(57)【要約】【課題】  本発明は、外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる燃料電池システム、及び、取付け部材等の外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる車両を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、燃料電池で生成された生成水を、排出通路を介して外部へ排出可能にした燃料電池システムにおいて、生成水が排出通路内を不連続に流れるように該生成水を排出する排出部を備えることを特徴とする燃料電池システムを提供する。また、本発明は、前記燃料電池システムを少なくとも備える車両を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池で生成された生成水を、排出通路を介して外部へ排出可能にした燃料電池システムにおいて、
生成水が排出通路内を不連続に流れるように該生成水を排出する排出部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記排出部が、排出通路内に設けられた撥水部材からなる、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記排出部が、排出通路内で不連続に排出するように生成水の流量を調整する調整部である、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記調整部が、電磁弁及び排出通路からの分岐通路を含む、請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記分岐通路は、生成水の流出速度が増加するように傾斜してなる、請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記調整部は、前記排出通路以外のガス流を供給して生成水の流量を調整する、請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記調整部は、前記排出通路と、該排出通路の任意の位置を起点として分岐された複数の分岐通路とから構成される、請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記の複数の分岐通路を鉛直上下方向にそれぞれが並列に位置するように設け、下側に位置する分岐通路内の生成水速度を、上側に位置する分岐通路内の生成水速度よりも高めるように生成水の流量を調整する、請求項７記載の燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池で生成された生成水を、排出通路を介して外部へ排出可能にした燃料電池システムに用いられる撥水部材であって、前記排出通路内に設けられ、生成水が排出通路内を不連続に流れるように該生成水を排出する撥水部材。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れかに記載の燃料電池システムを少なくとも備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる燃料電池システム及び該システムを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池搭載車両等において、発電時に燃料電池で発生する水分を外部に排出するための種々の燃料電池システムが開発されている。
【０００３】
例えば、特開２００３−１７８７９１号公報には、燃料電池で生成された水分を排出通路（ホース）から水溜り部に一時的に溜めて、外部に排出する燃料電池システムが開示されている（特許文献１）。この燃料電池システムは、具体的には、燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池本体と、該燃料電池本体に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池本体に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段とを備え、前記燃料電池本体の燃料ガス通路と酸化剤ガス通路との少なくとも一方のガス通路に、水を一時貯留する水溜まり部と、前記ガス通路内の水を前記水溜まり部に誘導する水誘導手段と、前記水溜まり部の水を排水する排水弁と、を設けたものである。
【０００４】
しかし、かかる燃料電池システムでは、生成水は導電性を有するため、燃料電池から生成される生成水が燃料電池や貯水タンク等の取付け部材（ボデー等）に接触すると、燃料電池がボデー等と低い抵抗値で繋がる可能性がある。即ち、生成水の排水状態によっては、ボデー等との間の電気的絶縁性が低下する場合がある。これは、該システムでは生成水が燃料電池から自然落下で流されるため、排出通路内で最大流量に応じた断面積で燃料電池の電位が外部へ接続されることに起因する。この場合、図７に示すように、燃料電池スタックと外部とが生成水によって連続的に接続した状態となっている。
【特許文献１】特開２００３−１７８７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする問題点は、前述した従来技術の問題である。
従って、本発明の目的は、外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる燃料電池システムを提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、取付け部材等の外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、１．燃料電池で生成された生成水を、排出通路を介して外部へ排出可能にした燃料電池システムにおいて、
生成水が排出通路内を不連続に流れるように該生成水を排出する排出部を備えることを特徴とする燃料電池システムを提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００８】
本発明は、かかる構成からなるため、外部への電気的な抵抗を高く保つことができる。
【０００９】
また、本発明は、下記２．〜８．の発明をそれぞれ提供するものである。これらの発明によれば、燃料電池の出力（生成水量）が変化しても、効率的に外部への電気的な抵抗を高く保つことができる。
【００１０】
２．前記排出部が、排出通路内に設けられた撥水部材からなる、前記１記載の燃料電池システム。
【００１１】
３．前記排出部が、排出通路内で不連続に排出するように生成水の流量を調整する調整部である、前記１記載の燃料電池システム。
【００１２】
４．前記調整部が、電磁弁及び排出通路からの分岐通路を含む、前記３記載の燃料電池システム。
【００１３】
５．前記分岐通路は、生成水の流出速度が増加するように傾斜してなる、前記４記載の燃料電池システム。
【００１４】
６．前記調整部は、前記排出通路以外のガス流を供給して生成水の流量を調整する、前記３記載の燃料電池システム。
【００１５】
７．前記調整部は、前記排出通路と、該排出通路の任意の位置を起点として分岐された複数の分岐通路とから構成される、前記３記載の燃料電池システム。
【００１６】
８．前記の複数の分岐通路を鉛直上下方向にそれぞれが並列に位置するように設け、下側に位置する分岐通路内の生成水速度を、上側に位置する分岐通路内の生成水速度よりも高めるように生成水の流量を調整する、前記７記載の燃料電池システム。
【００１７】
また、本発明は、９．燃料電池で生成された生成水を、排出通路を介して外部へ排出可能にした燃料電池システムに用いられる撥水部材であって、前記排出通路内に設けられ、生成水が排出通路内を不連続に流れるように該生成水を排出する撥水部材を提供することにより、外部への電気的な抵抗を高めた燃料電池システムを得ることができる。
【００１８】
また、本発明は、１０．前記１〜８の何れかに記載の燃料電池システムを少なくとも備える車両を提供することにより、燃料電池システムの取付け部材等の外部への電気的な抵抗を高く保つ車両を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料電池外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる燃料電池システム、並びに取付け部材等の燃料電池外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる車両を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る燃料電池システムの一例の全体構成図を図２に示す。図２に示すように、本燃料電池システム５０は、燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に水素を供給するための水素タンク１１と、燃料電池スタック１にエアフィルタ１２を介してエアを供給するためのモータ１３を備えたコンプレッサ１４と、エア、水素を流通させるための供給通路１５ａ，１５ｂ及び排出通路１６ａ，１６ｂとをそれぞれ備えている。そして、燃料電池スタック１におけるエアの出口である排気口１７には、エア排出通路１６ａ（後述する実施例におけるエア排出通路２に相当する）が接続されている。
【００２１】
また、燃料電池スタック１に水素を供給、流通させるための水素供給通路１５ｂには、レギュレータ１８が備えられ、水素の供給流量が調整できるように構成されている。そして、燃料電池スタック１における水素の出口である排気口１９には、燃料電池スタック１から水素を排出するための水素排出通路１６ｂが接続されている。水素排出通路１６ｂは、循環ポンプ２０が設けられた水素循環通路２１に続き、該水素循環通路２１は水素供給通路１５ｂに合流する。このようにして、燃料電池システム５０は、その全体においてエア、水素が循環し、エア、水素の流通量を調整可能に構成されている。
【００２２】
本例による燃料電池システム５０においては、燃料電池スタック１で生成された生成水を、エア排出通路１６ａを介して外部へ排出可能になされている。そして、排出口１７の近傍のエア排出通路１６ａ内において、生成水がこれらの排出通路内を不連続に流れるように該生成水を排出する排出部が設けられている。
【００２３】
燃料電池システム５０は、このような構成によって、外部への電気的な抵抗を高く保つことができる。ここで、外部への電気的な抵抗を高く保つとは、燃料電池およびそれに密接に関連するシステム部品に対する接触部分との間の電気的な抵抗を高く保つ（導電性を低くする）ことを意味する。接触部分とは、例えば燃料電池やそのシステムを支持する部品や燃料電池をメンテナンスする作業者のことを意味する。
【００２４】
以下に、本発明の最良の実施形態としての実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、斯かる実施例により何等制限されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
実施例１の燃料電池システムの概略構成を図１に示す。
図１に示すように、本実施例１の燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１と、該燃料電池スタック１からエアを排出するためのエア排出通路２とを備えており、発電時に燃料電池スタック１で生成された生成水を、該エア排出通路２を介してエアとともに外部へ排出可能になっている。そして、本燃料電池システム１０には、生成水がエア排出通路２内を不連続に流れるように排出する排出部３が備えられている。かかる生成水の排出部３は、燃料電池スタック１の排出口近傍のエア排出通路２内において、撥水部材から形成されている。
【００２６】
かかる構成によって、図１に示すように、流出する生成水を不連続の独立した球状とすることにより、連続した液体間を絶縁することができる。これにより、抵抗値を高く保つことができる。また、撥水部材の使用によって、排水性に優れることになるため、エア排気通路２内の凍結防止にも有利となる。
【００２７】
撥水部材からなる排出部３としては、特に制限されないが、例えば、フッ素系樹脂（テフロン（登録商標）等）の撥水性の樹脂を用いて、通常の排出ホースの通路面にコーティングする等の撥水処理をすることにより形成することができる。かかる排出部３は、少なくとも生成水がエア排出通路２内を不連続に流れるように構成される限り、該排出部３の位置や、その撥水部材の配置や使用量等には制限されない。
【００２８】
なお、エア排出通路２内の全体を撥水部材によって形成することもできる。また、エア排出通路２として、撥水部材以外の部材からなる絶縁ホースを使用することによっても、生成水の不連続化を図ることができる。
【実施例２】
【００２９】
実施例２の燃料電池システムは、実施例１の燃料電池システム１０における排出部３（図１）の変わりに、図３に示す排出部３０を設けた以外は、実施例１と同様の構成からなる。図３に示すように、実施例２の燃料電池システムは、排出部３０において、電磁弁３１及びエア排出通路３２からの分岐通路３３を備えている。電磁弁３１及びエア排出通路３２からの分岐通路３３は、エア排出通路３１内で生成水を不連続に排出するように、生成水の流量を調整する調整部としての機能を備える。
【００３０】
かかる構成によって、燃料電池スタック１の出力により生成水の流量が増加した場合でも、電磁弁３１を調節して分岐通路３３から一定量の生成水を流出させることで、生成水が連続しないように水量を調整することができる。これにより、生成水がエア排出通路２内を不連続に流れることとなり、抵抗値を高く保つことができる。
【００３１】
また、分岐通路３３を水平方向に対して重力方向下向きに傾斜させることで、生成水排出の排出速度を上昇させることもできる。特に、図５に示すように、分岐通路３３の上流側から下流側にかけて、水平方向に対して重力方向下向きの傾斜を設けることによって、独立した不連続の球状生成水の流出速度を高めることができ、これにより生成水の絶縁状態をより確実に保持して、電気的な抵抗値を高く保つことができる。
【００３２】
なお、必要に応じて、生成水を貯水できる部分（図示せず）を設けて、生成水が連続しないように水量を調整することも可能である。また、電磁弁３１を設けずに、気液分離器等によってエアと生成水とを分離し、該生成水が連続しないような水の通路を別に設けることにより、エア排出通路３２内の生成水の水量を調整することもできる。このような気液分離器を用いて、鉛直方向上側にガス専用排出通路及び下側に液体専用通路を設けることで、ガスの圧損も同時に解消することができる。
【実施例３】
【００３３】
実施例３の燃料電池システムは、図４に示すように、前述した燃料電池システム５０（図２）において、エア供給通路１５ａ上のコンプレッサ１４の下流直下と、燃料電池スタック１の排気口１７との間を、エア吹出し用バイパス４１によって接続したものである。従って、実施例３の燃料電池システム４０は、エア吹出し用バイパス４１を設けたこと以外は、図２に示す燃料電池システム５０と同様の構成からなる。
【００３４】
かかる構成によって、燃料電池の出力（生成水量）が変化しても、エア吹出し用バイパス４１からの所定量のエアの流入により、流出する生成水を不連続の状態に保持することができ、燃料電池外部への電気的な抵抗値を高く保つことができる。エア吹出し用バイパス４１からのエアの流入量は、例えば、電磁弁（図示せず）等によって適宜調整することができる。
【実施例４】
【００３５】
実施例４の燃料電池システムは、図６に示すように、燃料電池スタック１に接続したエア排出通路６１の下流に、並列に分岐した複数の分岐通路６２を設けるとともに、各分岐通路６２には、その上流に複数のバルブ６３を取り付けた燃料電池システム６０である。
【００３６】
かかる構成によれば、複数のバルブ６３のうちの少なくとも何れかを調整することによって、生成水量の増加に対応することができる。即ち、燃料電池の出力に応じた生成水の量を分散して、各分岐通路６２内を不連続に流れるための生成水量の上限を超えないように対処することができる。これにより、燃料電池システム６０の電気的な抵抗値を高く保つことができる。この際、鉛直方向下側に位置する分岐通路６２内の生成水速度を、同上側に位置する分岐通路６２内の生成水速度よりも高めるように各バルブ６３で調整することにより、効率よく抵抗値を高く保つことができる。
【００３７】
また、バルブ６３に変えて、例えば、ダムのような水をせき止め可能な手段によって生成水の量をコントロールする調整部を設けても同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施例に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限られず、その他の実施例に適宜変更できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる燃料電池システム、及び取付け部材等の外部への電気的な抵抗を高く保つことのできる車両として、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、実施例１の燃料電池システムを示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明に係る燃料電池システムの一例を示す全体構成図である。
【図３】図３は、実施例２の燃料電池システムにおける調整部を示す概略構成図である。
【図４】図４は、実施例３の燃料電池システムを示す概略構成図である。
【図５】図５は、実施例２の燃料電池システムにおける調整部の別の形態を示す概略構成図（図３の調整部の一部相当）である。
【図６】図６は、実施例４の燃料電池システムを示す概略構成図である。
【図７】図７は、従来の燃料電池システムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、５０、３０、４０，６０…燃料電池システム、１…燃料電池スタック、２…気体排出通路（エア排出通路）、３…排出部、１１…水素タンク、１２…エアフィルタ、１３…モータ、１４…コンプレッサ、１５ａ，１５ｂ…供給通路、１６ａ，１６ｂ…排出通路、１７…排気口、１８…レギュレータ、１９…排気口、２０…循環ポンプ、２１…水素循環通路、３１…電磁弁、３２…エア排出通路、３３…分岐通路、４１…エア吹出し用バイパス、６１…エア排出通路、６２…分岐通路、６３…バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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