燃料電池システム
【課題】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る燃料電池システムを提供する。
【解決手段】排出管４６にはベンチュリ部５２が設けられるとともに、ベンチュリ部５２内には、タンク５０に貯留された水をベンチュリ部５２に導入するための導入用ノズル５０ｂが突出されている。また、排出管４６のベンチュリ部５２よりも下流側には、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３６が設けられている。さらに、膨張室３６には、貯留された水をベンチュリ部５２に戻すための戻し配管５５が設けられるとともに、膨張室３６の出口５６ｅには、膨張室３６内に突出するようにカラー６１が設けられている。
【解決手段】排出管４６にはベンチュリ部５２が設けられるとともに、ベンチュリ部５２内には、タンク５０に貯留された水をベンチュリ部５２に導入するための導入用ノズル５０ｂが突出されている。また、排出管４６のベンチュリ部５２よりも下流側には、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３６が設けられている。さらに、膨張室３６には、貯留された水をベンチュリ部５２に戻すための戻し配管５５が設けられるとともに、膨張室３６の出口５６ｅには、膨張室３６内に突出するようにカラー６１が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４１４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池車はエンジン車両に比べて動力源から発せられる騒音が少ないため、生成水排出装置から発せられる騒音が問題になる場合がある。しかしながら、特許文献１の生成水排出装置においては、生成水排出装置から発せられる騒音対策のための構造については何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、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る燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、タンクに貯留された水は導入用ノズルからベンチュリ部内に導入されるとともに、ベンチュリ部内に導入された水は、ベンチュリ部を通過する際に急激に流速が上がった状態のガスにより霧化されて霧化水となる。ここで、ベンチュリ部内では、導入用ノズルに衝突するガスと衝突しないガスとが存在するため、導入用ノズルよりも下流側では、ガスの流れが不均一になり流速のばらつきが生じる。しかし、膨張室でガスが整流されるとともに、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。
【００１１】
また、ベンチュリ部内で霧化された霧化水の一部は、膨張室の内面に付着して水滴に戻り、落下する。落下した水滴は筒状部材上に落下するため、膨張室を流れるガスと共に出口から放出されることが防止される。そして、筒状部材上に落下した水滴は、筒状部材の外面を伝って膨張室内に貯留される。膨張室内に貯留された水は、戻し配管を介してベンチュリ部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る。
【００１２】
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要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、戻し用ノズルが導入用ノズルよりも上流側に設けられているため、導入用ノズルからベンチュリ部に導入されて霧化された霧化水が戻し用ノズルに衝突して水滴に戻ってしまうことがない。一方、戻し用ノズルからベンチュリ部に戻されて再び霧化された霧化水の一部は、導入用ノズルに衝突して水滴に戻ってしまうが、戻し用ノズルからベンチュリ部に戻される水量は、導入用ノズルからベンチュリ部に導入される水量よりも少ない。よって、ベンチュリ部内で水滴に戻る水量を少なくして、膨張室内に貯留される水を少なくすることができ、膨張室で必要とされる水溜め用のスペースを小さくすることができる。
【００１４】
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、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。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、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る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態におけるフォークリフトの概略側面図。
【図２】燃料電池システムの概略構成図。
【図３】気液分離器の平断面図。
【図４】気液分離器及びタンクを示す模式斜視図。
【図５】排出管の一部を拡大して示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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一実施形態を図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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。流路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。
【００２２】
加湿器２３は排出流路３１を介して気液分離器２４に接続されるとともに、排出流路３１には調圧バルブ３２が設けられている。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配管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）はパージガス用配管３３を介して気液分離器２４に排出される。パージガス用配管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。
【００２３】
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。
【００２４】
気液分離器２４の側板２４ａには、排出流路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の側壁２４ｄには、パージガス用配管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。気液分離器２４には排出流路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、パージガス用配管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。
【００２５】
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。
【００２６】
図５に示すように、排出管４６は、気液分離器２４側となる上流側が金属管５７によって形成されるとともに、金属管５７よりも下流側が樹脂材料からなる筒状の流路形成ブロック５６によって形成されている。流路形成ブロック５６の一端には導入口５６ａが形成されるとともに、金属管５７が接続されている。また、流路形成ブロック５６の他端には出口５６ｅが形成されている。
【００２７】
また、流路形成ブロック５６内において、気液分離器２４側にはベンチュリ部５２が形成されるとともに、ベンチュリ部５２よりも下流側には膨張室３６が形成されている。ベンチュリ部５２は、排出管４６の流路が最も絞られる部位である小径部５３を有するとともに、小径部５３から気液分離器２４側及び膨張室３６側へ向かうにつれて拡径する第１及び第２拡径部５４ａ，５４ｂを有する。
【００２８】
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の基端が接続されている。また、導入管５０ａの先端には導入用ノズル５０ｂが設けられるとともに、導入用ノズル５０ｂは、流路形成ブロック５６を貫通してベンチュリ部５２の小径部５３内に突出している。よって、ベンチュリ部５２内とタンク５０とは、導入管５０ａ及び導入用ノズル５０ｂを介して連通している。
【００２９】
膨張室３６は、第２拡径部５４ｂよりも拡径する拡径部３６ａと、この拡径部３６ａにおける最も拡径した部位から排出管４６の軸方向に沿って同径で延びる同径部３６ｂとを有する。膨張室３６において、同径部３６ｂに対応する部位には、水抜き穴３６ｃが形成されるとともに、この水抜き穴３６ｃには戻し配管５５の基端が接続されている。戻し配管５５の先端には戻し用ノズル５５ａが設けられるとともに、戻し用ノズル５５ａは、流路形成ブロック５６を貫通してベンチュリ部５２の小径部５３内に突出している。小径部５３において、戻し用ノズル５５ａは導入用ノズル５０ｂよりも上流側に配設されている。よって、ベンチュリ部５２内と膨張室３６とは、戻し配管５５及び戻し用ノズル５５ａを介して連通している。
【００３０】
出口５６ｅには円筒状をなす筒状部材としてのカラー６１が設けられている。カラー６１は金属材料からなる。カラー６１の一端側は、出口５６ｅから膨張室３６内に突出するとともに、カラー６１における一端側の外周面と膨張室３６の内周面との間に隙間が形成されている。一方、カラー６１の他端側は、その外周面全体が出口５６ｅの内周面全体と接するとともに、カラー６１における他端側の外周面と出口５６ｅとの間がシールされている。
【００３１】
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、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。
【００３２】
気液分離器２４において、排出流路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。
【００３３】
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配管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からパージガス用配管３３へ排出されたアノードオフガス（パージガス）は、パージガス用配管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。
【００３４】
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、パージガス用配管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、カソードオフガスと混合されて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。
【００３５】
排出管４６にはベンチュリ部５２が形成されていることで、排出管４６において、小径部５３の圧力は、第１及び第２拡径部５４ａ，５４ｂ内の圧力と比べて低くなる。よって、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、小径部５３を通過する際に急激に上がる。また、小径部５３内の圧力は、タンク５０内の圧力と比べて低くなっているため、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を介して導入用ノズル５０ｂから小径部５３内に導入される。すると、小径部５３内に導入された水は、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、この霧化水は混合ガスとともに膨張室３６内へ流入される。
【００３６】
一方、ベンチュリ部５２を通過する混合ガスの一部は、導入用ノズル５０ｂ及び戻し用ノズル５５ａに衝突するため、排出管４６における小径部５３よりも下流側では、混合ガスの流れが不均一になり流速のばらつきが生じる。しかし、この混合ガスが膨張室３６内に流入することで、膨張室３６内で整流されて流れが均一になり、流速のばらつきが抑制されるようになっている。
【００３７】
また、膨張室３６内に流入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る。そして、膨張室３６の内周面に付着して水滴に戻った水は、カラー６１上に向かって落下する際、混合ガスの流れにより、カラー６１の外周面と膨張室３６の内周面との間の隙間に向かって吹き飛ばされるとともに、その隙間に溜まる。よって、水が混合ガスと共に出口５６ｅから外部へ放出されることがない。
【００３８】
さらに、膨張室３６内の圧力はベンチュリ部５２の小径部５３内の圧力に比べて低くなっているため、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、混合ガスにより再び霧化されて霧化水となる。よって、膨張室３６内で水滴となった水が出口５６ｅから外部へ放出されることなく、水を霧化させて膨張室３６の出口５６ｅから大気へ排出することができる。
【００３９】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（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。
【００４０】
（２）ベンチュリ部５２の小径部５３内において、戻し用ノズル５５ａは、導入用ノズル５０ｂよりも上流側に配設されている。よって、導入用ノズル５０ｂからベンチュリ部５２に導入されて霧化された霧化水が戻し用ノズル５５ａに衝突して水滴に戻ってしまうことがない。一方、戻し用ノズル５５ａからベンチュリ部５２に戻されて再び霧化された霧化水の一部は、導入用ノズル５０ｂに衝突して水滴に戻ってしまうが、戻し用ノズル５５ａからベンチュリ部５２に戻される水量は、導入用ノズル５０ｂからベンチュリ部５２に導入される水量よりも少ない。よって、ベンチュリ部５２内で水滴に戻る水量を少なくして、膨張室３６内に貯留される水を少なくすることができ、膨張室３６で必要とされる水溜め用のスペースを小さくすることができる。
【００４１】
（３）ベンチュリ部５２内と膨張室３６とは、戻し配管５５及び戻し用ノズル５５ａを介して連通している。よって、膨張室３６内の圧力とベンチュリ部５２内の圧力との差を利用することで、膨張室３６に貯留された水をベンチュリ部５２内に戻すことができる。したがって、膨張室３６に貯留された水をベンチュリ部５２に戻すためのポンプを別途設ける場合に比べて、燃料電池システム１８の構造を簡素化することができる。
【００４２】
（４）膨張室３６は、騒音を低減させる機能と膨張室３６内で水滴に戻った水を溜める機能との二つの機能を兼ねている。よって、膨張室３６内で水滴に戻った水を溜めるための水溜り部を膨張室３６とは別に設ける場合に比べて、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。
【００４３】
（５）本実施形態によれば、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、排水ポンプを設置するスペースも必要なくなり、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。
【００４４】
（６）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。したがって、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１８の構成をコンパクトにすることができる。
【００４５】
（７）流路形成ブロック５６は樹脂材料から形成されている。よって、例えば、流路形成ブロック５６が金属材料から形成されている場合に比べて、流路形成ブロック５６自体を水によって腐食し難くすることができる。
【００４６】
（８）カラー６１における他端側の外周面全体は、出口５６ｅの内周面全体と接している。これにより、カラー６１における他端側の外周面と出口５６ｅとの間がシールされるため、膨張室３６の内周面に付着して水滴に戻った水が、カラー６１の外周面と出口５６ｅとの間から外部に漏れ出てしまうことを抑制することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 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。
【００４８】
○ 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、パージガス用配管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。
【００４９】
○ 実施形態において、流路形成ブロック５６は樹脂材料から形成されていたが、これに限らず、水によって腐食し難い材質であれば、流路形成ブロック５６を形成する材質は特に限定されない。
【００５０】
○ 実施形態において、カラー６１は円筒状であったが、これに限らず、例えば、四角筒状であってもよく、カラー６１の外形が出口５６ｅの形状と同一形状であれば、カラー６１の形状は特に限定されない。
【００５１】
○ 実施形態において、カラー６１における他端側の外周面全体は、出口５６ｅの内周面全体と接していたが、これに限らず、カラー６１における他端側の外周面一部が、出口５６ｅの内周面に接していなくてもよい。すなわち、カラー６１の外形が出口５６ｅの形状と同一形状でなくてもよい。
【００５２】
○ 実施形態において、カラー６１は金属材料から形成されていたが、これに限らず、例えば、樹脂材料から形成されていてもよく、カラー６１の材質は特に限定されるものではない。
【００５３】
○ 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。
【００５４】
○ 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。
【００５５】
○ 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。
【００５６】
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。
（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。
【００５７】
（ロ）前記排出管は、該排出管の一部を形成するとともに前記ベンチュリ部及び前記膨張室が形成される流路形成ブロックを備え、前記流路形成ブロックは樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３及び前記技術的思想（イ）のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【００５８】
（ハ）前記筒状部材の外面全体が前記出口の内面全体と接していることを特徴とする請求項１〜請求項３及び前記技術的思想（イ），（ロ）のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【符号の説明】
【００５９】
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、３３…水素配管としてのパージガス用配管、３６…膨張室、４６…排出管、５０…タンク、５０ｂ…導入用ノズル、５２…ベンチュリ部、５５…戻し配管、５５ａ…戻し用ノズル、５６…流路形成ブロック、５６ｅ…出口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４１４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池車はエンジン車両に比べて動力源から発せられる騒音が少ないため、生成水排出装置から発せられる騒音が問題になる場合がある。しかしながら、特許文献１の生成水排出装置においては、生成水排出装置から発せられる騒音対策のための構造については何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、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る燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、タンクに貯留された水は導入用ノズルからベンチュリ部内に導入されるとともに、ベンチュリ部内に導入された水は、ベンチュリ部を通過する際に急激に流速が上がった状態のガスにより霧化されて霧化水となる。ここで、ベンチュリ部内では、導入用ノズルに衝突するガスと衝突しないガスとが存在するため、導入用ノズルよりも下流側では、ガスの流れが不均一になり流速のばらつきが生じる。しかし、膨張室でガスが整流されるとともに、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。
【００１１】
また、ベンチュリ部内で霧化された霧化水の一部は、膨張室の内面に付着して水滴に戻り、落下する。落下した水滴は筒状部材上に落下するため、膨張室を流れるガスと共に出口から放出されることが防止される。そして、筒状部材上に落下した水滴は、筒状部材の外面を伝って膨張室内に貯留される。膨張室内に貯留された水は、戻し配管を介してベンチュリ部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る。
【００１２】
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要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、戻し用ノズルが導入用ノズルよりも上流側に設けられているため、導入用ノズルからベンチュリ部に導入されて霧化された霧化水が戻し用ノズルに衝突して水滴に戻ってしまうことがない。一方、戻し用ノズルからベンチュリ部に戻されて再び霧化された霧化水の一部は、導入用ノズルに衝突して水滴に戻ってしまうが、戻し用ノズルからベンチュリ部に戻される水量は、導入用ノズルからベンチュリ部に導入される水量よりも少ない。よって、ベンチュリ部内で水滴に戻る水量を少なくして、膨張室内に貯留される水を少なくすることができ、膨張室で必要とされる水溜め用のスペースを小さくすることができる。
【００１４】
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、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。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、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る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態におけるフォークリフトの概略側面図。
【図２】燃料電池システムの概略構成図。
【図３】気液分離器の平断面図。
【図４】気液分離器及びタンクを示す模式斜視図。
【図５】排出管の一部を拡大して示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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一実施形態を図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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。流路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。
【００２２】
加湿器２３は排出流路３１を介して気液分離器２４に接続されるとともに、排出流路３１には調圧バルブ３２が設けられている。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配管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）はパージガス用配管３３を介して気液分離器２４に排出される。パージガス用配管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。
【００２３】
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。
【００２４】
気液分離器２４の側板２４ａには、排出流路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の側壁２４ｄには、パージガス用配管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。気液分離器２４には排出流路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、パージガス用配管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。
【００２５】
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。
【００２６】
図５に示すように、排出管４６は、気液分離器２４側となる上流側が金属管５７によって形成されるとともに、金属管５７よりも下流側が樹脂材料からなる筒状の流路形成ブロック５６によって形成されている。流路形成ブロック５６の一端には導入口５６ａが形成されるとともに、金属管５７が接続されている。また、流路形成ブロック５６の他端には出口５６ｅが形成されている。
【００２７】
また、流路形成ブロック５６内において、気液分離器２４側にはベンチュリ部５２が形成されるとともに、ベンチュリ部５２よりも下流側には膨張室３６が形成されている。ベンチュリ部５２は、排出管４６の流路が最も絞られる部位である小径部５３を有するとともに、小径部５３から気液分離器２４側及び膨張室３６側へ向かうにつれて拡径する第１及び第２拡径部５４ａ，５４ｂを有する。
【００２８】
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の基端が接続されている。また、導入管５０ａの先端には導入用ノズル５０ｂが設けられるとともに、導入用ノズル５０ｂは、流路形成ブロック５６を貫通してベンチュリ部５２の小径部５３内に突出している。よって、ベンチュリ部５２内とタンク５０とは、導入管５０ａ及び導入用ノズル５０ｂを介して連通している。
【００２９】
膨張室３６は、第２拡径部５４ｂよりも拡径する拡径部３６ａと、この拡径部３６ａにおける最も拡径した部位から排出管４６の軸方向に沿って同径で延びる同径部３６ｂとを有する。膨張室３６において、同径部３６ｂに対応する部位には、水抜き穴３６ｃが形成されるとともに、この水抜き穴３６ｃには戻し配管５５の基端が接続されている。戻し配管５５の先端には戻し用ノズル５５ａが設けられるとともに、戻し用ノズル５５ａは、流路形成ブロック５６を貫通してベンチュリ部５２の小径部５３内に突出している。小径部５３において、戻し用ノズル５５ａは導入用ノズル５０ｂよりも上流側に配設されている。よって、ベンチュリ部５２内と膨張室３６とは、戻し配管５５及び戻し用ノズル５５ａを介して連通している。
【００３０】
出口５６ｅには円筒状をなす筒状部材としてのカラー６１が設けられている。カラー６１は金属材料からなる。カラー６１の一端側は、出口５６ｅから膨張室３６内に突出するとともに、カラー６１における一端側の外周面と膨張室３６の内周面との間に隙間が形成されている。一方、カラー６１の他端側は、その外周面全体が出口５６ｅの内周面全体と接するとともに、カラー６１における他端側の外周面と出口５６ｅとの間がシールされている。
【００３１】
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、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。
【００３２】
気液分離器２４において、排出流路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。
【００３３】
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配管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からパージガス用配管３３へ排出されたアノードオフガス（パージガス）は、パージガス用配管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。
【００３４】
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、パージガス用配管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、カソードオフガスと混合されて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。
【００３５】
排出管４６にはベンチュリ部５２が形成されていることで、排出管４６において、小径部５３の圧力は、第１及び第２拡径部５４ａ，５４ｂ内の圧力と比べて低くなる。よって、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、小径部５３を通過する際に急激に上がる。また、小径部５３内の圧力は、タンク５０内の圧力と比べて低くなっているため、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を介して導入用ノズル５０ｂから小径部５３内に導入される。すると、小径部５３内に導入された水は、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、この霧化水は混合ガスとともに膨張室３６内へ流入される。
【００３６】
一方、ベンチュリ部５２を通過する混合ガスの一部は、導入用ノズル５０ｂ及び戻し用ノズル５５ａに衝突するため、排出管４６における小径部５３よりも下流側では、混合ガスの流れが不均一になり流速のばらつきが生じる。しかし、この混合ガスが膨張室３６内に流入することで、膨張室３６内で整流されて流れが均一になり、流速のばらつきが抑制されるようになっている。
【００３７】
また、膨張室３６内に流入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る。そして、膨張室３６の内周面に付着して水滴に戻った水は、カラー６１上に向かって落下する際、混合ガスの流れにより、カラー６１の外周面と膨張室３６の内周面との間の隙間に向かって吹き飛ばされるとともに、その隙間に溜まる。よって、水が混合ガスと共に出口５６ｅから外部へ放出されることがない。
【００３８】
さらに、膨張室３６内の圧力はベンチュリ部５２の小径部５３内の圧力に比べて低くなっているため、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、混合ガスにより再び霧化されて霧化水となる。よって、膨張室３６内で水滴となった水が出口５６ｅから外部へ放出されることなく、水を霧化させて膨張室３６の出口５６ｅから大気へ排出することができる。
【００３９】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（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。
【００４０】
（２）ベンチュリ部５２の小径部５３内において、戻し用ノズル５５ａは、導入用ノズル５０ｂよりも上流側に配設されている。よって、導入用ノズル５０ｂからベンチュリ部５２に導入されて霧化された霧化水が戻し用ノズル５５ａに衝突して水滴に戻ってしまうことがない。一方、戻し用ノズル５５ａからベンチュリ部５２に戻されて再び霧化された霧化水の一部は、導入用ノズル５０ｂに衝突して水滴に戻ってしまうが、戻し用ノズル５５ａからベンチュリ部５２に戻される水量は、導入用ノズル５０ｂからベンチュリ部５２に導入される水量よりも少ない。よって、ベンチュリ部５２内で水滴に戻る水量を少なくして、膨張室３６内に貯留される水を少なくすることができ、膨張室３６で必要とされる水溜め用のスペースを小さくすることができる。
【００４１】
（３）ベンチュリ部５２内と膨張室３６とは、戻し配管５５及び戻し用ノズル５５ａを介して連通している。よって、膨張室３６内の圧力とベンチュリ部５２内の圧力との差を利用することで、膨張室３６に貯留された水をベンチュリ部５２内に戻すことができる。したがって、膨張室３６に貯留された水をベンチュリ部５２に戻すためのポンプを別途設ける場合に比べて、燃料電池システム１８の構造を簡素化することができる。
【００４２】
（４）膨張室３６は、騒音を低減させる機能と膨張室３６内で水滴に戻った水を溜める機能との二つの機能を兼ねている。よって、膨張室３６内で水滴に戻った水を溜めるための水溜り部を膨張室３６とは別に設ける場合に比べて、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。
【００４３】
（５）本実施形態によれば、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、排水ポンプを設置するスペースも必要なくなり、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。
【００４４】
（６）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。したがって、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１８の構成をコンパクトにすることができる。
【００４５】
（７）流路形成ブロック５６は樹脂材料から形成されている。よって、例えば、流路形成ブロック５６が金属材料から形成されている場合に比べて、流路形成ブロック５６自体を水によって腐食し難くすることができる。
【００４６】
（８）カラー６１における他端側の外周面全体は、出口５６ｅの内周面全体と接している。これにより、カラー６１における他端側の外周面と出口５６ｅとの間がシールされるため、膨張室３６の内周面に付着して水滴に戻った水が、カラー６１の外周面と出口５６ｅとの間から外部に漏れ出てしまうことを抑制することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 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。
【００４８】
○ 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、パージガス用配管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。
【００４９】
○ 実施形態において、流路形成ブロック５６は樹脂材料から形成されていたが、これに限らず、水によって腐食し難い材質であれば、流路形成ブロック５６を形成する材質は特に限定されない。
【００５０】
○ 実施形態において、カラー６１は円筒状であったが、これに限らず、例えば、四角筒状であってもよく、カラー６１の外形が出口５６ｅの形状と同一形状であれば、カラー６１の形状は特に限定されない。
【００５１】
○ 実施形態において、カラー６１における他端側の外周面全体は、出口５６ｅの内周面全体と接していたが、これに限らず、カラー６１における他端側の外周面一部が、出口５６ｅの内周面に接していなくてもよい。すなわち、カラー６１の外形が出口５６ｅの形状と同一形状でなくてもよい。
【００５２】
○ 実施形態において、カラー６１は金属材料から形成されていたが、これに限らず、例えば、樹脂材料から形成されていてもよく、カラー６１の材質は特に限定されるものではない。
【００５３】
○ 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。
【００５４】
○ 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。
【００５５】
○ 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。
【００５６】
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。
（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。
【００５７】
（ロ）前記排出管は、該排出管の一部を形成するとともに前記ベンチュリ部及び前記膨張室が形成される流路形成ブロックを備え、前記流路形成ブロックは樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３及び前記技術的思想（イ）のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【００５８】
（ハ）前記筒状部材の外面全体が前記出口の内面全体と接していることを特徴とする請求項１〜請求項３及び前記技術的思想（イ），（ロ）のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【符号の説明】
【００５９】
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、３３…水素配管としてのパージガス用配管、３６…膨張室、４６…排出管、５０…タンク、５０ｂ…導入用ノズル、５２…ベンチュリ部、５５…戻し配管、５５ａ…戻し用ノズル、５６…流路形成ブロック、５６ｅ…出口。
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４６３５１（Ｐ２０１１−１４６３５１Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８４０９（Ｐ２０１０−８４０９）
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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