(57)【要約】    【課題】  エゼクタの導圧室での水の凍結を適切に抑制することができる燃料電池システムを課題とする。    【解決手段】  燃料電池システム１は、燃料電池２に供給する新たな反応ガスに燃料電池２から排出された反応オフガスを合流させて燃料電池２に供給するエゼクタ２４と、導圧室６０に所定のガスの圧力を導く導入通路２５と、導入通路２５に設けられて所定のガス中の水滴または水分を低減する低減手段９１と、を備える。エゼクタ２４は、導圧室６０に導入された所定のガスの圧力に応じて、燃料電池２への反応ガスの供給流量を可変する。    【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に供給する新たな反応ガスに燃料電池から排出された反応オフガスを合流させて燃料電池に供給するエゼクタであって、導圧室に導入された所定のガスの圧力に応じて燃料電池への反応ガスの供給流量を可変可能に構成されたエゼクタと、
前記導圧室に前記所定のガスの圧力を導く導入通路と、
前記導入通路に設けられ、前記所定のガス中の水滴または水分を低減する低減手段と、
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記低減手段は、前記導入通路の内部を上流と下流とで仕切る仕切り部を有し、
前記仕切り部は、その上流側の前記所定のガスの圧力を下流側の前記導圧室に間接的に伝達する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記仕切り部を暖気する暖気手段を、更に備えた請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記導入通路は、当該燃料電池システムのガス配管系に接続され、
前記所定のガスは、前記ガス配管系を流れるガスである請求項１ないし３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記導入通路は、前記所定のガスが流れる当該燃料電池システムのガス配管系に接続された接続口を有し、
前記接続口は、当該接続口への前記所定のガスの流入方向が当該ガス配管系における前記所定のガスの流れ方向と異なる方向に設けられることにより、前記低減手段を構成している請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記接続口は、前記ガス配管系における前記所定のガスの流れ方向の下流側に向かって開口している請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記所定のガスは、前記エゼクタが供給流量を可変する前記反応ガスと同種のガスである請求項４ないし６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記所定のガスは、前記反応オフガスである請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記反応オフガスは、燃料オフガスである請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記エゼクタは、前記導圧室を構成する壁面に沿って摺動可能な摺動部を有する請求項１ないし９のいずれか一項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、エゼクタを備えた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）の供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムにおいては、燃料電池から排出される反応オフガス中に、発電に寄与しなかった反応ガスが含まれ得る。従来の燃料電池システムでは、この未反応の反応ガスを再利用すべく、エゼクタにより燃料電池に循環供給させることがある。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池の負荷に対応して燃料ガスを供給できるように、エゼクタを流量可変式で構成している。このエゼクタは、加湿された酸化ガスが供給される空気極圧導入室と、合流後の燃料ガスおよび燃料オフガスのガスが供給される燃料極圧導入室と、を有する。これら空気極圧導入室や燃料極圧導入室に導入された各ガスにより、ダイアフラムが適宜移動することで、極間差圧に基づいた燃料ガスの流量制御がなされるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２２７７９９号公報（第１頁および第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、空気極圧導入室には、加湿された酸化ガス中の水分が導入され得る。また、燃料オフガスには、燃料電池の発電により生成された生成水の一部が含まれていたり、加湿されることにより水分が含まれていたりしているため、燃料極圧導入室には、燃料オフガス中の水滴や水分が導入され得る。燃料電池の停止中に外気温が低下する等して、これら導圧室内の水が氷結した場合には、ダイアフラムの移動に悪影響を与えるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、エゼクタの導圧室での水の凍結を適切に抑制することができる燃料電池システムを提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するべく、本発明の燃料電池システムは、燃料電池に供給する新たな反応ガスに燃料電池から排出された反応オフガスを合流させて燃料電池に供給するエゼクタであって、導圧室に導入された所定のガスの圧力に応じて燃料電池への反応ガスの供給流量を可変可能に構成されたエゼクタと、導圧室に所定のガスの圧力を導く導入通路と、導入通路に設けられて所定のガス中の水滴または水分を低減する低減手段と、を備えたものである。
【０００７】
この構成によれば、低減手段により所定のガス中の水滴または水分が低減されて、その圧力が導入通路を介してエゼクタの導圧室に導入される。このため、導圧室への水の導入を抑制することができる。これにより、外気温が低下する等の使用環境であっても、導圧室での水の凍結を適切に抑制することができる。
【０００８】
本発明の燃料電池システムの一態様によれば、低減手段は導入通路の内部を上流と下流とで仕切る仕切り部を有し、仕切り部はその上流側の所定のガスの圧力を下流側の導圧室に間接的に伝達することが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、導圧室への圧力伝達を間接化しているため、導圧室への水の導入を確実性良く抑制することができる。ここで、仕切り部は、例えば可撓性を有するダイアフラムで構成すればよい。
【００１０】
この場合、燃料電池システムは仕切り部を暖気する暖気手段を更に備えたことが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、暖気手段が仕切り部での水の氷結を抑制し得る。なお、暖気手段は、仕切り部の位置する導入通路の外側に配置され、この導入通路の外側部分を暖気することが好ましい。こうすれば、暖気手段を簡易に構成することができる。
【００１２】
本発明の燃料電池システムの一態様によれば、導入通路は燃料電池システムのガス配管系に接続され、所定のガスはガス配管系を流れるガスであることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、燃料電池システムのガス配管系を流れる所定のガスを有効に利用しているため、エゼクタにより、燃料電池の負荷に応じた供給流量の反応ガスを燃料電池に供給することが可能となる。
【００１４】
本発明の燃料電池システムの好ましい一態様によれば、導入通路は、所定のガスが流れる燃料電池システムのガス配管系に接続された接続口を有し、接続口は、接続口への所定のガスの流入方向がガス配管系における所定のガスの流れ方向と異なる方向に設けられることにより、低減手段を構成してもよい。
【００１５】
この構成によれば、ガス配管系を流れる所定のガス中の水滴等が導入通路の接続口に流入し難くなる。これにより、導入通路内に低減手段専用の部品を配置しなくとも、導圧室への水の導入を抑制することができる。
【００１６】
この場合、接続口は、ガス配管系における所定のガスの流れ方向の下流側に向かって開口していることが、好ましい。
【００１７】
この構成によれば、所定のガス中の水滴等が接続口に流入することをより一層抑制することができる。
【００１８】
本発明の燃料電池システムの一態様によれば、所定のガスは、エゼクタが供給流量を可変する反応ガスと同種のガスであることが、好ましい。
【００１９】
この場合、所定のガスは反応オフガスであることが、好ましい。
【００２０】
この構成によれば、燃料電池での反応ガスの消費量の変動による圧力変化応答性の高い燃料電池の出口圧力がエゼクタに作用する。これにより、消費量が変動した場合に応答性良く反応ガスを供給することができる。
【００２１】
この場合、反応オフガスは燃料オフガスであることが、好ましい。
【００２２】
本発明の燃料電池システムの一態様によれば、エゼクタは、導圧室を構成する壁面に沿って摺動可能な摺動部を有していてもよい。
【００２３】
この構成によれば、上記のように導圧室に水が導入されることが抑制されているため、導圧室の壁面に水が付着して氷結することを抑制できる。これにより、導圧室の壁面に沿って摺動部を安定して摺動させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明した本発明の燃料電池システムによれば、水滴または水分が低減された所定のガスの圧力をエゼクタの導圧室に導入するため、導圧室での水の凍結を適切に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。この燃料電池システムは、燃料電池に反応ガスを循環供給させるエゼクタを備えたものである。そして、水滴または水分を低減した所定ガスの圧力をエゼクタの導圧室に導入することで、燃料電池への反応ガスの供給流量を機械構造上（自律的に）制御するものである。以下では、燃料ガスの配管系にエゼクタを配した例について説明する。また、燃料電池システムとしては、これを搭載した機器として代表される燃料電池車両を例に説明する。
【００２６】
図１に示すように、燃料電池システム１は、酸素ガス（空気）および燃料ガス（水素）の供給を受けて電力を発生する燃料電池２を備えている。燃料電池２は、例えば固体分子電解質型からなり、多数のセルを積層したスタック構造として構成されている。燃料電池システム１は、燃料電池２に反応ガスとしての酸素ガスを供給する酸素ガス配管系３と、燃料電池２に反応ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系４と、を具備している。
【００２７】
酸素ガス配管系３は、加湿器１１により加湿された酸素ガスを燃料電池２に供給する供給流路１２と、燃料電池２から排出された酸素オフガスを加湿器１１に導く排出流路１３と、加湿器１１から燃焼器に酸素オフガスを導くための排気流路１４と、が設けられている。供給流路１２には、大気中の酸素ガスを取り込んで加湿器１１に圧送するコンプレッサ１５が設けられている。
【００２８】
水素ガス配管系４は、高圧の水素ガスを貯留した水素供給源となる水素タンク２１と、水素タンク２１の水素ガスを燃料電池２に供給する供給流路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガスを供給流路２２に戻すための循環流路２３と、供給流路２２と循環流路２３との接続部分に設けられ、循環流路２３の水素オフガスを供給流路２２に還流させるエゼクタ２４と、エゼクタ２４にパイロット圧として水素オフガスの圧力を導入する導入通路２５と、を具備している。
【００２９】
エゼクタ２４によって、水素タンク２１からの新たな水素ガス（新たな燃料ガス）に燃料電池２の燃料ガス出口からの水素オフガス（燃料オフガス）が合流され、この合流後の混合水素ガス（混合燃料ガス）が燃料電池２に供給される。
【００３０】
供給流路２２は、エゼクタ２４の上流側に位置し、新たな水素ガスをエゼクタ２４に導く流路である主流流路２２ａと、エゼクタ２４の下流側に位置し、混合水素ガスを燃料電池２に導く流路である混合流路２２ｂと、で構成されている。主流流路２２ａには、その上流側から順に、これを開閉するシャットバルブ３１と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ３２と、が介設されている。
【００３１】
循環流路２３には、逆止弁３４が介設されていると共に、逆止弁３４の上流側において導入通路２５が分岐配管されている。循環流路２３の水素オフガスは、逆止弁３４を通じてエゼクタ２４に吸引される。
【００３２】
図２は、エゼクタ２４の構成を示す図である。
エゼクタ２４は、燃料電池２へ供給する水素ガス（混合水素ガス）の流量を可変可能に構成されている。エゼクタ２４は、その外郭を構成する筐体４１を有している。筐体４１には、主流流路２２ａの下流側に接続された１次側の供給口４２と、混合流路２２ｂの上流側に接続された２次側の排出口４３と、循環流路２３の下流側に接続された負圧作用側の吸込み口４４と、導入通路２５の下流側に接続された圧導入口４５と、が形成されている。
【００３３】
筐体４１の内部には、新たな水素ガスを下流側に向かって噴射するノズル４６と、ノズル４６を通過する新たな水素ガスの流量を制御する流量制御機構４７と、ノズル４６の下流側に設けられ、ノズル４６を通過した新たな水素ガスと水素オフガスとを合流させるディフューザ４８と、が構成されている。
【００３４】
ノズル４６は、いわゆる先細ノズルからなる。すなわち、ノズル４６は、水素ガスの流れ方向に向かって先細りに形成されており、先端部がディフューザ４８側に開口している。ノズル４６の拡開した基端側は、１次側の供給口４２に連なっている。
【００３５】
ディフューザ４８は、ノズル４６と同軸に形成されており、ノズル４６との間の上流側が吸込み口４４に連なっている。また、ディフューザ４８の下流側は、排出口４３に連なっている。ノズル４６からディフューザ４８に向けて新たな水素ガスが噴射されると、水素オフガスを吸引するための負圧が発生し、循環流路２３の水素オフガスがディフューザ４８に吸い込まれる。これにより、ディフューザ４８において新たな水素ガスと水素オフガスとが合流・混合され、この混合水素ガスが、排出口４３から混合流路２２ｂへと排出される。
【００３６】
流量制御機構４７は、圧導入口４５に連通する導圧室６０と、先端側がノズル４６の開口部に臨むニードル６１と、ニードル６１の基端側を表面６２ａの中央部に接続したピストン６２と、導圧室６０の内部に収容されたバネ６３（付勢部材）と、を有している。ニードル６１、ピストン６２およびバネ６３は、ノズル４６と同軸に配設されている。ニードル６１は、円錐または角錐の錐体からなり、先端側に向かって先細りに形成されており、例えば先端部が放物面で形成されている。
【００３７】
導圧室６０は、筐体４１の内壁面とピストン６２の裏面６２ｂとによって構成されている。導圧室６０には、循環流路２３の水素オフガスが導入通路２５および圧導入口４５を介して信号圧として導かれる。詳細を後述するが、導入通路２５は、導圧室６０に水素オフガスの水滴や水分を流入しないように構成されている。
【００３８】
バネ６３は、所定のばね定数を有し、ピストン６２の裏面６２ｂをニードル６１の先端側に向かって付勢する。バネ６３は、一端がピストン６２の裏面６２ｂに接続され、他端が筐体４１の内壁面の底部に接続されている。また、バネ６３は、導圧室６０の主要部を構成する筐体４１の内壁に沿って摺動可能に（接触可能に）構成されている。
【００３９】
ピストン６２は、その外周面を筐体４１の内壁面に沿って摺動可能に構成されており、その軸線方向に摺動する。ピストン６２およびバネ６３は、各々、本発明の「摺動部」を構成する。ピストン６２の表面６２ａには、主流流路２２ａからの新たな水素ガスの圧力Ｐ１が作用する。一方、ピストン６２の裏面６２ｂには、バネ６３からの付勢力が作用すると共に、循環流路２３からの水素オフガスの圧力Ｐ２が作用する。
【００４０】
このような構成により、ニードル６１は、ピストン６２の表裏両面６２ａ，６２ｂにおける水素ガスの差圧とバネ６３の付勢力とのバランスに基づいて、ピストン６２と共に軸線方向に進退する。ニードル６１が進退することで、ニードル６１とノズル４６の先端部との間の間隙の開口面積（以下、ノズル４６の開口面積という。）が可変され、ノズル４６を通過する新たな水素ガスの流量が制御される。すなわち、燃料電池２への水素ガスの供給流量が制御される。
【００４１】
この供給流量の制御について、燃料電池２の負荷との関係で説明する。
一般に、燃料電池車両の加速時等で燃料電池２の発電量が増加すると、燃料電池２で消費される水素ガスの消費量が増加する。この消費量が増えて混合流路２２ｂの流量が増加すると、燃料電池２での圧力損失が大きくなり、水素オフガスの圧力Ｐ２が低下する（混合流路２２ｂの混合水素ガスの圧力Ｐ３も低下する。）。すると、ピストン６２およびニードル６１が、Ｐ１、Ｐ２およびバネ６３の付勢力のバランスによって、平衡状態からバネ６３に抗して退避する。
【００４２】
これにより、ノズル４６の開口面積が大きくなるため、ノズル４６を通過する新たな水素ガスの流量が増加する。したがって、燃料電池２の負荷が大きくなった場合に、エゼクタ２４は自律的に適切に対応することになる。そして、新たな水素ガスの流量の増加によって混合水素ガスの圧力Ｐ３が上昇するため、燃料電池２に供給される混合水素ガスの圧力（すなわち、燃料電池入口圧）が適正な値に確保されると共に、水素オフガスの流量が増加し、新たな水素ガスの流量との関係において水素オフガスの流量が適正な値に確保されることになる。
【００４３】
一方、燃料電池車両の起動時、アイドリング時および減速時等で燃料電池２の発電量が減少すると、燃料電池２で消費される水素ガスの消費量が減少する。この消費量が減って混合流路２２ｂの流量が減少すると、燃料電池２での圧力損失が小さくなり、水素オフガスの圧力Ｐ２が上昇する（混合水素ガスの圧力Ｐ３も上昇する。）。すると、ピストン６２およびニードル６１が、Ｐ１、Ｐ２およびバネ６３の付勢力のバランスによって、平衡状態から進出する。
【００４４】
これにより、ノズル４６の開口面積が小さくなるため、ノズル４６を通過する新たな水素ガスの流量が減少する。したがって、燃料電池２の負荷が小さくなった場合に、エゼクタ２４は自律的に適切に対応することになる。そして、新たな水素オフガスの流量の減少によって混合水素ガスの圧力Ｐ３が低下するため、燃料電池２に供給される混合水素ガスの圧力が適正な値に確保されると共に、水素オフガスの流量が減少し、新たな水素ガスの流量との関係において水素オフガスの流量が適正な値に確保されることになる。
【００４５】
なお、エゼクタ２４のピストン６２の表裏各面に供給する水素ガスに着目すれば、以下のように考えることもできる。すなわち、燃料電池システム１には、ピストン６２の表裏各面に新たな水素ガスおよび水素オフガスをそれぞれ導く二つの流通路が設けられ、第１の流通路は主流流路２２ａが兼ね、第２の流通路は導入通路２５で構成される。
【００４６】
ここで、導入通路２５の構成について詳述する。
周知のとおり、燃料電池２の発電により水が生成され、その生成水の一部は水滴または水分として水素オフガス中に含まれている。また、本実施形態の水素ガス配管系４には設けられていないが、酸素ガスと同様に、加湿器により水素ガスを加湿してから燃料電池２に供給する場合がある。この場合にも、水素オフガス中には水分が含まれている。
【００４７】
本実施形態では、水素オフガス中の水滴または水分（以下、単に水滴等という。）の導圧室６０への導入を抑制するべく、水素オフガス中の水滴等を低減する低減手段を導入通路２５に複数設けている。複数の低減手段は、導入通路２５自体の構造を工夫することで構成されたり、導入通路２５の内部に部品を配置することで構成されたりしている。
【００４８】
以下では、三つの低減手段について説明するが、このうちの任意の一つを具備していれば、本発明の目的である導圧室６０での水の凍結を抑制し得る。なお、低減手段は、導圧室６０への水素オフガス中の水滴等の流入を抑制する抑制手段と換言することもできる。
【００４９】
第１の低減手段は、循環流路２３に接続された導入通路２５の上流側の接続口７１により構成されている。接続口７１は、循環流路２３の内部において、循環流路２３における水素オフガスの流れ方向の下流側に向かって開口している。こうすることで、水素オフガス中の水滴等が接続口７１に流入し難くなり、導圧室６０に導く水素オフガス中の水滴等を低減することが可能となる。なお、接続口７１の開口面積は、循環流路２３の流路断面積よりも小さく、導入通路２５の流路断面積は循環流路２３のそれよりも小さい。
【００５０】
接続口７１のより好ましい態様によれば、接続口７１の開口端面は、水素オフガスの流れ方向に対して直交することが好ましい。また、接続口７１は、循環流路２３の内部の上方で開口していることが好ましい。こうすることで、水素オフガス中の水滴等が接続口７１に流入し難くなる。
【００５１】
なお、接続口７１が第１の低減手段として機能するためには、接続口７１は、接続口７１への水素オフガスの流入方向が循環流路２３における水素オフガスの流れ方向と異なる方向に設けられていればよい。例えば、接続口７１への水素オフガスの流入方向と循環流路２３における水素オフガスの流れ方向とを直交させてもよい。
【００５２】
第２の低減手段は、導入通路２５自体の配管構造により構成されている。具体的には、導入通路２５は、接続口７１を有する上流管部８１と、上流管部８１に連なる縦管部８２と、縦管部８２に連なる下流管部８３と、で構成される。下流管部８３は、圧導入口４５に接続される接続口８５を有している。
【００５３】
上流管部８１は、循環流路２３の内部に挿入されており、循環流路２３の延在方向に延在して、その延在端に接続口７１を有している。上流管部８１は、接続口７１側が低位となるように先下がりに設けられている。こうすることで、水素オフガス中の水滴等が接続口７１から流入したとしても、その水滴等を上流管部８１の傾斜に倣って接続口７１から循環流路２３内に排水することができる。
【００５４】
上流管部８１と同様の理由で、縦管部８２は、重力方向に延在しているとよい。また同様に、下流管部８３は、縦管部８２に連なる部分が低位となるように斜めに傾斜して、所定の排水勾配を有しているとよい。なお、導入通路２５は、図２に示すようにエゼクタ２４に対して外部配管としてもよいし、その一部または全部の管部（８１〜８３）をエゼクタ２４の筐体４１に作り込んだ内部配管としてもよい。
【００５５】
第３の低減手段は、導入通路２５の内部を上流と下流とで仕切る仕切り部９１を有している。本実施形態では、導入通路２５の縦管部８２に仕切り部９１が設けられている。仕切り部９１は、例えば膜体であるダイアフラムで構成されている。ダイアフラム９１は、可撓性を有するゴムなどで構成され、導入通路２５の内部を閉塞するように設けられている。
【００５６】
具体的には、ダイアフラム９１は、その外周縁部が導入通路２５の管内壁に気密に固着され、その中央部が導入通路２５の管長さ方向に撓むように構成されている。ダイアフラム９１は、その上流側の水素オフガスの圧力を下流側の導圧室６０に間接的に伝達する。すなわち、ダイアフラム９１は水素オフガス中の水滴等の流動を遮断しつつ、その振動（撓み）により、水素オフガスの圧力Ｐ２をダイアフラム９１の下流側の導入通路２５内の媒質を介して導圧室６０に伝達する。このような第３の低減手段の構成により、導圧室６０への水滴等の導入を確実性良く抑制することができる。
【００５７】
図中の符号９２は、ダイアフラム９１を暖気する暖気手段である。暖気手段９２は、例えばニクロム線などのヒータからなり、ダイアフラム９１の位置する導入通路２５の管外壁を巻きつけている。暖気手段９２によって、ダイアフラム９１の位置での水の氷結を抑制することができる。上記した全ての低減手段がない場合には、導圧室６０を含む他の箇所を暖気する必要があるが、ダイアフラム９１を設けた場合には、その部分を暖気すれば足りるため、暖気箇所を低減することができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態の燃料電池システム１によれば、エゼクタ２４の導圧室６０に信号圧として導く水素オフガス中の水滴または水分を低減する低減手段を設けているため、導圧室６０への水の導入を抑制することができる。これにより、外気温が低下する等の使用環境であっても、導圧室６０での水の凍結を適切に抑制することができる。したがって、燃料電池２の負荷に対応したエゼクタ２４による水素ガスの供給流量の制御を安定して行うことができる。
【００５９】
＜変形例＞
次に、本実施形態の燃料電池システム１の各種の変形例について述べる。
上記では、エゼクタ２４の導圧室６０に信号圧として導くガスを水素オフガスとしたが、もちろんこれに限るものではない。例えば、混合水素ガスの圧力Ｐ３を導圧室６０に導入してもよい。また、酸素ガス配管系３の酸素ガスの圧力を導圧室６０に導入してもよく、その場合には供給流路１２内の新たな酸素ガスであってよいし、排出流路１３内や排気流路１４内の酸素オフガスであってもよい。さらに、導圧室６０に導くガスは、燃料電池システム１のガス配管系（３，４）に関与しないガスであってもよく、導圧室６０に導く専用のガスであってもよい。
【００６０】
また、上記では、エゼクタ２４の主流ガス（噴射ガス）を新たな水素ガスとし、副流ガス（吸引ガス）を水素オフガスとしたが、この逆の構成であってもよい。すなわち、エゼクタ２４は、ノズル４６から水素オフガスを噴射する際に、水素タンク２１からの新たな水素ガスを吸引するようにしてもよい。この場合には、エゼクタ２４の導圧室６０には、新たな水素ガスの圧力、混合水素ガスの圧力、または酸素ガス配管系３の酸素ガスの圧力などを導入するようにすればよい。
【００６１】
また、エゼクタ２４を酸素ガス配管系３に配設してもよい。例えば、エゼクタ２４によって、コンプレッサ１５からの新たな酸素ガスに、排出流路１３の酸素オフガスを合流させ、この合流後の混合酸素ガスを燃料電池２に供給してもよい。この場合、エゼクタ２４の導圧室６０には、酸素ガス配管系３または水素ガス配管系４を流れるガスや、これらのガス配管系（３，４）に関与しない専用のガスを導入すればよい。
【００６２】
＜調圧弁への適用例＞
次に、図３および図４を参照して、上記の三つの低減手段をレギュレータ３２に適用した例について簡単に説明する。
レギュレータ３２は、例えば酸素ガスの圧力が導入通路１０１を介して信号圧として導入され、この信号圧に基づいて燃料電池２に供給する水素入口圧を調整する。導入通路１０１は、上流端が加湿器１１の上流側の供給流路１２に接続され、下流端がレギュレータ３２の導入口１１４に接続されている。
【００６３】
この場合、供給流路１２に接続された導入通路１０１の接続口を、上記の循環通路２３の接続口７１と同様に構成することで、酸素ガス中の水分などが導入通路１０１に流入し難くなる。すなわち、導入通路１０１の接続口により第１の低減手段を構成し得る。
また、導入通路１０１自体の配管構造を導入通路２５と同様に構成することで、酸素ガス中の水分等が導入通路１０１に流入したとしても、供給流路１２内へと排水し得る。すなわち、導入通路１０１自体により第２の低減手段を構成し得る。
【００６４】
図４に示すように、レギュレータ３２のハウジング１１１には、水素ガスの供給流路２２ａに接続された１次側の流入口１１２および２次側の流出口１１３と、酸素ガスの導入通路１０１に接続された導入口１１４と、が形成されている。
【００６５】
ハウジング１１１の内部空間は、ステム１１５を介してポペット型弁体１１６が連結されたダイアフラム１１７によって上下に仕切られている。ダイアフラム１１７よりも図示上側の空間は、水素ガスが１次側から２次側へと流通可能な流路として構成される。また、ダイアフラム１１７よりも図示下側の空間は、酸素ガスが導入口１１４から導入される導圧室１１８として構成されている。
【００６６】
導圧室１１８には、ダイアフラム１１７を介して弁体１１６を開弁方向に付勢する調圧スプリング１１９が設けられている。弁体１１６は、その側面が弁座１２０に離接可能に構成されると共に、その上面とハウジング１１１との間に弁体１１６を閉弁方向に付勢する調圧バネ１２１が設けられている。
【００６７】
このような構成のレギュレータ３２は、導入通路１０１から酸素ガスの圧力を調圧室１１８に導入される。これにより、ダイアフラム１１７に作用する酸素ガスの圧力および水素ガスの２次側圧力と、調圧スプリング１１９および調圧バネ１２１の付勢力とに応じて、弁体１１６の開度が調整されて、水素ガスの２次側圧力が調整される。
【００６８】
ここで、導入通路１０１には、上記した仕切り部９１を具備する第３の低減手段が設けられている。仕切り部９１の振動（撓み）によって酸素ガスの圧力を導圧室１１８に間接的に伝達しつつ、仕切り部９１の構成によって酸素ガス中の水分等の流動を遮断することができる。また、仕切り部９１に関連して暖気手段９２を設けてもよい。
【００６９】
このように、本発明の構成をレギュレータ３２に好適に適用することができ、レギュレータ３２の導圧室１１８への水の導入を抑制することができる。したがって、外気温が低下する等の使用環境であっても、導圧室１１８での水の凍結を適切に抑制することができる。なお、導圧室１１８に信号圧として導くガスは、加湿器１１を通過後の酸素ガス、酸素オフガス、水素オフガスであってもよく、上記に限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
上記した本発明の燃料電池システム１は、二輪または四輪の自動車以外の電車、航空機、船舶、ロボットその他の移動体に搭載することができる。また、燃料電池システム１は、定置用ともすることができ、コージェネレーションシステムに組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態に係る燃料電池システムを示す構成図である。
【図２】実施形態に係るエゼクタの断面図である。
【図３】変形例に係る燃料電池システムを示す構成図である。
【図４】変形例に係るのレギュレータの断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１：燃料電池システム、２：燃料電池、３：酸素ガス配管系、４：水素ガス配管系、２２：供給流路、２３：循環流路、２４：エゼクタ、２５：導入通路、４７：流量制御機構、６０：導圧室、７１：接続口、９１：仕切り部（ダイアフラム）、９２：暖気手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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