(57)【要約】【課題】本発明は、燃料電池ケースが備える水素透過膜の外側表面に付着した埃や雪等を除去する。【解決手段】燃料電池システムは、車両に搭載される燃料電池システムであって、燃料電池と、水素透過膜を有し燃料電池を収容する燃料電池ケースと、車両の走行により発生する走行風を水素透過膜の表面に導く走行風導入配管と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される燃料電池システムであって、
燃料電池と、
水素透過膜を有し、前記燃料電池を収容する燃料電池ケースと、
前記車両の走行により発生する走行風を前記水素透過膜の表面に導く走行風導入配管と、
を備える、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を収容する燃料電池ケースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に搭載する燃料電池は、雨水の浸入防止や感電防止等のために気密性の高い燃料電池ケースに収容されている。燃料ガスとして水素ガスを用いる燃料電池（例えば、固体高分子電解質型燃料電池等）では、水素ガスの供給路にシール部材が配置され、水素ガスの漏洩を抑制している。しかしながら、シール部材の劣化等によりシール部材のわずかな隙間から水素ガスが漏れ出て、燃料電池ケース内の水素濃度が上昇するおそれがある。そこで、燃料電池ケース内の水素濃度を低下させるために、水素透過膜を備えた燃料電池ケースが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池ケースに水素透過膜を設ける技術では、水素透過膜の表面に埃や雪等が付着すると水素の透過性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、燃料電池ケースが備える水素透過膜の表面に付着した埃や雪等を除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］車両に搭載される燃料電池システムであって、燃料電池と、水素透過部を有し、前記燃料電池を収容する燃料電池ケースと、前記車両の走行により発生する走行風を前記水素透過部の表面に導く走行風導入配管と、を備える、燃料電池システム。
【０００８】
適用例１の燃料電池システムでは、走行風を水素透過膜の表面に導くので、水素透過膜の表面に付着した埃や雪等を、走行風を利用して除去する（吹き飛ばす）ことができる。また、走行風を利用するので、専用のブロア等を設ける構成に比べて安価に水素透過膜の表面に付着した埃や雪等を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池システムの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システムの構成を示す説明図である。燃料電池システム１００は、駆動用モータを備えた電気車両（図示省略）に搭載されて用いられる。なお、図１の例では、燃料電池システム１００が載置された状態において、鉛直方向上向きが＋Ｙ方向と一致する。また、図１において、左側は電気車両のフロント側に相当し、右側はリア側に相当する。この燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、スタックケース２０と、第１走行風導入管３０と、第２走行風導入管４１と、第３走行風導入管４２と、第４走行風導入管４３と、切替弁４０と、ラジエーター５０とを備えている。
【００１１】
燃料電池スタック１０は、固体高分子電解質型燃料電池（単セル）を複数積層した構成を有している。燃料電池スタック１０には、燃料ガスとしての水素ガスが水素タンク（図示省略）から供給され、また、酸化剤ガスとしての空気がエアコンプレッサー（図示省略）から供給されている。また、燃料電池スタック１０には、冷却媒体（例えば、水やＬＬＣ）が循環して供給される。なお、燃料電池スタック１０には、図示しない温度センサが配置され、燃料電池スタック１０の温度が検知される。
【００１２】
スタックケース２０は、上部に換気部２１を備え、内部に燃料電池スタック１０を収容する。換気部２１は、水素透過膜２２を備え、スタックケース２０の外側の天井面Ｓ１から上方に突出して配置されている。水素透過膜２２は、換気部２１に設けられた開口を気密にシールするように配置されている。水素透過膜２２は、燃料電池スタック１０から漏れ出た水素ガスを透過させ、スタックケース２０内部の空間ＡＲ１の水素濃度を低下させる。水素透過膜２２としては、例えば、住友電工社製の「ポアフロン」（登録商標）を用いることができる。
【００１３】
第１走行風導入管３０は、電気車両の走行により生じた風（以下、「走行風」と呼ぶ）を水素透過膜２２に送るために用いられる。第１走行風導入管３０は、スタックケース２０のフロント側側面Ｓ２に沿って配置されている。第１走行風導入管３０の端３１は開放され、他端は切替弁４０と接続されている。第１走行風導入管３０の端３１は、換気部２１付近に配置されており、第１走行風導入管３０を介して送られる走行風を水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に沿って導風する。
【００１４】
第２走行風導入管４１は、ラジエーター５０と切替弁４０とを接続し、ラジエーター５０から排出された走行風を切替弁４０に導く。第３走行風導入管４２は、端５１は開放され、他端はラジエーター５０と接続され、走行風を取り入れてラジエーター５０へと導く。第４走行風導入管４３は、端５２は開放され、他端は切替弁４０と接続され、走行風を取り入れて切替弁４０に導く。
【００１５】
切替弁４０は、第２走行風導入管４１と第１走行風導入管３０とを接続する状態（以下、「第１接続状態」と呼ぶ）と、第４走行風導入管４３と第１走行風導入管３０とを接続する状態（以下、「第２接続状態」）とを切り替える電磁弁である。切替弁４０は、例えば、三方電磁弁を用いて構成することができる。切替弁４０の切り替えは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）からの指示に基づき実行される。
【００１６】
ラジエーター５０は、第３走行風導入管４２の端５１から取り込まれた走行風を暖めて第２走行風導入管４１に供給する。なお、ラジエーター５０は、燃料電池スタック１０に循環供給される冷却媒体を冷却するために用いられる。具体的には、ラジエーター５０は、図示しない冷却媒体用配管により燃料電池スタック１０と接続されており、この冷却媒体用配管を通して燃料電池スタック１０から供給される冷却媒体を、走行風を利用して冷却して燃料電池スタック１０に戻す。
【００１７】
このような構成により、第３走行風導入管４２の端５１から取り込まれ、ラジエーター５０によって暖められた走行風、または、第４走行風導入管４３の端５２から取り込まれた走行風のいずれかが、第１走行風導入管３０を通って水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に沿って導風される。したがって、水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に付着した埃は走行風により吹き飛ばされる。また、水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に付着した雪は、走行風によって融解されて除去される。また、第１走行風導入管３０がフロント側側面Ｓ２に沿って配置されているため、第１走行風導入管３０を通る走行風の熱がスタックケース２０を介して空間ＡＲ１に供給される。
【００１８】
ここで、切替弁４０における接続状態の切り替えは、燃料電池システム１００の温度に応じて実行される。具体的には、燃料電池スタック１０の温度が所定の温度よりも低い場合には第１接続状態に切り替えられ、燃料電池スタック１０の温度が所定の温度以下の場合には第１接続状態に切り替えられる。このような構成により。寒冷地での始動時等の燃料電池スタック１０の温度が低い場合に、ラジエーター５０によって暖められた走行風を第１走行風導入管３０に導くことにより、空間ＡＲ１及び燃料電池スタック１０を暖めることができる。また、燃料電池スタック１０の温度が高い場合には、走行風をラジエーター５０を介さず第１走行風導入管３０に直接導くことにより、空間ＡＲ１及び燃料電池スタック１０を冷やすことができる。したがって、切替弁４０における接続状態の切り替えによって燃料電池スタック１０の温度をコントロールすることができ、燃料電池システム１００の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
以上説明したように、燃料電池システム１００では、走行風を水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に沿って導風するので、水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に付着した埃や雪を除去することができる。したがって、水素透過膜２２における水素透過性の低下を抑制することができる。加えて、第１走行風導入管３０の一部をスタックケース２０のフロント側側面Ｓ２に沿って配置しているので、第１走行風導入管３０を通る走行風の熱を利用して空間ＡＲ１及び燃料電池スタック１０を暖める又は冷却することができる。また、燃料電池スタック１０の温度に応じて、第１走行風導入管３０を通る走行風を温風と冷風とのうちいずれかに切り替えるので、燃料電池スタック１０の温度をコントロールでき、燃料電池システム１００の信頼性を向上させることができる。また、走行風を利用して水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に付着した埃や雪を除去するので、専用のブロア等を設ける構成に比べて安価に埃や雪等を除去できる。
【００２０】
Ｂ．変形例：
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００２１】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例では、走行風は、水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に沿って導風されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に対して任意の角度（例えば、９０°）で走行風が当たるように導風することもできる。すなわち、一般には、走行風を水素透過膜の表面に導く走行風導入配管を、本発明の燃料電池システムに採用することができる。
【００２２】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例では、走行風の供給経路は２つであったが、これに代えて、任意の数の経路を設けることもできる。例えば、切替弁４０を省略し、ラジエーター５０を介した走行風のみを供給することもできる。この構成においても、水素透過膜２２の外側表面Ｓ３に沿って走行風を導風するので、外側表面Ｓ３に付着した埃や雪を除去（吹き飛ばす）ことができる。
【００２３】
Ｂ３．変形例３：
上記実施例では、燃料電池スタック１０の温度に応じて切替弁４０の接続状態を切り替えていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、燃料電池システム１００始動後の所定期間は第１接続状態とし、所定期間経過後は第２接続状態とすることもできる。このようにすることにより、始動直後にはラジエーター５０を通った暖かい走行風を第１走行風導入管３０に導入し、燃料電池スタック１０の温度が上昇した後には冷たい走行風を第１走行風導入管３０に導入することができ、上記実施例と同様な効果を奏する。
【符号の説明】
【００２４】
１０…燃料電池スタック、２０…スタックケース、２１…換気部、２２…水素透過膜、３０…第１走行風導入管、３１…端、４０…切替弁、４１…第２走行風導入管、４２…第３走行風導入管、４３…第４走行風導入管、５０…ラジエーター、５１…端、５２…端、１００…燃料電池システム、Ｓ１…天井面、Ｓ２…フロント側側面、Ｓ３…外側表面、ＡＲ１…空間
【図１】
2010262741.tif 000003