JP5316431B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
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、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。
図2に示すように、燃料電池システム18は、例えば固体高分子型の燃料電池20を備えるとともに、燃料電池20の水素供給ポート(図示せず)には流路27を介して水素タンク21が接続されている。また、燃料電池システム18は、コンプレッサ22を備えるとともに、コンプレッサ22は、流路28を介して加湿器23に接続されている。加湿器23は、供給流路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、流路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)は流路30を介して加湿器23に排出される。
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。
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、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、調圧バルブ32が開放されると、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から排出流路31を介して気液分離器24の第1室41に導入される。
(1)排出管46にはベンチュリ部52が設けられている。よって、タンク50に貯留された水が導入用ノズル50bからベンチュリ部52内に導入されると霧化されて霧化水となる。また、排出管46におけるベンチュリ部52よりも下流側に膨張室36が設けられている。よって、気液分離器24から排出された混合ガスが導入用ノズル50bに衝突して混合ガスにおける流速にばらつきが生じたとしても、膨張室36内で混合ガスが整流されるとともに、混合ガスの流れが均一になり流速のばらつきが抑えられるため、流速のばらつきに起因した騒音を低減させることができる。また、ベンチュリ部52内で霧化された霧化水の一部は、膨張室36の内周面に付着して水滴に戻り、落下する。落下した水滴は、カラー61上に落下するため、膨張室36を流れる混合ガスと共に出口56eから放出されることが防止される。そして、カラー61上に落下した水滴は、カラー61の外周面を伝って膨張室36に貯留される。膨張室36に貯留された水は、戻し配管55を介してベンチュリ部52内に戻されて再び霧化されて霧化水となる。よって、水を霧化させる機能を保持したまま騒音を低減させることができ、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。
○ 実施形態では、ベンチュリ部52の小径部53内において、戻し用ノズル55aを、導入用ノズル50bよりも上流側に配設したが、これに限らず、ベンチュリ部52の小径部53内において、導入用ノズル50bと対向する位置、又は導入用ノズル50bよりも下流側に戻し用ノズル55aを配設してもよい。
○ 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。
(イ)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〜請求項3のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
Claims (3)
- 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、
前記気液分離器で水が分離されたガスを前記気液分離器から排出するとともにベンチュリ部を有する排出管と、
前記タンクに貯留された水を前記ベンチュリ部に導入するために前記ベンチュリ部内に突出するように設けられた導入用ノズルと、
前記排出管における前記ベンチュリ部よりも下流側に設けられるとともに前記ベンチュリ部に導入されて霧化された霧化水の一部が水滴となって貯留される膨張室と、
前記膨張室に貯留された水を前記ベンチュリ部に戻すための戻し配管と、
前記膨張室の出口に前記膨張室内に突出するように設けられる筒状部材とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記戻し配管の先端には、前記ベンチュリ部内に突出する戻し用ノズルが設けられるとともに、
前記ベンチュリ部内において、前記戻し用ノズルが前記導入用ノズルよりも上流側に配設され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。 - 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又は請求項2に記載の燃料電池システム。
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