(57)【要約】【課題】圧縮空気の冷却不足を抑制すること。【解決手段】熱交換器２０は、圧縮空気が流れる空気流路３１と、オフガスが流れるオフガス流路３２と、を備える。熱交換器２０は、各流路３１，３２に配置されたフィン５０を備える。熱交換器２０は、各オフガス流路３２に配置された複数の化学蓄熱部６０を備える。化学蓄熱部６０は、水和反応により発熱し、脱水反応により吸熱する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から燃料電池に供給される圧縮空気と、前記燃料電池から排出されるオフガスとの熱交換を行う熱交換器であって、
前記圧縮空気が流れる空気流路と、
前記空気流路を流れる前記圧縮空気と熱交換される前記オフガスが流れるオフガス流路と、
前記空気流路、及び、前記オフガス流路のそれぞれに設けられたフィンと、
前記オフガス流路に設けられており、水和反応により発熱し、脱水反応により吸熱する化学蓄熱部と、を備える熱交換器。
【請求項２】
前記空気流路は、
前記オフガス流路のうち前記フィン及び前記化学蓄熱部の両方が設けられた領域に向かい合う第１領域と、
前記オフガス流路のうち前記フィンが設けられており、かつ、前記化学蓄熱部が設けられていない領域に向かい合う第２領域と、を含み、
前記圧縮空気の流れる方向において、前記第２領域は、前記第１領域よりも下流に位置している請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記オフガス流路に配置された前記フィンは、互いに間隔を空けた状態で並んで設けられた複数の伝熱部を備え、
前記化学蓄熱部は、隣り合う前記伝熱部同士に挟まれることで保持されている請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
燃料電池と、
前記燃料電池に圧縮空気を供給する圧縮機と、
前記燃料電池に供給される前記圧縮空気と前記燃料電池から排出されるオフガスとの熱交換を行う熱交換器と、を備えた燃料電池システムであって、
前記熱交換器は、
前記圧縮空気が流れる空気流路と、
前記空気流路を流れる前記圧縮空気と熱交換される前記オフガスが流れるオフガス流路と、
前記空気流路、及び、前記オフガス流路のそれぞれに設けられたフィンと、
前記オフガス流路に設けられており、水和反応により発熱し、脱水反応により吸熱する化学蓄熱部と、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、熱交換器、及び、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池と、圧縮機と、を備える。燃料電池は、圧縮機から供給された圧縮空気と、水素ガスとの化学反応によって発電する。圧縮機は、大気中の空気を吸入して、圧縮した空気（圧縮空気）を燃料電池に供給する。圧力の上昇に伴い、空気の温度は上昇するため、燃料電池システムでは、圧縮空気の冷却が行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池の発電により生じた生成水を圧縮機に供給している。これにより、圧縮機が冷却される。圧縮機が冷却されることで、圧縮空気も冷却されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８３４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、負荷の上昇に伴い、圧縮空気の温度が過度に上がると、生成水が蒸発しやすくなる。すると、生成水の不足を原因として、圧縮空気の冷却不足が生じ得る。
本発明の目的は、圧縮空気の冷却不足を抑制できる熱交換器、及び、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】
【０００６】
上記課題を解決する熱交換器は、圧縮機から燃料電池に供給される圧縮空気と、前記燃料電池から排出されるオフガスとの熱交換を行う熱交換器であって、前記圧縮空気が流れる空気流路と、前記空気流路を流れる前記圧縮空気と熱交換される前記オフガスが流れるオフガス流路と、前記空気流路、及び、前記オフガス流路のそれぞれに設けられたフィンと、前記オフガス流路に設けられており、水和反応により発熱し、脱水反応により吸熱する化学蓄熱部と、を備える。
【０００７】
燃料電池から排出されたオフガスがオフガス流路に流れると、オフガスに含まれる水（生成水）と化学蓄熱部との水和反応により化学蓄熱部と水とが結合する。これにより、化学蓄熱部には水が吸蔵された状態になる。負荷の上昇に伴い、圧縮空気の温度が上昇すると、化学蓄熱部の温度も上昇する。化学蓄熱部の温度が脱水温度に達すると、脱水反応により化学蓄熱部から水が脱離する。この際、化学蓄熱部は、吸熱により空気流路を流れる圧縮空気から熱を奪い、これにより圧縮空気が冷却される。燃料電池の発電により生じた生成水を化学蓄熱部に吸蔵させておき、圧縮空気の温度が上昇したときに生成水を脱離させることで、圧縮空気の温度が過度に上昇したときに圧縮空気を冷却できる。したがって、圧縮空気の冷却不足を抑制できる。
【０００８】
上記熱交換器について、前記空気流路は、前記オフガス流路のうち前記フィン及び前記化学蓄熱部の両方が設けられた領域に向かい合う第１領域と、前記オフガス流路のうち前記フィンが設けられており、かつ、前記化学蓄熱部が設けられていない領域に向かい合う第２領域と、を含み、前記圧縮空気の流れる方向において、前記第２領域は、前記第１領域よりも下流に位置していてもよい。
【０００９】
第２領域を流れる圧縮空気は、第１領域を流れる圧縮空気に比べて、オフガスとの熱交換が行われやすい。これは、オフガス流路のうち化学蓄熱部が設けられていない領域は、フィンとオフガスとの熱交換が化学蓄熱部により阻害されないことに起因する。空気流路を流れる圧縮空気は、下流で冷却されることが好ましい。圧縮空気の流れる方向において、第２領域を第１領域よりも下流に位置させることで、圧縮空気の冷却が下流で行われやすい。
【００１０】
上記熱交換器について、前記オフガス流路に配置された前記フィンは、互いに間隔を空けた状態で並んで設けられた複数の伝熱部を備え、前記化学蓄熱部は、隣り合う前記伝熱部同士に挟まれることで保持されていてもよい。
【００１１】
これによれば、フィンを利用して、化学蓄熱部を保持させることができる。
上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に圧縮空気を供給する圧縮機と、前記燃料電池に供給される前記圧縮空気と前記燃料電池から排出されるオフガスとの熱交換を行う熱交換器と、を備えた燃料電池システムであって、前記熱交換器は、前記圧縮空気が流れる空気流路と、前記空気流路を流れる前記圧縮空気と熱交換される前記オフガスが流れるオフガス流路と、前記空気流路、及び、前記オフガス流路のそれぞれに設けられたフィンと、前記オフガス流路に設けられており、水和反応により発熱し、脱水反応により吸熱する化学蓄熱部と、を備える。
【００１２】
これによれば、圧縮空気の冷却不足を抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧縮空気の冷却不足を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池車両の概略構成図。
【図２】実施形態の熱交換器を示す斜視図。
【図３】実施形態の熱交換器を示す図２の３−３線断面図。
【図４】（ａ）は実施形態の熱交換器を示す図３の４−４線断面図、（ｂ）は実施形態の化学蓄熱部を拡大して示す断面図。
【図５】変形例の熱交換器を示す断面図。
【図６】変形例の熱交換器を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、熱交換器、及び、燃料電池システムの一実施形態について説明する。
図１に示すように、燃料電池車両ＦＣＶは、燃料電池システム１０と、水素ガスが貯蔵された水素タンク１２と、を備える。燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１１（図中、ＦＣスタック）と、大気中の空気を吸入して、圧縮した空気（＝圧縮空気）を吐出する圧縮機１３と、圧縮機１３から吐出された圧縮空気を冷却するための熱交換器２０と、温度センサ１４と、を備える。
【００１６】
燃料電池スタック１１は、積層された複数の燃料電池（セル）をスタック化したものである。本実施形態の燃料電池は、固体高分子形燃料電池である。燃料電池スタック１１は、水素ガスと空気中の酸素との化学反応によって発電を行う。また、発電に際して、燃料電池スタック１１では、生成水が生じる。この生成水は、発電に使用されなかった空気とともにオフガスとして燃料電池スタック１１外に排出される。
【００１７】
本実施形態の圧縮機（コンプレッサ）１３は、遠心圧縮機である。圧縮機１３から吐出された圧縮空気は、熱交換器２０を介して燃料電池スタック１１に供給される。水素タンク１２は、例えば、所定の温度及び所定の圧力で水素ガスを放出する水素吸蔵合金を用いて水素ガスを貯蔵している。水素タンク１２からは、燃料電池スタック１１に水素ガスが供給される。温度センサ１４は、熱交換器２０によって冷却された後の圧縮空気の温度を検出し、検出結果を制御装置１６に出力する。
【００１８】
燃料電池車両ＦＣＶは、燃料電池スタック１１を電力源として駆動する走行用モータ１５と、制御装置１６と、アクセルセンサ１７と、を備える。アクセルセンサ１７は、運転者に操作されるアクセルペダルの操作量、すなわち、アクセル開度を検出して、検出結果を制御装置１６に出力する。制御装置１６は、アクセル開度に応じて、圧縮機１３（詳細には、圧縮機１３のモータ）を制御することで、圧縮空気の吐出量を調整する。また、制御装置１６は、温度センサ１４によって検出された圧縮空気の温度に応じて圧縮機１３の出力を制限する。これにより、燃料電池スタック１１に供給される圧縮空気の温度が過度に上昇することを抑制している。なお、燃料電池車両ＦＣＶに用いられる圧縮機１３から吐出される圧縮空気の温度は、約２００度であることが知られている。また、負荷の変動に応じて、圧縮機１３のモータのトルクは制御され、これにより圧縮空気の温度は変動する。
【００１９】
走行用モータ１５は、図示しない電力変換装置を介して燃料電池スタック１１に接続されている。アクセル開度に応じて、電力変換装置が制御されることで、走行用モータ１５に供給される電力量は調整される。走行用モータ１５の動力は、図示しない動力伝達機構を介して車軸に伝達される。これにより、燃料電池車両ＦＣＶは走行する。
【００２０】
次に、熱交換器２０について詳細に説明を行う。
図２、及び、図３に示すように、熱交換器２０は、全体として直方体状である。熱交換器２０は、積層された金属製のプレート２１，２２，２３を備える。以下の説明において、複数のプレート２１，２２，２３の積層方向を積層方向と称する。
【００２１】
積層方向において、最外に位置するプレート２１，２２の一方を第１プレート２１、他方を第２プレート２２、第１プレート２１と第２プレート２２との間に配置された複数のプレート２３のそれぞれを第３プレート２３とする。熱交換器２０は、各プレート２１，２２，２３同士の間に区画された流路３１，３２を備える。
【００２２】
流路３１，３２は、圧縮空気が流れる空気流路３１と、オフガスが流れるオフガス流路３２とを含む。空気流路３１とオフガス流路３２とは、第１プレート２１から第２プレート２２に向けて、空気流路３１→オフガス流路３２の順で交互に積層されている。空気流路３１とオフガス流路３２とは、第３プレート２３を介して隣り合っている。空気流路３１に流れる圧縮空気と、オフガス流路３２に流れるオフガスとは第３プレート２３を介して熱交換を行う。なお、説明の便宜上、空気流路３１及びオフガス流路３２を２つずつ設けた例を図示しているが、空気流路３１及びオフガス流路３２の数は適宜変更してもよい。
【００２３】
各第３プレート２３は、積層方向に貫通する孔２４を４つ備える（図３では２つのみ図示）。各第３プレート２３の孔２４同士は、積層方向に対向している。熱交換器２０は、各流路３１，３２に２つずつ配置された規制板２５を備える。各規制板２５は、積層方向に隣り合う孔２４同士を連通させる連通孔２６を備える。規制板２５の連通孔２６は、当該規制板２５が配置された流路３１，３２には連通していない。即ち、規制板２５の連通孔２６により連通される孔２４同士は、当該規制板２５が設けられた流路３１，３２を介することなく、連通することになる。
【００２４】
規制板２５により、空気流路３１同士は互いに連通しており、オフガス流路３２同士は互いに連通している。一方で、空気流路３１とオフガス流路３２とは分離され、互いに非連通となっている。孔２４と連通孔２６によって区画されたヘッダーによって、各空気流路３１に圧縮空気が分配され、各オフガス流路３２にオフガスが分配されることになる。
【００２５】
図２に示すように、第１プレート２１は、長方形状の区画部２７と、圧縮空気を熱交換器２０内に導入する空気導入部４１と、熱交換器２０内から圧縮空気を排出する空気排出部４２と、オフガスを熱交換器２０内に導入するオフガス導入部４３と、熱交換器２０内からオフガスを排出するオフガス排出部４４と、を備える。空気導入部４１、及び、空気排出部４２は、空気流路３１に接続されている。オフガス導入部４３、及び、オフガス排出部４４は、オフガス流路３２に接続されている。
【００２６】
空気導入部４１と、空気排出部４２とは区画部２７の対角位置に配置されている。オフガス導入部４３と、オフガス排出部４４とは、区画部２７の対角位置に配置されている。空気導入部４１と、オフガス排出部４４とは区画部２７の短手方向に隣り合っている。オフガス導入部４３と、空気排出部４２とは区画部２７の短手方向に隣り合っている。
【００２７】
空気導入部４１には、圧縮機１３が接続されている。空気排出部４２には、燃料電池スタック１１が接続されている。オフガス導入部４３には、燃料電池スタック１１が接続されている。オフガス排出部４４には、車外に繋がる流路が接続されている。
【００２８】
圧縮機１３から吐出された圧縮空気は、空気導入部４１から各空気流路３１に供給され、空気排出部４２から排出される。各空気流路３１を流れる圧縮空気は、矢印Ｙ１に示すように、空気導入部４１から空気排出部４２に向けて熱交換器２０（区画部２７）の長手方向に流れる。
【００２９】
燃料電池スタック１１から排出されたオフガスは、オフガス導入部４３から各オフガス流路３２に供給され、オフガス排出部４４から排出される。各オフガス流路３２を流れるオフガスは、矢印Ｙ２に示すように、オフガス導入部４３からオフガス排出部４４に向けて熱交換器２０（区画部２７）の長手方向に流れる。圧縮空気の流れる方向と、オフガスの流れる方向とは反対方向となる。本実施形態の熱交換器２０は、対向流式の熱交換器である。
【００３０】
図３、及び、図４（ａ）に示すように、熱交換器２０は、各流路３１，３２に配置されたフィン５０を備える。フィン５０としては、コルゲートフィンや、ストレートフィンが用いられる。フィン５０は、金属板をつづら折りしたものである。フィン５０は、互いに間隔を空けた状態で並んで設けられた複数の伝熱部５１と、伝熱部５１同士を接続する接続部５２と、を備える。各伝熱部５１は、熱交換器２０（区画部２７）の短手方向に並んで設けられている。各伝熱部５１、及び、各接続部５２は、区画部２７の長手方向に延びている。
【００３１】
熱交換器２０は、各オフガス流路３２に配置された複数の化学蓄熱部６０を備える。化学蓄熱部６０は、粉末状の化学蓄熱材をペレット（固体状）にしたものである。化学蓄熱部６０は、互いに隣り合う伝熱部５１、接続部５２、及び、プレート２２，２３によって囲まれた領域のそれぞれに配置されている。
【００３２】
化学蓄熱部６０は、互いに対向し合う第１部位６１と、第１部位６１同士を繋ぐ第２部位６２と、を備える。第１部位６１は、伝熱部５１に沿って設けられている。第２部位６２は、接続部５２に沿って設けられている。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、各フィン５０において、互いに隣り合う伝熱部５１の対向面５３同士の離間距離を面間距離ｄ１とし、各化学蓄熱部６０において、伝熱部５１に向かい合う面６３同士の離間距離を面間距離ｄ２とする。面間距離ｄ２は面間距離ｄ１より僅かに小さい。各化学蓄熱部６０は、隣り合う伝熱部５１に挟まれることで、フィン５０に保持されている。
【００３４】
熱交換器２０の長手方向に対するフィン５０の寸法をフィン５０の長さとし、熱交換器２０の長手方向に対する化学蓄熱部６０の寸法を化学蓄熱部６０の長さとすると、化学蓄熱部６０の長さはフィン５０の長さよりも短い。したがって、オフガス流路３２内には、フィン５０及び化学蓄熱部６０の両方が設けられた領域Ａ１と、フィン５０が設けられている一方で化学蓄熱部６０が設けられていない領域Ａ２とが熱交換器２０の長手方向に分かれて配置されている。オフガスの流れる方向において、領域Ａ１は領域Ａ２よりも下流に位置している。
【００３５】
空気流路３１は、化学蓄熱部６０が設けられた領域Ａ１に向かい合う第１領域Ａ３と、フィン５０のみが設けられた領域Ａ２に向かい合う第２領域Ａ４と、を含む。圧縮空気の流れる方向において、第２領域Ａ４は、第１領域Ａ３よりも下流に位置している。本実施形態の熱交換器２０は対向流式のため、オフガスの流れる方向において、第２領域Ａ４は、第１領域Ａ３よりも上流に位置しているともいえる。
【００３６】
化学蓄熱部６０は、水和反応により発熱し、脱水反応により吸熱する。化学蓄熱部６０は、脱水温度以上の温度で脱水反応を起こし、脱水温度未満の温度で水和反応を起こす。脱水温度は、化学蓄熱部６０を構成する化学蓄熱材の種類によって異なる。予め定められた脱水温度の条件を満たす化学蓄熱材を選定することで、化学蓄熱部６０の脱水温度は調整可能である。
【００３７】
予め定められた脱水温度は、高負荷時に圧縮機１３から供給される圧縮空気より低い温度であり、かつ、高負荷時よりも負荷の低い低負荷時に圧縮機１３から吐出される圧縮空気の温度より高い温度である。高負荷時とは、オフガスと熱交換を行っても、空気排出部４２から排出される圧縮空気の温度（出口温度）が規定温度を下回らない状態を示す。高負荷時は、例えば、燃料電池車両ＦＣＶの高速走行時や、登坂走行時である。低負荷時とは、オフガスとの熱交換により、空気排出部４２から排出される圧縮空気の温度（出口温度）が規定温度を下回る状態を示す。なお、規定温度とは、燃料電池スタック１１の作動温度や、燃料電池スタック１１の耐熱性などを加味した上で設定される温度である。この規定温度は、圧縮機１３の出力に制限を課す際の閾値としても用いることができる。
【００３８】
本実施形態において、脱水温度は、圧縮機１３から吐出される圧縮空気（熱交換器２０に導入される前の圧縮空気）の最高温度以下の温度に定められる。また、前述したように、圧縮機１３から吐出される圧縮空気は、負荷に応じて変動する。これを加味した上で、本実施形態において、脱水温度は１５０℃〜３５０℃の範囲で定められる。
【００３９】
上記脱水温度を満たす化学蓄熱材としては、例えば、MgO、MgO/NiO、MgO/CoO、MgO/Al2O3、MgO/CuO、MgCl2、CaCl2、La2(SO4)3を用いることができる。
MgO（酸化マグネシウム）、及び、MgO/NiO、MgO/CoO、MgO/Al2O3、MgO/CuO（酸化マグネシウムと他の金属との複合酸化物）などのMgO/H2O系の化学蓄熱材は、以下の可逆反応を利用したものである。
【００４０】
MgO+H2O⇔Mg(OH)2
MgOの脱水温度は、３５０℃である。また、MgO/NiO（酸化マグネシウムとニッケルとの複合酸化物）、MgO/CoO（酸化マグネシウムとコバルトとの複合酸化物）、MgO/Al2O3（酸化マグネシウムとアルミニウムの複合酸化物）、MgO/CuO（酸化マグネシウム銅との複合酸化物）のそれぞれは、複合組成比率に応じて、３００℃未満の脱水温度となる。なお、MgCl2及びCaCl2の脱水温度も３５０℃未満である。
【００４１】
La2(SO4)3/H2O系の化学蓄熱材は、以下の可逆反応を利用したものである。
La2(SO4)3+xH2O⇔La2(SO4)3・xH2O
La2(SO4)3の脱水温度は、２００℃未満である。
【００４２】
化学蓄熱部６０は、水和反応により水を吸蔵する。なお、化学蓄熱部６０は、体積に応じて、吸蔵可能な水分量が変化する。吸蔵可能な水分量が多いと、水和反応、及び、脱水反応の継続時間が長くなる。
【００４３】
次に、本実施形態の燃料電池システム１０、及び、熱交換器２０の作用について説明する。なお、以下の説明において、化学蓄熱材として脱水温度が２００℃のものを用いているとする。また、化学蓄熱部６０と水とが結合していない状態で燃料電池スタック１１の発電を開始するとする。
【００４４】
燃料電池スタック１１により発電を開始する際には、圧縮機１３から燃料電池スタック１１に圧縮空気が供給され、水素タンク１２から燃料電池スタック１１に水素ガスが供給される。発電を開始した段階では、圧縮機１３から吐出される圧縮空気の温度は２００℃より低い。また、オフガスの温度は、５０℃より低い。
【００４５】
熱交換器２０の空気流路３１には、２００℃より低い温度の圧縮空気が流れる。熱交換器２０のオフガス流路３２には、５０℃より低い温度のオフガスが流れる。化学蓄熱部６０の温度は、脱水温度より低いため、化学蓄熱部６０は水和反応を起こす。これにより、化学蓄熱部６０とオフガスに含まれる水（生成水）とは結合し、化学蓄熱部６０には水が吸蔵される。なお、化学蓄熱部６０は、オフガスに含まれる水が気相であっても、液相であっても水和反応を起こす。
【００４６】
水和反応により化学蓄熱部６０は発熱する。例えば、MgO/H2O系の化学蓄熱材を用いた場合、化学蓄熱部６０では約１１０℃の発熱が生じる。オフガスの温度は、圧縮空気との熱交換により、１１０℃以上となるため、化学蓄熱部６０の発熱による冷却性能の低下は無視できると考えられる。
【００４７】
化学蓄熱部６０は、規定の量（吸蔵可能な水分量）の水を吸蔵すると、水を吸蔵しなくなる。即ち、水和反応が起こらなくなり、発熱もしなくなる。この状態で、圧縮空気の温度が２００℃より低い温度に維持されると、化学蓄熱部６０の温度も２００℃より低い温度に維持され、化学蓄熱部６０は発熱も吸熱もしない。
【００４８】
負荷が高くなると、圧縮空気の温度が上昇し、空気流路３１に流れる圧縮空気の温度が２００℃より高くなる。圧縮空気との熱交換により、化学蓄熱部６０の温度が２００℃以上になると、化学蓄熱部６０は脱水反応を起こす。脱水反応により、化学蓄熱部６０から水（生成水）が脱離され、化学蓄熱部６０は吸熱を行う。
【００４９】
化学蓄熱部６０が吸熱を行うことで、各プレート２１，２２，２３及びフィン５０を介して、空気流路３１を流れる圧縮空気の熱が奪われる。これにより、圧縮空気は冷却される。化学蓄熱部６０は、吸蔵した水を脱離し終えるまで吸熱を行う。脱水反応が継続している間、化学蓄熱部６０の温度は、約２００℃に維持される。
【００５０】
負荷が低下し、圧縮空気の温度が低くなると、化学蓄熱部６０の温度が２００℃より低くなる。化学蓄熱部６０の温度が脱水温度である２００℃より低くなると、化学蓄熱部６０は再度、オフガスに含まれる水を吸蔵する。そして、負荷が高くなり、化学蓄熱部６０の温度が２００℃以上になると、化学蓄熱部６０からは再度、水が脱離される。
【００５１】
上記したように、水の吸蔵と、水の脱離の繰り返しにより、圧縮空気は冷却されることになる。即ち、化学蓄熱部６０は、低負荷時に吸蔵した水を高負荷時に脱離することで、高負荷時に吸熱を行う。これにより、圧縮空気の冷却不足しやすい高負荷時に圧縮空気を冷却できる。
【００５２】
なお、オフガス流路３２において、化学蓄熱部６０が設けられた領域Ａ１は、化学蓄熱部６０が設けられていない領域Ａ２に比べて、フィン５０とオフガスとの熱交換が行われにくい。これは、化学蓄熱部６０を設けることで、フィン５０とオフガスとの接触面積が少なくなることに起因する。結果として、領域Ａ１に対向する第１領域Ａ３は、第２領域Ａ４に比べてオフガスによる冷却が行われにくくなる。
【００５３】
ここで、熱交換器２０においては、空気排出部４２に近い位置で圧縮空気を冷却することが好ましい。圧縮空気の流れる方向において、第２領域Ａ４を第１領域Ａ３よりも下流に設けることで、圧縮空気は空気流路３１の下流で冷却されやすくなる。
【００５４】
なお、化学蓄熱部６０から全ての水が脱離した時点で、高負荷状態が維持されており、化学蓄熱部６０の温度が脱水温度を下回らない場合、圧縮空気の温度は上昇する。すると、圧縮機１３の出力が制限されることになる。本実施形態においては、高負荷時に化学蓄熱部６０が吸熱を行うことで、圧縮空気の温度上昇を抑えている。したがって、化学蓄熱部６０を設けない場合に比べ、圧縮機１３の出力に制限がかかるまでの時間を延ばすことができる。
【００５５】
したがって、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）化学蓄熱部６０は、脱水温度より低い温度のときには水和反応により水を吸蔵する。負荷が高くなり、化学蓄熱部６０の温度が脱水温度以上になると、化学蓄熱部６０は吸熱により圧縮空気から熱を奪う。化学蓄熱部６０は、負荷が低いときに水を吸蔵し、負荷が高くなったときに脱離することで、圧縮空気の温度が高くなることを契機として一時的に圧縮空気に対する冷却性能を向上させているといえる。負荷が高くなり、圧縮空気の冷却不足が生じやすくなるタイミングで吸熱を行うことで、圧縮空気の冷却不足を抑制できる。
【００５６】
（２）圧縮空気の流れる方向において、第２領域Ａ４は、第１領域Ａ３よりも下流に位置している。これにより、圧縮空気を空気流路３１の下流で冷却することができ、空気排出部４２に近い位置で圧縮空気を冷却することができる。
【００５７】
（３）フィン５０は、化学蓄熱部６０を挟む伝熱部５１を備える。化学蓄熱部６０は、伝熱部５１に挟まれることで、フィン５０に保持されている。したがって、フィン５０を利用して、化学蓄熱部６０を保持することができる。
【００５８】
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○図５に示すように、化学蓄熱部８１は、プレート２２，２３に取り付けられていてもよい。この場合、化学蓄熱部６０は、例えば、接着剤でプレート２２，２３に取り付けられる。化学蓄熱部６０をプレート２２，２３に取り付ける場合、伝熱部５１の露出面積が増えるため、オフガスとフィン５０との熱交換が行われやすくなる。
【００５９】
○熱交換器は、複数に分離されていてもよい。例えば、図６に示す熱交換器９０は、２つの熱交換部９１Ａ，９１Ｂを備える。熱交換部９１Ａは、例えば、実施形態の熱交換器２０と同様の構成である。熱交換部９１Ｂは、例えば、圧縮空気が流れる流路を備えた熱交換器であり、化学蓄熱部６０を備えない。熱交換部９１Ｂは、熱交換部９１Ａの空気排出部４２と、燃料電池スタック１１との間に配置される。そして、熱交換部９１Ｂは、熱交換部９１Ａから排出された圧縮空気を更に冷却して、燃料電池スタック１１に供給する。
【００６０】
また、両熱交換部９１Ａ，９１Ｂを、圧縮空気とオフガスとの熱交換により圧縮空気を冷却する熱交換器としてもよい。この場合、熱交換部９１Ａのオフガス流路３２には化学蓄熱部６０を配置し、熱交換部９１Ｂのオフガス流路３２には化学蓄熱部６０を配置しない。そして、熱交換部９１Ｂには、熱交換部９１Ａから排出された圧縮空気が流れるようにし、熱交換部９１Ａには熱交換部９１Ｂから排出されたオフガスが流れるようにする。この場合、熱交換部９１Ａは第１領域Ａ３を備え、熱交換部９１Ｂは第２領域Ａ４を備える。したがって、第１領域Ａ３と、第２領域Ａ４とは複数の熱交換部に跨って設けられるものであってもよい。
【００６１】
上記したように、熱交換器を複数の熱交換部に分離することで、それぞれの熱交換部を異なる位置に配置することができる。したがって、熱交換器を搭載する位置の制約が少なくなり、熱交換器の搭載自由度が向上する。
【００６２】
○圧縮空気の流れる方向において、第２領域Ａ４は、第１領域Ａ３よりも上流にあってもよい。即ち、オフガス流路３２において、化学蓄熱部６０が設けられた領域Ａ１の位置と、化学蓄熱部６０が設けられていない領域Ａ２の位置とを反転させてもよい。この場合、化学蓄熱部６０の脱水反応により化学蓄熱部６０から水が脱離すると、この水は、領域Ａ２に供給されることになる。即ち、化学蓄熱部６０から脱離した水（生成水）を熱交換（圧縮空気の冷却）に利用することができる。
【００６３】
○フィン５０の長さと、化学蓄熱部６０の長さは同一であってもよい。即ち、オフガス流路３２は、フィン５０が設けられ、化学蓄熱部６０が設けられない第２領域Ａ４を備えていなくてもよい。
【００６４】
○化学蓄熱部６０の形状は、オフガスがオフガス流路３２を流れることができれば、どのような形状であってもよい。例えば、筒状などの形状であってもよい。
○圧縮機１３は、ルーツ式圧縮機など、遠心圧縮機以外の圧縮機でもよい。
【００６５】
○燃料電池は、リン酸形燃料電池など、固体高分子形燃料電池以外の燃料電池でもよい。
○圧縮機の種類、及び、燃料電池の種類に応じて、化学蓄熱材の種類を変更してもよい。圧縮機は、種類によって吐出される圧縮空気の温度が異なる。また、燃料電池は、種類によって作動温度が異なる。このため、圧縮機や、燃料電池の種類によって熱交換器２０に求められる冷却性能は異なり、化学蓄熱部６０に求められる脱水温度も異なる。このため、化学蓄熱材として、圧縮機の種類や、燃料電池の種類に応じた脱水温度を満たすものを選定する。
【００６６】
○フィン５０としては、プレートフィンや、ピンフィンなどを用いてもよい。
○熱交換器２０としては、圧縮空気とオフガスとの熱交換により圧縮空気を冷却できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、圧縮空気の流れる方向と、オフガスの流れる方向とが同一となる並流式の熱交換器を用いてもよい。また、圧縮空気の流れる方向と、オフガスの流れる方向とが直交する直交流式の熱交換器を用いてもよい。
【００６７】
○燃料電池車両ＦＣＶは、熱交換器２０に走行風を導入する導入部を備えていてもよい。また、燃料電池車両ＦＣＶは、熱交換器２０に送風を行う送風機を備えていてもよい。
○燃料電池システム１０は、燃料電池車両ＦＣＶ以外に用いられてもよい。例えば、定置電源に用いられてもよい。
【００６８】
○空気流路３１に配置されるフィンと、オフガス流路３２に配置されるフィンとは、異なるものであってもよい。
○温度センサ１４は、燃料電池スタック１１から排出されるオフガスの温度を検出してもよい。この場合、オフガスの温度に応じて、圧縮機１３の出力が制限されてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ３…第１領域、Ａ４…第２領域、１０…燃料電池システム、１１…燃料電池スタック、２０…熱交換器、３１…空気流路、３２…オフガス流路、５０…フィン、５１…伝熱部、６０…化学蓄熱部。
【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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