JP2003223921A - 燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料ガスまたはこれのオフガスをシールしつ
つ、消費電力の低減、サイズの小型化に有利な熱料電池
装置を提供する。 【解決手段】燃料電池装置は、燃料電池８とガス通過部
材１０と吐出路１４０とをもつ。ガス通過部材１０は、
燃料ガスまたはこれのオフガスが通過する室１０ｒと、
燃料ガスまたはこれのオフガスに含まれている水分に基
づいて生成された水が滞留可能な室底面１００と、室底
面１００に形成された吐出ポート１２０とを有する。吐
出路１４０は、ガス通過部材１０の吐出ポート１２０よ
りも下方に設けられた排水部６に向けて下方に延設され
ている。吐出路１４０または吐出ポート１２０には、水
圧応答式の吐出弁２００が設けられている。吐出弁２０
０は、通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い吐出路１４０
から排水部６への水の吐出を阻止すると共に、水圧に応
答して開放し開放に伴い水を吐出路１４０を経て排水部
６に吐出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池装置の改良
に関し、燃料ガスまたはこれのオフガスに含まれている
水分から生成された水が滞留可能な室をもつ燃料電池装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護等の観点から燃料電池装
置が注目されている。燃料電池装置は、燃料ガスと酸素
含有ガス（一般的には空気）とを用いて発電する燃料電
池と、燃料ガスを燃料電池に供給する燃料供給通路と、
酸素含有ガスを燃料電池に供給する酸化剤供給通路とを
有する。このような燃料電池装置の運転時には生成水が
滞留することがある。殊に、燃料電池の電解質膜は過剰
に乾燥すると、発電性能が充分に得られないため、燃料
電池の内部は加湿されていることが多い。このため、燃
料電池装置の各経路にて生成水の滞留が生じることが多
い。そこで特許公報第２６５６２６２号公報には、燃料
電池を最上部に配置すると共に、配管に勾配をつけ、配
管中で生成した水を凝縮部に集め、生成水による通路の
閉塞を防止する燃料電池発電設備が開示されている。

【０００３】更に凝縮部に滞留した生成水を吐出する他
の技術について、以下説明する。燃料電池の燃料極から
発電後の燃料ガスのオフガスが排出される。燃料ガスの
オフガスは、発電として消費されなかった未反応成分を
含有すると共に、水分を有する。燃料ガスのオフガスか
ら水分を取り除くために、燃料のガスのオフガスは、冷
却機能を有する凝縮部を通過する。そして、燃料ガスの
オフガスは凝縮部で冷却されるため、燃料ガスのオフガ
スに含まれている水分は、凝縮水として生成し、その水
は凝縮部の室に滞留する。凝縮部の室に滞留する水の量
は、燃料電池の運転に伴い次第に増加するため、凝縮部
の室の吐出ポートから吐出させる必要がある。しかし燃
料ガスのオフガスは発電反応として消費されなかった未
反応成分を含有するため、吐出ポートから水と共に漏出
させることは好ましくない。そこで凝縮部の室に一定の
水を滞留させ、凝縮部の室に滞留した水で吐出ポートを
覆ってシールすることにしている。

【０００４】このように水で吐出ポートを覆ってシール
する従来技術では、凝縮部の室に滞留した水の高さのハ
イレベル位置を検知する電気式のハイレベルセンサと、
滞留した水の高さのローレベル位置を検知する電気式の
ローレベルセンサと、ハイレベルセンサ及びローレベル
センサからの信号に基づいて開放する電磁弁とが設けら
れていた。そして凝縮部の室に滞留した水の高さが増加
して設定値を越えると、電気式のハイレベルセンサがこ
れを検出し、制御装置が電磁弁を開放させて、凝縮部の
室に滞留していた水を吐出ポートから凝縮部外に吐出さ
せていた。これにより凝縮部内に過剰の水が滞留するこ
とを防止し、凝縮部の室の必要容積を確保できる。また
凝縮部の室に滞留した水の高さが低下すると、電気式の
ローレベルセンサがこれを検出し、制御装置が電磁弁を
閉鎖させ、これにより水の吐出を阻止し、一定量の水を
凝縮部の室に滞留させる。これにより凝縮部の室の吐出
ポートを水でシールする水シール構造を採用することが
できる。故に、凝縮部内に供給された燃料ガスのオフガ
スが吐出ポートから漏出することを水シールにより防止
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
技術によれば、凝縮部の室に滞留している水の高さを検
出する電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセンサ、
更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて開放
する電磁弁が必要とされる。故に消費電力の低減、サイ
ズの小型化では不利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイ
ドが装備されているため、サイズの小型化に不利であ
り、励磁ソレノイドを励磁する必要があるため、消費電
力の低減の面でも不利である。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、燃料ガスまたはこれのオフガスをシールしつ
つ、消費電力の低減、サイズの小型化に有利な燃料電池
装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る燃料電池
装置は、燃料極と酸化剤極とを有する燃料電池と、燃料
ガスまたはこれのオフガスが通過する室と、室の燃料ガ
スまたはこれのオフガスに含まれている水分に基づいて
生成された水が滞留可能な室底面と、室底面に形成され
た吐出ポートとを有するガス通過部材と、ガス通過部材
の室底面の吐出ポートよりも下方に設けられた排水部に
向けてガス通過部材の吐出ポートから下方に延設され、
室底面に溜まった水を吐出ポートから排水部に吐出する
吐出路とを具備する燃料電池装置において、吐出路また
は吐出ポートには、通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い
吐出路から排水部への水の吐出を阻止すると共に、水圧
に応答して開放し開放に伴い水を吐出路を経て排水部に
吐出させる水圧応答式の吐出弁が設けられていることを
特徴とするものである。

【０００８】燃料ガスまたはこれのオフガスはガス通過
部材の室を通過する。水圧応答式の吐出弁は通常時には
閉鎖している。吐出弁が閉鎖しているときには、ガス通
過部材の室に供給された燃料ガスまたはこれのオフガス
がガス通過部材の室底面の吐出ポートから排水部に漏出
することが抑えられる。

【０００９】燃料電池の運転に伴い、ガス通過部材の室
における滞留水量が次第に増加して設定値を越えると、
滞留水の水圧に応答して吐出弁は自動的に開放する。こ
のように吐出弁が開放すると、水は吐出路を経て排水部
に自動的に吐出される。これによりガス通過部材の室に
過剰の水が滞留することが抑えられ、ガス通過部材の室
の容積が確保される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係るガス通過部材は、燃
料ガスまたはこれのオフガスが通過する室と、燃料ガス
またはこれのオフガスに含まれている水分に基づいて生
成された水が滞留する室底面と、室底面に形成された吐
出ポートとを有する。

【００１１】本発明の好ましい形態によれば、ガス通過
部材としては、燃料ガスのオフガスに含まれている水分
を凝縮させることにより、燃料ガスのオフガスに含まれ
ている水分を低減させる凝縮部とすることができる。ま
た本発明の好ましい他の形態によれば、ガス通過部材
は、燃料ガスまたはこれのオフガスが通過するように燃
料電池に取り付けられているマニホルドとすることがで
きる。更にはガス通過部材としては、凝縮部やマニホル
ドに限定されるものではなく、燃料ガスまたはこれのオ
フガスが通過する配管部材を採用しても良い。

【００１２】本発明の好ましい形態によれば、排水部と
しては、室底面よりも下方向に設けられた水容器とする
ことができるが、場合によっては大気中としても良い。
水容器としては水タンクとすることができるが、この場
合、水を回収して水の再利用に有利となる。

【００１３】本発明の好ましい形態によれば、水圧応答
式の吐出弁は、吐出路に連通する弁ポートを開閉可能な
弁部と、弁部が弁ポートを閉鎖する方向に付勢する弾性
部とを有しており、弁部が受ける水圧に基づいて弁部が
動作して弁ポートが開放することができる。弾性部とし
てはバネ部材を例示できる。バネ部材としては金属バ
ネ、樹脂バネ、セラミックスバネのうちの少なくとも１
種を採用できる。バネ部材としてはコイルバネや板バネ
等の公知のバネを採用できる。また弾性部としては、ゴ
ムや樹脂等の高分子有機材料を主体として形成すること
もできる。

【００１４】本発明の好ましい形態によれば、吐出弁
は、吐出路に連通する弁ポートを開閉するように弾性変
形可能な弁部を有しており、弁部が受ける水圧に基づい
て弁部が弾性変形して弁ポートが開放することができ
る。弾性変形可能な弁部としては、ゴムや樹脂等の高分
子有機材料を主体として形成することができる。

【００１５】本発明に係る燃料電池装置としては、燃料
電池に供給される燃料には、燃料電池での使用に適する
ように燃料を改質した改質ガスや未改質の燃料も含まれ
る。従って、本発明に係る燃料電池装置としては、燃料
電池で用いるのに好ましい水素含有ガスである改質ガス
に燃料を改質させる改質部を有するタイプでも良いし、
あるいは、改質部を有さずに、メタノール等の燃料を燃
料極で直接酸化させて水素を形成するタイプでも良い。

【００１６】燃料電池は燃料及び酸化剤ガスに基づいて
発電するものであり、電池セルを積層した方式を例示で
きる。代表的な燃料としては炭化水素系等の燃料ガスが
挙げられ、メタン、プロパン、ブタン等の少なくとも１
種を主要成分とするガスを用いることができ、天然ガ
ス、メタノール、ガソリン、バイオガスを例示すること
ができる。燃料としては、燃料を改質した改質ガスであ
る水素含有ガスを用いることができる。酸化剤ガスとし
ては空気などの酸素含有ガスを用いることができる。燃
料電池は業務用、家庭用、定置用、車載用、固定式、可
動式、ポータブル式を問わない。

【００１７】

【実施例】（第１実施例）本発明を具体化した第１実施
例を図１に示す。燃料電池装置は、図１に示すように、
燃料及び酸化剤ガスとしての空気に基づいて発電する燃
料電池８と、ガス通過部材としての凝縮部１０と、凝縮
部１０よりも下方に設けられた排水部として機能する水
タンク６と、凝縮部１０から下方に向けて延設された凝
縮部１０と水タンク６とをつなぐ吐出路１４０とを有す
る。燃料電池８は、燃料としての水素含有ガスが供給さ
れる燃料極と、酸化剤ガスとしての酸素含有ガスである
空気が供給される酸化剤極である空気極と、燃料電池８
をこれの内部から冷却する冷却通路２２とをもつ。

【００１８】図１に示すように、凝縮部１０は箱状をな
しており、冷却機能を有するものであり、水分を含む水
素含有ガスのオフガスが通過する室１０ｒと、室１０ｒ
の底を形成すると共に水が滞留まる室底面１００と、室
底面１００の下部に形成された吐出ポート１２０とを有
する。冷却水等の冷却媒体が流れる熱交換通路３１の一
部３１ｅが凝縮部１０の室１０ｒに配置されているた
め、凝縮部１０の室１０ｒ内は冷却される。凝縮部１０
の底に形成されている室底面１００は、水を流下させ得
るように吐出ポート１２０に向けて下降傾斜している。
吐出路１４０は、凝縮部１０の室底面１００の吐出ポー
ト１２０から下方に向けて延設されており、凝縮部１０
の室底面１００に溜まった水を吐出ポート１２０から水
タンク６に吐出するものである。水タンク６は大気に連
通する大気連通口６ｍを有する。

【００１９】水素含有ガスは水素供給通路９、弁９ａを
経て燃料電池８の燃料極に供給される。酸素含有ガスで
ある空気（酸化剤ガス）は空気供給通路１６を経て燃料
電池８の空気極に供給される。燃料電池８の燃料極に供
給された水素含有ガスと、燃料電池８の空気極に供給さ
れた空気とで、燃料電池８で発電が行われる。燃料電池
８の燃料極のマニホルド８５の出口８ｅから吐出された
水素含有ガスの発電後のオフガスは、燃料オフガス通路
１２及び弁１０ａを経て凝縮部１０の室１０ｒに供給さ
れる。凝縮部１０の室１０ｒに供給された水素含有ガス
のオフガスは、熱交換通路３１で冷却されるため、オフ
ガスに含まれている水分は凝縮されて凝縮水として生成
し、凝縮部１０の室底面１００に滞留する。即ち、オフ
ガスは凝縮部１０で水分が除去され乾燥される。なお、
凝縮部１０を通過したオフガスは、燃料オフガス通路１
２、弁１０ｃを経て所定の場所に供給される。

【００２０】さて本実施例によれば、凝縮部１０の室底
面１００に形成されている吐出ポート１２０には、水圧
に応答して開閉する水圧応答式の吐出弁として機能する
逆止弁２００が設けられている。逆止弁２００は、吐出
路１４０に連通する弁ポート２０１と、弁ポート２０１
を開放可能及び閉鎖可能な弁部２０２と、弁部２０２を
閉鎖方向に付勢する弾性部としてのバネ部２０３とをも
つ。凝縮部１０の室１０ｒのガス圧力をＰ１とし、室底
面１００に滞留している水の高さｈ１に基づく水圧をＰ
２とし、吐出ポート１２０から弁部２０２までの水の高
さｈ２に基づく水圧をＰ３とし、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３の合
計圧を圧力ＰＡとする。圧力ＰＡが逆止弁２００の弁部
２０２にこれを開放させる開弁力として作用する。通常
の状態では、逆止弁２００のバネ部２０３のバネ力Ｆは
圧力ＰＡに打ち勝つように設定されているため、逆止弁
２００は通常時に閉鎖しており、弁部２０２は弁ポート
２０１を閉鎖している。このように逆止弁２００が閉鎖
されているとき、凝縮部１０の室１０ｒの室底面１００
に滞留している水が吐出ポート１２０から吐出路１４０
に吐出されることは阻止されている。このため凝縮部１
０の室１０ｒの室底面１００には、シールに必要な量の
水が滞留している。このように凝縮部１０の室底面１０
０に水が滞留していれば、滞留している水により吐出ポ
ート１２０が覆われてシールされるため、凝縮部１０の
室１０ｒの水素含有ガスのオフガスは、室底面１００の
吐出ポート１２０から吐出路１４０及び水タンク６に漏
出することが抑えられる。

【００２１】燃料電池８の運転が継続すると、燃料電池
８の燃料極から水素含有ガスのオフガスが次々と凝縮部
１０の室１０ｒに供給されるため、凝縮部１０の室１０
ｒで凝縮される水の量が次第に増加する。そのため凝縮
部１０の室底面１００における滞留水の水量が次第に増
加する。凝縮部１０の室底面１００における滞留水の水
量が設定値を越えると、前記した圧力ＰＡが次第に大き
くなり、逆止弁２００のバネ部２０３のバネ力に打ち勝
ち、逆止弁２００の弁部２０２が自動的に開放し、逆止
弁２００の弁ポート２０１が開放される。即ち、逆止弁
２００は圧力応答式であるため、凝縮部１０の室１０ｒ
の室底面１００に滞留している水量に基づく水圧に応答
して逆止弁２００の弁部２０２が自動的に開放し、凝縮
部１０の室底面１００の水は重力により吐出ポート１２
０及び吐出路１４０を経て水タンク６内に自動的に回収
される。これにより凝縮部１０の室底面１００に過剰の
水が滞留することが抑えられ、凝縮部１０の室底面１０
０の上方の室１０ｒの容積が確保され、凝縮部１０の室
１０ｒに供給されたオフガスを凝縮により乾燥させるこ
とができる。

【００２２】凝縮部１０の室底面１００における滞留水
量が設定値未満となると、ｈ１が低下するため、前記し
た圧力ＰＡに逆止弁２００のバネ部２０３のバネ力が打
ち勝つ。このためバネ部２０３のバネ力により逆止弁２
００の弁部２０２が自動的に閉鎖し、弁ポート２０１が
閉鎖される。即ち、凝縮部１０の室１０ｒの室底面１０
０に滞留している水量に応答して逆止弁２００の弁部２
０２が自動的に閉鎖される。このため凝縮部１０の室底
面１００には水シールに必要な量の水が残留することに
なる。よって、残留している水により吐出ポート１２０
が覆われてシールされるため、凝縮部１０の室１０ｒの
水素含有ガスのオフガスは、室底面１００の吐出ポート
１２０から吐出路１４０及び水タンク６に漏出すること
が抑えられる。

【００２３】以上説明したように本実施例に係る燃料電
池装置によれば、従来技術とは異なり、凝縮部１０内の
水位のハイレベルを検知する電気式のハイレベルセン
サ、凝縮部１０内の水位のローレベルを検知する電気式
のローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検
出信号に基づいて開放する電磁弁を廃止することができ
る。故に、消費電力の低減、サイズの小型化において有
利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されてい
るため、消費電力の低減、サイズの小型化において不利
であるが、本発明に係る燃料電池装置によれば、励磁ソ
レノイドを有する電磁弁を廃止できるため、消費電力の
低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利である。

【００２４】（第２実施例）本発明を具体化した第２実
施例について図２を参照して説明する。第２実施例は燃
料ガスを改質する改質系を有するものである。第２実施
例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的
には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心
として説明する。この燃料電池装置は、図２に示すよう
に、水素含有ガス及び空気に基づいて発電する燃料電池
８と、ガス通過部材としての凝縮部１０と、凝縮部１０
よりも下方に設けられた排水部として機能する水タンク
６と、凝縮部１０から下方に向けて延設され凝縮部１０
と水タンク６とをつなぐ吐出路１４０とを有する。凝縮
部１０は箱状をなしており、冷却機能を有するものであ
り、水分を含む水素含有ガスのオフガスが通過する室１
０ｒと、室１０ｒの底を形成すると共に水が滞留まる室
底面１００と、室底面１００に形成された吐出ポート１
２０とを有する。冷却水等の冷却媒体が流れる熱交換通
路３１の一部３１ｅが凝縮部１０の室１０ｒには配置さ
れているため、凝縮部１０の室１０ｒ内は冷却される。
凝縮部１０の底面に形成されている室底面１００は、水
を流下させ得るように吐出ポート１２０に向けて下降傾
斜している。吐出路１４０は、凝縮部１０の室底面１０
０の吐出ポート１２０から下方に向けて延設されてお
り、凝縮部１０の室底面１００に溜まった水を吐出ポー
ト１２０から水タンク６に吐出するものである。

【００２５】本実施例では燃料ガスの改質反応を行う改
質系１Ｍが設けられている。改質系１Ｍは、燃焼用の燃
料ガスが供給されて燃焼される燃焼部１３と、燃焼部１
３の近傍に設けられ改質反応に適する温度域に燃焼部１
３で加熱される改質部１と、ＣＯを除去するＣＯ除去部
５と、改質反応に用いる水蒸気を水から生成する蒸発部
２とを備えている。燃料電池８の燃料極のマニホルド８
５と凝縮部１０とは弁１０ａを介して燃料オフガス通路
１２により接続されている。燃料オフガス通路１２は、
燃料電池８の燃料極の発電の後のオフガスを凝縮部１０
に供給する通路である。この燃料オフガス通路１２は、
弁１０ｃを介して凝縮部１０と改質系１Ｍの燃焼部１３
とをつないでいる。水タンク６の通水口６ｘは原料水供
給通路７、水搬送用のポンプ７ｆ、開閉制御弁７ｈを経
て改質系１Ｍの蒸発部２につながれている。

【００２６】都市ガス等の改質用の燃料ガスが改質部１
に供給されると、蒸発部２からの水蒸気と共に燃料ガス
が反応し、改質反応が改質部１において発生し、水素含
有ガスが生成される。生成された水素含有ガスは水素供
給通路９、弁９ａを経て燃料電池８の燃料極に供給され
る。酸素含有ガスである空気（酸化剤ガス）は空気供給
通路１６を経て燃料電池８の空気極に供給される。燃料
電池８の燃料極に供給された水素含有ガスと、空気供給
通路１６から燃料電池８の空気極に供給された空気と
で、燃料電池８で発電が行われる。燃料電池８の燃料極
のマニホルド８５の出口８ｅから吐出された水素含有ガ
スの発電後のオフガスは、燃料オフガス通路１２及び弁
１０ａを経て凝縮部１０内に供給される。凝縮部１０内
に供給された水素含有ガスのオフガスは、熱交換通路３
１で冷却されるため、オフガスに含まれている水分は凝
縮されて水となり、凝縮部１０の室底面１００に滞留す
る。即ち、オフガスは凝縮部１０で水分が除去され乾燥
される。凝縮部１０で水分が低減された水素含有ガスの
オフガスは、燃料オフガス通路１２、弁１０ｃを経て燃
焼部１３に供給され、燃焼部１３にて燃焼反応として消
費される。このように水素含有ガスのオフガスは凝縮部
１０により水分が除去されているため、このオフガスが
燃焼部１３に供給されても、燃焼部１３の温度を良好に
維持でき、燃焼部１３における燃焼反応を良好に維持で
きる。

【００２７】さて本実施例においても、図２に示すよう
に、凝縮部１０の室底面１００に形成されている吐出ポ
ート１２０には、水圧に応答して開閉する逆止弁２００
が設けられている。逆止弁２００は、吐出路１４０に連
通する弁ポート２０１を開放可能及び閉鎖可能な弁部２
０２と、弁部２０２を閉鎖方向に付勢する弾性部として
のバネ部２０３とをもつ。通常の状態では、逆止弁２０
０のバネ部２０３のバネ力Ｆは前記した圧力ＰＡに打ち
勝つように設定されているため、逆止弁２００は通常時
に閉鎖しており、弁部２０２は弁ポート２０１を閉鎖し
ている。このように逆止弁２００が閉鎖されていると
き、凝縮部１０の室１０ｒの室底面１００に滞留してい
る水が吐出ポート１２０から吐出路１４０に吐出される
ことは阻止されている。このため凝縮部１０の室１０ｒ
の室底面１００には、シールに必要な量の水が滞留して
いる。このように凝縮部１０の室底面１００に水が滞留
していれば、滞留している水により吐出ポート１２０が
覆われてシールされるため、凝縮部１０の室１０ｒの水
素含有ガスのオフガスは、室底面１００の吐出ポート１
２０から吐出路１４０及び水タンク６に漏出することが
抑えられる。

【００２８】燃料電池８の運転が継続すると、燃料電池
８の燃料極から水素含有ガスのオフガスが次々と凝縮部
１０の室１０ｒに供給されるため、凝縮部１０の室１０
ｒの室底面１００における滞留水の水量が次第に増加す
る。凝縮部１０の室底面１００における滞留水の水量が
設定値を越えると、前記した圧力ＰＡが次第に大きくな
り、逆止弁２００のバネ部２０３のバネ力に打ち勝ち、
逆止弁２００の弁部２０２が自動的に開放し、逆止弁２
００の弁ポート２０１が開放される。即ち、凝縮部１０
の室１０ｒの室底面１００に滞留している水量に基づく
水圧に応答して逆止弁２００の弁部２０２が自動的に開
放し、凝縮部１０の室底面１００の水は吐出ポート１２
０及び吐出路１４０を経て水タンク６内に回収される。
これにより凝縮部１０の室底面１００に過剰の水が滞留
することが抑えられ、凝縮部１０の室底面１００の上方
の室１０ｒの容積が確保され、凝縮部１０の室１０ｒに
供給されたオフガスを凝縮により乾燥させることができ
る。

【００２９】凝縮部１０の室底面１００における滞留水
量が設定値未満となると、前記した圧力ＰＡが小さくな
るため、逆止弁２００のバネ部２０３のバネ力が圧力Ｐ
Ａに打ち勝つ。このためバネ部２０３のバネ力により逆
止弁２００の弁部２０２が自動的に閉鎖し、弁ポート２
０１が閉鎖される。即ち、凝縮部１０の室１０ｒの室底
面１００に滞留している水量に応答して逆止弁２００の
弁部２０２が自動的に閉鎖される。このため凝縮部１０
の室底面１００には必要量の水が残留することになり、
残留している水により吐出ポート１２０が覆われてシー
ルされるため、凝縮部１０の室１０ｒの水素含有ガスの
オフガスは、室底面１００の吐出ポート１２０から吐出
路１４０及び水タンク６に漏出することが抑えられる。

【００３０】以上説明したように本実施例に係る燃料電
池装置においても、第１実施例と同様に、従来技術とは
異なり、電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセン
サ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて
開放する電磁弁を廃止することができる。故に、消費電
力の低減、サイズの小型化において有利となる。殊に電
磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、消費電力
の低減、サイズの小型化において不利であるが、本発明
に係る燃料電池装置によれば、励磁ソレノイドを有する
電磁弁を廃止できるため、消費電力の低減の面でも、サ
イズの小型化の面でも有利である。

【００３１】（第３実施例）図３は本発明を具体化した
第３実施例を示す。第３実施例は第２実施例と基本的に
は同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏す
る。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例
によれば、凝縮部１０の室底面１００の吐出ポート１２
０から下方に延設されている吐出路１４０に逆止弁２０
０が設けられている。更に、燃料電池８のうち、水素含
有ガスの発電後のオフガスが通過する燃料電池８のマニ
ホルド８５の底となる第２室底面１００Ｂには第２吐出
ポート１２０Ｂが形成されており、第２吐出ポート１２
０Ｂから第２吐出路１４０Ｂが水タンク６に向けて下方
向に向けて延設されている。第２吐出路１４０Ｂには、
水圧に応答して開閉する圧力応答式の第２逆止弁２００
Ｂが設けられている。第２逆止弁２００Ｂは、前記した
逆止弁２００と同様の構成であり、第２吐出路１４０Ｂ
に連通する第２弁ポート２０１Ｂを開放可能及び閉鎖可
能な第２弁部２０２Ｂと、第２弁部２０２Ｂを閉鎖方向
に付勢する弾性部としての第２バネ部２０３Ｂとをも
つ。第２弁部２０２Ｂには、燃料電池８のマニホルド８
５の室８５ｒの圧力、マニホルド８５の第２室底面１０
０Ｂに滞留している水の高さに基づく水圧、マニホルド
８５の第２室底面１００Ｂの第２吐出ポート１２０Ｂか
ら第２逆止弁２００Ｂの第２弁部２０２Ｂまでの水の高
さに基づく水圧の合計圧力を圧力ＰＢとする。この圧力
ＰＢが第２逆止弁２００Ｂの第２弁部２０２Ｂにこれの
開弁力として作用する。通常の状態では、第２逆止弁２
００Ｂの第２バネ部２０３Ｂのバネ力Ｆ２は上記した圧
力ＰＢに打ち勝つように設定されているため、第２逆止
弁２００Ｂは通常時に閉鎖しており、第２逆止弁２００
Ｂの第２弁部２０２Ｂは第２弁ポート２０１Ｂを閉鎖し
ている。このように第２逆止弁２００Ｂが閉鎖されてい
るとき、燃料電池８のマニホルド８５の室８５ｒの第２
室底面１００Ｂに滞留している水は、燃料電池８のマニ
ホルド８５の第２吐出ポート１２０Ｂから第２吐出路１
４０Ｂを経て水タンク６には吐出されない。このため燃
料電池８のマニホルド８５の室８５ｒの第２室底面１０
０Ｂには必要量の水が滞留している。このように燃料電
池８のマニホルド８５の第２室底面１００Ｂに滞留して
いれば、滞留している水によりマニホルド８５の第２吐
出ポート１２０Ｂが覆われてシールされるため、マニホ
ルド８５の室８５ｒ内の水素含有ガスのオフガスは、マ
ニホルド８５の第２室底面１００Ｂの第２吐出ポート１
２０Ｂから第２吐出路１４０Ｂ及び水タンク６の側に漏
出することが抑えられる。

【００３２】マニホルド８５の室８５ｒの第２室底面１
００Ｂにおける滞留水量が次第に増加して、マニホルド
８５の第２室底面１００Ｂにおける滞留水量が設定値を
越えると、圧力ＰＢが次第に大きくなり、第２逆止弁２
００Ｂのバネ部２０３のバネ力に打ち勝つ。このとき第
２逆止弁２００Ｂの第２弁部２０２Ｂが自動的に開放
し、第２逆止弁２００Ｂの第２弁ポート２０１Ｂが開放
される。すると、マニホルド８５の室８５ｒの第２室底
面１００Ｂの水は、第２吐出ポート１２０Ｂ及び第２吐
出路１４０Ｂを経て水タンク６内に自動的に回収され
る。これによりマニホルド８５の第２室底面１００Ｂに
過剰の水が滞留することが抑えられる。

【００３３】マニホルド８５の第２室底面１００Ｂにお
ける滞留水量が設定値未満となると、圧力ＰＢに第２逆
止弁２００Ｂの第２バネ部２０３Ｂのバネ力が打ち勝
ち、第２逆止弁２００Ｂの第２弁部２０２Ｂが第２バネ
部２０３Ｂのバネ力で自動的に閉鎖し、第２弁ポート２
０１Ｂが閉鎖される。即ち、マニホルド８５の室８５ｒ
の第２室底面１００Ｂに滞留している水量の水圧に応答
して第２逆止弁２００Ｂの第２弁部２０２Ｂが自動的に
閉鎖される。このためマニホルド８５の第２室底面１０
０Ｂには必要量の水が残留するため、残留している水に
より第２吐出ポート１２０Ｂが覆われてシールされ、マ
ニホルド８５の室８５ｒの水素含有ガスのオフガスは、
第２室底面１００Ｂの第２吐出ポート１２０Ｂから吐出
路１４０Ｂ及び水タンク６の側に漏出することが抑えら
れる。

【００３４】以上説明したように本実施例に係る燃料電
池装置においても、第１実施例と同様に、従来技術とは
異なり、電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセン
サ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて
開放する電磁弁を廃止することができる。故に、消費電
力の低減、サイズの小型化において有利となる。殊に電
磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、消費電力
の低減、サイズの小型化において不利であるが、本発明
に係る燃料電池装置によれば、励磁ソレノイドを有する
電磁弁を廃止できるため、消費電力の低減の面でも、サ
イズの小型化の面でも有利である。

【００３５】更に本実施例によれば、図３に示すよう
に、吐出路１４０には、吐出路１４０を曲成することに
より通水抵抗部１６０が形成されている。通水抵抗部１
６０は、吐出路１４０のうち逆止弁２００よりも下方に
設けられている。本実施例によれば、逆止弁２００の弁
部２０２の閉鎖動作が事情により遅れるときであって
も、あるいは、凝縮部１０の室１０ｒの圧力が瞬間的に
過大になるときであっても、通水抵抗部１６０が吐出路
１４０に形成されているため、凝縮部１０の室底面１０
０に滞留しているシール用の水が吐出ポート１２０から
過剰に吐出されてしまうことを抑えることができる。故
に、シールに必要される量の水を凝縮部１０の室底面１
００に滞留させるのに有利である。

【００３６】更に図３に示すように、燃料電池のマニホ
ルド８５の第２室底面１００Ｂから延設されている第２
吐出路１４０Ｂにも、第２吐出路１４０Ｂを曲成するこ
とにより第２通水抵抗部１６０Ｂが形成されている。第
２通水抵抗部１６０Ｂは、第２吐出路１４０Ｂのうち第
２逆止弁２００Ｂよりも下方に設けられている。本実施
例によれば、第２逆止弁２００Ｂの第２弁部２０２Ｂの
閉鎖動作が事情により遅れるときであっても、あるい
は、マニホルド８５内の圧力が瞬間的に過大になるとき
であっても、第２通水抵抗部１６０Ｂが第２吐出路１４
０Ｂに形成されているため、燃料電池８のマニホルド８
５の第２室底面１００Ｂに滞留しているシール用の水が
第２吐出ポート１２０Ｂから過剰に吐出されることを抑
えることができ、燃料電池８のマニホルド８５の第２室
底面１００Ｂにシール用の水を滞留させるのに有利であ
る。

【００３７】（第４実施例）図４は本発明を具体化した
第４実施例を示す。第４実施例は第３実施例と基本的に
は同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏す
る。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例
によれば、吐出路１４０には、通水抵抗部として機能す
る絞り１８０が形成されている。逆止弁２００の弁部２
０２の閉鎖動作が遅れるときであっても、あるいは、凝
縮部１０の室１０ｒの圧力が瞬間的に過大になるときで
あっても、通水抵抗部としての絞り１８０が吐出路１４
０に形成されているため、凝縮部１０の室底面１００に
滞留しているシール用の水が吐出ポート１２０から過剰
に吐出されることを抑えることができ、凝縮部１０の室
底面１００にシール用の水を滞留させるのに有利であ
る。

【００３８】更に燃料電池のマニホルド８５の第２室底
面１００Ｂから延設されている第２吐出路１４０Ｂに
も、通水抵抗部として機能する第２絞り１８０Ｂが形成
されている。第２逆止弁２００Ｂの第２弁部２０２Ｂの
閉鎖動作が事情により遅れるときであっても、あるい
は、マニホルド８５内の圧力が瞬間的に過大になるとき
であっても、通水抵抗部としての第２絞り部１８０Ｂが
第２吐出路１４０Ｂに形成されているため、燃料電池８
のマニホルド８５の第２室底面１００Ｂに滞留している
シール用の水が第２吐出ポート１２０Ｂから過剰に吐出
されることを抑えることができる。故に、燃料電池８の
マニホルド８５の第２室底面１００Ｂにシール用の水を
必要量滞留させるのに有利である。なお、絞り１８０は
吐出路１４０のうち逆止弁２００よりも下方に設けられ
ていると共に、第２絞り１８０Ｂは第２吐出路１４０Ｂ
のうち第２逆止弁２００Ｂよりも下方に設けられている
が、これに限定されるものではない。

【００３９】（第５実施例）図５は本発明を具体化した
第５実施例を示す。第５実施例は第１実施例と基本的に
は同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏す
る。以下、異なる部分を中心として説明する。吐出弁と
して機能する逆止弁２００Ｃは、吐出路１４０に連通す
る弁ポート２０１Ｃを開放可能及び閉鎖可能な弁部２０
２Ｃと、弁部２０２Ｃが弁ポート２０１Ｃを閉鎖する方
向に付勢する弾性部としてのコイル状のバネ部２０３Ｃ
と、弁部２０２Ｃ及びバネ部２０３Ｃを保持すると共に
弁ポート２０１Ｃを有する基部２０５Ｃとを有してい
る。弁部２０２Ｃの受圧面２０４Ｃが受ける水圧がバネ
部２０３Ｃのバネ力に打ち勝つと、弁部２０２Ｃが開放
する方向に動作して基部２０５Ｃの弁ポート２０１Ｃが
開放される。弁部２０２Ｃの受圧面２０４Ｃが受ける水
圧が低下すると、弁部２０２Ｃが閉鎖する方向に動作し
て基部２０５Ｃの弁ポート２０１Ｃが閉鎖される。

【００４０】（第６実施例）図６は本発明を具体化した
第６実施例を示す。第６実施例は第１実施例と基本的に
は同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏す
る。以下、異なる部分を中心として説明する。吐出弁と
して機能する逆止弁２００Ｄは、吐出路１４０に連通す
る弁ポート２０１Ｄを開放可能及び閉鎖可能な弁部２０
２Ｄと、弁部２０２Ｄが弁ポート２０１Ｄを閉鎖する方
向に付勢する弾性部としてのバネ部２０３Ｄと、弁部２
０２Ｄ及びバネ部２０３Ｄを保持すると共に弁ポート２
０１Ｄを有する基部２０５Ｄとを有している。弁部２０
２Ｄの受圧面２０４Ｄが受ける水圧がバネ部２０３Ｄの
バネ力に打ち勝つと、弁部２０２Ｄが開放する方向に動
作して基部２０５Ｄの弁ポート２０１Ｄが開放される。
弁部２０２Ｄの受圧面２０４Ｄが受ける水圧が低下する
と、弁部２０２Ｄが閉鎖する方向に動作して基部２０５
Ｃの弁ポート２０１Ｄが閉鎖される。基部２０５Ｄの雌
螺子部２０６Ｄには、可動部２０７Ｄの雄螺子部２０８
Ｄが螺進退可能に螺着されている。可動部２０７Ｄの溝
２０９Ｄに工具をはめて可動部２０７Ｄを回動させ、雄
螺子部２０８Ｄを適宜螺進退させれば、可動部２０７Ｄ
の位置をバネ部２０３Ｄのバネ力の方向において調整で
き、これによりバネ部２０３Ｄのバネ力を調整でき、ひ
いては逆止弁２００Ｄが開放するときの水圧量を調整す
ることができる。

【００４１】（第７実施例）図７は本発明を具体化した
第７実施例を示す。第７実施例は第１実施例と基本的に
は同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏す
る。以下、異なる部分を中心として説明する。吐出弁と
して機能する逆止弁２００Ｅは、吐出路１４０に連通す
る弁ポート２０１Ｅを開放可能及び閉鎖可能な弾性変形
可能な高分子有機材料としてのゴムや樹脂を主体として
形成された弁部２０２Ｅと、弁部２０２Ｅを保持すると
共に弁ポート２０１Ｅを有する基部２０５Ｅとを有して
いる。弁部２０２Ｅの受圧面２０４Ｅが受ける水圧が増
加すると、水圧に応答して弁部２０２Ｅが弾性変形し、
弁ポート２０１Ｅが開放される。弁部２０２Ｅの受圧面
２０４Ｅが受ける水圧が低下すると、弁部２０２Ｅが閉
鎖する方向に動作して基部２０５Ｅの弁ポート２０１Ｅ
が閉鎖される。

【００４２】（適用例）以下、本発明の適用例について
説明する。図８は定置形の燃料電池装置の概念図を示
す。本例に係る燃料電池装置は、図８に示すように、燃
料としての燃料ガスと水蒸気とで改質反応を生じさせて
発電に適する水素含有ガスを生成する改質系１Ｍが設け
られている。改質系１Ｍは、燃料ガスと水蒸気とを反応
させて改質反応を生じさせて発電に適する水素含有ガス
を生成する改質部１、原料水を蒸発させて改質反応で使
用する水蒸気を生成する蒸発部２、改質部１を改質反応
に適する温度領域に加熱するための燃焼部１３、ＣＯ除
去部５で構成される。燃焼部１３の熱は改質部１に伝達
されるため、改質部１は改質反応に適するように高温と
される。ＣＯ除去部５は、改質部１で生成された水素含
有ガスに含まれている一酸化炭素を除去するものであ
る。ＣＯ除去部５は、シフト反応により一酸化炭素を低
減させるＣＯシフト部と、空気を用いて一酸化炭素を低
減させるＣＯ選択酸化部とを有するが、これらに限定さ
れるものではない。

【００４３】燃料ガスを改質部１に熱交換部３を経て供
給する燃料ガス供給通路（燃料供給通路）４が設けられ
ている。燃料ガス供給通路４の上流端は燃料ガス源１５
（都市ガスの配管）に接続されており、メタン、プロパ
ン、ブタン等の少なくとも１種を主要成分とする燃料ガ
スを供給する。燃料ガス供給通路４には、２個並設され
た弁２７，２８からなる二連弁２９，燃料ガス搬送用の
ポンプ４ｐ、脱硫部４ａ、弁４ｂ、合流部４ｃが設けら
れている。合流部４ｃは、燃料ガス供給通路４からの燃
料ガスと蒸発部２で蒸発された水蒸気とを合流させて混
合し、熱交換部３を介して改質部１に供給する。

【００４４】燃焼用の燃料ガスを燃焼部１３に供給する
燃焼部連通路１４が設けられている。燃焼部連通路１４
は、燃料ガス供給通路４と燃焼部１３とを分岐部４ｍを
介して接続する。燃焼部連通路１４には、燃焼用の燃料
ガスを燃焼部１３に向けて搬送するガス搬送源としての
ポンプ１４ｐが設けられている。燃料ガス供給通路４か
ら供給された燃料ガスは、ポンプ１４ｐにより燃焼部連
通路１４を経て燃焼部１３に供給され、燃焼部１３で燃
焼反応に使用されるため、燃焼部１３が高温となる。燃
焼部１３により改質部１０が加熱されるため、改質部１
の温度を改質反応に適するように温度領域に維持するこ
とができ、ひいては改質部１において改質反応により水
素含有ガスを効果的に発生させることができる。

【００４５】図８に示すように、燃料電池８が設けられ
ている。燃料電池８は、酸素含有ガスとしての空気（酸
化剤ガス）と水素含有ガスとで発電するものである。燃
料電池８は高分子電解質型であり、プロトン伝導性高分
子膜を電解質として用いたセルを複数積層したスタック
で構成されている。改質部１で生成された水素含有ガス
を弁９ａを経て燃料電池８の燃料極に供給する水素供給
通路９（燃料供給通路）が設けられている。

【００４６】図８に示すように、酸素含有ガスとしての
発電用の空気を燃料電池８の空気極に供給する空気供給
通路１６（酸化剤供給通路）が設けられている。空気供
給通路１６には空気清浄化用のフィルタ１６ａ、空気搬
送用のファン１６ｂ、空気加湿用の加湿部２０が設けら
れている。加湿部２０は、燃料電池８に供給する酸素含
有ガスである空気を加湿する。燃料電池８の電解質膜が
過剰に乾燥されると、燃料電池８の発電効率が低下する
ため、燃料電池８の空気極に供給する空気を加湿するも
のである。

【００４７】燃料電池８の燃料極の出口８ｅから排出さ
れた発電後の水素含有ガスのオフガスを燃焼部１３に流
す燃料オフガス通路１２が設けられている。燃料オフガ
ス通路１２には弁１０ａ、燃料極側の凝縮部１０、弁１
０ｃが設けられている。燃料極側の凝縮部１０は、燃料
オフガス通路１２において燃焼部１３と燃料電池８との
間に位置するように設けられており、燃料電池８の燃料
極の出口８ｅから排出された水素含有ガスのオフガスに
含まれている水分を除去する。これにより水分が除去さ
れたオフガスが燃料オフガス通路１２を経て燃焼部１３
に供給され、燃焼反応として使用される。このように水
分が除去されたオフガスが燃焼部１３に供給され、燃焼
反応として使用されるため、水素含有ガスのオフガスを
再利用できる。このとき水素含有ガスのオフガスに含ま
れている水分が除去されているため、燃焼部１３の温度
低下が抑えられ、燃焼部１３における燃焼反応を良好に
行うことができる。

【００４８】燃料電池８の空気極から排出された発電後
の空気のオフガスを流して大気中に排出させる空気オフ
ガス通路（酸化剤オフガス通路）１８が設けられてい
る。空気オフガス通路１８に加湿部２０が設けられてい
る。

【００４９】給水源としての水道管と蒸発部２とを接続
する原料水供給通路７が設けられている。原料水供給通
路７から蒸発部２に供給された水は、蒸発部２において
加熱されて水蒸気となり、改質部１における改質反応に
使用される。原料水供給通路７には、原料水浄化用のフ
ィルタ７ａ、弁７ｂ、弁７ｃ、原料水の浄化度を高める
水精製装置７ｄ、水タンク６、原料水搬送用のポンプ７
ｆ、開閉制御弁７ｈが設けられている。水タンク６は凝
縮部１０よりも下方に配置されており、吐出路１４０を
介して凝縮部１０と水タンク６は接続されている。凝縮
部１０に室底面１００で滞留している水は、吐出路１４
０、逆止弁２００を経て水タンク６に移行する。

【００５０】また図８に示すように、燃料電池８の熱を
奪う冷却水が流れる電池用の冷却通路２２が設けられて
いる。電池用の冷却通路２２には、ポンプ２２ｐ、熱交
換部２３が設けられている。燃料電池装置全体で発生す
る熱を奪って湯として貯留する貯湯部２６が湯温センサ
２６ｎと共に設けられている。貯湯部２６の吐出口２６
ｉから延設された熱交換通路３１には、冷却水搬送用の
ポンプ３１ｐ、燃料側の凝縮部１０が設けられており、
更に適宜の部位に図略の複数の熱交換部が設けられてい
る。従って貯湯部２６から熱交換通路３１を流れた冷却
水は、燃料側の凝縮部１０を経て、更に適宜の部位に設
けた図略の複数の熱交換部を流れ、熱交換により加熱さ
れ、熱交換部２３を経て、貯湯部２６の吸入口２６ｏに
帰還する。このため、貯湯部２６に貯留されている冷却
水は熱を帯び、湯となる。貯湯部２６の冷却水である湯
は、他の用途への給湯源として利用できる。貯湯部２６
には給水源である水道から水が補給通路２６ｋを経て補
給される。制御装置３９には各種の信号（Ｓ１，Ｓ２
等）が入力される。

【００５１】本例においても、吐出弁としての逆止弁２
００は通常時に閉鎖している。このように逆止弁２００
が閉鎖されているとき、凝縮部１０の室１０ｒの室底面
１００に滞留している水が吐出ポート１２０から吐出路
１４０に吐出されることは阻止されている。このため凝
縮部１０の室底面１００には必要量の水が滞留してい
る。このように凝縮部１０の室底面１００に水が滞留し
ていれば、滞留している水により室底面１００の吐出ポ
ート１２０が覆われてシールされているため、凝縮部１
０の水素含有ガスのオフガスは、室底面１００の吐出ポ
ート１２０から吐出路１４０及び水タンク６の側に漏出
することが抑えられる。

【００５２】燃料電池８の運転が継続すると、燃料電池
８の燃料極の出口８ｅから水素含有ガスのオフガスが次
々と凝縮部１０に供給されるため、凝縮部１０の室底面
１００における滞留水の水量が次第に増加する。凝縮部
１０の室底面１００における滞留水の水量が設定値を越
えると、逆止弁２００の弁部２０２が自動的に開放し、
逆止弁２００の弁ポート２０１が開放される。即ち、凝
縮部１０の室１０ｒの室底面１００に滞留している水量
に基づく水圧に応答して逆止弁２００の弁部２０２が自
動的に開放し、凝縮部１０の室底面１００の水は吐出ポ
ート１２０及び吐出路１４０を経て水タンク６内に回収
される。これにより凝縮部１０の室底面１００に過剰の
水が滞留することが抑えられ、凝縮部１０の室底面１０
０の上方の室１０ｒの容積が確保され、凝縮部１０の室
１０ｒに供給されたオフガスを凝縮により乾燥させるこ
とができる。水タンク６に回収された水は蒸発部２に送
られ、改質反応に使用される水蒸気として再利用され
る。

【００５３】凝縮部１０の室底面１００における滞留水
量が設定値未満となると、バネ部２０３のバネ力により
逆止弁２００の弁部２０２が自動的に閉鎖する。即ち、
凝縮部１０の室１０ｒの室底面１００に滞留している水
量に応答して逆止弁２００が自動的に閉鎖される。この
ため凝縮部１０の室底面１００には必要量の水が残留す
ることになり、残留している水により吐出ポート１２０
が覆われてシールされるため、凝縮部１０の水素含有ガ
スのオフガスは、室底面１００の吐出ポート１２０から
吐出路１４０及び水タンク６の側に漏出することが抑え
られる。

【００５４】以上説明したように本例に係る燃料電池装
置においても、従来技術とは異なり、電気式のハイレベ
ルセンサ、ローレベルセンサ、更には、これらのセンサ
からの検出信号に基づいて開放する電磁弁を廃止するこ
とができる。故に、消費電力の低減、サイズの小型化に
おいて有利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備
されているため、消費電力の低減、サイズの小型化にお
いて不利であるが、本発明に係る燃料電池装置によれ
ば、励磁ソレノイドを有する電磁弁を廃止できるため、
消費電力の低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利
である。

【００５５】（その他）上記した第１実施例では、水素
含有ガスまたはオフガスが流れる凝縮部１０から延設さ
れた吐出路１４０に逆止弁２００が設けられているが、
これに限らず、水素含有ガスまたはオフガスが流れる経
路に設けられた凝縮部１０以外のガス通過部材と水タン
ク６とをつなぐ吐出路を設け、この吐出路に逆止弁を設
けることにしても良い。

【００５６】上記した第１実施例では燃料ガス源１５は
都市ガスの配管であるが、これに限らず、水素ガス等の
燃料ガスを装填したガスタンクでも良い。燃料として燃
料ガス（都市ガス等）を用いているが、これに限られる
ものではない。酸化剤である酸素含有ガスとして空気を
用いているが、これに限られるものではない。上記した
第１実施例では、吐出ポート１２０から下方向に延設さ
れた吐出路１４０に逆止弁２００が設けられているが、
吐出ポート１２０自体に逆止弁２００を設けることにし
ても良い。この場合には、逆止弁２００を開放動作させ
るための水圧を作用させる水を室底面１００上に滞留さ
せる必要がある。

【００５７】また上記した第１実施例では、前記したよ
うに凝縮部１０の室１０ｒで生成した水を凝縮部１０の
室１０ｒの室底面１００の上に滞留させることにしてい
るが、場合によっては、吐出路１４０のうち吐出ポート
１２０と逆止弁２００との間にのみ水を滞留させ、この
滞留水により吐出ポート１２０をシールすることにして
も良い。

【００５８】本発明に係る燃料電池装置は上記した実施
例及び適用例に示す配管系統を有する例に限定されるも
のではない。また上記した適用例は定置用の燃料電池装
置に適用しているが、これに限らず、車両に搭載される
燃料電池装置に適用しても良い。その他、本発明は上記
した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱
しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。

【００５９】上記した記載から次の技術的思想も把握で
きる。 （付記項１）燃料極と酸化剤極とを有する燃料電池と、
燃料ガス、これのオフガス、酸化剤ガス、これのオフガ
スのうちの少なくとも一つに含まれている水分に基づい
て生成された水が滞留可能な室底面と前記室底面に形成
された吐出ポートとを有するガス通過部材と、前記ガス
通過部材の前記室底面の前記吐出ポートよりも下方に設
けられた排水部に向けて前記ガス通過部材の前記吐出ポ
ートから下方に延設され、前記室底面に溜まった水を前
記吐出ポートから前記排水部に吐出する吐出路とを具備
する燃料電池装置において、前記吐出路または前記吐出
ポートには、通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い前記吐
出路から前記排水部への水の吐出を阻止すると共に、水
圧に応答して開放し開放に伴い水を前記吐出路を経て前
記排水部に吐出させる水圧応答式の吐出弁が設けられて
いることを特徴とする燃料電池装置。 （付記項２）燃料が供給される燃料極と酸化剤ガスが供
給される酸化剤極とを有する燃料電池と、燃料ガス、こ
れのオフガス、酸化剤ガス、これのオフガスのうちの少
なくとも一つに含まれている水分に基づいて生成された
水が滞留可能な室底面と前記室底面に形成された吐出ポ
ートとを有するガス通過部材と、前記ガス通過部材の前
記室底面の前記吐出ポートよりも下方に設けられた水タ
ンク等の排水部に向けて、前記ガス通過部材の前記室底
面の前記吐出ポートから下方に向けて延設され、前記室
底面に溜まった水を前記吐出ポートから前記水タンクに
吐出する吐出路とを具備する燃料電池装置において、前
記吐出路または前記吐出ポートには、通常時に閉鎖して
おり、閉鎖に伴い前記室底面の前記吐出ポートを水でシ
ールすると共に、前記室底面における滞留水の水圧に応
答して開放し、開放に伴い前記室底面の水を前記吐出路
を経て前記水タンクに吐出させる水圧応答式の吐出弁が
設けられていることを特徴とする燃料電池装置。 （付記項３）各請求項及び各付記項において、吐出路に
は通水抵抗部が設けられていることを特徴とする燃料電
池装置。滞留している水が過剰に吐出することが抑えら
れる。

【００６０】

【発明の効果】本発明に係る燃料電池装置によれば、吐
出路または吐出ポートに水圧応答式の吐出弁が設けられ
ている。この吐出弁は通常時に閉鎖しており、吐出弁が
閉鎖しているときには、ガス通過部材の室に供給された
燃料ガスまたはこれのオフガスがガス通過部材の室底面
の吐出ポートから排水部に漏出することが抑えられる。
滞留水の水量が増加して水圧が増加すると、増加した水
圧に応答して吐出弁が開放し、滞留水を吐出路を経て水
タンク等の排水部に吐出させ、過剰の滞留水を吐出する
ことができる。

【００６１】このような本発明に係る燃料電池装置によ
れば、従来用いられていた電気式のハイレベルセンサ、
ローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検出
信号に基づいて開放する電磁弁を廃止することができ
る。故に、消費電力の低減、サイズの小型化において有
利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されてい
るため、消費電力の低減、サイズの小型化において不利
であるが、本発明に係る燃料電池装置によれば、励磁ソ
レノイドを有する電磁弁を廃止できるため、消費電力の
低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る燃料電池装置の概念図であ
る。

【図２】第２実施例に係る燃料電池装置の概念図であ
る。

【図３】第３実施例に係る燃料電池装置の概念図であ
る。

【図４】第４実施例に係る燃料電池装置の概念図であ
る。

【図５】第５実施例に係る逆止弁の内部を模式的に示す
断面図である。

【図６】第６実施例に係る逆止弁の内部を模式的に示す
断面図である。

【図７】第７実施例に係る逆止弁の内部を模式的に示す
断面図である。

【図８】適用例に係る燃料電池装置の概念図である。

【符号の説明】

図中、６は水タンク（排水部）、８は燃料電池、１０は
凝縮部、１０ｒは室、１００は室底面、１２０は吐出ポ
ート、１４０は吐出路、２００は逆止弁（吐出弁）、２
１０は弁ポート、２０２は弁部、２０３はバネ部を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 伸希 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA02 CX08 CX10 5H027 AA02 KK01 MM08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料極と酸化剤極とを有する燃料電池と、 燃料ガスまたはこれのオフガスが通過する室と、前記室
   の燃料ガスまたはこれのオフガスに含まれている水分に
   基づいて生成された水が滞留可能な室底面と、前記室底
   面に形成された吐出ポートとを有するガス通過部材と、 前記ガス通過部材の前記室底面の前記吐出ポートよりも
   下方に設けられた排水部に向けて前記ガス通過部材の前
   記吐出ポートから下方に延設され、前記室底面に溜まっ
   た水を前記吐出ポートから前記排水部に吐出する吐出路
   とを具備する燃料電池装置において、 前記吐出路または前記吐出ポートには、 通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い前記吐出路から前記
   排水部への水の吐出を阻止すると共に、水圧に応答して
   開放し開放に伴い水を前記吐出路を経て前記排水部に吐
   出させる水圧応答式の吐出弁が設けられていることを特
   徴とする燃料電池装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ガス通過部材は、
   燃料ガスのオフガスに含まれている水分を凝縮させるこ
   とにより、燃料ガスのオフガスに含まれている水分を低
   減させる凝縮部であることを特徴とする燃料電池装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記ガス通過部材は、
   燃料ガスまたはこれのオフガスが通過するように前記燃
   料電池に取り付けられているマニホルドであることを特
   徴とする燃料電池装置。
4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか一項におい
   て、前記吐出弁は、前記吐出路に連通する弁ポートを開
   閉可能な弁部と、前記弁部が前記弁ポートを閉鎖する方
   向に付勢する弾性部とを有しており、前記弁部が受ける
   水圧に応答して前記弁部が動作して前記弁ポートが開放
   することを特徴とする燃料電池装置。
5. 【請求項５】請求項１〜請求項３のいずれか一項におい
   て、前記吐出弁は、前記吐出路に連通する前記弁ポート
   を開閉するように弾性変形可能な高分子有機材料を主体
   とする弁部を有しており、前記弁部が受ける水圧に応答
   して前記弁部が弾性変形して前記弁ポートが開放するこ
   とを特徴とする燃料電池装置。