(57)【要約】    【課題】  スタックケース内を適切に且つ十分に冷却することができる燃料電池自動車を提供することを課題とする。    【解決手段】  車室内３に空調用気体を供給する空調装置４を備えた燃料電池自動車１であって、空調装置４は、燃料電池スタック１０を収容したスタックケース５１の内部空間に空調用気体を供給可能に構成されている。空調装置４は、熱交換器８６により熱交換された空調用気体が導かれる流路として、車室内３に通じる室内側流路８２と、スタックケース５１の内部空間に通じるスタック側流路８３と、を切替え弁８４により切り替える。    【選択図】  図１
2006076325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に空調用気体を供給する空調装置を備え、
前記空調装置は、燃料電池スタックを収容したスタックケースの内部空間に空調用気体を供給可能に構成されている燃料電池自動車。
【請求項２】
前記空調装置は、共通の熱交換器にて熱交換された空調用気体を、前記車室内と前記スタックケースの内部空間とのそれぞれに供給可能に構成されている請求項１に記載の燃料電池自動車。
【請求項３】
前記空調装置は、
前記熱交換器にて熱交換された空調用気体を前記スタックケースの内部空間に導く流路と、
前記流路に設けられ、前記スタックケース側から前記熱交換器側への空調用気体の逆流を阻止する逆止弁と、を有する請求項２に記載の燃料電池自動車。
【請求項４】
前記スタックケースの内部空間のガスの圧力が所定圧よりも大きくなったときにこのガスを外部に放出するためのリリーフ機構を、更に備えた請求項１ないし３のいずれか一項に記載の燃料電池自動車。
【請求項５】
前記所定圧は、大気圧である請求項４に記載の燃料電池自動車。
【請求項６】
前記スタックケースの内部空間の温度と、前記燃料電池スタックの温度との少なくとも一方の温度を検出する温度センサを更に備え、
前記空調装置は、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記スタックケースの内部空間への空調用気体の流入量を調整する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の燃料電池自動車。
【請求項７】
前記スタックケースの内部空間の水素濃度を検出する濃度センサを更に備え、
前記空調装置は、前記濃度センサの検出結果に基づいて、前記スタックケースの内部空間への空調用気体の流入量を調整する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の燃料電池自動車。
【請求項８】
前記燃料電池スタックの内部流路に冷媒を通流させて、当該燃料電池スタックを冷却する冷却装置を更に備えた請求項１ないし７のいずれか一項に記載の燃料電池自動車。
【請求項９】
車室内に空調用気体を供給する空調装置を備え、
前記空調装置は、
空調用気体を熱交換する熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に設けられ、前記車室内に空調用気体を導く室内側流路と、
前記熱交換器の下流側に設けられ、燃料電池スタックを収容したスタックケースの内部空間に空調用気体を導くスタック側流路と、
前記熱交換器の下流側に設けられ、空調用気体が導かれる流路として前記室内側流路および前記スタック側流路の少なくとも一方に切り替え可能な切替え手段と、
を有する燃料電池自動車。
【請求項１０】
前記切替え手段は、前記車室内および前記スタックケースの内部空間への空調用気体の流入量を調整可能に構成されている請求項９に記載の燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックをスタックケースに収容した燃料電池自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載用の燃料電池スタックは、塵埃や水などから保護するべく、専用のスタックケースに収容されて車室床などに搭載される。この種のスタックケースを使用したものとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１では、燃料電池スタック自体を冷却するラジエータを備えつつ、さらに、ラジエータの空冷方向の下流側にファンを設けている。そして、ファンにより吸気した外気をスタックケース内に供給することで、スタックケース内を換気するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−２２１９０号公報（第４頁および第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の構成は、スタックケース内を強制換気することができる点では有用である。しかし、ファンにより吸気される外気は、ラジエータの放熱面を通過したものであるため、結果的に高温側へと熱交換されている。このため、ファンによる送風は、スタックケース内を冷却するには不十分であった。スタックケースにセンサなどの高電圧部品等が収容される場合などを考慮すると、スタックケース内を冷却する構成が望まれる。
【０００４】
本発明は、スタックケース内を適切に且つ十分に冷却することができる燃料電池自動車を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の燃料電池自動車は、車室内に空調用気体を供給する空調装置を備え、空調装置は、燃料電池スタックを収容したスタックケースの内部空間に空調用気体を供給可能に構成されているものである。
【０００６】
この構成によれば、自動車に一般に搭載される空調装置を有効に利用して、スタックケースの内部空間に空調用気体を供給することができる。これにより、空調装置が冷房運転時の空調用気体をスタックケースの内部空間に供給することで、スタックケースの内部空間を適切に且つ十分に冷却することが可能となる。また、スタックケースの内部空間を換気し得る。
ここで、空調用気体には、車室内または車室外から取り込んだ空気を所定の温度、湿度または清浄度に調整した空気が含まれる。また、スタックケースの内部空間とは、主としてスタックケース内をいい、燃料電池スタックの内部流路までを含む概念ではない。以下では、しばしば「スタックケースの内部空間」を「スタックケース内」と表記して説明する。
なお、燃料電池の起動時に、空調装置が暖房運転時の空調用気体をスタックケース内に供給すると、燃料電池温度を短時間で発電効率のよい適正温度に設定することもでき得る。
【０００７】
この場合、空調装置は、共通の熱交換器にて熱交換された空調用気体を、車室内とスタックケースの内部空間とのそれぞれに供給可能に構成されていることが、好ましい。
【０００８】
この構成によれば、熱交換器を車室内用とスタックケース内用とに別個に設けなくて済み、装置構成をコンパクトにできるなど複雑化させなくて済む。
ここで、熱交換器としては、隔壁式、中間媒体式、蓄熱式の各種形式を用いることができる。
【０００９】
この場合、空調装置は、熱交換器にて熱交換された空調用気体をスタックケースの内部空間に導く流路と、流路に設けられ、スタックケース側から熱交換器側への空調用気体の逆流を阻止する逆止弁と、を有することが、好ましい。
【００１０】
この構成によれば、空調用気体は逆止弁を経てスタックケース内に流入するが、スタックケース内の空調用気体は、熱交換器側ひいては車室内への流入を逆止弁によって阻止される。これにより、スタックケース内に燃料電池スタック等から漏れ得る燃料ガス（水素ガス）を含む気体が、車室内に流れ込むことなどを好適に防止することができる。
【００１１】
これらの場合、スタックケースの内部空間のガスの圧力が所定圧よりも大きくなったときにこのガスを外部に放出するためのリリーフ機構を、更に備えたことが、好ましい。所定圧は、大気圧であることが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、スタックケース内のガスの圧力が所定圧（例えば大気圧）よりも大きくなるときには、リリーフ機構が機能してガスの過剰な圧力を逃がすことができる。これにより、燃料電池スタックなど各種部品の損傷を適切に防止し得る。
ここで、リリーフ機構は、スタックケースに設けることもできるし、スタックケースに通じる前記流路にリリーフ弁として設けることもできる。
【００１３】
これらの場合、スタックケースの内部空間の温度と、燃料電池スタックの温度との少なくとも一方の温度を検出する温度センサを更に備え、空調装置は、温度センサの検出結果に基づいて、スタックケースの内部空間への空調用気体の流入量を調整することが、好ましい。
【００１４】
この構成によれば、例えばスタックケース内の温度が閾値よりも高い旨、温度センサにより検出された場合、空調装置が冷房運転して空調用気体の流入量を増加させることで、スタックケース内の温度を低下させることができる。このように、スタックケース内をその状況に応じて積極的に温度管理することができる。
ここで、温度センサが検出する燃料電池スタックの温度としては、燃料電池スタック自体の温度であってもよいし、燃料電池スタックを冷却する冷媒の温度であってもよい。
【００１５】
これらの場合、スタックケースの内部空間の水素濃度を検出する濃度センサを更に備え、空調装置は、濃度センサの検出結果に基づいて、スタックケースの内部空間への空調用気体の流入量を調整することが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、例えばスタックケース内の水素濃度が閾値よりも高い旨、濃度センサにより検出された場合、空調装置が空調用気体の流入量を増加させることで、水素濃度を低下させることができる。このように、スタックケース内をその状況に応じて積極的に換気することができる。
【００１７】
これらの場合、燃料電池スタックの内部流路に冷媒を通流させて、燃料電池スタックを冷却する冷却装置を更に備えたことが、好ましい。
【００１８】
この構成によれば、空調装置によりスタックケース内を冷却することができるのみならず、空調装置とは別体の冷却装置により燃料電池スタック自体を好適に冷却することができる。なお、空調装置の冷房運転に同期して、冷却装置が駆動されることが好ましい。
【００１９】
本発明の他の燃料電池自動車は、車室内に空調用気体を供給する空調装置を備え、空調装置は、空調用気体を熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流側に設けられ、車室内に空調用気体を導く室内側流路と、熱交換器の下流側に設けられ、燃料電池スタックを収容したスタックケースの内部空間に空調用気体を導くスタック側流路と、熱交換器の下流側に設けられ、空調用気体が導かれる流路として室内側流路およびスタック側流路の少なくとも一方に切り替え可能な切替え手段と、を有するものである。
【００２０】
この構成によれば、空調装置が車室内の空調として積極的に利用される場合には、切替え手段によって室内側流路に切り替えられる。すると、熱交換器にて熱交換された空調用気体が、室内側流路を介して車室内に供給される。また、空調装置がスタックケース内の冷却として積極的に利用される場合には、切替え手段によってスタック側流路に切り替えられる。すると、熱交換器にて低温側に熱交換された空調用気体が、スタック側流路を介してスタックケース内に供給される。
このように、自動車に一般に搭載される空調装置を有効に利用することで、空調装置の冷房運転により、スタックケース内を適切に且つ十分に冷却することが可能となる。また、スタックケース内を換気し得る。なお、切替え手段は、空調装置の冷房運転時に室内側流路およびスタック側流路の両者に切り替えた場合には、車室内およびスタックケース内の両者が冷却される。
【００２１】
この場合、切替え手段は、車室内およびスタックケースの内部空間への空調用気体の流入量を調整可能に構成されていることが、好ましい。
【００２２】
この構成によれば、車室内はもとより、スタックケース内の温度などを所定の状態に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の燃料電池自動車によれば、燃料電池スタックを収容したスタックケース内を適切に且つ十分に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池自動車について説明する。この燃料電池自動車は、車室内の空調を行う空調装置を有効に利用して、燃料電池スタックを収容したスタックケース内の冷却を行うものである。
【００２５】
図１に示すように、燃料電池自動車１は、車両走行の動力源となる燃料電池システム２と、車室内３の空調を行う空調装置４と、これらの構成機器を統括制御する制御装置５と、を具備している。燃料電池システム２の燃料電池スタック１０が図外のインバータを介して図外の駆動モータに連結されており、駆動モータが図外の車軸を回転させる。この種の車室付き燃料電池車両は、図１に示すような四輪の燃料電池自動車１のみならず、電車等の輸送機関であってもよい。
【００２６】
燃料電池システム２の配管ラインには、燃料電池スタック１０に酸化ガス（酸化剤、酸素ガス、空気）を供給する酸化ガス供給ライン１２と、燃料電池スタック１０から酸化オフガスを排出するための酸化ガス排出ライン１３と、燃料電池スタック１０に燃料ガスとしての水素ガスを供給するための燃料ガス供給ライン１４と、燃料電池スタック１０から水素オフガスを排出するための燃料ガス排出ライン１５と、が設けられている。また、配管ラインには、冷媒としての冷却水を燃料電池スタック１０に循環供給する冷却ライン１６が設けられている。
【００２７】
酸化ガス供給ライン１２には、フィルタを介して空気を取り込むコンプレッサが設けられており、酸化ガスとしての空気がコンプレッサにより燃料電池スタック１０に圧送される。酸化ガス供給ライン１２の燃料電池スタック１０のガス入口側には、酸化ガスの温度を検出する温度センサ２１が設けられている。酸化ガス排出ライン１３の燃料電池スタック１０のガス出口側には、酸化オフガスの圧力を検出する圧力センサ２２が設けられており、その下流側には、燃料電池スタック１０内の酸化ガスの圧力を調整する図示省略した調圧弁や、車外に排出される酸化オフガスを消音する消音器などが設けられている。
【００２８】
燃料ガス供給ライン１４の最上流には、水素ガスを貯留した例えば高圧タンクが設けられており、高圧タンクの水素ガスがレギュレータ等を介して燃料電池スタック１０に供給される。なおもちろん、この構成に代えて高圧タンクに圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などの原燃料を貯留させ、車上において水素ガスに改質して燃料電池スタック１０に供給する方式を用いることもできる。
【００２９】
燃料ガス供給ライン１４の燃料電池スタック１０のガス入口側には、ガス流路を遮断可能な遮断弁３１のほか、水素ガスの圧力を検出する圧力センサ３２などが設けられている。燃料ガス排出ライン１５の燃料電池スタック１０のガス出口側には、水素オフガスの温度を検出する温度センサ３４のほか、ガス流路を遮断可能な遮断弁３５などが設けられている。
【００３０】
冷却ライン１６には、燃料電池スタック１０から排出される冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ４１と、ラジエータ４１の下流側に位置して冷却水を燃料電池スタック１０に圧送するポンプ４２と、が設けられている。また、冷却ライン１６の燃料電池スタック１０の冷媒入口側および冷媒出口側には、冷却水の温度を検出する温度センサ４３，４４がそれぞれ設けられている。このような冷却ライン１６、ラジエータ４１およびポンプ４２によって、燃料電池スタック１０の内部流路に冷却水を通流させる冷却装置の主要部が構成される。冷却装置により、燃料電池スタック１０自体を冷却することができる。
【００３１】
燃料電池スタック１０は、燃料電池の基本単位となる単セルを多数積層し、その両端に集電板や絶縁板などを配置したスタック構造で構成されている。燃料電池スタック１０の内部流路としては、酸化ガスの流路、水素ガスの流路、および冷却水の流路が形成されており、これらの各流路は上記の配管ラインの対応する各種流路（１２〜１６）に接続されている。燃料電池としては、リン酸型など複数の種類があるが、ここでは車載に好適な固体高分子電解質型で構成されている。燃料電池スタック１０は、その周辺の検出機器などと一緒にスタックケース５１に収容されている。
【００３２】
スタックケース５１は、例えば図２に示すような箱型に形成されている。スタックケース５１は、金属や硬質樹脂により形成することができるが、ここでは、軽量化や放熱性を考慮してアルミニウムにより形成されている。例えば上下２分割構造のスタックケース５１は、蓋として機能する上側ケースと、上側ケースに接合される下側ケースとからなり、下側ケースの例えば中央底部に燃料電池スタック１０が固定される。スタックケース５１は、車室の床下などにブラケット等を介して固定される。
【００３３】
スタックケース５１には、後述する空調装置４のスタック側流路８３の一部が接続されており、空調用気体がスタックケース５１の内部空間に供給可能になっている。スタックケース５１内には、燃料電池スタック１０に接続された配管ラインの各種流路（１２〜１６）の一部が配置される。このため、スタックケース５１には、スタック側流路８３や配管ラインの各種流路（１２〜１６）に対応する管径の開口部が分散して貫通形成されている。
【００３４】
スタックケース５１内には、上記した配管ライン上の遮断弁３１，３５のほか、検出機器（温度センサ２１，３４，４３，４４、圧力センサ２２，３２）や図外のサービスプラグなどの高電圧部品が収容される。また、スタックケース５１内には、スタックケース５１の内部空間の温度を検出する温度センサ５２と、スタックケース５１の内部空間の水素濃度を検出する濃度センサ５３と、が燃料電池スタック１０から外れた位置に収容されている。温度センサ５２や濃度センサ５３は、制御装置５に接続されている。なお、温度センサ５２や濃度センサ５３は、図２では説明の便宜上スタックケース５１外に示されている。
【００３５】
このように、検出機器などの各種高電圧部品をスタックケース５１内に収容しているため、高電圧部品を外部の埃や水等から適切に保護することができる。また、遮断弁３１，３５などのバルブ類についても、外部の埃や水等から適切に保護することができる。なお、スタックケース５１内に収容される配管ライン上の部品は一例であり、温度センサや圧力センサをどのように配置するかは適宜設計変更可能である。また、例えば遮断弁３１，３５をスタックケース５１外に配置してスタックケース５１のコンパクト化を図るようにすることもできる。
【００３６】
ここで、スタックケース５１の内部空間とは、スタックケース５１と燃料電池スタック１０などの内部配設機器との間に形成される隙間をいい、主としてスタックケース５１内を意味する。したがって、スタックケース５１の内部空間は、燃料電池スタック１０の内部流路までを含むものでない。以下では、「スタックケース５１の内部空間」の略記として、しばしば「スタックケース５１内」と表記する。
【００３７】
スタックケース５１には、その内部空間のガスの圧力が大気圧よりも大きくなったときにこのガスを外部に放出するための二つのリリーフ機構５４が設けられている。図３は、リリーフ機構５４の一例を示す断面図である。同図に示すように、リリーフ機構５４は、スタックケース５１に形成した取付開口部５５に作り込まれており、取付開口部５５の外側表面に位置している。
【００３８】
リリーフ機構５４は、取付開口部５５に広く臨むフィルタ７１と、フィルタ７１の周縁部を保持し、取付開口部５５の外側周縁部に固定されたフィルタ保持枠７２と、フィルタ保持枠７２の上部に回動可能に支持された平板状の可動片持ち扉７３と、を有している。フィルタ７１は、通気性を有すると共に、塵埃や水などの異物を捕捉可能に構成されている。この種のフィルタ７１は、例えばゴアテックス（登録商標：ジャパンゴアテックス（株））やポアフロン（登録商標：住友電工（株））の膜により構成することができる。
【００３９】
フィルタ保持枠７２および可動片持ち扉７３は、互いに磁力により吸着可能に構成されている。フィルタ保持枠７２および可動片持ち扉７３は、例えば両者ともマグネットを埋め込んで構成することもできるし、一方にはマグネットを埋め込み、他方はマグネットによって吸着される磁性体材料で構成することもできる。例えば、硬質樹脂により形成したフィルタ保持枠７２にマグネットを埋め込み、可動片持ち扉７３を磁性体材料で形成することができる。磁性体材料としては、例えば、鉄、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼など各種金属、合金等が挙げられる。
【００４０】
可動片持ち扉７３は、燃料電池システム２の停止時などにおいては、磁力によりフィルタ保持枠７２に吸着されて、フィルタ７１に接するように面して閉状態の位置となる。この場合、車両傾斜となっても、可動片持ち扉７３は自由に開かないようにフィルタ保持枠７２に磁力により吸着されている。スタックケース５１内のガスの圧力が大気圧よりも大きくなった場合、可動片持ち扉７３は、磁力による吸着力に抗してフィルタ７１から離間するように回動し、開状態の位置となるように構成されている（図３の仮想線参照。）。
【００４１】
すなわち、スタックケース５１内の大気圧よりも大きいガスの圧力となると、可動片持ち扉７３は押し開かれる。これにより、スタックケース５１内のガスがフィルタ７１を介してスタックケース５１外に排出され、スタックケース５１内の過剰なガスの圧力を逃がすことができる。したがって、スタックケース５１内の燃料電池スタック１０や、上記の高電圧部品などの各種構成機器の損傷が適切に且つ未然に防止される。スタックケース５１内の圧力が大気圧以下に低下すると、可動片持ち扉７３は、重力および磁力により自動的に回動し、フィルタ保持枠７２に吸着されて元の閉状態の位置となる。
【００４２】
このように、リリーフ機構５４の一部として組み込まれるフィルタ７１は、スタックケース５１内の圧力が大気圧よりも大きくなる必要時にのみ外部に対して露出する構成である。このため、フィルタ７１は、小石や水の直撃による損傷を好適に回避することができる。
【００４３】
なお、リリーフ機構５４は様々な変形例を適用することができる。例えば、リリーフ機構５４の数は二つに限るものでなく、例えばスタックケース５１の４箇所に分散して作り込むことができる。また、リリーフ機構５４が機能する基準圧を大気圧としたが、もちろんこれに限るものでなく、大気圧よりも僅かに大きい所定圧を基準圧としてもよい。また、上記のリリーフ機構５４の構成に代えて、フィルタ７１を取付開口部５５に直接嵌め込むように固定し、可動片持ち扉７３をスタックケース５１に回動可能に支持するようにして、部品点数を削減するようにしてもよい。この場合、スタックケース５１を上記のようにアルミニウムで形成しているため、可動片持ち扉７３にマグネットを埋め込めばよい。
【００４４】
また、可動片持ち扉７３を磁力によりフィルタ保持枠７２やスタックケース５１に吸着させる構成に代えて、バネなどの付勢手段を用い、可動片持ち扉７３をフィルタ保持枠７２等に閉状態の位置側に向かって付勢するようにしてもよい。例えば、可動片持ち扉７３を支持するフィルタ保持枠７２等の回動支持部に、ねじりコイルばねを設ければよい。また、リリーフ機構５４をスタックケース５１に直接作り込むのではなく、空調装置４のスタック側流路８３にリリーフ弁を設けて、このリリーフ弁が上記のリリーフ作用を奏するようにしてもよい。
【００４５】
空調装置４は、図１および図２に示すように、車室内３およびスタックケース５１の内部空間のそれぞれに空調用気体を供給可能に構成されている。空調装置４は、車室内３の空気（内気）または車室外の空気（外気）を取り込み、この取り込んだ空気を燃料電池自動車１の要求に応じて所定の温度、湿度または清浄度に調整して、車室内３やスタックケース５１内に送風する。
【００４６】
空調装置４は、空調用気体を熱交換するヒートポンプ８１と、ヒートポンプ８１にて熱交換された空調用気体を車室内３に導く室内側流路８２と、ヒートポンプ８１にて熱交換された空調用気体をスタックケース５１内に導くスタック側流路８３と、室内側流路８２とスタック側流路８３との分岐位置に設けられた三方弁構造の切替え弁８４と、を有している。ヒートポンプ８１および切替え弁８４は、制御装置５に接続されている。
【００４７】
ヒートポンプ８１は、例えば吸収冷凍機のサイクルであって、冷房運転および暖房運転を切替え可能に構成されている。ヒートポンプ８１は、車室内３およびスタックケース５１内に対して共通の熱交換器８６を有している。熱交換器８６は、切替え弁８４の入口ポートに接続した空気流路８７に配設されている。熱交換器８６を経た空調用気体は、図示省略したブロワなどによって圧送され、図示省略したフィルタを介して空気流路８７をつたって切替え弁８４に達するようになっている。
【００４８】
室内側流路８２は、その上流端が切替え弁８４の第１の出口ポートに接続され、その下流端が車室内３で開口している。スタック側流路８３は、その上流端が切替え弁８４の第２の出口ポートに接続され、その下流端がスタックケース５１内で開口している。スタック側流路８３には、切替え弁８４からスタックケース５１内への方向のみの空調用気体の流動を許容する逆止弁８８が設けられている。逆止弁８８によって、スタックケース５１内のガスが、スタックケース５１側から切替え弁８４側へと逆流することを阻止することができる。
【００４９】
具体的には、スタックケース５１の内部空間には燃料電池スタック１０から水素ガスが漏れ得る。スタックケース５１内は、この漏れた水素ガスや空調用気体を含むガスで充満され得る。スタック側流路８３に逆止弁８８を設けたことによって、このガスが車室内３に流れ込むことなどを好適に防止することができる。
【００５０】
切替え弁８４（切替え手段）は、空調用気体が導かれる流路として室内側流路８２およびスタック側流路８３の一方に、またはこの両方に切替えることができるように構成されている。例えば、切替え弁８４が室内側流路８２側に完全に切り替えた場合には、空調用気体は、スタック側流路８３への流動を遮断され、室内側流路８２側のみを流動して車室内３に流れ込むことになる。
【００５１】
切替え弁８４は、弁の開度を調整可能に構成されており、室内側流路８２およびスタック側流路８３への空調用気体の流入量を調整することができる。切替え弁８４は、制御装置５からの出力信号によって切替え動作および弁の開度を制御される。この種の切替え弁８４は、ソレノイドによって駆動される電磁弁タイプのものや、モータによって駆動される電動弁タイプのものなどで構成することができる。
【００５２】
制御装置５（ＥＣＵ）は、燃料電池システム２や空調装置４を含め、燃料電池自動車１全体を統括制御する。制御装置５は、図示省略したＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有している。制御装置５は、温度センサ５２や濃度センサ５３などの各種のセンサからの検出信号を入力すると共に、各種ドライバに制御信号を出力することによりヒートポンプ８１や切替え弁８４等を駆動するなど、燃料電池自動車１全体を制御する。
【００５３】
例えば、制御装置５は、温度センサ５２の出力信号から、スタックケース５１内の温度が閾値以上であるかの条件を満たすか否かを判定する。この温度条件は、例えば、燃料電池スタック１０が高負荷状態である条件とすることができる。そして、その条件を満たすときには、制御装置５は、切替え弁８４に対しスタック側流路８３に切り替える旨の制御信号および所定の弁開度の制御信号を出力する。これらの制御信号を受けた切替え弁８４は、切替え動作を実行する。このとき、ヒートポンプ８１が暖房運転している場合には冷房運転する旨の制御信号が、ヒートポンプ８１に出力される。
【００５４】
なお、空調装置４が例えば当初から車室内３側に冷却用の空調用気体を供給している場合には、切替え弁８４は車室内３およびスタックケース５１内の両者に空調用気体を導くように切替え動作を実行する。もっとも、スタックケース５１内への空調用気体の供給時には、車室内３側に冷却用の空調用気体を供給しないように設定することもできる。
【００５５】
切替え弁８４の切替え動作後、冷却された所定の流量の空調用気体がスタックケース５１内に導入され、スタックケース５１内が冷却される。これにより、スタックケース５１内の検出機器等の高電圧部品を冷却することができる。このように、高電圧部品を積極的に冷却することができる構成であるため、耐熱性を考慮して高電圧部品を比較的大型化しなくて済み、高電圧部品の小型化に適切に供することができる。この効果を燃料電池自動車１側からみれば、スタックケース５１のサイズが小さくなり得るため、燃料電池スタック１０による設置スペースの占有領域を小さくすることができる。そして、スタックケース５１内のガスの圧力が大気圧よりも大きくなったときには、リリーフ機構５４が作動するため、上記のように、スタックケース５１内のガスがスタックケース５１外に排出される。
【００５６】
また、制御装置５は、濃度センサ５３の出力信号から、スタックケース５１内の水素濃度が閾値以上であるかの条件を満たすか否かを判定する。そして、その条件を満たすときには、制御装置５は、切替え弁８４に対しスタック側流路８３に切り替える旨の制御信号および所定の弁開度の制御信号を出力する。切替え弁８４が切替え動作を実行すると、所定の流量の空調用気体がスタックケース５１内に導入される。これにより、スタックケース５１内の水素濃度が低下する。このとき、スタックケース５１内に導入する空調用気体は、暖房運転時のものであってもよいが、スタックケース５１内の冷却も兼ねるべく、冷房運転時の冷却されたものであることが好ましい。
【００５７】
そして同様に、スタックケース５１内のガスの圧力が大気圧よりも大きくなったときには、リリーフ機構５４が作動するため、スタックケース５１内の換気がより一層図られることになる。このように、スタックケース５１内の水素濃度が上昇した場合であっても、スタックケース５１内をその状況に応じて積極的に換気することができるため、安全性を適切に確保することができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態の燃料電池自動車１によれば、自動車に一般に搭載される空調装置４を有効に利用して、スタックケース５１の内部空間の状況に応じて、これに所定量の冷却された空調用気体を供給することができる。したがって、スタックケース５１の内部空間を適切に且つ十分に冷却することができると共に、十分に換気することができる。また、燃料電池スタック１０自体については、スタックケース５１を冷却する装置とは別の冷却装置（冷却ライン１６など）によって適切に冷却することができる。
【００５９】
以上説明した実施形態では、温度センサ５２を設け、温度センサ５２により検出したスタックケース５１の内部空間の温度に基づいて、空調装置４によるスタックケース５１内への空調用気体の流入量を調整したが、別の温度センサを設けてもよい。例えば、温度センサ５２を省略して或いは温度センサ５２と共に、燃料電池スタック１０の温度を検出する温度センサを設けてもよい。
【００６０】
ここで、この新たな温度センサが検出する燃料電池スタック１０の温度としては、燃料電池スタック１０自体の温度であってもよいし、燃料電池スタック１０を冷却する冷却水の温度を検出してもよい。後者の温度については、冷却ライン１６に設けた温度センサ４３または温度センサ４４で検出することができる。したがって、温度センサ４３または温度センサ４４の検出結果に基づいて、空調装置４によるスタックケース５１内への空調用気体の流入量が調整される。
【００６１】
また、空調装置４によるスタックケース５１内の冷却と、冷却水による燃料電池スタック１０自体の冷却とは、別個独立に行うこともできるし、これらの制御を協調させて行うこともできる。後者の場合には、制御装置５は、空調装置４の運転に同期して、冷却装置のポンプ４２を駆動する。例えば、ユーザからの指示により車室内３の冷却の要求が高く、スタックケース５１内の冷却を空調装置４にて十分に行えない場合には、ポンプ４２による冷却水の単位時間あたりの循環量を増加させてもよい。こうすることで、空調装置４によるスタックケース５１内の冷却を、冷却水にて補助することが可能となる。
【００６２】
なお、上記の説明では、主として空調装置４が冷房運転する場合について説明したが、もちろん空調装置４を燃料電池システム２に関連させて暖房運転させるようにしてもよい。例えば、燃料電池スタック１０の起動時に、空調装置４が暖房運転時の空調用気体をスタックケース５１内に供給するようにしてもよい。こうすることで、燃料電池温度を短時間で発電効率のよい適正温度に設定することができる。
【００６３】
また、スタックケース５１の内部空間にスタック側流路８３の下流側を接続（挿入）しているが、この挿入箇所を２以上としてもよい。例えば、スタック側流路８３の逆止弁８８の下流側を二股に分岐させ、一方の下流端をスタックケース５１の右側面上部に接続し、他方の下流端をスタックケース５１の左側面下部に接続するようにしてもよい。こうすることで、スタックケース５１内の冷却や換気を効率よく行うことができ、スタックケース５１内の局所的な温度バラツキなどを抑制することができる。
【００６４】
また、燃料電池自動車１など車室を有する車両を例に説明したが、これに限るものではない。燃料電池スタック１０を定置用として、燃料電池システム２を家庭用住居などのコージェネレーション（熱電併給）システムに組み入れることもできる。この場合には、空調装置４は、家庭用住居の部屋内とスタックケース５１内とのそれぞれに、共通の熱交換器を経る空調用気体を供給する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施形態の燃料電池自動車を模式的に示す図である。
【図２】実施形態の燃料電池自動車の主要部を模式的に示す説明図である。
【図３】スタックケースおよびリリーフ機構について説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  燃料電池自動車、２  燃料電池システム、３  車室内、４  空調装置、５  制御装置、１０  燃料電池スタック、１６  冷却ライン、５１  スタックケース、５２温度センサ、５３  濃度センサ、５４  リリーフ機構、７１  フィルタ、７２  フィルタ保持枠、７３  可動片持ち扉、８１  ヒートポンプ、８２  室内側流路、８３  スタック側流路、８４  切替え弁（切替え手段）、８６  熱交換器、８８  逆止弁
【図１】
2006076325.tif 000003
【図２】
2006076325.tif 000004
【図３】
2006076325.tif 000005