JP2007317617A - 燃料電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】占有スペースを減少させると共に、簡易な構成でありながら、気水分離器で分離された水分を、ガス燃料の漏洩を防止しつつ循環水タンクに供給するようにした燃料電池ユニットを提供する。
【解決手段】改質器と、改質器で生成されたガス燃料を供給される燃料電池と、ガス燃料から水分を分離する気水分離器１６ａと、気水分離器に連通管２２ａを介して接続され、気水分離器で分離された水分を供給されて改質器用の循環水として貯留する循環水タンク２４とを少なくとも備えた燃料電池ユニットにおいて、循環水タンクを気水分離器の重力方向において下方に配置すると共に、連通管の端部２２ａ１を循環水タンクに貯留される循環水Ｗ１の中に位置させる。
【選択図】図２

Description

この発明は燃料電池ユニットに関し、より具体的には燃料電池のガス燃料から水分を分離する気水分離器を備えた燃料電池ユニットに関する。

改質器で生成される燃料電池のガス燃料（アノードガス）は、水分を多く含有する。そのため、そのまま燃料電池に供給されると、燃料電池のガス燃料入口付近（アノード極の入口）で水詰まりを発生し、ガス燃料の流れを阻害する不具合が生じる。また、燃料電池から排出されるガス燃料には未使用のガスが含まれるため、改質器の燃焼バーナに還流されて燃焼バーナの燃料として再利用されるが、水分を多く含有するガス燃料が燃焼バーナに供給されると、燃焼バーナの着火不良や、潜熱による燃焼バーナのカロリーロスが増加するなどの不具合が生じる。

そこで、従来より、ガス燃料が流れる流路にガス燃料から水分を分離する気水分離器を設け、ガス燃料内の水分が燃料電池などに供給され難くするようにした燃料電池ユニットが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。尚、気水分離器で分離された水分は、改質器用の循環水を貯留する循環水タンクに供給させられて再利用される。このとき、気水分離器のガス燃料が循環水タンクへ漏れるのを防止するために、気水分離器で分離された水分を貯留タンクに一時貯留して一定の水位を保持すると共に、貯留タンクの水位が所定値を超えたとき、貯留タンクの水分を循環水タンクに供給する、換言すれば、気水分離器で分離された水分で液封するように構成している。
特開２００２−１３４１４５号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、貯留タンクを気水分離器に接続する構成であるため、貯留タンクの分だけ占有スペースが増加するという不具合があった。また、貯留タンクと循環水タンクとを連通させる連通管に電磁弁を備える構成であるため、電磁弁を開閉させるための電力や電磁弁用のハーネスなどが新たに必要となり、さらに、電磁弁の開閉タイミングは貯留タンクの水位によって判断されるため、貯留タンクの水位を検出するセンサ（例えば、液面センサなど）も必要となり、その構成が複雑になるという不都合もあった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、占有スペースを減少させると共に、簡易な構成でありながら、気水分離器で分離された水分を、ガス燃料の漏洩を防止しつつ循環水タンクに供給するようにした燃料電池ユニットを提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、改質器と、前記改質器で生成されたガス燃料を供給される燃料電池と、前記ガス燃料から水分を分離する気水分離器と、前記気水分離器に連通管を介して接続され、前記気水分離器で分離された水分を供給されて前記改質器用の循環水として貯留する循環水タンクとを少なくとも備えた燃料電池ユニットにおいて、前記循環水タンクを前記気水分離器の重力方向において下方に配置すると共に、前記連通管の端部を前記循環水タンクに貯留される循環水の中に位置させるように構成した。

請求項２にあっては、前記循環水タンクはチャンバを備えると共に、前記連通管の端部を前記チャンバに貯留される循環水の中に位置させるように構成した。

請求項３にあっては、前記循環水タンクは大気に開放されると共に、前記連通管の端部を、前記循環水タンクに貯留される循環水の水面から、前記ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成した。

請求項４にあっては、前記ガス燃料はアノードガスからなるように構成した。

請求項１に係る燃料電池ユニットにあっては、改質器用の循環水を貯留する循環水タンクを、気水分離器の重力方向において下方に配置するように構成、即ち、気水分離器で分離された水分は連通管を介して直接循環水タンクに供給させられるように構成したので、気水分離器で分離された水分を一時的に貯留する貯留タンクを不要とすることができ、よって占有スペースを減少できる。また、気水分離器と循環水タンクとを接続する連通管の端部を循環水タンクに貯留される循環水の中に位置させるように構成、即ち、ガス燃料を循環水タンクの循環水で液封するように構成したので、従来技術の貯留タンク、電磁弁や液面センサなどを不要とすることができ、簡易な構成でありながら、気水分離器の水分を、ガス燃料の漏洩を防止しつつ循環水タンクに供給することができる。さらに、従来技術の如く電磁弁や液面センサなどを備えていないため、コスト的にも有利である。

請求項２に係る燃料電池ユニットにあっては、循環水タンクはチャンバを備えると共に、連通管の端部をチャンバに貯留される循環水の中に位置させるように構成したので、上記した効果に加え、循環水タンクに貯留される循環水の一部、具体的には、チャンバに貯留される比較的少量の循環水でガス燃料を液封でき、ガス燃料の漏洩を一層防止することができる。

請求項３に係る燃料電池ユニットにあっては、循環水タンクは大気に開放されると共に、連通管の端部を、循環水タンクに貯留される循環水の水面から、ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成したので、上記した効果に加え、ガス燃料の漏洩をより一層防止しつつ、気水分離器の水分を循環水タンクに供給することができる。

即ち、端部が循環水タンクの循環水の中に位置させられる連通管において、連通管内の水分の水面はガス燃料の圧力によって下方へ押し下げられる、より詳しくは、循環水タンクの循環水の水面から、ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さだけ、下方へ押し下げられることとなる。そこで、連通管の端部を、循環水タンクの循環水の水面から、ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成したので、ガス燃料の圧力が連通管内の水面に作用した場合であっても、連通管の下端付近には常に水分が存在することとなり、よってガス燃料が連通管を通過して循環水タンクに流入させられる（漏洩する）ことを防止することができる。

請求項４に係る燃料電池ユニットにあっては、ガス燃料はアノードガスからなるように構成したので、水分を多く含有するアノードガスにおいて、上記した効果を得ることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池ユニットの最良の実施の形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係る燃料電池ユニットを説明するための模式概略図である。

図１において、符号１０は燃料電池ユニットを示す。燃料電池ユニット１０は、改質器１２と、改質器１２で生成されたガス燃料（アノードガス）を供給される燃料電池１４と、ガス燃料から水分を分離する第１および第２の気水分離器（気水分離器）１６ａ，１６ｂと、第１および第２の気水分離器１６ａ，１６ｂに第１、第２の連通管２２ａ，２２ｂを介してそれぞれ接続され、各気水分離器１６ａ，１６ｂで分離された水分を供給されて改質器１２用の循環水として貯留する循環水タンク２４とを備える。

以下、上記した燃料電池ユニット１０を構成する各要素について説明すると、改質器１２は、改質用燃料（例えば、都市ガスなど）を供給されて水蒸気改質反応を行うことでアノードガスを生成する改質部１２ａと、改質部１２ａを加熱する加熱部（燃焼バーナ）１２ｂとを備える。

改質部１２ａには、改質用燃料を供給する改質用燃料管３０と、循環水タンク２４からの循環水を供給する循環水管３２と、改質部１２ａで生成されたアノードガスを燃料電池１４へ供給するアノードガス管３４とが接続される。改質用燃料管３０の上流側には、改質用燃料供給源（図示せず）が接続される。また、循環水管３２の途中には、循環水を圧送する循環水ポンプ４０が配置される。尚、この明細書において「上流」とは、そこを流れる燃料（改質用燃料、アノードガスなど）の流れ方向における上流を意味する。

また、加熱部１２ｂには、加熱部１２ｂの燃焼バーナ（図示せず）での燃焼に用いられる空気（以下「燃焼空気」という）を供給する燃焼空気管４２と、燃料電池１４から排出されたガス燃料（アノードオフガス）を燃焼バーナの加熱用燃料として供給するアノードオフガス管４４と、前記した改質用燃料管３０から第１の三方弁４６を介して分岐され、改質用燃料を燃焼バーナの加熱用燃料として供給する加熱用燃料管５０と、および燃焼バーナで発生する燃焼排ガスを大気中に排出する燃焼排ガス管５２とが接続される。また、燃焼空気管４２の途中には、空気を吸引して圧送する燃焼空気ポンプ５４が配置される。

燃料電池１４は、電解質膜（固体高分子膜）と、それを挟持するカソード極（空気極）とアノード極（燃料極）と、各電極の外側に配置されるセパレータ（いずれも図示せず）とから構成される単電池（セル）を複数個積層して形成された、公知の固体高分子型燃料電池である。

燃料電池１４のカソード極の入口側には、燃料電池１４に供給されるべき空気（カソードガス。具体的には酸素ガス）が流れるカソードガス管５６が接続される一方、出口側には、燃料電池１４から排出されるカソードガス（以下「カソードオフガス」という）を大気中に排出するカソードオフガス管６０が接続される。また、カソードガス管５６には、空気を吸引して圧送するカソードガスポンプ６２が配置される。

燃料電池１４のアノード極の入口側には、前記したアノードガス管３４が接続される。即ち、燃料電池１４のアノード極の入口と改質器１２の改質部１２ａは、アノードガス管３４を介して接続される。また、燃料電池１４のアノード極の出口側には、上記したアノードオフガス管４４が接続される。即ち、燃料電池１４のアノード極の出口と改質器１２の加熱部１２ｂは、アノードオフガス管４４を介して接続される。

また、燃料電池１４には、マイクロ・コンピュータなどからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）６４が接続される。ＥＣＵ６４は、循環水ポンプ４０などの各ポンプ、および第１の三方弁４６などに接続され、それら補機類の動作を制御する。

さらに、燃料電池１４には、燃料電池１４から生じる排熱で温水を生成することで排熱を回収する排熱回収系７０が接続される。排熱回収系７０は、燃料電池１４に１次冷却水管７２を介して接続される熱交換器（溶液熱交換器）７４と、熱交換器７４に２次冷却水管７６を介して接続されると共に、水源（図示せず）から供給される水を貯留する貯湯タンク８０とを備える。

図示の如く、１次冷却水管７２の途中には、１次冷却水管７２内の冷却水を循環させる１次冷却水ポンプ８２が配置されると共に、２次冷却水管７６の途中にも、２次冷却水管７６内の冷却水を循環させる２次冷却水ポンプ８４が配置される。

これにより、燃料電池１４から生じる熱（排熱）は、先ず１次冷却水管７２内の冷却水によって吸収されて熱交換器７４に供給される。次いで、熱交換器７４において、１次冷却水管７２内の冷却水と２次冷却水７６内の冷却水とで熱の授受が行われ、熱交換器７４に供給された熱が貯湯タンク８０に供給される。貯湯タンク８０においては、２次冷却水７６内の冷却水と貯湯タンク８０に貯留された水とで熱の授受が行われ、貯湯タンク８０の水が昇温させられ、よって温水が生成される。尚、貯湯タンク８０の温水は、図示しない熱負荷（例えば、温水シャワーなど）に供給される。

アノードガス管３４には、アノードガスから水分を分離する第１の気水分離器１６ａが配置されると共に、アノードオフガス管４４には、アノードオフガスから水分を分離する第２の気水分離器１６ｂが配置される。アノードガス管３４の第１の気水分離器１６ａより上流側は、アノードオフガス管４４の第２の気水分離器１６ｂより上流側に接続される。アノードガス管３４とアノードオフガス管４４の接続部には、第２の三方弁９０が配置される。

第１および第２の気水分離器１６ａ，１６ｂの下方には、循環水タンク２４が配置される。第１の気水分離器１６ａの下部１６ａ１と循環水タンク２４の上部２４ａは、第１の連通管２２ａを介して接続されると共に、第２の気水分離器１６ｂの下部１６ｂ１と循環水タンク２４の上部２４ａは、第２の連通管２２ｂを介して接続される。尚、この明細書において、上方、下方、あるいは上部や下部などの上下関係を示す記載は、全て重力方向における上下関係を表すものとする。

図２は、図１に示す循環水タンク２４などを説明するための説明断面図であり、図３は、図２に示す循環水タンク２４のIII−III線断面図である。

図２，３に示すように、循環水タンク２４は略直方体を呈すると共に、その上部２４ａには開口部２４ａ１が設けられる。即ち、循環水タンク２４の内部空間は、開口部２４ａ１を介して大気に開放される。

循環水タンク２４の内部には、循環水タンク２４の下部２４ｂから所定の高さｈ１だけ上方に向けて突出する区画壁２４ｃが形成される。この区画壁２４ｃによって循環水タンク２４の内部には、複数個（具体的には、２個）のチャンバ（室）が形成される。以下において、紙面右側のチャンバを「第１のチャンバ」と呼び、符号２４ｄ１で示すと共に、左側のそれを「第２のチャンバ」と呼び、符号２４ｄ２で示す。

第１および第２のチャンバ２４ｄ１，２４ｄ２は共に、図３に示す如く、上面視略矩形状を呈する。また、第１のチャンバ２４ｄ１と第２のチャンバ２４ｄ２は、循環水タンク２４の上部空間において連通される。また、第１のチャンバ２４ｄ１の容積は、第２のチャンバ２４ｄ２のそれに比して少なくなるように設定される。

図２によく示すように、前述した第１および第２の連通管２２ａ，２２ｂは、循環水タンク２４の第１のチャンバ２４ｄ１側の上部に接続されると共に、その端部２２ａ１，２２ｂ１は第１のチャンバ２４ｄ１の内部に位置させられる。尚、この構成については、後に詳説する。

図１の説明に戻ると、循環水タンク２４の下部２４ｂ、正確には、循環水タンク２４の第２のチャンバ２４ｄ２側の下部には、前記した循環水管３２が接続される。即ち、循環水タンク２４の第２のチャンバ２４ｂ２と改質器１２の改質部１２ａは、循環水管３２を介して接続される。

次いで、上記の如く構成された燃料電池ユニット１０の動作あるいは作用について説明する。

改質用燃料供給源から供給される改質用燃料は、先ず改質用燃料管３０、第１の三方弁４６および加熱用燃料管５０を介して改質器１２の加熱部１２ｂ、即ち、燃焼バーナに加熱用燃料として供給される。また、燃焼空気ポンプ５４によって吸引された燃焼空気は、燃焼空気管４２を介して加熱部１２ｂの燃焼バーナに供給される。

燃焼バーナに供給された改質用燃料と燃焼空気は、点火電極（図示せず）によって点火されて燃焼させられる。燃焼によって発生した燃焼排ガスは、改質部１２ａを加熱しつつ燃焼排ガス管５２を介して大気中に排出（排気）される。

図示しない改質部温度センサなどの出力に基づいて、改質部１２ａが改質可能な温度（具体的には、７００［℃］程度）まで加熱されたと判断されると、改質部１２ａにおいて、改質動作が開始される。具体的には、改質用燃料供給源から供給される改質用燃料が、改質用燃料管３０、第１の三方弁４６を介して改質部１２ａに供給される。また、循環水ポンプ４０によって圧送された循環水タンク２４の循環水は、循環水管３２を介して改質部１２ａに改質用水として流入させられる。

改質部１２ａに流入させられた改質用水（循環水）は加熱部１２ｂからの熱によって蒸発させられて水蒸気となり、その水蒸気は前記した改質用燃料と混合され、改質触媒（図示せず）において水蒸気改質反応が起こる。即ち、混合された改質用燃料と水蒸気から水素を含有するアノードガス（ガス燃料）が生成される。

生成されたアノードガスは、アノードガス管３４、第２の三方弁９０および第１の気水分離器１６ａを介して燃料電池１４のアノード極に供給される。尚、第１の気水分離器１６ａを通過するアノードガスについては、後述する。

また、カソードガスポンプ６２によって吸引されたカソードガスは、カソードガス管５６を介して燃料電池１４のカソード極に供給される。燃料電池１４のカソード極に供給されたカソードガスは、アノード極に供給されたアノードガスと電気化学反応を生じる。電気化学反応によって燃料電池１４が発生した電力（直流電流）は、図示しない出力端子と出力回路を介して電気負荷（外部の電気機器）に供給される。

燃料電池１４から排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス管６０を介して大気中に排出される。また、燃料電池１４から排出されるアノードガス（アノードオフガス）は、アノードオフガス管４４および第２の気水分離器１６ｂを介して改質器１２の加熱部１２ｂに加熱用燃料として供給される。さらに、燃料電池１４の運転状態に応じて第２の三方弁９０が動作させられ、改質器１２において生成されたアノードガスの一部も、アノードガス管３４、第２の三方弁９０、アノードオフガス管４４および第２の気水分離器１６ｂを介して改質器１２の加熱部１２ｂに供給される。

尚、燃料電池ユニット１０において、アノードオフガスが加熱部１２ｂに供給させられる状態、換言すれば、燃料電池１４において電力を発生させる運転状態（通常運転時）になると、第１の三方弁４６が動作させられて改質用燃料管３０から加熱用燃料管５０を介して加熱部１２ｂへ供給される改質用燃料の量が徐々に減少させられ、最終的にはその供給が停止される。即ち、燃料電池ユニット１０の通常運転時における加熱部１２ｂには、アノードオフガス（あるいは、改質器１２で生成されたアノードガスの一部）のみが供給される。

次いで、第１の気水分離器１６ａを通過するアノードガス、および第２の気水分離器１６ｂを通過するアノードオフガスについて説明する。

アノードガス管３４を流れるアノードガスは、前述した如く水蒸気改質反応によって生成されるため、多くの水分を含有する。そのため、そのまま燃料電池１４に供給されると、燃料電池１４のアノード極の入口で水詰まりを発生し、アノードガスの流れを阻害してしまう。そこで、アノードガス管３４のアノードガスは、第１の気水分離器１６ａに流入させられ、アノードガスから水分が分離される。第１の気水分離器１６ａで分離された水分は、第１の連通管２２ａを介して循環水タンク２４、正確には、循環水タンク２４の第１のチャンバ２４ｄ１に流入させられる。

一方、アノードオフガス管４４を流れるアノードオフガスにも水分が多く含まれる場合がある。そのため、そのまま加熱部１２ｂの燃焼バーナに供給されると、燃焼バーナの着火不良や、潜熱による燃焼バーナのカロリーロスが増加する。そこで、アノードオフガス管４４のアノードオフガスは、第２の気水分離器１６ｂに流入させられ、アノードオフガスから水分が分離される。第２の気水分離器１６ｂで分離された水分は、第２の連通管２２ｂを介して循環水タンク２４、正確には、循環水タンク２４の第１のチャンバ２４ｄ１に流入させられる。

第１の気水分離器１６ａあるいは第２の気水分離器１６ｂから供給され、第１のチャンバ２４ｄ１に貯留される水分（循環水）Ｗ１の量が増加すると、図２に矢印Ａで示すように、循環水Ｗ１が区画壁２４ｃの上端２４ｃ１を超えて（オーバーフローして）第２のチャンバ２４ｄ２へと流出させられて第２のチャンバ２４ｄ２に貯留される。従って、第１のチャンバ２４ｄ１は、一定の高さの水面、具体的には、高さｈ１の水面が常に保持（確保）される。尚、第１のチャンバ２４ｄ１から第２のチャンバ２４ｄ２へと流出させられて貯留された水分（循環水）Ｗ２は、前述した如く、循環水ポンプ４０が作動せられるとき、改質器１２の改質部１２ａに供給される。

ここで、第１のチャンバ２４ｄ１内部に配置される第１の連通管２２ａについて詳しく説明する。以下、第１の連通管２２ａについて説明するが、第１および第２の連通管２２ａ，２２ｂは略同一構成であるため、以下の説明は第２の連通管２２ｂにも略妥当する。

図２を参照して説明すると、循環水タンク２４の第１のチャンバ２４ｄ１には、第１および第２の気水分離器１６ａから供給される水分（循環水）Ｗ１が区画壁２４ｃの上端２４ｃ１まで貯留される。この第１のチャンバ２４ｄ１に貯留された循環水Ｗ１に、第１の連通管２２ａが差し込まれる。即ち、第１の連通管２２ａの端部２２ａ１は、第１のチャンバ２４ｄ１に貯留される循環水Ｗ１の中に常に位置させられる。

このとき、第１の連通管２２ａ内の水面Ｗｓａは、第１の気水分離器１６ａから流入させられたアノードガスの圧力によって下方へ押し下げられる、より詳しくは、循環水Ｗ１の水面Ｗｓｂから、アノードガスの圧力（アノードガス管３４の内圧。正圧）から大気圧を引いた圧力、具体的には、アノードガスの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さｈ２だけ、下方へ押し下げられる。

そこで、第１の連通管２２ａにおける水面Ｗｓｂからの差し込み深さｈ３を、前記した水頭高さｈ２に所定の高さαを加えた値とした。即ち、第１の連通管２２ａの端部２２ａ１を、循環水タンク２４の第１のチャンバ２４ｄ１に貯留される循環水Ｗ１の水面Ｗｓｂから、アノードガスの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さｈ２よりも深い位置ｈ３まで延ばされるように構成した。

これにより、アノードガスの圧力が第１の連通管２２ａ内の水面Ｗｓａに作用した場合であっても、第１の連通管２２ａの下端付近には常に所定の高さα分だけ循環水が存在することとなるため、アノードガス管３４のアノードガスが第１の連通管２２ａを通過して循環水タンク２４などに流入させられる（漏洩する）ことを防止することができる。

尚、第１の連通管２２ａの断面積（即ち、第１の連通管２２ａ内の水面Ｗｓａの面積）と、第１のチャンバ２４ｄ１に貯留される循環水Ｗ１の水面Ｗｓｂの面積は、アノードガス（あるいはアノードオフガス）の圧力と大気圧を考慮して適宜に設定される。

以上のように、この発明の実施例にあっては、改質器１２と、前記改質器で生成されたガス燃料を供給される燃料電池１４と、前記ガス燃料から水分を分離する気水分離器（第１、第２の気水分離器１６ａ，１６ｂ）と、前記気水分離器に連通管（第１、第２の連通管２２ａ，２２ｂ）を介して接続され、前記気水分離器で分離された水分を供給されて前記改質器用の循環水として貯留する循環水タンク２４とを少なくとも備えた燃料電池ユニット１０において、前記循環水タンクを前記気水分離器の重力方向において下方に配置するように構成、即ち、気水分離器（１６ａ，１６ｂ）で分離された水分は連通管（２２ａ，２２ｂ）を介して直接循環水タンク２４に供給（落下）させられるように構成したので、気水分離器で分離された水分を一時的に貯留する貯留タンクを不要とすることができ、よって占有スペースを減少できる。

また、前記連通管（２２ａ，２２ｂ）の端部（２２ａ１，２２ｂ１）を前記循環水タンク２４に貯留される循環水Ｗ１の中に位置させるように構成、即ち、アノードガスあるいはアノードオフガスを循環水タンク２４の循環水Ｗ１で液封するように構成したので、従来技術の貯留タンク、電磁弁や液面センサなどを不要とすることができ、簡易な構成でありながら、第１および第２の気水分離器１６ａ，１６ｂの水分を、アノードガスなどの漏洩を防止しつつ循環水タンク２４に供給することができる。さらに、従来技術の如く電磁弁や液面センサなどを備えていないため、コスト的にも有利である。

また、前記循環水タンク２４はチャンバ（第１のチャンバ２４ｄ１）を備えると共に、前記連通管（２２ａ，２２ｂ）の端部（２２ａ１，２２ｂ１）を前記チャンバに貯留される循環水Ｗ１の中に位置させるように構成した。これにより、循環水タンク２４に貯留される循環水の一部、具体的には、第１のチャンバ２４ｄ１に貯留される比較的少量の循環水Ｗ１でアノードガスあるいはアノードオフガスを液封でき、アノードガスなどの漏洩を一層防止することができる。

また、前記循環水タンク２４は大気に開放されると共に、前記連通管（２２ａ，２２ｂ）の端部（２２ａ１，２２ｂ１）を、前記循環水タンク２４に貯留される循環水Ｗ１の水面Ｗｓｂから、前記ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さｈ２よりも深い位置ｈ３まで延ばされるように構成したので、アノードガスなどの漏洩をより一層防止しつつ、第１および第２の気水分離器１６ａ，１６ｂの水分を循環水タンク２４に供給することができる。

即ち、端部（２２ａ１，２２ｂ１）が循環水タンク２４の循環水Ｗ１の中に位置させられる連通管（２２ａ，２２ｂ）において、連通管内の水分の水面Ｗｓａはアノードガスあるいはアノードオフガスの圧力によって下方へ押し下げられる、より詳しくは、循環水タンク２４の循環水Ｗ１の水面Ｗｓｂから、アノードガスなどの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さｈ２だけ、下方へ押し下げられることとなる。そこで、連通管の端部（２２ａ１，２２ｂ１）を、循環水タンク２４の循環水Ｗ１の水面Ｗｓａから、アノードガスなどの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さｈ２よりも深い位置ｈ３まで延ばされるように構成したので、アノードガスなどの圧力が連通管内の水面Ｗｓａに作用した場合であっても、連通管の下端付近には常に所定の高さα分だけ水分が存在することとなり、よってアノードガスなどが連通管（２２ａ，２２ｂ）を通過して循環水タンク２４に流入させられる（漏洩する）ことを防止することができる。

また、ガス燃料はアノードガスからなるように構成したので、水分を多く含有するアノードガス（あるいはアノードオフガス）において、上記した効果を得ることができる。

尚、上記において、燃料電池１４を固体高分子型としたが、それに限られるものではなく、他の形式であってもよい。

また、循環水タンク２４の形状を略直方体となるように構成したが、他の形状、例えば円筒形状などであってもよく、第１、第２のチャンバ２４ｄ１，２２ｄ２の形状も、図示のものに限られるものではない。

また、改質用燃料として都市ガスを使用するよう構成したが、ＬＰガスなどであってもよい。

この発明の実施例に係る燃料電池ユニットを説明するための模式概略図である。 図１に示す循環水タンクなどを説明するための説明図である。 図２に示す循環水タンクのIII−III線断面図である。

符号の説明

１０ 燃料電池ユニット、１２ 改質器、１４ 燃料電池、１６ａ 第１の気水分離器（気水分離器）、１６ｂ 第２の気水分離器（気水分離器）、２２ａ 第１の連通管（連通管）、２２ｂ 第２の連通管（連通管）、２２ａ１ （第１の連通管の）端部、２２ｂ１ （第２の連通管の）端部、２４ 循環水タンク、２４ｄ１ 第１のチャンバ（チャンバ）、Ｗ１ 循環水、Ｗｓｂ （循環水の）水面

Claims (4)

1. 改質器と、前記改質器で生成されたガス燃料を供給される燃料電池と、前記ガス燃料から水分を分離する気水分離器と、前記気水分離器に連通管を介して接続され、前記気水分離器で分離された水分を供給されて前記改質器用の循環水として貯留する循環水タンクとを少なくとも備えた燃料電池ユニットにおいて、前記循環水タンクを前記気水分離器の重力方向において下方に配置すると共に、前記連通管の端部を前記循環水タンクに貯留される循環水の中に位置させるように構成したことを特徴とする燃料電池ユニット。
2. 前記循環水タンクはチャンバを備えると共に、前記連通管の端部を前記チャンバに貯留される循環水の中に位置させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池ユニット。
3. 前記循環水タンクは大気に開放されると共に、前記連通管の端部を、前記循環水タンクに貯留される循環水の水面から、前記ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池ユニット。
4. 前記ガス燃料はアノードガスからなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池ユニット。

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