口空気供給管
４３：空気排気ブロアー
【図１】
0005178095.tif 000002
【図２】
0005178095.tif 000003
【図３】
0005178095.tif 000004
【図４】
0005178095.tif 000005
【図５】
0005178095.tif 000006
【図６】
0005178095.tif 000007
【図７】
0005178095.tif 000008