(57)【要約】【課題】  凍結の抑制、装置のコンパクト化、内部構成の簡素化を同時に実現可能な気液分離器を提供する。【解決手段】  気液分離器４０は、アノードオフガスに含まれる水を分離する気液分離部４０ａと、分離された水を貯留する貯留部４０ｂと、アノードオフガスを気液分離部４０ａに対して略水平方向に導入する導入口４０１と、水を分離した後のアノードオフガスを気液分離部４０ａから排出する排出口４０２と、貯留部４０ｂに貯留された水を排出する排水口４１５ａと、排水口４１５ａの開閉状態を切り換える電磁弁４１０と、を備える。そして、電磁弁４１０は、気液分離器４０の内部であって、電磁弁４１０の一部が導入口４０１と対向する位置に配置されるように設置されている。【選択図】  図２
2007087718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池から排出されたオフガスに含まれる水を分離して排出する気液分離器であって、
前記オフガスに含まれる水を分離する気液分離部と、
前記分離された水を貯留する貯留部と、
前記オフガスを前記気液分離部に導入するオフガス導入口と、
前記水を分離した後のオフガスを前記気液分離部から排出するオフガス排出口と、
前記貯留部に貯留された水を排出する排水口と、
外部からの開閉指示に応じて、前記排水口の開閉状態を切り換える排水弁と、を備え、
前記排水弁は、前記気液分離器の内部であって、該排水弁の一部が前記オフガス導入口と対向する位置に配置されるように設置されている、
気液分離器。
【請求項２】
請求項１記載の気液分離器であって、
前記排水弁における前記オフガス導入口と対向する部分の水平方向の断面は、前記オフガスが前記排水弁に衝突したときの流れ抵抗を低減可能な形状を有している、
気液分離器。
【請求項３】
請求項１または２記載の気液分離器であって、
前記排水弁の動弁機構が、前記気液分離器の内部に設置されている、
気液分離器。
【請求項４】
燃料電池から排出されたオフガスに含まれる水を分離して排出する気液分離器であって、
前記オフガスに含まれる水を分離する気液分離部と、
前記分離された水を貯留する貯留部と、
前記オフガスを前記気液分離部に導入するオフガス導入口と、
前記水を分離した後のオフガスを前記気液分離部から排出する第１および第２のオフガス排出口と、
前記貯留部に貯留された水を排出する排水口と、
外部からの開閉指示に応じて、前記排水口の開閉状態を切り換える排水弁と、
前記第２のオフガス排出口の開閉状態を切り換える排気弁と、を備え、
前記排水弁、および、前記排気弁の少なくとも一方は、前記気液分離器の内部であって、前記排水弁、および、前記排気弁の少なくとも一方の一部が前記オフガス導入口と対向する位置に配置されるように設置されている、
気液分離器。
【請求項５】
請求項４記載の気液分離器であって、
前記オフガス導入口と対向する位置に配置された少なくとも一方の弁における前記オフガス導入口と対向する部分の水平方向の断面は、前記オフガスが衝突したときの流れ抵抗を低減可能な形状を有している、
気液分離器。
【請求項６】
請求項４または５記載の気液分離器であって、
前記排水口、および、前記第２のオフガス排出口は、共通に用いられている、
気液分離器。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の気液分離器であって、
前記排水弁、および、前記排気弁の動弁機構が、前記気液分離器の内部に配置されている、
気液分離器。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の気液分離器であって、
前記排水口近傍に、電気ヒータを備える、
気液分離器。
【請求項９】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたオフガスに含まれる水を分離して排出する気液分離器と、を備え、
前記気液分離器は、請求項１ないし８のいずれかに記載の気液分離器である、
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、燃料電池から排出されたオフガスに含まれる水を分離して排出する気液分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素と酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池のカソード（酸素極）では、カソード反応によって、水（生成水）が生成される。そして、この生成水は、燃料電池のオフガスとともに排出される。生成水は、燃料電池システムの配管を閉塞し、ガスの供給を阻害する場合がある。このため、燃料電池システムには、燃料電池のオフガスに含まれる水を分離して排出するための気液分離器が備えられる（下記特許文献１，２参照）。
【０００３】
気液分離器は、燃料電池のオフガスに含まれる水を気液分離部で分離し、分離した水を貯留部に貯留する。そして、貯留部に設けられた排水弁を開弁することによって、貯留した水を排水する。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、気液分離器（水処理装置）として、貯留部（貯水部）の水位が所定値に達すると開弁する排水弁としてのフロート弁を装置の内部に備える気液分離器が記載されている。また、装置の外部に排水弁としての電磁弁を備える気液分離器も記載されている。そして、いずれの気液分離器においても、気液分離部内には、オフガスを衝突させてオフガスに含まれる水を分離するための気液分離板が設けられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７１９２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した排水弁としてフロート弁を備える気液分離器によれば、排水弁を装置内部に備えるので、装置の外部に突出した部分をなくし、気液分離器をコンパクトに構成することができる。しかし、この気液分離器では、排水弁としてフロート弁を用いているため、排水弁を任意に開弁することができない。このため、貯留部に貯留した水をすべて排水することができず、氷点下の環境下におかれた場合には、貯留部に貯留された水が凍結し、排水弁を駆動できなくなったり、解凍するのに長時間を要したりする場合があった。一方、上述した装置の外部に排水弁として電磁弁を備える気液分離器によれば、排水弁を任意に開弁することができるので、貯留部に貯留した水をすべて排出することはできる。しかし、この気液分離器は、装置の外部に排水弁を備えるので、装置の外部に突出した部分が存在し、気液分離器をコンパクトに構成することができなかった。また、上述した２つの気液分離器は、いずれも気液分離部内に気液分離板を設ける必要があり、気液分離器の内部構成が複雑だった。つまり、気液分離器において、凍結の抑制、装置のコンパクト化、内部構成の簡素化は、同時には実現されていなかった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、凍結の抑制、装置のコンパクト化、内部構成の簡素化を同時に実現可能な気液分離器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】
【０００８】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の第１の気液分離器は、
燃料電池から排出されたオフガスに含まれる水を分離して排出する気液分離器であって、
前記オフガスに含まれる水を分離する気液分離部と、
前記分離された水を貯留する貯留部と、
前記オフガスを前記気液分離部に導入するオフガス導入口と、
前記水を分離した後のオフガスを前記気液分離部から排出するオフガス排出口と、
前記貯留部に貯留された水を排出する排水口と、
外部からの開閉指示に応じて、前記排水口の開閉状態を切り換える排水弁と、を備え、
前記排水弁は、前記気液分離器の内部であって、該排水弁の一部が前記オフガス導入口と対向する位置に配置されるように設置されていることを要旨とする。
【０００９】
排水弁は、外部からの開閉指示に応じて任意に開弁できればよく、例えば、電磁石やモータによって駆動する電動式の弁であってもよいし、ガス圧式の弁や、水圧式の弁や、油圧式の弁であってもよい。
【００１０】
本発明では、排水弁を任意に開弁することができるので、貯留部に貯留した水をすべて排出することができる。したがって、気液分離器が氷点下の環境下におかれても、気液分離器内部における凍結を抑制することができる。また、排水弁が、気液分離器の内部に設置されているので、気液分離器をコンパクトに構成することができる。また、排水弁の一部がオフガス導入口と対向する位置に配置されるように排水弁が設置されているので、排水弁の一部が先に説明した気液分離板の機能を奏することができる。したがって、気液分離器内に気液分離板を設ける必要がなく、気液分離器の内部構成を簡素化することができる。つまり、本発明の気液分離器によって、凍結の抑制、装置のコンパクト化、内部構成の簡素化を、同時に実現することができる。
【００１１】
上記気液分離器において、
前記排水弁における前記オフガス導入口と対向する部分の水平方向の断面は、前記オフガスが前記排水弁に衝突したときの流れ抵抗を低減可能な形状を有しているようにすることが好ましい。
【００１２】
こうすることによって、水を分離した後のオフガスを気液分離部から排出するときの圧損を低減することができる。
【００１３】
なお、上記気液分離器において、
前記排水弁の動弁機構を、前記気液分離器の外部に配置するものとしてもよいが、前記気液分離器の内部に設置されているようにすることが好ましい。
【００１４】
こうすることによって、気液分離器をさらにコンパクトに構成することができる。
【００１５】
本発明の第２の気液分離器は、
燃料電池から排出されたオフガスに含まれる水を分離して排出する気液分離器であって、
前記オフガスに含まれる水を分離する気液分離部と、
前記分離された水を貯留する貯留部と、
前記オフガスを前記気液分離部に導入するオフガス導入口と、
前記水を分離した後のオフガスを前記気液分離部から排出する第１および第２のオフガス排出口と、
前記貯留部に貯留された水を排出する排水口と、
外部からの開閉指示に応じて、前記排水口の開閉状態を切り換える排水弁と、
前記第２のオフガス排出口の開閉状態を切り換える排気弁と、を備え、
前記排水弁、および、前記排気弁の少なくとも一方は、前記気液分離器の内部であって、前記排水弁、および、前記排気弁の少なくとも一方の一部が前記オフガス導入口と対向する位置に配置されるように設置されていることを要旨とする。
【００１６】
こうすることによっても、上述した本発明の第１の気液分離器と同様に、凍結の抑制、装置のコンパクト化、内部構成の簡素化を、同時に実現することができる。さらに、本発明の第２の気液分離器は、２つのオフガス排出口、すなわち、第１のオフガス排出口、および、第２のオフガス排出口を備えており、第２のオフガス排出口の開閉状態を切り換える排気弁を内部に一体的に備えているので、例えば、この気液分離器が適用されるシステムにおける排気弁を省略して、システムの小型化を図ることもできる。
【００１７】
上記気液分離器において、
前記オフガス導入口と対向する位置に配置された少なくとも一方の弁における前記オフガス導入口と対向する部分の水平方向の断面が、前記オフガスが衝突したときの流れ抵抗を低減可能な形状を有しているようにすることが好ましい。
【００１８】
こうすることによって、水を分離した後のオフガスを気液分離部から排出するときの圧損を低減することができる。
【００１９】
なお、本発明の第２の気液分離器において、
前記排水口、および、前記第２のオフガス排出口は、共通に用いられているものとしてもよい。
【００２０】
こうすることによって、比較的高温な燃料電池からのオフガスを排出口に流すことができるので、オフガスの熱によって、排水口近傍における凍結を、速やかに解消することができる。
【００２１】
なお、上記気液分離器において、
前記排水弁、および、前記排気弁の動弁機構を、気液分離器の外部に配置するものとしてもよいが、前記気液分離器の内部に配置されているようにすることが好ましい。
【００２２】
こうすることによって、気液分離器をさらにコンパクトに構成することができる。
【００２３】
上述したいずれかの気液分離器において、
前記排水口近傍に、電気ヒータを備えるようにしてもよい。
【００２４】
こうすることによって、貯留部に残留した水が凍結した場合に、電気ヒータを動作させることによって、排水口近傍における凍結を、速やかに解消することができる。
【００２５】
本発明は、燃料電池システムの発明として構成することもできる。すなわち、
本発明の燃料電池システムは、
燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたオフガスに含まれる水を分離して排出する気液分離器と、を備え、
前記気液分離器は、上述したいずれかの気液分離器であることを要旨とする。
【００２６】
気液分離器は、燃料電池のアノードから排出されるアノードオフガスに含まれる水を分離して排出するために用いてもよいし、カソードから排出されるカソードオフガスに含まれる水を分離して排出するために用いてもよい。
【００２７】
本発明によって、先に説明したように、気液分離器をコンパクトに構成することができるので、燃料電池システムをコンパクトに構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池システムの構成：
Ａ２．気液分離器：
Ｂ．第１実施例の変形例：
Ｃ．第２実施例：
Ｃ１．燃料電池システムの構成：
Ｃ２．気液分離器：
Ｄ．変形例：
【００２９】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池システムの構成：
図１は、第１実施例の燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。燃料電池１０は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するセルを複数積層させた積層体である。各セルは、プロトン伝導性を有する電解質膜を挟んで、水素極（以下、アノードと呼ぶ）と、酸素極（以下、カソードと呼ぶ）とを配置した構成となっている。本実施例では、ナフィオン（登録商標）などの固体高分子膜を電解質膜として利用する固体高分子型のセルを用いるものとしたが、これに限らず、種々のタイプを利用可能である。
【００３０】
燃料電池１０のカソードには、配管５０を介して、酸素を含有した酸化剤ガスとしての空気が供給される。この配管５０には、エアコンプレッサ５２、および、図示しない加湿器が設置されており、これらを駆動することによって、空気は、圧縮され、加湿されてカソードに供給される。
【００３１】
燃料電池１０のカソードから排出されたカソードオフガスは、配管６０を介して、外部に排出される。
【００３２】
燃料電池１０のアノードには、水素タンク２０から、燃料ガスとしての水素が、シャットバルブ２１や、減圧弁２２等によって供給量が調整され、配管２３を介して供給される。
【００３３】
燃料電池１０のアノードから排出されるアノードオフガスは、配管３０を介して、気液分離器４０に供給される。アノードオフガスには、発電によって生成された生成水が含まれるので、気液分離器４０によって、この生成水を分離する。分離された生成水は、気液分離器４０内に、一時的に貯留される。気液分離器４０には、排出配管４２が接続されており、後述するように、気液分離器４０内に備えられた排水弁を開弁することによって、気液分離器４０内に貯留した生成水を外部に排出することができる。気液分離器４０によって回収した生成水は、燃料電池システム１００内で再利用するようにしてもよい。
【００３４】
気液分離器４０を通過したアノードオフガスは、配管３２、水素ポンプ３４を通って、配管２３に循環する。こうすることによって、アノードオフガスを循環させ、アノードオフガスに含まれる燃料電池１０で未消費の水素を再利用することができる。
【００３５】
また、配管３２の途中には、配管３６が分岐して接続されており、配管３６上に配設されたバルブ３８を開弁することによって、アノードオフガスを外部に排出することができる。
【００３６】
燃料電池システム１００の運転は、制御ユニット７０によって制御される。制御ユニット７０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマを備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、各種バルブの開閉制御や、ポンプの駆動制御など、システムの運転を制御する。
【００３７】
Ａ２．気液分離器：
図２は、気液分離器４０の概略構成を示す説明図である。図２（ａ）は、気液分離器４０の上面図である。図２（ｂ），（ｃ）は、気液分離器４０の側断面図である。図２（ｂ）は、排水バルブが閉弁している様子を示しており、図２（ｃ）は、排水バルブが開弁している様子を示している。
【００３８】
気液分離器４０において、気液分離器４０内の上部の空間には、供給されたアノードオフガスに含まれる生成水を分離する気液分離部４０ａが形成されている。また、気液分離器４０内の下部の空間は、分離された生成水を貯留する貯留部４０ｂが形成されている。気液分離部４０ａと貯留部４０ｂとの間には、異物を除去するためのフィルタ４０４が設けられている。このフィルタ４０４によって、気液分離器４０から貯留された生成水とともに異物が排出されることを防止することができる。
【００３９】
図示するように、気液分離器４０は、アノードオフガスを気液分離部４０ａに導入するための導入口４０１と、生成水を分離した後のアノードオフガスを気液分離部４０ａから排出するための排出口４０２とを備えている。本実施例では、導入口４０１、および、排出口４０２は、アノードオフガスが水平方向に流れるように設けられている。また、導入口４０１、および、排出口４０２は、互いに対向する側面のほぼ同じ高さの位置に設けられている。排出口４０２は、他の位置に設けるようにしてもよい。
【００４０】
また、本実施例の気液分離器４０は、排水弁としての電磁弁４１０を一体的に備えている。そして、この電磁弁４１０は、電磁弁４１０の一部であるハウジング４１１が導入口４０１と対向する位置に配置されるように設置されている。したがって、導入口４０１から導入されたアノードオフガスは、ハウジング４１１に衝突して、アノードオフガスに含まれる生成水が分離される。そして、分離された生成水は、貯留部４０ｂに貯留される。なお、図示したように、本実施例では、電磁コイル等の動弁機構も気液分離器４０の内部に配置されている。
【００４１】
また、本実施例では、気液分離器４０のほぼ中央部に電磁弁４１０が設置されている。そして、気液分離部４０ａで分離された生成水が気液分離器４０の底面の中央に集まるように、気液分離器４０の底面には、傾斜が設けられている。
【００４２】
電磁弁４１０は、円筒形のハウジング４１１と、コイル４１２と、プランジャ４１３と、プランジャ４１３の先端に設けられた弁体４１４と、弁座４１５とを備えている。ハウジング４１１の形状は、任意に設定可能である。そして、ハウジング４１１の側面の最下部には、貯留部４０ｂに貯留された生成水が４方向から流入するように４つの流入口４１１ａが設けられている。流入口４１１ａの数は、４つに限らず、任意に設定可能である。また、弁座４１５には、コイル４１２に電流を流し、プランジャ４１３、および、弁体４１４を上昇させて開弁したときに、流入口４１１ａから流入した生成水を排水するための排水口４１５ａが設けられている。ハウジング４１１とプランジャ４１３との間には、生成水がコイル４１２等のアクチュエータ部に浸入しないようにするためのシール材４１６が挿入されている。
【００４３】
電磁弁４１０の動作は、以下の通りである。図２（ｂ）に示したように、プランジャ４１３が最下部まで下降しており、弁体４１４が弁座４１５に着座しているときには、排水口４１５ａは閉じており、気液分離部４０ａで分離された生成水は、貯留部４０ｂに貯留される。一方、図２（ｃ）に示したように、プランジャ４１３を上昇させると、弁体４１４が弁座４１５から離れて排水口４１５ａが開き、貯留部４０ｂに貯留されていた生成水が排出される。
【００４４】
以上説明した第１実施例の気液分離器４０によれば、排水口４１５ａが気液分離器４０の底面、すなわち、貯留部４０ｂの底面に設けられており、また、電磁弁４１０を任意に開弁することができるので、燃料電池システム１００を停止するときなど、必要に応じて、貯留部４０ｂに貯留した生成水をすべて排出することができる。したがって、気液分離器４０内部における凍結を抑制することができる。また、電磁弁４１０が、気液分離器４０の内部に設置されているので、気液分離器４０をコンパクトに構成することができる。また、電磁弁４１０の一部であるハウジング４１１が導入口４０１と対向する位置に配置されるように電磁弁４１０が設置されているので、ハウジング４１１が先に説明した気液分離板の機能を奏することができる。したがって、気液分離器４０内に気液分離板を設ける必要がなく、気液分離器４０の内部構成を簡素化することができる。つまり、第１実施例の気液分離器４０によって、凍結の抑制、装置のコンパクト化、内部構成の簡素化を、同時に実現することができる。
【００４５】
Ｂ．第１実施例の変形例：
Ｂ１．第１変形例：
図３は、第１実施例の第１変形例としての気液分離器４０Ａの上面図である。この気液分離器４０Ａは、電磁弁４１０Ａの水平方向の断面形状、すなわち、電磁弁４１０Ａのハウジングの水平方向の断面形状が、第１実施例の気液分離器４０と異なる。具体的には、気液分離器４０Ａにおいて、電磁弁４１０Ａのハウジングの水平方向の断面形状は、図示するように、導入口４０１に近づくにつれて、導入口４０１側から見たときの幅Ｗが狭くなる略涙型の形状を有している。その他は、第１実施例の気液分離器４０と同じである。
【００４６】
このように、電磁弁４１０Ａのハウジングの水平方向の断面形状を略涙型にすることによって、導入口４０１から導入されたアノードオフガスが電磁弁４１０Ａに衝突したときのアノードオフガスの流れ抵抗を、第１実施例の気液分離器４０よりも低減することができる。したがって、生成水を分離した後のアノードオフガスを気液分離部４０ａから排出するときの圧損を、第１実施例の気液分離器４０よりも低減することができる。なお、本変形例では、電磁弁４１０Ａのハウジングの水平方向の断面形状は、略涙型であるものとしたが、これに限られず、アノードオフガスの流れ抵抗を低減可能な他の形状、例えば、三角形等を適用してもよい。
【００４７】
Ｂ２．第２変形例：
図４は、第１実施例の第２変形例としての気液分離器４０Ｂの側断面図である。この気液分離器４０Ｂは、図から分かるように、第１実施例の気液分離器４０よりも、貯留部４０ｂの深さが深い。そして、貯留部４０ｂの深さが深くなった分だけ、電磁弁４１０Ｂのハウジング４１１Ｂの長さも長くなっている。その他は、第１実施例の気液分離器４０と同じである。
【００４８】
第２変形例の気液分離器４０Ｂによっても、第１実施例の気液分離器４０と同様の効果を得ることができる。また、貯留部４０ｂの深さが第１実施例の気液分離器４０よりも深いので、気液分離器４０よりも多くの生成水を貯留することができる。
【００４９】
Ｂ３．第３変形例：
図５は、第１実施例の第３変形例としての気液分離器４０Ｃの側断面図である。気液分離器４０Ｃは、電磁弁４１０Ｃの弁座４１５の排水口４１５ａ近傍に、電気ヒータ４１５ｂを備えている。また、気液分離部４０ａの排出口４０２近傍に、垂直方向に、異物を除去するためのフィルタ４０５が設けられている。その他は、第１実施例の気液分離器４０と同じである。
【００５０】
気液分離器４０Ｃは、電気ヒータ４１５ｂを備えているので、貯留部４０ｂに残留した生成水が凍結した場合に、電気ヒータ４１５ｂを動作させることによって、速やかに凍結を解消することができる。また、気液分離器４０Ｃは、フィルタ４０５を備えているので、気液分離器４０から配管３２への異物の混入を防止することができる。
【００５１】
Ｂ４．第４変形例：
図６は、第１実施例の第４変形例としての気液分離器４０Ｄの側断面図である。この気液分離器４０Ｄは、第１実施例の電磁弁４１０の代わりに、モータ４１７によって開閉するバタフライ弁４１０Ｄを一体的に備えている。その他は、第１実施例の気液分離器４０と同じである。
【００５２】
バタフライ弁４１０Ｄは、円筒形のハウジング４１１Ｄと、モータ４１７と、弁体４１８とを備えている。そして、ハウジング４１１Ｄの最下部には、貯留部４０ｂに貯留された生成水が流入する流入口４１１Ｄａ、および、流入口４１１Ｄａから流入した生成水を排出するための排水口４１１Ｄｂが設けられている。
【００５３】
第４変形例の気液分離器４０Ｄによっても、第１実施例の気液分離器４０と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
Ｃ．第２実施例：
Ｃ１．燃料電池システムの構成：
図７は、第２実施例の燃料電池システム１００Ａの概略構成を示す説明図である。この燃料電池システム１００Ａは、後述するように、排出配管４２を通じてアノードオフガス、および、生成水を外部に排出することが可能な気液分離器４０Ｅを備えている。そして、図示するように、第２実施例の燃料電池システム１００Ａは、第１実施例の燃料電池システム１００における配管３６、および、バルブ３８を備えていない。その他は、第１実施例の燃料電池システム１００と同じである。
【００５５】
Ｃ２．気液分離器：
図８は、第２実施例における気液分離器４０Ｅの概略構成を示す説明図である。気液分離器４０Ｅの側断面図を示した。図示するように、気液分離器４０Ｅは、第１実施例の気液分離器４０における電磁弁４１０に加えて、電磁弁４２０を備えている。この電磁弁４２０は、電磁弁４１０と並べて、気液分離部４０ａ内に併設されており、気液分離部４０ａ内のアノードオフガスを外部に排出するためのものである。なお、本実施例では、導入口４０１側に電磁弁４１０を設置し、排出口４０２側に電磁弁４２０を設置するものとしたが、これに限られず、例えば、導入口４０１側に電磁弁４２０を設置し、排出口４０２側に電磁弁４１０を設置するようにしてもよい。
【００５６】
電磁弁４２０は、電磁弁４１０と同様に、円筒形のハウジング４２１と、コイル４２２と、プランジャ４２３と、プランジャ４２３の先端に設けられた弁体４２４と、弁座４２５とを備えている。そして、ハウジング４２１の側面の最下部には、気液分離部４０ａ内のアノードオフガスが流入するように流入口４２１ａが設けられている。また、弁座４２５には、コイル４２２に電流を流し、プランジャ４２３、および、弁体４２４を上昇させて開弁したときに、流入口４２１ａから流入したアノードオフガスを外部に排出するための排出口４２５ａが設けられている。ハウジング４２１とプランジャ４２３との間には、アノードオフガスに含まれる生成水がコイル４２２等のアクチュエータ部に浸入しないようにするためのシール材４２６が挿入されている。
【００５７】
なお、気液分離器４０Ｅは、電磁弁４２０の排出口４２５ａから排出されたアノードオフガスを、電磁弁４１０の排水口４１５ａに導くための内部配管４２７を備えており、生成水とアノードオフガスとは、１つの排水口４１５ａから排出される。こうすることによって、貯留部４０ｂに残留した生成水が凍結した場合に、アノードオフガスを排水口４１５ａから排出することができるので、排水口４１５ａ近傍の凍結を、アノードオフガスの熱によって速やかに解消することができる。
【００５８】
電磁弁４１０の動作は、第１実施例の電磁弁４１０の動作と同じである。電磁弁４２０の動作は、以下の通りである。プランジャ４２３が最下部まで下降しており、弁体４２４が弁座４２５に着座しているときには、排出口４２５ａは閉じており、気液分離部４０ａ内のアノードオフガスは、外部に排出されず、排出口４０２から配管３２に排出される。一方、図示したように、プランジャ４２３を上昇させると、弁体４２４が弁座４２５から離れて排出口４２５ａが開き、気液分離部４０ａ内のアノードオフガスは、排出口４２５ａ、内部配管４２７、排水口４１５ａを通って、外部に排出される。
【００５９】
なお、第２実施例における気液分離器４０Ｅでは、生成水とアノードオフガスとを１つの排水口４１５ａから排出するものとしたが、これに限られず、排水口４１５ａとは別に、アノードオフガスを外部に排出するための排出口を設けるようにしてもよい。
【００６０】
以上説明した第２実施例の気液分離器４０Ｅによっても、第１実施例の気液分離器４０と同様に、凍結の抑制、装置のコンパクト化、内部構成の簡素化を、同時に実現することができる。また、第２実施例の気液分離器４０Ｅによれば、第１実施例の燃料電池システム１００における配管３６、および、バルブ３８を設ける必要がないので、燃料電池システム１００Ａを第１実施例の燃料電池システム１００よりもさらにコンパクトに構成することができる。
【００６１】
Ｄ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００６２】
Ｄ１．変形例１：
上記第１実施例、第１実施例の変形例、第２実施例では、各排水弁は、電磁石やモータによって駆動する電動式の弁であるものとしたが、これに限られない。例えば、ガス圧式の弁や、水圧式の弁、油圧式の弁を適用してもよい。
【００６３】
Ｄ２．変形例２：
上記第１実施例、第１実施例の変形例、第２実施例では、気液分離器における各弁の動弁機構が気液分離器の内部に配置されているものとしたが、外部に配置するようにしてもよい。ただし、動弁機構を気液分離器の内部に配置することによって、気液分離器をよりコンパクトに構成することができるとい利点がある。
【００６４】
Ｄ３．変形例３：
上記第１、および、第２実施例では、気液分離器は、アノードオフガスのライン上に設置するものとしたが、これに限られない。本発明において、気液分離器は、一般に、燃料電池のアノード、および、カソードの少なくとも一方から排出されたオフガスに含まれる生成水を分離して排出するものであるから、カソードオフガスのライン上に設置するようにしてもよい。
【００６５】
Ｄ４．変形例４：
上記第１実施例、第１実施例の変形例、第２実施例、および、上記変形例１の気液分離器の特徴を適宜組み合わせた気液分離器を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施例の燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】気液分離器４０の概略構成を示す説明図である。
【図３】第１実施例の第１変形例としての気液分離器４０Ａの上面図である。
【図４】第１実施例の第２変形例としての気液分離器４０Ｂの側断面図である。
【図５】第１実施例の第３変形例としての気液分離器４０Ｃの側断面図である。
【図６】第１実施例の第４変形例としての気液分離器４０Ｄの側断面図である。
【図７】第２実施例の燃料電池システム１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【図８】第２実施例における気液分離器４０Ｅの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００，１００Ａ...燃料電池システム
１０...燃料電池
２０...水素タンク
２１...シャットバルブ
２２...減圧弁
２３...配管
３０...配管
３２...配管
３４...水素ポンプ
３６...配管
３８...バルブ
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ...気液分離器
４０ａ...気液分離部
４０ｂ...貯留部
４０１...導入口
４０２...排出口
４０４，４０５...フィルタ
４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ...電磁弁
４１０Ｄ...バタフライ弁
４１１，４１１Ｂ，４１１Ｄ...ハウジング
４１１ａ...流入口
４１１Ｄａ...流入口
４１１Ｄｂ...排水口
４１２...コイル
４１３...プランジャ
４１４...弁体
４１５...弁座
４１５ａ...排水口
４１５ｂ...電気ヒータ
４１６...シール材
４１７...モータ
４１８...弁体
４２０...電磁弁
４２１...ハウジング
４２１ａ...流入口
４２２...コイル
４２３...プランジャ
４２４...弁体
４２５...弁座
４２５ａ...排出口
４２６...シール材
４２７...内部配管
４２...排出配管
５０...配管
５２...エアコンプレッサ
６０...配管
７０...制御ユニット
【図１】
2007087718.tif 000003
【図２】
2007087718.tif 000004
【図３】
2007087718.tif 000005
【図４】
2007087718.tif 000006
【図５】
2007087718.tif 000007
【図６】
2007087718.tif 000008
【図７】
2007087718.tif 000009
【図８】
2007087718.tif 000010