JP2010218803A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】排水ポンプを用いずにタンクに貯留された水を霧化させて排出管から排出することができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】気液分離器には混合ガスを大気へ排出する排出管４６が設けられている。排出管４６の途中には、燃料電池内の圧力を調節する調圧バルブ３２が設けられるとともに、排出管４６における調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側には、タンク５０に貯留された水を排出管４６に導入するための導入管５０ａが接続されている。そして、導入管５０ａから排出管４６内に水を導入することで、排出管４６内に導入された水は、排出管４６内を通過することで急激に流速が上がった状態の混合ガスにより霧化される。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

近年、排気ガスによる地球温暖化の抑制のために動力源として電気を用いた電気自動車や、低燃費や排気ガス削減のため、始動時や低速域ではモータで駆動輪を駆動し、中高速域ではエンジン（内燃機関）で駆動輪を駆動する所謂ハイブリッド車が実用化されている。また、電源として、バッテリではなく、燃料電池を使用する電気自動車（燃料電池車）も一部実用化されている。燃料電池車に搭載されている燃料電池システムでは、燃料電池に水素と空気（酸素）とを供給して電気化学反応によって起電力を発生させており、水素と酸素との反応によって水が生成されるため、排気には多量の水が含まれる。排気に含まれる水は気液分離器で分離されるとともに、水を除いた排気（空気オフガス）は排気路から排出され、水は例えば外部排気弁を介して外部に排出されるようになっている。

屋外を走行する車両の場合は、タンクに貯留された水は少しずつであれば、走行中に排出しても差し支えないが多量に排出されると、路面等が水浸しになる等して好ましくない。また、屋内作業用車両や構内において屋内と屋外とを往復して作業を行うフォークリフトのような車両の場合は、タンク内の水が屋内で排出されると床（フロア）が水で濡れてしまい好ましくない。そこで、燃料電池で生成された水を霧化させるとともに、霧化された水を大気に排出することが考えられる（例えば特許文献１参照）。特許文献１の生成水排出装置は、タンクに貯留された水を吸入するとともに吸入した水を加圧する電動式の排水ポンプを装備し、排水ポンプから吐出された水を微小ノズルを通過させて放出口から噴霧することにより、水を霧化させて車体の外部に放出するものである。このようにすれば、放出された水は大気で拡散されて路面や床が濡れることが抑制される。

特開２００７−１４１４７５号公報

しかしながら、特許文献１の生成水排出装置を備えた燃料電池システムにおいては、水を霧化させるために排水ポンプで水を加圧する必要がある。このため、特許文献１の生成水排出装置では、排水ポンプの駆動のためのエネルギーが必要であるとともに、排水ポンプを設置するスペースが必要である。また、排水ポンプは可動部品であるために排水ポンプの耐久性の問題があるとともに、排水ポンプを設置するためのコストがかかるという問題もあった。

本発明の目的は、排水ポンプを用いずにタンクに貯留された水を霧化させて排出管から排出することができる燃料電池システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料電池と、前記燃料電池から排出されるオフガスから水を分離する気液分離器と、前記気液分離器で分離された水を貯留可能なタンクと、前記気液分離器で分離されたガスを前記気液分離器から排出する排出管と、前記排出管に設けられるとともに前記燃料電池の圧力を調節する調圧バルブと、前記タンクに貯留された水を前記排出管における前記調圧バルブが設けられた位置よりも下流側の導入部に導入するための導入管と、を備え、前記調圧バルブによって該調圧バルブの上流側より下流側を低圧にすることにより、前記タンクに貯留された水が前記導入管を介して前記排出管の前記導入部に導入されるとともに、前記導入部で霧化されて霧化水として前記排出管から排出されることを要旨とする。

この発明によれば、排出管の途中に設けられた調圧バルブにより、排出管において、調圧バルブが設けられた位置よりも下流側の圧力は、調圧バルブが設けられた位置よりも上流側の圧力と比べて低くなる。すなわち、排出管において、調圧バルブの上流側と下流側との間に圧力差が生じている。すると、排出管を通過するガスの流速は、調圧バルブの通過後、調圧バルブの通過前より上がる。また、排出管における調圧バルブが設けられた位置よりも下流側の圧力は、調圧バルブより上流側及びタンク内の圧力と比べて低くなっており、この圧力差によりタンク内に貯留されている水は導入管を介して排出管内に吸い上げられる。そして、吸い上げられた水は流速が上がった状態のガスにより霧化され霧化水となり、霧化水は排出管を介してガスとともに大気へ排出される。よって、排水ポンプを用いずに排出管に調圧バルブを設けるだけでタンクに貯留された水を霧化させて霧化水として大気へ排出することができる。

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、前記気液分離器には、前記燃料電池からのアノードオフガスを前記気液分離器に導く水素配管が接続されるとともに、前記気液分離器は、前記アノードオフガスに含まれる水素を希釈させる希釈機能を有していることを要旨とする。

この発明によれば、燃料電池の発電効率が低下することを防止あるいは抑制するアノードパージが行われたとき、アノードオフガスは気液分離器に導入されるとともに、希釈機能を有した気液分離器によりアノードオフガスに含まれる水素が希釈される。よって、水素を希釈するための希釈器を別途設ける構成と比べて、燃料電池システムの構成をコンパクトにすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記排出管の前記導入部にはベンチュリ部が設けられていることを要旨とする。
この発明によれば、排出管の途中であって、調圧バルブが設けられた位置よりも下流側にベンチュリ部を設けることで、排出管において、ベンチュリ部の最も絞られた部位の圧力は、調圧バルブが設けられた位置よりも下流側からベンチュリ部の最も絞られた部位の手前までの領域の圧力及びベンチュリ部の最も絞られた部位よりも下流側の圧力と比べて低くなる。よって、排出管内を流れるガスの流速は、調圧バルブ通過後に流速が上がった後、ベンチュリ部を通過することでさらに上がる。したがって、タンクから導入管を介して吸い上げられた水をより粒径の小さい霧状に霧化することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記排出管の排出口が、前記霧化水を熱源によって気化させる位置に設けられていることを要旨とする。

この発明によれば、排出管から排出される霧化水は、熱源に向かって排出される。すると、霧化水は熱源から発生する高温の熱によって熱せられて気化される。よって、排出管から排出された霧化水を熱源によって気化させて大気へ排出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記調圧バルブは、前記排出管内の流路断面積を大きくする開弁位置と前記排出管内の流路断面積を小さくする閉弁位置との間で変位するバタフライ弁であるとともに、前記排出管において、前記バタフライ弁が閉弁位置であるときの前記バタフライ弁の先端部と対向する位置に前記導入部が設けられていることを要旨とする。

この発明によれば、バタフライ弁が閉弁位置のときに排出管内を通過するガスの流路断面積を小さくすることができ、ガスがバタフライ弁の先端部と排出管の内周面との間の隙間を通過することで、ガスの流速が急激に上がる。よって、急激に流速が上がった状態のガスにより、導入管を介して排出管におけるバタフライ弁の先端部と対向する位置に導入された水は霧化され霧化水となる。したがって、比例弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁）のような複雑な制御を要する調圧バルブを用いずに、水を霧化することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記燃料電池システムは、屋内用産業車両に搭載されたものであることを要旨とする。
この発明によれば、燃料電池を駆動源として走行あるいは作業を行う屋内用産業車両が、排水ポンプを用いずにタンクに貯留された水を霧化させて大気へ排出することができ、屋内で水を垂れ流して床を濡らしてしまうことを抑制することができる。

この発明によれば、排水ポンプを用いずにタンクに貯留された水を霧化させて排出管から排出することができる。

第１の実施形態におけるフォークリフトの概略側面図。 燃料電池システムの概略構成図。 気液分離器の平断面図。 気液分離器及びタンクを示す模式斜視図。 排出管と導入管との接続部分を拡大した断面図。 第２の実施形態における排出管と導入管との接続部分を拡大した断面図。 第３の実施形態における燃料電池システムの一部概略構成図。 別の実施形態における排出管と導入管との接続部分を拡大した断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を屋内用産業車両として使用されるフォークリフトの燃料電池システムに具体化した第１の実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。なお、図１において、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は、フォークリフトの運転者が車両前方（前進方向）を向いた状態を基準とした場合の「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」を示す。

図１に示すように、屋内用産業車両としてのフォークリフト１０には、車体１１の前部にマスト１２が設けられている。マスト１２にはフォーク１３がリフトブラケット１４を介して昇降可能に装備されるとともに、リフトシリンダ１５の伸縮運動によりフォーク１３がリフトブラケット１４とともに昇降される。車体１１の前下部には駆動輪（前輪）１６が設けられるとともに、駆動輪１６は車軸に装備された差動装置及びギヤ（いずれも図示せず）を介して走行用モータ１７により駆動される。また、車体１１の後方には、燃料電池システム１８が搭載されるとともに、燃料電池システム１８はフード１９で覆われている。燃料電池システム１８は、リフトシリンダ１５及びティルトシリンダの油圧源となる油圧モータ（図示せず）及び走行用モータ１７の電源として使用される。

次に、燃料電池システム１８を図２にしたがって説明する。
図２に示すように、燃料電池システム１８には燃料電池２０が備えられるとともに、燃料電池２０の水素供給ポート（図示せず）に管路２７を介して水素タンク２１が接続されている。燃料電池２０は、例えば固体高分子型の燃料電池からなる。また、燃料電池システム１８にはコンプレッサ２２が備えられるとともに、コンプレッサ２２は、管路２８を介して加湿器２３に接続されている。加湿器２３は、供給管２９を介して燃料電池２０の酸素供給ポート（図示せず）に接続されるとともに、管路３０を介してオフガス排出ポート（図示せず）に接続されている。そして、コンプレッサ２２で加圧された空気が加湿器２３で加湿された後、燃料電池２０の酸素供給ポート（図示せず）に供給されるとともに、燃料電池２０のカソード極（図示せず）からのオフガス（カソードオフガス）は管路３０を介して加湿器２３に排出される。

燃料電池２０は、水素タンク２１から供給される水素と、コンプレッサ２２から供給される空気中の酸素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電力）を発生する。管路２７には燃料電池２０へ供給される水素の圧力を調整する調圧弁（図示せず）が設けられている。調圧弁は、水素タンク２１に高圧で貯蔵された水素を所定の圧力まで減圧させて一定圧力で供給する圧力制御弁である。

加湿器２３は排出管路３１を介して気液分離器２４に接続されている。また、燃料電池２０の水素排出ポート（図示せず）は水素配管としてのパージガス用管路３３を介して気液分離器２４に接続されるとともに、燃料電池２０のアノード極（図示せず）からのオフガス（アノードオフガス）はパージガス用管路３３を介して気液分離器２４に排出される。パージガス用管路３３には開閉弁（アノードパージバルブ）３４が設けられている。

次に、気液分離器２４について説明する。
図３に示すように、気液分離器２４は縦長の四角箱状に形成されている。気液分離器２４は、第１室４１と第２室４２とが仕切り板４３により区画されている。仕切り板４３は、基端が気液分離器２４の側板２４ａに固定されるとともに、仕切り板４３の先端と気液分離器２４の内壁面２４ｂとの間に、第１室４１と第２室４２とを連通させる隙間４４が形成される状態に設けられている。

気液分離器２４の側板２４ａには、排出管路３１が第１室４１内と連通するように接続されている。また、気液分離器２４の側板２４ｄには、パージガス用管路３３が第２室４２内と連通するように接続されている。さらに、気液分離器２４の側板２４ａには、排出管４６が第１室４１内と連通するように接続されている。排出管４６の途中にはマフラ３６が設けられている。

気液分離器２４には排出管路３１から導入されるカソードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）第１の孔４８が形成されるとともに、パージガス用管路３３から導入されるアノードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）第２の孔４９が形成されている。

図４に示すように、気液分離器２４の外側にはタンク５０が設けられている。タンク５０は、気液分離器２４の外面に取付けられるとともに、気液分離器２４とタンク５０とは、第１の孔４８及び第２の孔４９を介して連通している。なお、第１の孔４８及び第２の孔４９には、逆流防止部５１が、タンク５０内に突出するように設けられている。

図２及び図５に示すように、排出管４６の途中には燃料電池２０内の圧力を調節する調圧バルブ３２が設けられている。本実施形態の調圧バルブ３２は、開弁の位置及び閉弁の位置を一定の周期で繰り返し変位するとともに、開弁度を調節することで燃料電池２０内の圧力を可変に調節する、所謂、比例弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁）となっている。また、図５に示すように、排出管４６における調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側には導入部としての貫通孔４６ｄが形成されている。タンク５０には、タンク５０に貯留された水を排出管４６に導入するための導入管５０ａの一端が接続されるとともに、導入管５０ａの他端は貫通孔４６ｄに接続されている。

次に上記構成の燃料電池システム１８の作用を説明する。
燃料電池システム１８は、燃料電池２０の稼動時には、水素タンク２１から所定の加圧状態で水素が燃料電池２０のアノード（水素極）に供給される。また、調圧バルブ３２により燃料電池２０内の圧力が所定の圧力に調節される。そして、燃料電池２０内、気液分離器２４内及びタンク５０内の圧力は、調圧バルブ３２より下流側の圧力より高くなる。また、コンプレッサ２２が稼動されて、空気が所定の圧力に加圧されるとともに加湿器２３で加湿されて燃料電池２０のカソード（空気極）に供給される。アノードに供給された水素は、触媒によって水素イオンと電子とに解離し、水素イオンが電解質膜を通って水と共にカソードへ移動する。カソードでは、カソードに供給された空気中の酸素と、電解質膜中を移動してカソードに達した水素イオンと、外部回路を通ってきた電子とが結合して水を生成する。そして、カソードで発生した水は水蒸気の状態で未反応の空気とともにカソードオフガスとして加湿器２３に排出され、加湿器２３から排出管路３１を介して気液分離器２４の第１室４１に導入される。

気液分離器２４において、排出管路３１から第１室４１に導入されたカソードオフガスは、仕切り板４３に当たって拡がりながら仕切り板４３の先端側に向かって移動し、隙間４４から第２室４２に流入する。また、カソードオフガスに含まれる水分の一部は、第１室４１の壁面に付着してカソードオフガスから分離された後、第１の孔４８を経てタンク５０に貯留される。

カソードの水や窒素の一部が電解質膜をカソード側からアノード側へ逆拡散するため、燃料電池２０が稼動を続けると、アノードの水や窒素の濃度が高くなり、それらの濃度がある程度以上になると、発電効率が低下する。これを防止あるいは抑制するため、例えば、燃料電池２０が所定時間稼動を継続した時点で開閉弁３４が開放されて、アノードに溜まった水分及び窒素が水素ガスと共にパージガス用管路３３へ排出されるアノードパージが行われる。アノードパージにより燃料電池２０からパージガス用管路３３へ排出されたアノードオフガス（パージガス）は、パージガス用管路３３を介して気液分離器２４の第２室４２に導入される。また、アノードオフガスに含まれる水分の一部は、第２室４２の壁面に付着してアノードオフガスから分離された後、第２の孔４９を経てタンク５０に貯留される。

第２室４２内では、アノードオフガスはカソードオフガスにより水素濃度が希釈される。そして、水が分離されたガスであるカソードオフガスとアノードオフガスとの混合ガスは、第２の孔４９、タンク５０、第１の孔４８を通じて第１室４１へ押出され、排出管４６から気液分離器２４外へ排出される。なお、パージガス用管路３３から第２室４２に導入され排出されなかったアノードオフガスは、アノードパージされない間に膨張、拡散しながら第２室４２全体に拡散する（拡がる）状態になる。その後、第２室４２内のアノードオフガスは第１室４１へ移動し、また、カソードオフガスとアノードオフガスとの混合ガスとしてタンク５０を介して第１室４１へ移動し排出管４６に向かう流れとともに排出管４６から気液分離器２４外へ排出される。

図５に示すように、排出管４６の途中に設けられた調圧バルブ３２により、排出管４６において、調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側の圧力は、調圧バルブ３２が設けられた位置よりも上流側の圧力と比べて低くなる。すなわち、排出管４６において、調圧バルブ３２の上流側と下流側との間に圧力差が生じている。すると、気液分離器２４の第１室４１から排出管４６に流入した混合ガスの流速は、調圧バルブ３２の通過後、調圧バルブ３２の通過前より上がる。また、排出管４６における調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側の圧力は、調圧バルブ３２より上流側及びタンク５０内の圧力と比べて低くなっており、この圧力差によりタンク５０内に貯留されている水は導入管５０ａを介して排出管４６内に吸い上げられる。そして、吸い上げられた水は急激に流速が上がった状態の混合ガスにより霧化され霧化水となる。そして、霧化水は混合ガスとともにマフラ３６を介して排出管４６の排出口から大気へ排出される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）気液分離器２４に接続された排出管４６の途中に調圧バルブ３２を設けた。また、タンク５０と排出管４６における調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側とは導入管５０ａで接続されている。よって、気液分離器２４から排出された混合ガスの流速は、調圧バルブ３２通過後、調圧バルブ３２の通過前より上がる。また、排出管４６における調圧バルブ３２より下流側とタンク５０内との圧力差によりタンク５０に貯留されている水が導入管５０ａを介して吸い上げられるとともに排出管４６に導入される。そして、吸い上げられた水は急激に流速が上がった状態の混合ガスにより霧化され霧化水となり、霧化水は排出管４６を介して大気へ排出される。よって、気液分離器２４より下流側の排出管４６に調圧バルブ３２を設けるだけで、排水ポンプを用いずにタンク５０に貯留された水を霧化させて霧化水として大気へ排出することができる。その結果として、燃料電池２０を駆動源として走行あるいは作業を行うフォークリフト１０が屋内で水を垂れ流して床を濡らしてしまうことを抑制することができる。

（２）本実施形態によれば、気液分離器２４より下流側の排出管４６に調圧バルブ３２を設けるだけで、排水ポンプを用いずにタンク５０に貯留された水を霧化させて大気へ排出することができる。よって、タンク５０に貯留された水を霧化するために、例えば、排水ポンプで水を加圧する必要がなく、排水ポンプにおける駆動のためのエネルギーが必要なくなり、フォークリフト１０における消費エネルギーを低減することができる。また、フォークリフト１０に排水ポンプを設置するスペースを確保する必要がなくなり、フォークリフト１０内部において省スペース化が図れる。さらに、本実施形態では、排水ポンプのような可動部品を必要としないため、可動部品であるがために起こり得る耐久性の問題が発生してしまうことがなく、また、排水ポンプを設置するためのコストを低減することができる。

（３）燃料電池２０内の圧力を調節するための調圧バルブ３２を気液分離器２４より下流側の排出管４６に設けた。よって、調圧バルブ３２により燃料電池２０内の圧力の調節と、水の霧化とを可能にすることができ、例えば、水の霧化のための構成を調圧バルブ３２とは別に設ける場合と比べて、燃料電池システム１８の構成をコンパクトにすることができる。

（４）調圧バルブ３２は開弁の位置及び閉弁の位置を一定の周期で繰り返し変位するとともに開弁度を調節することで、調圧バルブ３２の上流側と下流側との圧力差を変更できる。よって、調圧バルブ３２を調節することで混合ガスの流速を調節することができ、霧化された水の粒径を調節することができる。

（５）気液分離器２４に、アノードオフガスに含まれる水素を希釈させる希釈機能を持たせるとともに、燃料電池２０と気液分離器２４とをパージガス用管路３３で接続した。よって、燃料電池２０の発電効率が低下することを防止あるいは抑制するアノードパージが行われたとき、アノードオフガスは気液分離器２４に導入されるとともに、希釈機能を有した気液分離器２４によりアノードオフガスに含まれる水素が希釈される。よって、気液分離器２４とは別に水素を希釈するための希釈器を設ける構成と比べて、燃料電池システム１８の構成をコンパクトにすることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図６にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略化する。

図６に示すように、排出管４６における調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側にはベンチュリ部４６ａが設けられている。ベンチュリ部４６ａは、排出管４６の管径が最も絞られた小径部４６ｂを有するとともに、小径部４６ｂから気液分離器２４側及びマフラ３６側へ向かうにつれて拡径する拡径部４６ｃを有する。また、小径部４６ｂには、導入部としての貫通孔４６ｄが形成されている。タンク５０には、タンク５０に貯留された水を排出管４６に導入するための導入管５０ａの一端が接続されるとともに、導入管５０ａの他端は貫通孔４６ｄに接続されている。そして、排出管４６のベンチュリ部４６ａとタンク５０とは導入管５０ａを介して連通している。

さて、第２の実施形態においては、排出管４６において、小径部４６ｂの圧力は、調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側から小径部４６ｂの手前までの領域の圧力及び小径部４６ｂよりも下流側の圧力と比べて低くなる。よって、排出管４６を通過する混合ガスの流速は、小径部４６ｂを通過する際に急激に上がる。また、小径部４６ｂ内の圧力は、タンク５０内の圧力と比べて低くなっており、貫通孔４６ｄ及び導入管５０ａとの接続部に圧力差が発生し、ベンチュリ効果によりタンク５０に貯留されている水は導入管５０ａを介して吸い上げられ、貫通孔４６ｄから小径部４６ｂに導入される。すると、小径部４６ｂでは、吸い上げられた水が、急激に流速が上がった状態の混合ガスにより霧化され霧化水となり、この霧化水は混合ガスとともにマフラ３６を介して排出管４６の排出口から大気へ排出される。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（５）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（６）排出管４６の途中であって、調圧バルブ３２が設けられた位置よりも下流側にベンチュリ部４６ａを設けた。また、タンク５０とベンチュリ部４６ａとは導入管５０ａで接続されている。よって、排出管４６内を通過する混合ガスの流速は、調圧バルブ３２を通過後に流速が上がった後、ベンチュリ部４６ａを通過することでさらに上がる。したがって、タンク５０から導入管５０ａを介して吸い上げられた水をより粒径の小さい霧状に霧化することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施形態を図７にしたがって説明する。
図７に示すように、燃料電池システム１８は、熱源としてのフォークリフト１０におけるラジエータ６１の近傍に配置されている。ラジエータ６１はファン６１ａを備えるとともに、ファン６１ａの駆動によって発生する風がラジエータ６１を通過する。風の流れ方向（図７に示す矢印Ｗの方向）におけるラジエータ６１より下流側には、排出管４６の排出口４６ｅが配置されている。そして、排出管４６の排出口４６ｅから排出された霧化水は、ラジエータ６１より下流側に排出される。よって、霧化水は、ラジエータ６１の熱を受けて熱せられて気化される。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（５）及び第２の実施形態（６）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（７）排出管４６の排出口４６ｅは、ラジエータ６１より下流側に位置するように配置されている。よって、排出口４６ｅから排出される霧化水は、ラジエータから発生する高温の熱によって熱せられて気化される。よって、排出管４６から排出された霧化水をラジエータ６１によって気化させて大気へ排出することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 上記各実施形態において、調圧バルブ３２は、開弁の位置及び閉弁の位置を一定の周期で繰り返し変位することで燃料電池２０内の圧力を調節する、所謂、比例弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁）を用いたが、これに限らない。例えば、図８に示すように、排出管４６の途中に調圧バルブとしてバタフライ弁７１を設けてもよい。バタフライ弁７１は、図示しないアクチュエータでシャフト７１ｂを回動させることにより、排出管４６内の流路断面積を大きくする開弁位置と、排出管４６内の流路断面積を小さくする閉弁位置との間で変位するものである。排出管４６において、バタフライ弁７１が閉弁位置であるときのバタフライ弁７１の先端部７１ａと対向する位置には、導入部としての貫通孔４６ｄが形成されている。貫通孔４６ｄには導入管５０ａが接続されている。

排出管４６の途中に設けられるバタフライ弁７１により、バタフライ弁７１が閉弁位置の場合に排出管４６内を通過する混合ガスの流路断面積を小さくすることができ、混合ガスは、バタフライ弁７１の先端部７１ａと排出管４６の内周面との間の隙間を通過することで、混合ガスの流速が急激に上がる。そして、導入管５０ａから貫通孔４６ｄを介して排出管４６におけるバタフライ弁７１の先端部７１ａと対向する位置に吸い上げられた水は、急激に流速が上がった状態の混合ガスにより霧化され霧化水となる。霧化水は排出管４６から混合ガスとともにマフラ３６を介して大気へ排出される。これによれば、比例弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁）のような複雑な制御を要する調圧バルブ３２を用いずに、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

○ 第３の実施形態において、排出管４６の排出口４６ｅをラジエータ６１より下流側に配置したが、排出管４６の排出口４６ｅをラジエータ６１より上流側であって、ファン６１ａとラジエータ６１との間に配置してもよい。これによれば、霧化された状態でラジエータ６１より上流側に向かって排出された水は、ファン６１ａから発生する風に送られてラジエータ６１内を通過し、この通過の際に、ラジエータ６１の熱により気化される。このため、排出管４６の排出口４６ｅがラジエータ６１より下流側に配置された場合と比べて霧化水を気化させやすい。また、霧化水がラジエータ６１内を通過するため、ラジエータ６１を霧化水によって冷却することができる。なお、この場合、ラジエータ６１を水によって腐食しにくい材質から製作するのが好ましい。

○ 上記各実施形態において、気液分離器２４に上記希釈機能を持たせずに、例えば、パージガス用管路３３の途中にアノードオフガスの水素濃度を希釈することができる希釈器を別途設けてもよい。

○ 本発明を屋内用産業車両としてのフォークリフト１０に適用したが、これに限らず、例えば、屋内用産業車両としての牽引車やハンドリフタ（移動は作業者が押すことで行い、荷の昇降はリフタで行う装置）等に適用してもよい。

○ フォークリフト１０は、屋内用に限らず、屋外で作業を行うフォークリフトであってもよい。また、本発明をフォークリフト以外の他の屋外作業用の産業車両に適用してもよい。

○ 本発明を産業車両に限らず、他の車両に適用してもよい。
○ 本発明は、必ずしも車両等の移動体に限らず、電源を必要とする電気製品に装備したり、定置式の燃料電池システムに適用したりしてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記排出管から排出される霧化水は、前記熱源に向けて発生する風の流れにおいて、前記熱源より上流側に向かって排出されることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。

１０…屋内用産業車両としてのフォークリフト、１８…燃料電池システム、２０…燃料電池、２４…気液分離器、３２…調圧バルブ、３３…水素配管としてのパージガス用管路、４６…排出管、４６ａ…ベンチュリ部、４６ｅ…排出口、４６ｄ…導入部としての貫通孔、５０…タンク、５０ａ…導入管、６１…熱源としてのラジエータ、７１…バタフライ弁、７１ａ…先端部。

Claims (6)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池から排出されるオフガスから水を分離する気液分離器と、
   前記気液分離器で分離された水を貯留可能なタンクと、
   前記気液分離器で分離されたガスを前記気液分離器から排出する排出管と、
   前記排出管に設けられるとともに前記燃料電池の圧力を調節する調圧バルブと、
   前記タンクに貯留された水を前記排出管における前記調圧バルブが設けられた位置よりも下流側の導入部に導入するための導入管と、を備え、
   前記調圧バルブによって該調圧バルブの上流側より下流側を低圧にすることにより、前記タンクに貯留された水が前記導入管を介して前記排出管の前記導入部に導入されるとともに、前記導入部で霧化されて霧化水として前記排出管から排出されることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記気液分離器には、前記燃料電池からのアノードオフガスを前記気液分離器に導く水素配管が接続されるとともに、前記気液分離器は、前記アノードオフガスに含まれる水素を希釈させる希釈機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記排出管の前記導入部にはベンチュリ部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記排出管の排出口が、前記霧化水を熱源によって気化させる位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
5. 前記調圧バルブは、前記排出管内の流路断面積を大きくする開弁位置と前記排出管内の流路断面積を小さくする閉弁位置との間で変位するバタフライ弁であるとともに、前記排出管において、前記バタフライ弁が閉弁位置であるときの前記バタフライ弁の先端部と対向する位置に前記導入部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
6. 前記燃料電池システムは、屋内用産業車両に搭載されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。

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