(57)【要約】【課題】気液分離装置において、接続対象部材との接続のための工具代を確保する技術を提供する。【解決手段】燃料電池を備える燃料電池システムに用いられる気液分離装置であって、燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、燃料ガスと共に流れる液水とを分離する分離部と、燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、接続対象部材と接続し、鉛直方向に向いて形成される流体導出口を備え、気液分離装置内部の流体を流体導出口を介して接続対象部材に導出するための流体導出流路であって、流体導出口が分離部および貯留部よりも鉛直方向に対して垂直方向にずれた位置に設けられる流体導出流路と、を備える。【選択図】図２
2009117132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える燃料電池システムに用いられる気液分離装置であって、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、前記燃料ガスと共に流れる液水とを分離する分離部と、
前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、
接続対象部材と接続し、鉛直方向に向いて形成される流体導出口を備え、前記気液分離装置内部の流体を前記流体導出口を介して前記接続対象部材に導出するための流体導出流路であって、前記流体導出口が前記分離部および前記貯留部よりも鉛直方向に対して垂直方向にずれた位置に設けられる流体導出流路と、
を備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気液分離装置において、
前記流体導出流路は、
前記分離部で分離された前記燃料ガスを、前記流体として該分離部から前記分離部よりも鉛直方向上向きに導出するための燃料ガス導出流路であり、
前記流体導出口は、
前記接続対象部材と接続する燃料ガス導出口であって、鉛直方向上向きに形成されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項３】
請求項２に記載の気液分離装置において、
前記燃料電池システムは、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記気液分離装置に導入された前記燃料ガスを、再利用のため前記燃料ガス供給流路に導入するためのポンプを備え、
前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口は、前記接続対象部材としての前記ポンプと接続されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記燃料電池で前記電気化学反応に供された後の前記燃料ガスを前記分離部に導入するための燃料ガス導入口と、
前記貯留部の貯留水を前記気液分離装置の外部に排出する排水口と、を備え、
前記燃料ガス導入口から前記気液分離装置内に前記燃料ガスが流入する方向と、前記排水口から前記貯留水を排出する方向とが、正反対の方向となるように、前記燃料ガス導入口と前記排水口とを配置することを特徴とする気液分離装置。
【請求項５】
請求項１に記載の気液分離装置において、
前記流体導出流路は、
前記貯留部の貯留水を、該貯留部から該貯留部よりも鉛直方向下向きに排出するための排水流路であり、
前記流体導出口は、
前記接続対象部材と接続する排水口であって、鉛直方向下向きに形成されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記接続対象部材は、前記流体導出口との接続部に第１フランジを備えており、
前記気液分離装置は、
前記流体導出流路の前記流体導出口に設けられる第２フランジを備え、
前記接続対象部材と前記流体導出口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項７】
燃料電池を備える燃料電池システムに用いられる気液分離装置であって、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、前記燃料ガスと共に流れる液水とを分離する分離部と、
前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、
前記分離部または前記貯留部を貫くように形成される中空状の柱であって、中空部分が前記気液分離装置の外部と連通するように形成されると共に、前記中空部分の延長線上に、前記気液分離装置の所定部分と接続対象部材との接続部が配置されるように設けられる中空柱と、
を備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項８】
請求項７に記載の気液分離装置において、
前記分離部で分離された前記燃料ガスを、該分離部から導出するための燃料ガス導出流路であって、前記接続対象部材と接続する燃料ガス導出口が設けられる燃料ガス導出流路を備え、
前記中空柱は、
前記中空部分の延長線上に、前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口と前記接続対象部材との接続部が配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【請求項９】
請求項８に記載の気液分離装置において、
前記燃料ガス導出流路は、
前記燃料ガスを、前記分離部から前記分離部の鉛直方向上向きに導出すると共に、前記燃料ガス導出口が鉛直方向上向きに設けられ、
前記中空柱は、
前記分離部または前記貯留部を鉛直方向に貫くように形成されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の気液分離装置において、
前記接続対象部材には、前記燃料ガス導出口との接続部に第１フランジが設けられ、
前記気液分離装置において、
前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口に第２フランジが設けられ、
前記接続対象部材と前記燃料ガス導出口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続され、
前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記締結ボルトが配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の気液分離装置において、
前記貯留部の貯留水を、該貯留部から排出するための排水流路であって、前記接続対象部材と接続する排水口が設けられる排水流路を備え、
前記中空柱は、
前記中空部分の延長線上に、前記排水流路の前記排水口と前記接続対象部材との接続部が配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の気液分離装置において、
前記接続対象部材には、前記排水口との接続部に第１フランジが設けられ、
前記気液分離装置において、
前記燃料ガス導出流路の前記排水口に第２フランジが設けられ、
前記接続対象部材と前記排水口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続され、
前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記締結ボルトが配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の気液分離装置において、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを前記分離部に導入するための燃料ガス導入口を備え、
前記中空柱は、
前記中空部分の延長線上に、前記燃料ガス導入口と前記接続対象部材との接続部が配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の気液分離装置において、
前記接続対象部材には、前記燃料ガス導入口との接続部に第１フランジが設けられ、
前記気液分離装置において、
前記燃料ガス導入口に第２フランジが設けられ、
前記接続対象部材と前記燃料ガス導入口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続され、
前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記締結ボルトが配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１５】
請求項１０、請求項１２、および、請求項１４のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記第２フランジは、前記締結ボルトが挿入される挿入部を備え、
前記中空柱と前記第２フランジとは、接続しており、前記中空柱の前記中空部分と前記第２フランジの前記挿入部とは、連通していることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１６】
請求項１０、請求項１２、請求項１４、および、請求項１５のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記第２フランジは、前記締結ボルトが挿入される挿入部を備え、
前記挿入部は、
前記第２フランジの厚さ方向に開口していると共に、該厚さ方向に対して垂直方向にも開口していることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の気液分離装置において、
前記第２フランジにおいて、前記挿入部は、２つ以上形成され、
各挿入部は、
それぞれ、前記厚さ方向に開口し、該厚さ方向に対して垂直方向にも開口していると共に、該垂直方向における開口方向が互いに一致していることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１８】
請求項１０、請求項１２、請求項１４、および、請求項１５ないし請求項１７のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記中空柱の中空部分の内径は、前記締結ボルトの外径より大きいことを特徴とする気液分離装置。
【請求項１９】
請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記接続対象部材は、ポンプであることを特徴とする気液分離装置。
【請求項２０】
燃料電池システムであって、
請求項１ないし請求項１９のいずれかに記載の気液分離装置を備えた燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を備える燃料電池システムで用いられる気液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、その燃料ガスと共に流れる液水とを分離すると共に、水を貯留可能な気液分離装置を備えることが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４７４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記燃料電池システムは、例えば、小型化の観点等から、燃料電池システムの各装置を限られた場所に集約して配設することが求められている。それに伴い、上記気液分離装置と、接続対象部材とを接続する場合において、その接続のための作業領域の確保が困難になるおそれがあり、言い換えれば、接続のために用いる工具の工具代が取れず接続作業が困難になるおそれがあった。なお、接続対象部材としては、例えば、燃料電池システムに用いられるポンプや、弁、燃料電池などが挙げられる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、気液分離装置において、接続対象部材との接続のための工具代を確保する技術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】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
[適用例１]
燃料電池を備える燃料電池システムに用いられる気液分離装置であって、前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、前記燃料ガスと共に流れる液水とを分離する分離部と、前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、接続対象部材と接続し、鉛直方向に向いて形成される流体導出口を備え、前記気液分離装置内部の流体を前記流体導出口を介して前記接続対象部材に導出するための流体導出流路であって、前記流体導出口が前記分離部および前記貯留部よりも鉛直方向に対して垂直方向にずれた位置に設けられる流体導出流路と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の気液分離装置によれば、接続対象部材との接続のための工具代を確保することが可能となる。
【０００９】
[適用例２]
適用例１に記載の気液分離装置において、前記流体導出流路は、前記分離部で分離された前記燃料ガスを、前記流体として該分離部から前記分離部よりも鉛直方向上向きに導出するための燃料ガス導出流路であり、前記流体導出口は、前記接続対象部材と接続する燃料ガス導出口であって、鉛直方向上向きに形成されることを特徴とする気液分離装置。
【００１０】
このようにすれば、接続対象部材と燃料ガス導出流路との接続のための工具代を確保することが可能となる。
【００１１】
[適用例３]
適用例２に記載の気液分離装置において、前記燃料電池システムは、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、前記気液分離装置に導入された前記燃料ガスを、再利用のため前記燃料ガス供給流路に導入するためのポンプを備え、前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口は、前記接続対象部材としての前記ポンプと接続されることを特徴とする気液分離装置。
【００１２】
このようにすれば、ポンプと燃料ガス導出流路との接続ための工具代を確保することができる。
【００１３】
[適用例４]
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の気液分離装置において、前記燃料電池で前記電気化学反応に供された後の前記燃料ガスを前記分離部に導入するための燃料ガス導入口と、前記貯留部の貯留水を前記気液分離装置の外部に排出する排水口と、を備え、前記燃料ガス導入口から前記気液分離装置内に前記燃料ガスが流入する方向と、前記排水口から前記貯留水を排出する方向とが、正反対の方向となるように、前記燃料ガス導入口と前記排水口とを配置することを特徴とする気液分離装置。
【００１４】
このようにすれば、排水口から貯留水を排出する場合において、貯留水に渦ができることを抑制することができ、排水口からの貯留水の排水性を向上させることができる。
【００１５】
[適用例５]
適用例１に記載の気液分離装置において、前記流体導出流路は、前記貯留部の貯留水を、該貯留部から前記貯留部よりも鉛直方向下向きに排出するための排水流路であり、前記流体導出口は、前記接続対象部材と接続する排水口であって、鉛直方向下向きに形成されることを特徴とする気液分離装置。
【００１６】
このようにすれば、接続対象部材と排水流路との接続のための工具代を確保することが可能となる。
【００１７】
[適用例６]
適用例１ないし適用例５のいずれかに記載の気液分離装置において、前記接続対象部材は、前記流体導出口との接続部に第１フランジを備えており、前記気液分離装置は、前記流体導出流路の前記流体導出口に設けられる第２フランジを備え、前記接続対象部材と前記流体導出口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続されることを特徴とする気液分離装置。
【００１８】
このようにすれば、接続対象部材と流体導出口とをしっかり接続することとができる。
【００１９】
[適用例７]
燃料電池を備える燃料電池システムに用いられる気液分離装置であって、前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、前記燃料ガスと共に流れる液水とを分離する分離部と、前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、前記分離部または前記貯留部を貫くように形成される中空状の柱であって、中空部分が前記気液分離装置の外部と連通するように形成されると共に、前記中空部分の延長線上に、前記気液分離装置の所定部分と接続対象部材との接続部が配置されるように設けられる中空柱と、を備えることを特徴とする気液分離装置。
【００２０】
上記構成の気液分離装置によれば、中空柱の中空部分を、接続対象部材との接続のための工具代として確保することが可能となる。
[適用例８]
適用例７に記載の気液分離装置において、前記分離部で分離された前記燃料ガスを、該分離部から導出するための燃料ガス導出流路であって、前記接続対象部材と接続する燃料ガス導出口が設けられる燃料ガス導出流路を備え、前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口と前記接続対象部材との接続部が配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【００２１】
このようにすれば、接続対象部材と燃料ガス導出流路との接続のための工具代を確保することが可能となる。
【００２２】
[適用例９]
適用例８に記載の気液分離装置において、前記燃料ガス導出流路は、前記燃料ガスを、前記分離部から前記分離部の鉛直方向上向きに導出すると共に、前記燃料ガス導出口が鉛直方向上向きに設けられ、前記中空柱は、前記分離部または前記貯留部を鉛直方向に貫くように形成されることを特徴とする気液分離装置。
【００２３】
このようにすれば、接続対象部材と鉛直方向上向きに形成された燃料ガス導出流路との接続のための工具代を確保することができる。
【００２４】
[適用例１０]
適用例８または適用例９に記載の気液分離装置において、前記接続対象部材には、前記燃料ガス導出口との接続部に第１フランジが設けられ、前記気液分離装置において、前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口に第２フランジが設けられ、前記接続対象部材と前記燃料ガス導出口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続され、前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記締結ボルトが配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【００２５】
このようにすれば、第１フランジと第２フランジとの接続ための工具代を確保することができる。
【００２６】
[適用例１１]
適用例７に記載の気液分離装置において、前記貯留部の貯留水を、該貯留部から排出するための排水流路であって、前記接続対象部材と接続する排水口が設けられる排水流路を備え、前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記排水流路の前記排水口と前記接続対象部材との接続部が配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【００２７】
このようにすれば、接続対象部材と排水流路との接続のための工具代を確保することが可能となる。
【００２８】
[適用例１２]
適用例１１に記載の気液分離装置において、前記接続対象部材には、前記排水口との接続部に第１フランジが設けられ、前記気液分離装置において、前記燃料ガス導出流路の前記排水口に第２フランジが設けられ、前記接続対象部材と前記排水口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続され、前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記締結ボルトが配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【００２９】
このようにすれば、第１フランジと第２フランジとの接続ための工具代を確保することができる。
【００３０】
[適用例１３]
適用例７に記載の気液分離装置において、前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを前記分離部に導入するための燃料ガス導入口を備え、前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記燃料ガス導入口と前記接続対象部材との接続部が配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【００３１】
このようにすれば、接続対象部材と燃料ガス導入口との接続のための工具代を確保することが可能となる。
【００３２】
[適用例１４]
適用例１３に記載の気液分離装置において、前記接続対象部材には、前記燃料ガス導入口との接続部に第１フランジが設けられ、前記気液分離装置において、前記燃料ガス導入口に第２フランジが設けられ、前記接続対象部材と前記燃料ガス導入口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続され、前記中空柱は、前記中空部分の延長線上に、前記締結ボルトが配置されるように設けられることを特徴とする気液分離装置。
【００３３】
このようにすれば、第１フランジと第２フランジとの接続ための工具代を確保することができる。
【００３４】
[適用例１５]
適用例１０、適用例１２、適用例１４のいずれかに記載の気液分離装置において、前記第２フランジは、前記締結ボルトが挿入される挿入部を備え、前記中空柱と前記第２フランジとは、接続しており、前記中空柱の前記中空部分と前記第２フランジの前記挿入部とは、連通していることを特徴とする気液分離装置。
【００３５】
このようにすれば、工具が、締結ボルトからずれたりすることを抑制することができる。
【００３６】
[適用例１６]
適用例１０、適用例１２、適用例１４、または、適用例１５のいずれかに記載の気液分離装置において、前記第２フランジは、前記締結ボルトが挿入される挿入部を備え、前記挿入部は、前記第２フランジの厚さ方向に開口していると共に、該厚さ方向に対して垂直方向にも開口していることを特徴とする気液分離装置。
【００３７】
このようにすれば、締結ボルトを、締結位置に容易に配置することができ、フランジと締結ボルトとの組み付け性を向上させることができる。
【００３８】
[適用例１７]
適用例１６に記載の気液分離装置において、前記第２フランジにおいて、前記挿入部は、２つ以上形成され、各挿入部は、それぞれ、前記厚さ方向に開口し、該厚さ方向に対して垂直方向にも開口していると共に、該垂直方向における開口方向が互いに一致していることを特徴とする気液分離装置。
【００３９】
このようにすれば、複数の締結ボルトを、締結位置に、素早く容易に配置することができ、フランジと締結ボルトとの組み付け性を向上させることができる。
【００４０】
[適用例１８]
適用例１０、適用例１２、適用例１４、適用例１５または、適用例１５ないし１７のいずれかに記載の気液分離装置において、前記中空柱の中空部分の内径は、前記締結ボルトの外径より大きいことを特徴とする気液分離装置。
【００４１】
このようにすれば、締結ボルトを締結するための工具を中空柱に挿入しやすくすることができ、組み付け性を向上させることができる。
【００４２】
[適用例１９]
適用例７ないし適用例１０に記載の気液分離装置において、前記接続対象部材は、ポンプであることを特徴とする気液分離装置。
【００４３】
このようにすれば、比較的大きいポンプと気液分離装置の所定部分とを接続する際において、中空柱の中空部分を、ポンプとの接続のための工具代として確保することが可能となる。
【００４４】
[適用例２０]
請求項１ないし請求項１９のいずれかに記載の気液分離装置を備えた燃料電池システム。上記構成の燃料電池システムによれば、気液分離装置の所定部分と、接続対象部材との接続のための工具代を確保することが可能となる。
【００４５】
なお、本発明は、上記した気液分離装置または燃料電池システムの他、気液分離装置の流体導出流路など、他の装置発明の態様で実現することも可能である。また、装置発明に限ることなく、燃料電池システムの制御方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池システム１０００の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム１０００は、主に、燃料電池９００と、水素タンク２００と、水素遮断弁２１０と、レギュレータ２１５と、コンプレッサ２３０と、水素循環ポンプ２５０と、冷媒循環ポンプ５００と、ラジエータ５５０と、気液分離装置１００と、パージ弁７００と、を備えている。
【００４７】
燃料電池９００は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池である。燃料電池９００は、複数の燃料電池セルＳＥをエンドプレートＥＰで挟持することによって形成されるスタック構造となっている。
【００４８】
燃料電池セルＳＥは、膜電極接合体（図示せず）と、アノード側セパレータ（図示せず）と、カソード側セパレータ（図示せず）と、を備えている。膜電極接合体は、電解質膜（図示せず）と、電極であるカソード（図示せず）およびアノード（図示せず）と、ガス拡散層（図示せず）と、を備え、カソードおよびアノードが表面に形成された電解質膜を、ガス拡散層で挟持して構成される。燃料電池セルＳＥは、この膜電極接合体を、さらにアノード側セパレータおよびカソード側セパレータで挟持して構成される。
【００４９】
水素タンク２００は、高圧の水素ガスが貯蔵される貯蔵装置であり、燃料ガス供給流路２０４を介して燃料電池９００に接続されている。燃料ガス供給流路２０４上において、水素タンク２００から近い順番に、水素遮断弁２１０と、レギュレータ２１５とが設けられている。水素遮断弁２１０を開弁することにより、燃料電池９００に水素ガスを燃料ガスとして供給する。
【００５０】
レギュレータ２１５は、燃料電池システム１０００の運転状況に応じて、燃料電池９００に供給する燃料ガスの調圧を行う。
【００５１】
コンプレッサ２３０は、酸化ガス供給流路２３４を介して燃料電池９００に接続され、空気を圧縮し酸化ガスとして、カソードに供給する。また、燃料電池９００は、酸化ガス排出流路２３６と接続され、カソードで電気化学反応に供された後の酸化ガスは、この酸化ガス排出流路２３６を介して、燃料電池システム１０００の外部に排出される。
【００５２】
燃料電池９００は、冷媒循環流路５１０に接続される。冷媒循環流路５１０上には、冷媒循環ポンプ５００とラジエータ５５０とが設けられる。ラジエータ５５０は、燃料電池９００で暖められた冷媒を冷却し、冷媒循環ポンプ５００は、ラジエータ５５０によって冷却された冷媒を燃料電池９００に供給する。これにより、燃料電池９００を、冷媒によって継続的に冷却することができる。
【００５３】
図２は、気液分離装置１００の断面および気液分離装置１００の周辺を概略的に示した図である。図２において、ｘ、ｙ、ｚ方向をそれぞれ図示するように規定する。また、図２において、上方向（ｚ方向）が、鉛直方向上向きであり、下方向（ｚ方向と逆方向）が、鉛直方向下向きである。図３は、図２の気液分離装置１００をｚ方向へ向かって見た図である。なお、図２に示す気液分離装置１００の断面は、図３のＡ−Ａ断面に該当する。これら図２および図３を用いて、以下に、気液分離装置１００について説明する。
【００５４】
気液分離装置１００は、図２または図３に示すように、主に、燃料ガス導入口１３２と、燃料ガス導出流路１１０と、排気排水流路１２０と、分離部１８０と、貯留部１９０と、フランジ１３４と、フランジ１１４と、フランジ１２４と、を備えている。
【００５５】
気液分離装置１００において、燃料ガス導入口１３２には、フランジ１３４が設けられている。フランジ１３４は、燃料ガス排出流路５０に設けられたフランジ５４と、締結ボルトＢ３によって２箇所で締結される。これにより、燃料ガス導入口１３２と燃料ガス排出流路５０とは、接続され、気液分離装置１００に、燃料電池９００のアノードで電気化学反応に供された後の燃料ガスが導入される。なお、締結ボルトＢ３は、フランジ１３４のボルト挿入孔Ｈ３とフランジ５４のボルト挿入孔ＨＣに挿入される。
【００５６】
分離部１８０は、燃料ガス導入口１３２より導入された燃料ガスと、その燃料ガスと共に流れてきた液水とを分離する。貯留部１９０は、分離部１８０で分離された液水を貯留する。以下では、この貯留部１９０で貯留される水を貯留水と呼ぶ。
【００５７】
燃料ガス導出流路１１０は、分離部１８０の燃料ガスを水素循環ポンプ２５０へ導出するための流路であり、図２または図３に示すように、分離部１８０からｘ方向とは逆方向に伸び、その後、鉛直上向き（ｚ方向）に向かって伸びて形成されると共に、その先端部に鉛直上向きに形成された燃料ガス導出口１１２を備える。すなわち、燃料ガス導出流路１１０において、燃料ガス導出口１１２は、分離部１８０や貯留部１９０よりも鉛直方向（ｚ方向）に対して垂直方向（ｘ方向とは逆方向）にずれた位置に設けられる。また、燃料ガス導出口１１２には、フランジ１１４が設けられている。フランジ１１４は、水素循環ポンプ２５０が備えるフランジ２５４と、締結ボルトＢ１によって２箇所で締結される。これにより、燃料ガス導出口１１２と水素循環ポンプ２５０とは接続される。締結ボルトＢ１は、フランジ１１４のボルト挿入孔Ｈ１とフランジ２５４のボルト挿入孔ＨＡに挿入される。
【００５８】
なお、燃料ガス導出流路１１０から水素循環ポンプ２５０へ導入された燃料ガスは、ガス循環流路２０７を介して、燃料ガス供給流路２０４へ導入される。このようにして、燃料ガスに含まれる水素は、循環して、再び発電に使用される。ところで、気液分離装置１００と燃料ガス排出流路５０との接続部などに、燃料電池９００から排出される液水中のイオンを除去するイオン交換装置を設けるようにしてもよい。
【００５９】
排気排水流路１２０は、貯留部１９０の貯留水や燃料ガスを気液分離装置１００の外部に排出するための流路であり、図２または図３に示すように、貯留部１９０からｘ方向に緩やかに傾斜して伸び、その後、ｙ方向とは逆方向に緩やかに傾斜して伸びて形成される共に、その先端部にｙ方向とは逆方向向きに形成された排気排水口１２２を備える。すなわち、排気排水流路１２０において、排気排水口１２２は、分離部１８０や貯留部１９０よりも鉛直方向（ｚ方向）に対して垂直方向（ｙ方向とは逆方向）にずれた位置に設けられる。また、排気排水口１２２には、フランジ１２４が設けられている。フランジ１２４は、パージ弁７００が備えるフランジ７０４と、締結ボルトＢ２によって２箇所で締結される。これにより、排気排水口１２２とパージ弁７００とは接続される。なお、締結ボルトＢ２は、フランジ１２４のボルト挿入孔Ｈ２とフランジ７０４のボルト挿入孔ＨＢに挿入される。
【００６０】
また、パージ弁７００は、外部導出流路７２０と接続されている。気液分離装置１００内部の貯留水や、不純物（例えば、窒素）濃度が高くなった燃料ガスは、パージ弁７００が開弁されると、排気排水流路１２０、排気排水口１２２、パージ弁７００、および、外部導出流路７２０を介して、気液分離装置１００の外部に排出される。
【００６１】
ところで、燃料電池システム１０００では、小型化の観点から、図２に示すように、気液分離装置１００と水素循環ポンプ２５０との間が狭くなっている。一方、燃料電池システム１０００では、気液分離装置１００において、燃料ガス導出流路１１０は、燃料ガス導出口１１２が分離部１８０や貯留部１９０よりも鉛直方向に対して垂直方向にずれた位置に設けられるようになっている。このようにすれば、締結ボルトＢ１を締結するための工具（Ｔ型レンチ、インパクトレンチなど）の工具代を、図２に示すように、分離部１８０や貯留部１９０の横において、分離部１８０や貯留部１９０に邪魔されずに取ることが可能となる。そうすると、気液分離装置１００と水素循環ポンプ２５０との間が狭くても、フランジ１１４とフランジ２５４とを締結することができ、すなわち、燃料ガス導出流路１１０と水素循環ポンプ２５０とを接続することが可能となる。
【００６２】
また、本実施例の燃料電池システム１０００では、気液分離装置１００において、燃料ガス導入口１３２は、ｙ方向を向くように配置され、排気排水口１２２は、ｙ方向とは逆方向を向くように配置され、すなわち、燃料ガス導入口１３２と排気排水口１２２とは、正反対の方向に配置されている。このようにすれば、燃料ガス導入口１３２から気液分離装置１００内に燃料ガスが流入する方向と、排気排水口１２２から貯留水を排出する方向とが、略同一となる。そうすると、排気排水口１２２から貯留水を排出する場合において、貯留水に渦ができることを抑制することができ、排気排水口１２２からの貯留水の排水性を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施例において、気液分離装置１００は、請求項における気液分離装置に該当し、分離部１８０は、請求項における分離部に該当し、貯留部１９０は、請求項における貯留部に該当し、燃料ガス導出流路１１０は、請求項における流体導出流路または燃料ガス導出流路に該当し、燃料ガス導出口１１２は、請求項における流体導出口または燃料ガス導出口に該当し、燃料ガス供給流路２０４は、請求項における燃料ガス供給流路に該当し、水素循環ポンプ２５０は、請求項におけるポンプまたは接続対象部材に該当し、燃料ガス導入口１３２は、請求項における燃料ガス導入口に該当し、排気排水口１２２は、請求項における排水口に該当し、フランジ２５４は、請求項における第１フランジに該当し、フランジ１１４は、請求項における第２フランジに該当し、締結ボルトＢ１は、請求項における締結ボルトに該当する。
【００６４】
Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．気液分離装置１００Ａの構成：
第２実施例の燃料電池システム１０００Ａは、第１実施例の燃料電池システム１０００とほとんど同様の構成であるが、気液分離装置１００の代わりに気液分離装置１００Ａを備える点で相違する。燃料電池システム１０００Ａにおいて、燃料電池システム１０００と同様の構成部分についての説明は省略する。以下に、本実施例の気液分離装置１００Ａについて説明する。
【００６５】
図４は、本実施例の気液分離装置１００Ａの断面および気液分離装置１００Ａの周辺を概略的に示した図である。図４において、ｘ、ｙ、ｚ方向をそれぞれ図示するように規定する。また、図４において、上方向（ｚ方向）が、鉛直方向上向きであり、下方向（ｚ方向と逆方向）が、鉛直方向下向きである。図５は、図４の気液分離装置１００Ａをｚ方向へ向かって見た図である。なお、図４の気液分離装置１００Ａは、図５のＢ−Ｂ断面に相当する。
【００６６】
本実施例の気液分離装置１００Ａは、図４または図５に示すように、主に、燃料ガス導入口１３２Ａと、燃料ガス導出流路１１０Ａと、排気排水流路１２０Ａと、分離部１８０Ａと、貯留部１９０Ａと、フランジ１３４Ａと、フランジ１１４Ａと、フランジ１２４Ａと、中空柱ｍｐと、を備えている。
【００６７】
気液分離装置１００Ａにおいて、燃料ガス導入口１３２Ａには、フランジ１３４Ａが設けられている。フランジ１３４Ａは、燃料ガス排出流路５０に設けられたフランジ５４と、締結ボルトＢ３Ａによって２箇所で締結される。これにより、燃料ガス導入口１３２Ａと燃料ガス排出流路５０とは、接続され、気液分離装置１００Ａに、燃料電池９００のアノードで電気化学反応に供された後の燃料ガスが導入される。なお、締結ボルトＢ３Ａは、フランジ１３４Ａのボルト挿入孔Ｈ３Ａとフランジ５４のボルト挿入孔ＨＣに挿入される。
【００６８】
分離部１８０Ａは、燃料ガス導入口１３２Ａより導入された燃料ガスと、その燃料ガスと共に流れてきた液水とを分離する。貯留部１９０Ａは、分離部１８０Ａで分離された液水を貯留する。
【００６９】
燃料ガス導出流路１１０Ａは、分離部１８０Ａの燃料ガスを水素循環ポンプ２５０へ導出するための流路であり、図４または図５に示すように、分離部１８０Ａから、鉛直上向き（ｚ方向）に向かって伸びて形成されると共に、その先端部に鉛直上向きに形成された燃料ガス導出口１１２Ａを備える。また、燃料ガス導出口１１２Ａには、フランジ１１４Ａが設けられている。フランジ１１４Ａは、水素循環ポンプ２５０が備えるフランジ２５４と、締結ボルトＢ１Ａによって２箇所締結される。これにより、燃料ガス導出口１１２Ａと水素循環ポンプ２５０とは接続される。締結ボルトＢ１Ａは、フランジ１１４Ａのボルト挿入孔Ｈ１Ａとフランジ２５４Ａのボルト挿入孔ＨＡに挿入される。
【００７０】
排気排水流路１２０Ａは、貯留部１９０Ａの貯留水や燃料ガスを気液分離装置１００Ａの外部に排出するための流路であり、図４または図５に示すように、貯留部１９０Ａから、鉛直下向き（ｚ方向）に伸びて形成される共に、その先端部に鉛直下向きに形成された排気排水口１２２Ａを備える。また、排気排水口１２２Ａには、フランジ１２４Ａが設けられている。フランジ１２４Ａは、パージ弁７００が備えるフランジ７０４と、締結ボルトＢ２Ａによって２箇所で締結される。これにより、排気排水口１２２Ａとパージ弁７００とは接続される。なお、締結ボルトＢ２Ａは、フランジ１２４Ａのボルト挿入孔Ｈ２Ａとフランジ７０４のボルト挿入孔ＨＢに挿入される。
【００７１】
パージ弁７００は、外部導出流路７２０と接続されている。気液分離装置１００内部の貯留水や、不純物（例えば、窒素）濃度が高くなった燃料ガスは、パージ弁７００が開弁されると、排気排水流路１２０Ａ、排気排水口１２２Ａ、パージ弁７００、および、外部導出流路７２０を介して、気液分離装置１００の外部に排出される。
【００７２】
また、本実施例の気液分離装置１００Ａでは、図４または図５に示すように、２つの中空柱ｍｐが形成されている。この中空柱ｍｐは、気液分離装置１００Ａにおいて、中空部分が気液分離装置１００Ａの外部と連通し、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａを鉛直方向（ｚ方向）に貫くように形成されると共に、中空部分の延長線上に、フランジ１１４Ａのボルト挿入孔Ｈ１Ａに挿入される締結ボルトＢ１Ａが配置されるように設けられる。また、中空柱ｍｐの中空部分の内径は、締結ボルトＢ１Ａの外径より大きく形成されている。なお、中空柱ｍｐの中空部分は、分離部１８０Ａや貯留部１９０Ａとは連通しておらず、分離部１８０Ａの燃料ガスや貯留部１９０Ａの貯留水が中空柱ｍｐを介して気液分離装置１００Ａの外部に漏れることはない。
【００７３】
ところで、燃料電池システム１０００Ａでは、小型化の観点から、図４に示すように、気液分離装置１００Ａと水素循環ポンプ２５０との間が狭くなっている。一方、燃料電池システム１０００Ａでは、気液分離装置１００Ａにおいて、中空柱ｍｐが、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａを鉛直方向に貫くように形成されると共に、中空部分の延長線上に、締結ボルトＢ１Ａが配置されるように設けられている。このようにすれば、締結ボルトＢ１Ａを締結するための工具（Ｔ型レンチ、インパクトレンチなど）を中空柱ｍｐに挿入して締結ボルトＢ１Ａを締結することが可能となり、すなわち、中空柱ｍｐの中空部分を工具代として代用することができる。そうすると、気液分離装置１００Ａと水素循環ポンプ２５０との間が狭くても、燃料ガス導出流路１１０Ａと水素循環ポンプ２５０とを接続することができ、すなわち、フランジ１１４Ａとフランジ２５４とを締結することが可能となる。また、気液分離装置１００Ａにおいて、中空柱ｍｐを備えることで、強度の向上を図ることができる。
【００７４】
また、燃料電池システム１０００Ａでは、中空柱ｍｐの中空部分の内径は、締結ボルトＢ１Ａの外径より大きく形成されている。このようにすれば、締結ボルトＢ１Ａを締結するための工具（Ｔ型レンチ、インパクトレンチなど）を中空柱ｍｐに挿入しやすくすることができ、組み付け性が向上する。
【００７５】
なお、本実施例において、気液分離装置１００Ａ、請求項における気液分離装置に該当し、分離部１８０Ａは、請求項における分離部に該当し、貯留部１９０Ａは、請求項における貯留部に該当し、中空柱ｍｐは、請求項における中空柱に該当し、燃料ガス導出流路１１０Ａは、請求項における燃料ガス導出流路に該当し、燃料ガス導出口１１２Ａは、請求項における燃料ガス導出口に該当し、水素循環ポンプ２５０は、請求項におけるポンプまたは接続対象部材に該当し、フランジ２５４は、請求項における第１フランジに該当し、フランジ１１４Ａは、請求項における第２フランジに該当し、締結ボルトＢ１Ａは、請求項における締結ボルトに該当する。
【００７６】
Ｃ．第３実施例：
Ｃ１．気液分離装置１００Ｂの構成：
第３実施例の燃料電池システム１０００Ｂは、第２実施例の燃料電池システム１０００Ａとほとんど同様の構成であるが、気液分離装置１００Ａの代わりに気液分離装置１００Ｂを備える点で相違する。燃料電池システム１０００Ｂまたは気液分離装置１００Ｂにおいて、燃料電池システム１０００Ａまたは気液分離装置１００Ａと同様の構成部分についての説明は省略する。以下に、本実施例の気液分離装置１００Ｂについて説明する。
【００７７】
図６は、本実施例の気液分離装置１００Ｂの断面および気液分離装置１００Ｂの周辺を概略的に示した図である。図６において、ｘ、ｙ、ｚ方向をそれぞれ図示するように規定する。また、図６において、上方向（ｚ方向）が、鉛直方向上向きであり、下方向（ｚ方向と逆方向）が、鉛直方向下向きである。図７は、図６の気液分離装置１００Ｂをｚ方向へ向かって見た図である。なお、図６の気液分離装置１００Ｂは、図７のＣ−Ｃ断面に相当する。
【００７８】
本実施例の気液分離装置１００Ｂには、図６または図７に示すように、第２実施例の気液分離装置１００Ａの中空柱ｍｐとは異なる２つの中空柱ｍｐ１が形成されている。この中空柱ｍｐ１は、気液分離装置１００Ｂにおいて、中空部分が気液分離装置１００Ｂの外部と連通し、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａを鉛直方向（ｚ方向）に貫くように形成されると共に、中空部分の延長線上に、フランジ１２４Ａのボルト挿入孔Ｈ２Ａに挿入される締結ボルトＢ２Ａが配置されるように設けられる。また、中空柱ｍｐ１の中空部分の内径は、締結ボルトＢ２Ａの外径より大きく形成されている。なお、中空柱ｍｐ１の中空部分は、分離部１８０Ａや貯留部１９０Ａとは連通しておらず、分離部１８０Ａの燃料ガスや貯留部１９０Ａの貯留水が中空柱ｍｐ１を介して気液分離装置１００Ｂの外部に漏れることはない。
【００７９】
ところで、燃料電池システム１０００Ｂでは、小型化の観点から、図６に示すように、気液分離装置１００Ｂとパージ弁７００との間が狭くなっている。一方、燃料電池システム１０００Ｂでは、気液分離装置１００Ｂにおいて、中空柱ｍｐ１が、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａを鉛直方向に貫くように形成されると共に、中空部分の延長線上に、締結ボルトＢ２Ａが配置されるように設けられている。このようにすれば、締結ボルトＢ２Ａを締結するための工具（Ｔ型レンチ、インパクトレンチなど）を中空柱ｍｐ１に挿入して締結ボルトＢ２Ａを締結することが可能となり、すなわち、中空柱ｍｐ１の中空部分を工具代として代用することができる。そうすると、気液分離装置１００Ｂとパージ弁７００との間が狭くても、排気排水流路１２０Ａとパージ弁７００とを接続することができ、すなわち、フランジ１２４Ａとフランジ７０４とを締結することが可能となる。また、気液分離装置１００Ｂにおいて、中空柱ｍｐ１を備えることで、強度の向上を図ることができる。
【００８０】
なお、本実施例において、気液分離装置１００Ｂ、請求項における気液分離装置に該当し、分離部１８０Ａは、請求項における分離部に該当し、貯留部１９０Ａは、請求項における貯留部に該当し、中空柱ｍｐ１は、請求項における中空柱に該当し、排気排水流路１２０Ａは、請求項における排水流路に該当し、パージ弁７００は、請求項における接続対象部材に該当し、フランジ７０４は、請求項における第１フランジに該当し、フランジ１２４Ａは、請求項における第２フランジに該当し、締結ボルトＢ２Ａは、請求項における締結ボルトに該当する。
【００８１】
Ｄ．第４実施例：
Ｄ１．気液分離装置１００Ｃの構成：
第４実施例の燃料電池システム１０００Ｃは、第２実施例の燃料電池システム１０００Ａとほとんど同様の構成であるが、気液分離装置１００Ａの代わりに気液分離装置１００Ｃを備える点で相違する。燃料電池システム１０００Ｃまたは気液分離装置１００Ｃにおいて、燃料電池システム１０００Ａまたは気液分離装置１００Ａと同様の構成部分についての説明は省略する。以下に、本実施例の気液分離装置１００Ｃについて説明する。
【００８２】
図８は、本実施例の気液分離装置１００Ｃの断面および気液分離装置１００Ｃの周辺を概略的に示した図である。図８において、ｘ、ｙ、ｚ方向をそれぞれ図示するように規定する。また、図８において、上方向（ｚ方向）が、鉛直方向上向きであり、下方向（ｚ方向と逆方向）が、鉛直方向下向きである。図９は、図８の気液分離装置１００ＣのＤ−Ｄ断面を示した図である。なお、図８の気液分離装置１００Ｃは、図９のＥ−Ｅ断面に相当する。
【００８３】
本実施例の気液分離装置１００Ｃには、図８または図９に示すように、第２実施例の気液分離装置１００Ａの中空柱ｍｐとは異なる２つの中空柱ｍｐ２が形成されている。この中空柱ｍｐ２は、気液分離装置１００Ｃにおいて、中空部分が気液分離装置１００Ｃの外部と連通し、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａを鉛直方向に対して垂直な方向（ｙ方向）に貫くように形成されると共に、中空部分の延長線上に、フランジ１３４Ａのボルト挿入孔Ｈ３Ａに挿入される締結ボルトＢ３Ａが配置されるように設けられる。また、中空柱ｍｐ２の中空部分の内径は、締結ボルトＢ３Ａの外径より大きく形成されている。なお、中空柱ｍｐ２の中空部分は、分離部１８０Ａや貯留部１９０Ａとは連通しておらず、分離部１８０Ａの燃料ガスや貯留部１９０Ａの貯留水が中空柱ｍｐ２を介して気液分離装置１００Ｃの外部に漏れることはない。
【００８４】
本実施例の燃料電池システム１０００Ｃでは、気液分離装置１００Ｃにおいて、中空柱ｍｐ２が、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａをｙ方向に貫くように形成されると共に、中空部分の延長線上に、締結ボルトＢ３Ａが配置されるように設けられている。このようにすれば、締結ボルトＢ３Ａを締結するための工具（Ｔ型レンチ、インパクトレンチなど）を中空柱ｍｐ２に挿入して締結ボルトＢ３Ａを締結することが可能となり、すなわち、中空柱ｍｐ２の中空部分を工具代として代用することができる。そうすると、燃料ガス排出流路５０が非常に短く、燃料電池９００と気液分離装置１００Ｃとの間にあまりスペースがない場合であっても、気液分離装置１００Ｃ（燃料ガス導入口１３２Ａ）と燃料ガス排出流路５０とを接続することができ、すなわち、フランジ１３４Ａとフランジ５４とを締結することが可能となる。また、気液分離装置１００Ｃにおいて、中空柱ｍｐ２を備えることで、強度の向上を図ることができる。
【００８５】
なお、本実施例において、気液分離装置１００Ｃは、請求項における気液分離装置に該当し、中空柱ｍｐ２は、請求項における中空柱に該当し、燃料ガス導入口１３２Ａは、請求項における燃料ガス導入口に該当し、燃料ガス排出流路５０は、請求項における接続対象部材に該当し、フランジ５４は、請求項における第１フランジに該当し、フランジ１３４Ａは、請求項における第２フランジに該当し、締結ボルトＢ３Ａは、請求項における締結ボルトに該当する。
【００８６】
Ｅ．第５実施例：
Ｅ１．気液分離装置１００Ｄの構成：
第５実施例の燃料電池システム１０００Ｄは、第２実施例の燃料電池システム１０００Ａとほとんど同様の構成であるが、気液分離装置１００Ａの代わりに気液分離装置１００Ｄを備える点で相違する。燃料電池システム１０００Ｄまたは気液分離装置１００Ｄにおいて、燃料電池システム１０００Ａまたは気液分離装置１００Ａと同様の構成部分についての説明は省略する。以下に、本実施例の気液分離装置１００Ｄについて説明する。
【００８７】
図１０は、本実施例の気液分離装置１００Ｄの断面および気液分離装置１００Ｄの周辺を概略的に示した図である。図１０において、ｘ、ｙ、ｚ方向をそれぞれ図示するように規定する。また、図１０において、上方向（ｚ方向）が、鉛直方向上向きであり、下方向（ｚ方向と逆方向）が、鉛直方向下向きである。なお、この図１０は、第２実施例の気液分離装置１００Ａの図４に対応する。
【００８８】
本実施例の気液分離装置１００Ｄには、図１０に示すように、第２実施例の気液分離装置１００Ａの中空柱ｍｐとは若干異なる２つの中空柱ｍｐ３が形成されている。この中空柱ｍｐ３は、気液分離装置１００Ｄにおいて、中空部分が気液分離装置１００Ｄの外部と連通し、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａを鉛直方向（ｚ方向）に貫き、さらには、フランジ１１４Ａまで伸びて形成されると共に、中空部分の延長線上に、フランジ１１４Ａのボルト挿入孔Ｈ１Ａに挿入される締結ボルトＢ１Ａが配置されるように設けられる。このようにすれば、中空柱ｍｐ３に工具（Ｔ型レンチ、インパクトレンチなど）を挿入して締結ボルトＢ１Ａを締結する場合において、その工具が、締結ボルトＢ１Ａからずれたりすることを抑制することができる。すなわち、組み付け性を向上させることができる。
【００８９】
また、中空柱ｍｐ３の中空部分の内径は、締結ボルトＢ１Ａの外径より大きく形成されている。なお、中空柱ｍｐ３の中空部分は、分離部１８０Ａや貯留部１９０Ａとは連通しておらず、分離部１８０Ａの燃料ガスや貯留部１９０Ａの貯留水が中空柱ｍｐ３を介して気液分離装置１００Ｄの外部に漏れることはない。
【００９０】
なお、本実施例において、気液分離装置１００Ｅは、請求項における気液分離装置に該当し、中空柱ｍｐ３は、請求項における中空柱に該当し、ボルト挿入孔Ｈ１Ａは、請求項における挿入部に該当し、フランジ２５４は、請求項における第１フランジに該当し、フランジ１１４Ａは、請求項における第２フランジに該当し、締結ボルトＢ１Ａは、請求項における締結ボルトに該当する。
【００９１】
Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。
【００９２】
Ｆ１．変形例１：
上記第１実施例の燃料電池システム１０００の気液分離装置１００において、排気排水口１２２は、ｙ方向とは逆方向を向くように形成されているが、本発明はこれに限られるものではない。図１１は、変形例１における気液分離装置１００Ｅの断面および気液分離装置１００Ｅの周辺を概略的に示した図である。この図１１は、図２に示す第１実施例の気液分離装置１００に対応する。例えば、図１１の気液分離装置１００Ｅに示すように、排気排水流路１２０Ｅが、貯留部１９０からｘ方向に緩やかに傾斜して伸び、その後、鉛直方向下向き（ｚ方向とは逆方向）に伸びて形成される共に、その先端部に鉛直方向下向きに形成された排気排水口１２２Ｅを備えるようにしてもよい。このようにすれば、締結ボルトＢ２Ｂを締結するための工具（Ｔ型レンチ、インパクトレンチなど）の工具代を、図１１に示すように、分離部１８０や貯留部１９０の横において、分離部１８０や貯留部１９０に邪魔されずに取ることが可能となる。そうすると、気液分離装置１００Ｅとパージ弁７００との間が狭くても、排気排水流路１２０Ｅとパージ弁７００とを接続することができ、すなわち、排気排水口１２２Ｅに形成されたフランジ１２４Ｂとフランジ７０４とを締結することが可能となる。なお、排気排水流路１２０Ｅは、請求項における排水流路または流体導出流路に該当し、排気排水口１２２Ｅは、請求項における排水口または流体導出口に該当する。
【００９３】
Ｆ２．変形例２：
図１２は、上記実施例のフランジの変形例を示す図である。上記実施例の燃料電池システムの気液分離装置に用いられるフランジにおいて、２つのボルト挿入孔を、図１２（Ａ）に示すボルト挿入孔ＨＸ１のように形成してもよい。各ボルト挿入孔ＨＸ１は、フランジの厚さ方向に開口していると共に、その厚さ方向に対して垂直方向（フランジに水平な方向：以下では、フランジ水平方向とも呼ぶ）にも開口している。このようにすれば、ボルト挿入孔ＨＸ１のフランジ水平方向に開口する開口部から、締結ボルトを挿入し、締結位置に容易に配置することができる。その結果、フランジと締結ボルトとの組み付け性が向上する。なお、ボルト挿入孔ＨＸ１は、請求項における挿入部に該当する。
【００９４】
また、上記実施例の燃料電池システムの気液分離装置に用いられるフランジにおいて、ボルト挿入孔を、図１２（Ｂ）に示すボルト挿入孔ＨＸ２のように形成してもよい。このボルト挿入孔ＨＸ２は、フランジの厚さ方向に開口していると共に、その厚さ方向に対して垂直方向（フランジに水平な方向）にも開口していると共に、その垂直方向における開口方向が互いに一致している。このようにすれば、各ボルト挿入孔ＨＸ２に、締結ボルトを配置する場合において、２つの締結ボルトを、ボルト挿入孔ＨＸ２のフランジ水平方向に開口する開口部から、それぞれ、同じ方向から挿入することができる。そうすると、２つの締結ボルトを、締結位置に、素早く容易に配置することができる。その結果、フランジと締結ボルトとの組み付け性が向上する。なお、ボルト挿入孔ＨＸ２は、請求項における挿入部に該当する。
【００９５】
Ｆ３．変形例３：
上記第２実施例の気液分離装置１００Ａにおいて、燃料ガス導出流路１１０Ａは、分離部１８０Ａから、鉛直上向き（ｚ方向）に向かって伸びて形成され、また、燃料ガス導出口１１２Ａも鉛直方向上向きに形成されているが、本発明はこれに限られるものではない。燃料ガス導出流路１１０Ａは、分離部１８０Ａから、鉛直上向き以外の方向（例えば、鉛直方向に対して垂直方向（ｘ方向））に伸びて形成され、燃料ガス導出口１１２Ａも、燃料ガス導出流路１１０Ａが伸びる方向を向いて形成されるようにしてもよい。そして、この場合、中空柱ｍｐも、分離部１８０Ａおよび貯留部１９０Ａを、燃料ガス導出流路１１０Ａが伸びる方向に貫くように形成されると共に、中空部分の延長線上に、フランジ１１４Ａのボルト挿入孔Ｈ１Ａに挿入される締結ボルトＢ１Ａが配置されるように設けられる。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。
【００９６】
Ｆ４．変形例４：
上記第２実施例の気液分離装置１００Ａにおいて、第３実施例の中空柱ｍｐ１、第４実施例の中空柱ｍｐ２のどちらか一方、または、その両方を備えるようにしてもよい。また、第３実施例の気液分離装置１００Ｂにおいて、第２実施例の中空柱ｍｐ、第４実施例の中空柱ｍｐ２のどちらか一方、または、その両方を備えるようにしてもよい。さらに、第４実施例の気液分離装置１００Ｃにおいて、第２実施例の中空柱ｍｐ、第３実施例の中空柱ｍｐ１のどちらか一方、または、その両方を備えるようにしてもよい。以上のようにすれば、各中空柱の中空部分を工具代として代用することができ、燃料電池システムの小型化を実現することができる。また、気液分離装置の強度向上を図ることができる。
【００９７】
Ｆ５．変形例５：
上記実施例の気液分離装置において、燃料ガス排出流路５０を設けず、燃料電池９００にフランジを設け、そのフランジと燃料ガス導入口のフランジとを締結することにより、気液分離装置と燃料電池９００とを接続するようにしてもよい。このようにすれば、燃料電池システムをより小型化することができる。なお、この場合において、燃料電池９００は、請求項における接続対象部材に該当する。
【００９８】
Ｆ６．変形例６：
上記第２〜第５実施例において、各フランジは、締結ボルト２つで締結するようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。各フランジを、１つ、または、３つ以上の締結ボルトで締結するようにしてもよい。この場合、中空柱も、用いる締結ボルト数に合わせて、形成するようにしてもよい。このようにすれば、フランジを締結する締結ボルト数が増加しても、その締結のための工具代を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。
【図２】気液分離装置１００の断面および気液分離装置１００の周辺を概略的に示した図である。
【図３】図２の気液分離装置１００をｚ方向へ向かって見た図である。
【図４】第２実施例の気液分離装置１００Ａの断面および気液分離装置１００Ａの周辺を概略的に示した図である。
【図５】図４の気液分離装置１００Ａをｚ方向へ向かって見た図である。
【図６】第３実施例の気液分離装置１００Ｂの断面および気液分離装置１００Ｂの周辺を概略的に示した図である。
【図７】図６の気液分離装置１００Ｂをｚ方向へ向かって見た図である。
【図８】第４実施例の気液分離装置１００Ｃの断面および気液分離装置１００Ｃの周辺を概略的に示した図である。
【図９】図８の気液分離装置１００ＣのＤ−Ｄ断面を示した図である。
【図１０】第５実施例の気液分離装置１００Ｄの断面および気液分離装置１００Ｄの周辺を概略的に示した図である。
【図１１】変形例１における気液分離装置１００Ｅの断面および気液分離装置１００Ｅの周辺を概略的に示した図である。
【図１２】フランジの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
５０…燃料ガス排出流路
５４…フランジ
１００,１００Ａ,１００Ｂ，１００Ｃ,１００Ｄ,１００Ｅ…気液分離装置
１１０,１１０Ａ…燃料ガス導出流路
１１２,１１２Ａ…燃料ガス導出口
１１４,１１４Ａ,１２４,１２４Ａ,１２４Ｂ, １３４,１３４Ａ,２５４…フランジ
１２０,１２０Ａ,２０Ｅ…排気排水流路
１２２…排気排水口,１２２Ａ,１２２Ｅ…排気排水口
１３２,１３２Ａ…燃料ガス導入口
１８０,１８０Ａ…分離部
１９０,１９０Ａ…貯留部
２００…水素タンク
２０４…燃料ガス供給流路
２０７…ガス循環流路
２１０…水素遮断弁
２１５…レギュレータ
２３０…コンプレッサ
２３４…酸化ガス供給流路
２３６…酸化ガス排出流路
２５０…水素循環ポンプ
５００…冷媒循環ポンプ
５１０…冷媒循環流路
５５０…ラジエータ
７００…パージ弁
７０４…フランジ
７２０…外部導出流路
９００…燃料電池
１０００,１０００Ａ,１０００Ｂ,１０００Ｃ,１０００Ｄ…燃料電池システム
Ｂ１,Ｂ２，Ｂ３,Ｂ１Ａ,Ｂ２Ａ,Ｂ３Ａ，Ｂ２Ｂ，Ｈ１Ａ，Ｈ２Ａ，Ｈ３Ａ，ＨＸ１，ＨＸ２…締結ボルト
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ…ボルト挿入孔
ＳＥ…燃料電池セル
ＥＰ…エンドプレート
ｍｐ，ｍｐ１，ｍｐ２，ｍｐ３…中空柱
【図１】
2009117132.tif 000003
【図２】
2009117132.tif 000004
【図３】
2009117132.tif 000005
【図４】
2009117132.tif 000006
【図５】
2009117132.tif 000007
【図６】
2009117132.tif 000008
【図７】
2009117132.tif 000009
【図８】
2009117132.tif 000010
【図９】
2009117132.tif 000011
【図１０】
2009117132.tif 000012
【図１１】
2009117132.tif 000013
【図１２】
2009117132.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月13日(2009.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える燃料電池システムに用いられる気液分離装置であって、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、前記燃料ガスと共に流れる液水とを分離する分離部と、
前記分離部に隣接して設けられると共に、前記分離部より鉛直方向下側に設けられ、前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、
接続対象部材と接続し、鉛直方向に向いて形成される流体導出口を備え、前記気液分離装置内部の流体を前記流体導出口を介して前記接続対象部材に導出するための流体導出流路であって、前記流体導出口が前記分離部および前記貯留部よりも鉛直方向に対して垂直な方向にずれた位置に設けられる流体導出流路と、
を備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気液分離装置において、
前記流体導出流路は、
前記分離部で分離された前記燃料ガスを、前記流体として該分離部から前記分離部よりも鉛直方向上向きに導出するための燃料ガス導出流路であり、
前記流体導出口は、
前記接続対象部材と接続する燃料ガス導出口であって、鉛直方向上向きに形成されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項３】
請求項２に記載の気液分離装置において、
前記燃料電池システムは、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記気液分離装置に導入された前記燃料ガスを、再利用のため前記燃料ガス供給流路に導入するためのポンプを備え、
前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口は、前記接続対象部材としての前記ポンプと接続されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記燃料電池で前記電気化学反応に供された後の前記燃料ガスを前記分離部に導入するための燃料ガス導入口と、
前記貯留部の貯留水を前記気液分離装置の外部に排出する排水口と、を備え、
前記燃料ガス導入口から前記気液分離装置内に前記燃料ガスが流入する方向と、前記排水口から前記貯留水を排出する方向とが、略同一の方向となるように、前記燃料ガス導入口と前記排水口とを配置することを特徴とする気液分離装置。
【請求項５】
請求項１に記載の気液分離装置において、
前記流体導出流路は、
前記貯留部の貯留水を、該貯留部から該貯留部よりも鉛直方向下向きに排出するための排水流路であり、
前記流体導出口は、
前記接続対象部材と接続する排水口であって、鉛直方向下向きに形成されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記接続対象部材は、前記流体導出口との接続部に第１フランジを備えており、
前記気液分離装置は、
前記流体導出流路の前記流体導出口に設けられる第２フランジを備え、
前記接続対象部材と前記流体導出口とは、前記第１フランジと前記第２フランジとを締結ボルトによって締結することにより接続されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項７】
燃料電池を備える燃料電池システムに用いられ、接続対象部材と接続部によって接続される気液分離装置であって、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスと、前記燃料ガスと共に流れる液水とを分離する分離部と、
前記分離部に隣接して設けられると共に、前記分離部より鉛直方向下側に設けられ、前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、
前記分離部または前記貯留部を貫くように形成される中空状の柱であって、中空部分が前記気液分離装置の外部と連通するように形成されると共に、前記中空部分の延長線上に、前記接続部が配置されるように設けられる中空柱と、
を備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項８】
請求項７に記載の気液分離装置において、
前記分離部で分離された前記燃料ガスを、該分離部から導出するための燃料ガス導出流路であって、前記接続対象部材と接続する燃料ガス導出口が設けられる燃料ガス導出流路を備え、
前記接続部は、
前記燃料ガス導出口と前記接続対象部材とを接続することを特徴とする気液分離装置。
【請求項９】
請求項８に記載の気液分離装置において、
前記燃料ガス導出流路は、
前記燃料ガスを、前記分離部から前記分離部の鉛直方向上向きに導出すると共に、前記燃料ガス導出口が鉛直方向上向きに設けられ、
前記中空柱は、
前記分離部または前記貯留部を鉛直方向に貫くように形成されることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の気液分離装置において、
前記接続部は、
前記接続対象部材に設けられる第１フランジと、
前記燃料ガス導出流路の前記燃料ガス導出口に設けられる第２フランジと、
前記第１フランジと前記第２フランジとを締結し、前記中空柱の前記中空部分の延長線上に設けられる締結ボルトと、
を備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の気液分離装置において、
前記貯留部の貯留水を、該貯留部から排出するための排水流路であって、前記接続対象部材と接続する排水口が設けられる排水流路を備え、
前記接続部は、
前記排水流路の前記排水口と前記接続対象部材とを接続することを特徴とする気液分離装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の気液分離装置において、
前記接続部は、
前記接続対象部材に設けられる第１フランジと、
前記燃料ガス導出流路の前記排水口に設けられる第２フランジと、
前記第１フランジと前記第２フランジとを締結し、前記中空柱の前記中空部分の延長線上に設けられる締結ボルトと、
を備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の気液分離装置において、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを前記分離部に導入するための燃料ガス導入口を備え、
前記接続部は、
前記燃料ガス導入口と前記接続対象部材とを接続することを特徴とする気液分離装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の気液分離装置において、
前記接続部は、
前記接続対象部材に設けられる第１フランジと、
前記燃料ガス導入口に設けられる第２フランジと、
前記第１フランジと前記第２フランジとを締結し、前記中空柱の前記中空部分の延長線上に設けられる締結ボルトと、
を備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１５】
請求項１０、請求項１２、および、請求項１４のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記第２フランジは、前記締結ボルトが挿入される挿入部を備え、
前記中空柱と前記第２フランジとは、接続しており、前記中空柱の前記中空部分と前記第２フランジの前記挿入部とは、連通していることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１６】
請求項１０、請求項１２、請求項１４、および、請求項１５のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記第２フランジは、前記締結ボルトが挿入される挿入部を備え、
前記挿入部は、
前記第２フランジの厚さ方向に開口していると共に、該厚さ方向に対して垂直方向にも開口していることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の気液分離装置において、
前記第２フランジにおいて、前記挿入部は、２つ以上形成され、
各挿入部は、
それぞれ、前記厚さ方向に開口し、該厚さ方向に対して垂直方向にも開口していると共に、該垂直方向における開口方向が互いに一致していることを特徴とする気液分離装置。
【請求項１８】
請求項１０、請求項１２、請求項１４、および、請求項１５ないし請求項１７のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記中空柱の中空部分の内径は、前記締結ボルトの外径より大きいことを特徴とする気液分離装置。
【請求項１９】
請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の気液分離装置において、
前記接続対象部材は、ポンプであることを特徴とする気液分離装置。
【請求項２０】
燃料電池システムであって、
請求項１ないし請求項１９のいずれかに記載の気液分離装置を備えた燃料電池システム。