JP2000357529A

JP2000357529A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2000357529A
Application number: JP11166366A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Noguchi; 博司野口; Takeshi Kanai; 健金井; Shoichi Yoshida; 晶一吉田; Takashi Arai; 隆史新井; Hideo Maeda; 秀雄前田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス排出系における排出配管の水詰まりを防
止して、燃料電池における発電特性を好適に確保できる
ようにすること。【解決手段】水素ガス供給系１２からの水素ガスと、
空気供給系１３からの空気と、加湿水供給系１４からの
加湿水とが固体高分子型燃料電池１１に供給されて、こ
の燃料電池が電力を発生する燃料電池システム１０にお
いて、燃料電池からの未使用水素ガスを排出する未使用
水素ガス排出ライン３７に、未使用水素ガス中の水蒸気
を凝縮水として気液分離する気液分離器５４が配設さ
れ、凝縮水が加湿水供給系のメイン水タンク２８に回収
されるよう構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池を備えた燃料電池システムに係り、特に、燃料電池
からの排ガス（例えば未使用水素ガス）を排出するガス
排出系（例えば未使用水素ガス排出ライン）を改良した
燃料電池システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、固体高分子膜
を介して一対の電極（アノード、カソード）が対向配置
して構成される。この固体高分子型燃料電池を燃料電池
として備えた燃料電池システムは、水素ガス供給系から
の水素ガスと、空気供給系からの酸素と、加湿水供給系
からの加湿水とが燃料電池に供給されて、この燃料電池
が電力を発生し、この電力を電力出力系が出力し、燃料
電池からの排ガスをガス排出系が排出するものである。

【０００３】上記ガス排出系のうち、燃料電池からの未
使用水素ガスを排出する未使用水素ガス排出ラインは、
燃料電池からの未使用水素ガスを加湿水供給系のメイン
水タンクを経て排気ダクトへ導くものである。

【０００４】この未使用水素ガス排出ラインは、図６に
示すように、メイン水タンク１００から２本の排水配管
１０１及び排水配管１０２が延出され、このうちの排水
配管１０１に開閉弁１０３が配設されるとともに、これ
らの排水配管１０１及び１０２が絞り弁を介して上記排
気ダクトに接続される。排水配管１０１及び排水配管１
０２は、同一の内径に構成され、これらの内径は、燃料
電池システムの最大負荷時に燃料電池から排出される未
使用水素ガスの流量を、排水配管１０１及び１０２が同
時に確保し得るよう設定される。また、開閉弁１０３
は、燃料電池システムの負荷が大きな時にＯＮ操作され
て開弁され、負荷が小さな時にＯＦＦ操作されて閉弁さ
れる。

【０００５】尚、図６中の符号１０４は、燃料電池から
メイン水タンク１００へ至る排出配管であり、符号１０
５は、燃料電池からの水を集水する加湿水配管である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の未使
用水素ガス排出ラインを流れる未使用水素ガス中には水
蒸気が多量に含まれるので、例えば、燃料電池システム
の停止時にその水蒸気が結露して、排水配管１０１及び
１０２に結露水による水詰まりが生ずる場合がある。こ
の結果、水素ガス供給系から燃料電池へ供給される水素
ガスの供給量が不足して、燃料電池の発電特性が低下し
てしまう恐れがある。

【０００７】また、メイン水タンク１００内に貯溜され
た水は、燃料電池からの戻り水やサブ水タンクからの補
給水によって、その水面１０６が波立っている場合が多
い。このメイン水タンク１００から２本の排水配管１０
１及び１０２が水平に延出されているので、これらの排
水配管１０１及び１０２内にメイン水タンク１００の水
がオーバーフローし易く、このオーバーフロー水が排水
配管１０１及び１０２内に水詰まりを生じさせることが
ある。従って、この場合も、この水詰まりによって、燃
料電池の発電特性が低下してしまう恐れがある。

【０００８】本発明の目的は、上述の事情を考慮してな
されたものであり、ガス排出系における排出配管の水詰
まりを防止して、燃料電池における発電特性を好適に確
保できる燃料電池システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、アノード側ガス供給系からのアノード側ガスと、カ
ソード側ガス供給系からのカソード側ガスと、加湿水供
給系からの加湿水とが燃料電池に供給されて、この燃料
電池が電力を発生する燃料電池システムにおいて、上記
燃料電池からの排ガスを排出するガス排出系に、上記排
ガス中の水蒸気を凝縮水として気液分離する気液分離器
が配設され、上記凝縮水が上記加湿水供給系に回収され
るよう構成されたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、上記ガス排出系は、燃料電池からの未
使用アノード側ガスを加湿水供給系のメイン水タンクを
経て排気ダクトへ導く未使用アノード側ガス排出ライン
であり、この未使用アノード側ガス排出ラインに気液分
離器が配設されて、未使用アノード側ガス中の水蒸気が
凝縮水として気液分離され、上記凝縮水がメイン水タン
クに回収可能に構成されたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項３の記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、上記未使用アノード側ガス排出ライン
におけるメイン水タンクから排気ダクトへ至る排出配管
には、上記メイン水タンクとの接続部分に、このメイン
水タンク内の水のオーバーフローを回避可能な立上げ部
が設けられたことを特徴とするものである。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の発明において、上記未使用アノード側ガス排
出ラインには、メイン水タンクから排気ダクトへ至る排
出配管に制御弁が配設され、この制御弁は、排出配管内
を流れる未使用アノード側ガスの流量に応じて開閉可能
な開閉弁を備えたバイパス管路がメイン管路に並列配置
して構成されたことを特徴とするものである。

【００１３】請求項５の記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の発明において、上記アノード側ガス
供給系は、燃料電池へ水素ガスを供給する水素ガス供給
系であり、上記カソード側ガス供給系は、燃料電池へ空
気を供給する空気供給系であり、上記未使用アノード側
ガス排出ラインは、未使用水素ガスを排出する未使用水
素ガス排出ラインであることを特徴とするものである。

【００１４】請求項１または５に記載の発明には、次の
作用がある。

【００１５】燃料電池からの排ガスを排出するガス排出
系に、排ガス中の水蒸気を凝縮水として気液分離する気
液分離器が配設され、この凝縮水が加湿水供給系に回収
されることから、ガス排出系の排出配管内に結露水が発
生して水詰まりが生ずることを防止できる。この結果、
アノード側ガス供給系からのアノード側ガス、またはカ
ソード側ガス供給系からのカソード側ガスを燃料電池へ
良好に供給できるので、燃料電池における発電特性を好
適に確保できる。

【００１６】請求項２または５に記載の発明には、次の
作用がある。

【００１７】燃料電池からの未使用アノード側ガスを加
湿水供給系のメイン水タンクを経て排気ダクトへ導く未
使用アノード側ガス排出ラインに気液分離器が配設され
て、未使用アノード側ガス中の水蒸気が凝縮水として気
液分離され、この凝縮水がメイン水タンクに回収される
ことから、未使用アノード側ガス排出ラインの排出配管
内に結露水が発生して水詰まりが生ずることを防止でき
る。この結果、アノード側ガス供給系からのアノード側
ガスを燃料電池へ良好に供給できるので、燃料電池にお
ける発電特性を好適に確保できる。

【００１８】請求項３または５に記載の発明には、次の
作用がある。

【００１９】未使用アノード側ガス排出ラインの排出配
管にはメイン水タンクとの接続部分に、このメイン水タ
ンク内の水のオーバーフローを回避可能な立上げ部が設
けられたことから、未使用アノード側ガス排出ラインの
排出配管内へメイン水タンク内の水がオーバーフローす
ることを確実に回避できる。このため、この排出配管内
の水詰まりを防止でき、アノード側ガス供給系からのア
ノード側ガスを燃料電池へ良好に供給できるので、燃料
電池における発電特性を好適に確保できる。

【００２０】請求項４または５に記載の発明には、次の
作用がある。

【００２１】未使用アノード側ガス排出ラインには、メ
イン水タンクから排気ダクトへ至る排出配管に制御弁が
配設され、この制御弁は、排出配管内を流れる未使用ア
ノード側ガスの流量に応じて開閉可能な開閉弁を備えた
バイパス管路がメイン管路に並列配置して構成されたも
のであることから、メイン水タンクから２本の排出配管
を延出させ、このうち、一方の排出配管に、メイン水タ
ンクから排出される未使用アノード側ガスの流量に応じ
て開閉可能な開閉弁を配設する場合に比べ、排出配管を
一本とすることができるので、未使用アノード側ガス排
出ラインの構造を簡素化できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２３】図１は、本発明に係る燃料電池システムの
一実施の形態を示す構成図である。

【００２４】この図１に示す固体高分子型燃料電池シス
テム１０は、固体高分子型燃料電池１１、アノード側ガ
ス供給系としての水素ガス供給系１２、カソード側ガス
供給系としての空気供給系１３、加湿水供給系１４、ガ
ス排出系３０、電力出力系３１及び制御装置１５を有し
て構成され、上記固体高分子型燃料電池１１が電気（直
流電力）を発生する。

【００２５】この固体高分子型燃料電池１１は、図２に
示すセル１６（単電池）が複数積層してモジュールとし
て構成されたものである。各セル１６は、高分子イオン
交換膜などの固体高分子電解質膜１７と、この固体高分
子電解質膜１７の対向面にそれぞれ接合されたアノード
１８、カソード１９と、アノード１８に接して配置され
たアノード基材２０と、カソード１９に接して配置され
たカソード基材２１とを有して構成される。

【００２６】アノード１８およびカソード１９は、白金
を担持したカーボンを主成分とし、ガスまたは水を拡散
可能な拡散経路を有する。これらのアノード１８及びカ
ソード１９内で、後述の電気化学反応が行われる。

【００２７】アノード基材２０には、アノード１８に接
する側に、アノード側ガスとしての水素ガスを流動させ
るアノード側ガス流路２２が形成される。また、カソー
ド基材２１には、カソード１９に接する側にカソード側
ガスとしての空気（または酸素ガス）を流動させるカソ
ード側ガス流路２３が形成される。これらのアノード基
材２０及びカソード基材２１は、多孔質の例えば炭素材
にて形成され、ガスまたは水を透過可能に構成される。

【００２８】このように構成されたセル１６において、
アノード基材２０のアノード側ガス流路２２を経てアノ
ード１８内に導入された水素ガスは、このアノード１８
内で酸化してプロトン（Ｈ⁺）となり、このプロトン
は、固体高分子電解質膜１７中を移動してカソード１９
へ至り、このカソード１９内で、カソード基材２１のカ
ソード側ガス流路２３を経て導入された空気中の酸素と
電気化学反応して還元され、水に変化する。この電気化
学反応に伴い、アノード１８とカソード１９間に直流電
力が発生する。

【００２９】前記水素ガス供給系１２は、水素ボンベ２
４、開閉弁３２、減圧弁２５及び水素供給電磁弁２６が
順次配設して構成され、水素供給電磁弁２６が固体高分
子型燃料電池１１に接続される。この水素ガス供給系１
２における開閉弁３２及び水素供給電磁弁２６の開操作
により、固体高分子型燃料電池１１の各セル１６におけ
るアノード基材２０のアノード側ガス流路２２へ水素ガ
スが供給される。この水素ガスは、減圧弁２５により減
圧された水素ガス圧力と、ガス排出系３０の絞り弁３９
（後述）の弁開度により、固体高分子型燃料電池１１へ
の供給流量が調整される。

【００３０】前記空気供給系１３は、空気供給ファン２
７が固体高分子型燃料電池１１に接続されたものであ
る。空気供給ファン２７の回転速度の調整により、固体
高分子型燃料電池１１の各セル１６におけるカソード基
材２１のカソード側ガス流路２３へ適宜流量の空気が供
給される。

【００３１】前記加湿水供給系１４は、メイン水タンク
２８に接続された循環ポンプ２９と上記メイン水タンク
２８とが固体高分子型燃料電池１１に接続され、メイン
水タンク２８に給水電磁弁３３、給水ポンプ３４及びサ
ブ水タンク３５が順次接続されて構成される。固体高分
子型燃料電池１１の各セル１６において、固体高分子電
解質膜１７内をプロトン（Ｈ⁺）が移動するためには、
この固体高分子電解質膜１７が水により湿潤状態とされ
る必要がある。加湿水供給系１４は、メイン水タンク２
８内の加湿水を循環ポンプ２９から、固体高分子型燃料
電池１１の各セル１６におけるアノード基材２０のアノ
ード側ガス流路２２へ直接供給し、この加湿水をアノー
ド１８を透過させて固体高分子電解質膜１７に供給し、
この固体高分子電解質膜１７を加湿して良好な湿潤状態
に維持する。

【００３２】メイン水タンク２８は、固体高分子型燃料
電池１１の各セル１６におけるカソード基材２１を拡散
して透過した、カソード１９にて生成された水と、固体
高分子電解質膜１７に供給された過剰な加湿水とを集水
する。また、メイン水タンク２８は、固体高分子型燃料
電池１１のカソード１９から固体高分子電解質膜１７を
経てアノード１８へ逆拡散しアノード基材２０を透過し
た水を集水する。更に、メイン水タンク２８内には、こ
のメイン水タンク２８内に貯留された水が不足したとき
に、給水電磁弁３３が開操作され、給水ポンプ３４が作
動されて、サブ水タンク３５内の水が補給される。メイ
ン水タンク２８にて集水された水及びサブ水タンク３５
から補給された水が循環ポンプ２９により取り込まれ、
加湿水及び冷却水として上述の如く各セル１６のアノー
ド側ガス流路２２へ直接供給される。

【００３３】尚、符号３６は、燃料電池システム１０の
メンテナンス時などに開操作されて、メイン水タンク２
８内の水を排出する排水コックである。

【００３４】前記ガス排出系３０は、未使用水素ガス排
出ライン３７と排出空気ライン３８とを有してなる。未
使用水素ガス排出ライン３７は、一端が固体高分子型燃
料電池１１のアノード１８出口に接続され、前記メイン
水タンク２８及び絞り弁３９を備えると共に、他端が排
気ダクト４０に接続される。また、排出空気ライン３８
は、一端が固体高分子型燃料電池１１のカソード１９出
口に接続されると共に、他端が上記排気ダクト４０に接
続される。更に、この排出空気ライン３８は排気ファン
４１を備える。

【００３５】固体高分子型燃料電池１１にて反応に供さ
れなかった微量の未使用水素ガスは、固体高分子型燃料
電池１１のアノード１８から未使用水素ガス排出ライン
３７内を流れ、後述の如く、メイン水タンク２８及び絞
り弁３９を経て排気ダクト４０に導かれる。また、固体
高分子型燃料電池１１にて酸素が消費された空気は排出
空気となり、且つ、上記未使用水素ガスと同様に、固体
高分子型燃料電池１１にて発生した水を水蒸気として多
量に含む。この排出空気は、固体高分子型燃料電池１１
のカソード１９から排出空気ライン３８内を流れて排気
ダクト４０に導入される。未使用水素ガス排出ライン３
７により排気ダクト４０に導入された未使用水素ガス
は、排出空気ライン３８により排気ダクト４０内に導か
れた上記排出空気と、排気ファン４１により排気ダクト
４０内に導入された空気（外気）とにより混合され希釈
されて、排気ダクト４０から外気中へ排出される。

【００３６】前記電力出力系３１は、ＤＣ／ＡＣインバ
ータ４２、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３、充電回路４４及
び充電器４５を備えて構成される。

【００３７】ＤＣ／ＡＣインバータ４２は、固体高分子
型燃料電池１１にて発生した直流電力（２４〜５０Ｖ）
を交流電力（例えば１００Ｖ）に変換し、出力端４８へ
出力可能とする。このＤＣ／ＡＣインバータ４２は、変
換する交流電力の周波数を５０Ｈｚ、６０Ｈｚに変換可
能とする。また、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、固
体高分子型燃料電池１１にて発生した直流電力を所定電
圧（例えば２４Ｖ）の直流電力に変換し、循環ポンプ２
９、給水ポンプ３４、空気供給ファン２７、排気ファン
４１、減圧弁２５、水素供給電磁弁２６、給水電磁弁３
３及び絞り弁３９等の補機部品、制御装置１５並びに充
電回路４４へ供給する。この充電回路４４は、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４３にて供給された直流電力を２次電池４
６に充電可能とする。

【００３８】また、上記充電器４５は、２次電池４６
を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３からの直流電力ではな
く、商用交流電力（例えば１００Ｖ）を用いて充電させ
るときに使用されるものである。

【００３９】前記制御装置１５は、燃料電池システム１
０の各種制御を実施する。つまり、制御装置１５は、固
体高分子型燃料電池１１、減圧弁２５、水素供給電磁弁
２６、空気供給ファン２７、循環ポンプ２９、給水電磁
弁３３、給水ポンプ３４、絞り弁３９、排気ファン４
１、ＤＣ／ＡＣインバータ４２及びＤＣ／ＤＣコンバー
タ４３等との間で電気信号を送受信して、これらの各種
機器を制御する。例えば、制御装置１５は、固体高分子
型燃料電池１１から異常信号を受信したときに、水素供
給電磁弁２６を閉弁操作して、固体高分子型燃料電池１
１への水素ガスの供給を停止し、固体高分子型燃料電池
１１の運転を停止させる。

【００４０】さて、前記ガス排出系３０の未使用水素ガ
ス排出ライン３７には、メイン水タンク２８から絞り弁
３９を経て排気ダクト４０へ至る排出配管５０に気液分
離器５４が配設される。

【００４１】ここで、図３に示すように、排出配管５０
のうち、固体高分子型燃料電池１１からメイン水タンク
２８へ至る配管を第一排出配管５１とし、メイン水タン
ク２８から気液分離器５４へ至る配管を第二排出配管５
２とし、気液分離器５４から絞り弁３９を経て排気ダク
ト４０へ至る配管を第三排出配管５３とする。尚、符号
６３は、固体高分子型燃料電池１１から集水した水をメ
イン水タンク２８へ戻す、加湿水供給系１４の加湿水配
管である。

【００４２】上記気液分離器５４は、固体高分子型燃料
電池１１から排出されて水蒸気を多量に含む未使用水素
ガスを外気温度によって気液分離し、上記水蒸気を凝縮
水とし、未使用水素ガスのみを、第三排出配管５３を経
て絞り弁３９及び排気ダクト４０へ導く。上記気液分離
器５４とメイン水タンク２８とは戻し配管５５にて連結
され、気液分離器５４にて生成された凝縮水が、戻し配
管５５を介してメイン水タンク２８へ戻され回収され
る。

【００４３】上記第二排出配管５２及び第三排出配管５
３は、図４に示すように、鉛直方向の段差Ｈを有して気
液分離器５４に接続され、未使用水素ガスが第二排出配
管５２から気液分離器５４内で上昇して第三排出配管５
３へ至る間に、この未使用水素ガス中の水蒸気が凝縮さ
れ易くなるよう構成される。更に、第二排出配管５２及
び第三排出配管５３は、気液分離器５４に対し下方に傾
斜して接続される。これにより、例えば、燃料電池シス
テム１０の停止時に第二排出配管５２及び第三排出配管
５３内にて発生した結露水が、重力の作用によって気液
分離器５４へ容易に集水される。

【００４４】また、図３に示すように、上記気液分離器
５４に接続される第二排出配管５２及び第三排出配管５
３は同一径であり、これらの内径は、燃料電池システム
１０の最大負荷時に固体高分子型燃料電池１１から排出
される未使用水素ガスの流量を確保し得る大きさに設定
される。

【００４５】このうち、第二排出配管５２は、メイン水
タンク２８の天面６１に接続され、この天面６１に接続
される部分に立上り部６２が設けられる。メイン水タン
ク２８に貯溜された水は、固体高分子型燃料電池１１か
ら集水されて加湿水配管６３を介して戻される水や、サ
ブ水タンク３５から補給される水によって水面Ｗが波立
っていることが多い。しかし、第二排出配管５２のメイ
ン水タンク２８側に立上り部６２が設けられたことによ
り、メイン水タンク２８内で水が波立っても、このメイ
ン水タンク２８内の水が第二排出配管５２内へオーバー
フローすることが防止される。

【００４６】更に、第三排出配管５３には制御弁５６が
配設されている。この制御弁５６は、図５に示すよう
に、第三排出配管５３内を流れる未使用水素ガスの流量
に応じて開閉可能な開閉電磁弁５７を備えたバイパス管
路５８が、メイン管路５９に並列配置して構成されたも
のである。これらのバイパス管路５８及びメイン管路５
９には、出口側にニードル等の絞り機構６０が設置され
ている。

【００４７】制御弁５６は、燃料電池システム１０の負
荷が大きなときには、開閉電磁弁５７がＯＮ操作されて
開弁され、メイン管路５９及びバイパス管路５８内を未
使用水素ガスが流れる。また、燃料電池システム１０の
負荷が小さなときには、開閉電磁弁５７がＯＦＦ操作さ
れて閉弁され、メイン管路５９のみを未使用水素ガスが
流れる。

【００４８】従って、上記実施の形態によれば、次の効
果〜を奏する。

【００４９】固体高分子型燃料電池１１からの未使用
水素ガスを、加湿水供給系１４のメイン水タンク２８を
経て排気ダクト４０へ導く未使用水素ガス排出ライン３
７に気液分離器５４が配設されて、未使用水素ガス中の
水蒸気が凝縮水として気液分離され、この凝縮水が戻し
配管５５を経てメイン水タンク２８に回収されることか
ら、未使用水素ガス排出ライン３７の第二排出配管５
２、第三排出配管５３内に結露水が発生して水詰まりが
生ずることを防止できる。この結果、水素ガス供給系１
２からの水素ガスを固体高分子型燃料電池１１へ良好に
供給できるので、固体高分子型燃料電池１１における発
電特性を好適に確保できる。

【００５０】未使用水素ガス排出ライン３７の第二排
出配管５２にはメイン水タンク２８との接続部分に、こ
のメイン水タンク２８内の水のオーバーフローを回避可
能な立上り部６２が設けられたことから、未使用水素ガ
ス排出ライン３７の第二排出配管５２内へメイン水タン
ク２８内の水がオーバーフローすることを確実に回避で
きる。このため、この第二排出配管５２及び第三排出配
管５３内の水詰まりを防止でき、水素ガス供給系１２か
らの水素ガスを固体高分子型燃料電池１１へ良好に供給
できるので、この固体高分子型燃料電池１１における発
電特性を好適に確保できる。

【００５１】未使用水素ガス排出ライン３７には、メ
イン水タンク２８から排気ダクト４０へ至る第三排出配
管５３に制御弁５６が配設され、この制御弁５６は、第
三排出配管５３内を流れる未使用水素ガスの流量に応じ
て開閉可能な開閉電磁弁５７を備えたバイパス管路５８
がメイン管路５９に並列配置して構成されたものである
ことから、従来例のメイン水タンク１００から２本の排
出配管（排水配管１０１及び排水配管１０２）を延出さ
せ、このうち、一方の排水配管１０１に、メイン水タン
ク１００から排出される未使用水素ガスの流量に応じて
開閉可能な開閉弁１０３を配設する場合に比べ、排出配
管を第二排出配管５２及び第三排出配管５３の如く一本
とすることができるので、未使用水素ガス排出ライン３
７の構造を簡素化できる。

【００５２】以上、一実施の形態に基づいて本発明を説
明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００５３】例えば、排出空気ライン３８に気液分離器
５４を配設して、排気空気中の水蒸気を凝縮水として気
液分離し、上記凝縮水を加湿水供給系１４のメイン水タ
ンク２８に回収するように構成してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る燃料電池シ
ステムによれば、燃料電池からの排ガスを排出するガス
排出系に、排ガス中の水蒸気を凝縮水として気液分離す
る気液分離器が配設され、この凝縮水が加湿水供給系に
回収されるよう構成されたことから、ガス排出系におけ
る排出配管の水詰まりを防止して、燃料電池における発
電特性を好適に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料電池システムの第一の実施の
形態を示す構成図である。

【図２】図１の燃料電池を示す概略構成断面図である。

【図３】図１の未使用水素ガス排出ラインの一部を示す
斜視図である。

【図４】図３の気液分離器を示す側面図である。

【図５】図３の制御弁を示す回路図である。

【図６】従来の未使用水素ガス排出ラインの一部を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１０燃料電池システム１１固体高分子型燃料電池１２水素ガス供給系（アノード側ガス供給系）１３空気供給系（カソード側ガス供給系）１４加湿水供給系２８メイン水タンク３０ガス排出系３７未使用水素ガス排出ライン４０排気ダクト５０排出配管５２第二排出配管５３第三排出配管５４気液分離器５５戻し配管５６制御弁５７開閉電磁弁５８バイパス管路５９メイン管路６２立上り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田晶一大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者新井隆史大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者前田秀雄大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 BA13 DD03 MM08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アノード側ガス供給系からのアノード側
ガスと、カソード側ガス供給系からのカソード側ガス
と、加湿水供給系からの加湿水とが燃料電池に供給され
て、この燃料電池が電力を発生する燃料電池システムに
おいて、上記燃料電池からの排ガスを排出するガス排出系に、上
記排ガス中の水蒸気を凝縮水として気液分離する気液分
離器が配設され、上記凝縮水が上記加湿水供給系に回収
されるよう構成されたことを特徴とする燃料電池システ
ム。
【請求項２】上記ガス排出系は、燃料電池からの未使
用アノード側ガスを加湿水供給系のメイン水タンクを経
て排気ダクトへ導く未使用アノード側ガス排出ラインで
あり、この未使用アノード側ガス排出ラインに気液分離
器が配設されて、未使用アノード側ガス中の水蒸気が凝
縮水として気液分離され、上記凝縮水がメイン水タンク
に回収可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記
載の燃料電池システム。
【請求項３】上記未使用アノード側ガス排出ラインに
おけるメイン水タンクから排気ダクトへ至る排出配管に
は、上記メイン水タンクとの接続部分に、このメイン水
タンク内の水のオーバーフローを回避可能な立上げ部が
設けられたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池
システム。
【請求項４】上記未使用アノード側ガス排出ラインに
は、メイン水タンクから排気ダクトへ至る排出配管に制
御弁が配設され、この制御弁は、排出配管内を流れる未
使用アノード側ガスの流量に応じて開閉可能な開閉弁を
備えたバイパス管路がメイン管路に並列配置して構成さ
れたものであることを特徴とする請求項２または３に記
載の燃料電池システム。
【請求項５】上記アノード側ガス供給系は、燃料電池
へ水素ガスを供給する水素ガス供給系であり、上記カソ
ード側ガス供給系は、燃料電池へ空気を供給する空気供
給系であり、上記未使用アノード側ガス排出ラインは、
燃料電池からの未使用水素ガスを排出する未使用水素ガ
ス排出ラインであることを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載の燃料電池システム。