(57)【要約】【課題】構成の簡素化及び小型化を容易に図るとともに、燃料電池スタックを良好に保温して昇温速度を向上させることを可能にする。【解決手段】燃料電池システム１０は、酸化剤ガス供給装置１８を備える。酸化剤ガス供給装置１８は、空気を供給するエアポンプ９０、前記エアポンプ９０から導出される前記空気を冷却する熱交換器９２、及び前記熱交換器９２から導出される前記空気を加湿する加湿器９４を備える。エアポンプ９０は、燃料電池スタック１４の積層方向一端に配置され、加湿器９４は、前記燃料電池スタック１４の積層方向他端に配置され、熱交換器９２は、前記燃料電池スタック１４の上方に配置される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス供給装置は、空気を前記酸化剤ガスとして供給するエアポンプ、前記エアポンプから導出される前記酸化剤ガスを冷却する熱交換器、及び前記熱交換器から導出される前記酸化剤ガスを加湿する加湿器を備え、
前記エアポンプは、前記燃料電池スタックの燃料電池積層方向一端に配置され、
前記加湿器は、前記燃料電池スタックの燃料電池積層方向他端に配置され、
前記熱交換器は、前記燃料電池スタックの上方に配置されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記熱交換器は、前記燃料電池積層方向一端側の一辺に、前記エアポンプから導出される前記酸化剤ガスを供給するエア供給口が形成されるとともに、
前記燃料電池積層方向他端側の他辺に、冷却された前記酸化剤ガスを前記加湿器に供給するエア排出口が形成されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池スタックと前記熱交換器との間には、防風板が開閉自在に配置されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池スタックは、燃料電池車両のフロントボックスに搭載されるとともに、
前記燃料電池の積層方向は、車両幅方向と同一方向に設定されることを特徴とす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、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックを備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面側にアノード電極が、他方の面側にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持され、発電セルを構成している。この燃料電池は、通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。
【０００３】
この燃料電池スタックでは、外部温度が低下している際、始動時の暖機運転において、前記燃料電池スタックを所望の運転温度まで昇温させるために相当の時間がかかってしまうおそれがある。従って、燃料電池スタックを迅速に始動させることができないという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池搭載車両が知られている。この燃料電池搭載車両では、車両の床下に配置される燃料電池の下側に設けられるアンダーカバーと、前記燃料電池を冷却するための伝熱媒体が循環して流れる伝熱媒体経路とを備えている。伝熱媒体経路は、アンダーカバーに接触するように設けられる配管であって、前記伝熱媒体経路を循環する伝熱媒体が流れることを可能としている。
【０００５】
このため、燃料電池の運転時の発熱により、前記燃料電池と熱交換する伝熱媒体が温度上昇し、前記伝熱媒体がアンダーカバー温調用配管を流れてアンダーカバーが温度上昇している。従って、燃料電池を暖気運転したり、保温運転する場合に、アンダーカバー上の雪等により前記燃料電池の温度上昇が過度に妨げられたり、該燃料電池が過度に温度低下するのを防止できる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７３１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の燃料電池搭載車両では、構造が複雑化するとともに、燃料電池自体の熱を利用するため、前記燃料電池を保温するために熱量が十分ではないという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、構成の簡素化及び小型化を容易に図るとともに、燃料電池スタックを良好に保温して昇温速度を向上させることが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックを備えている。燃料電池システムは、さらに燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、を備えている。
【００１０】
酸化剤ガス供給装置は、空気を酸化剤ガスとして供給するエアポンプ、前記エアポンプから導出される前記酸化剤ガスを冷却する熱交換器、及び前記熱交換器から導出される前記酸化剤ガスを加湿する加湿器を備えている。そして、エアポンプは、燃料電池スタックの燃料電池積層方向一端に配置され、加湿器は、前記燃料電池スタックの燃料電池積層方向他端に配置され、熱交換器は、燃料電池スタックの上方に配置されている。
【００１１】
また、この燃料電池システムでは、熱交換器は、燃料電池積層方向一端側の一辺に、エアポンプから導出される酸化剤ガスを供給するエア供給口が形成されることが好ましい。熱交換器は、燃料電池積層方向他端側の他辺に、冷却された酸化剤ガスを加湿器に供給するエア排出口が形成されることが好ましい。
【００１２】
さらに、この燃料電池システムでは、燃料電池スタックと熱交換器との間には、防風板が開閉自在に配置されることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、この燃料電池システムでは、燃料電池スタックは、燃料電池車両のフロントボックスに搭載されるとともに、燃料電池の積層方向は、車両幅方向と同一方向に設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料電池スタックの燃料電池積層方向一端にエアポンプが配置され、前記燃料電池スタックの燃料電池積層方向他端に加湿器が配置され、前記燃料電池スタックの上方に熱交換器が配置されている。このため、燃料電池スタックは、加熱器及び保温器として機能するエアポンプ、加湿器及び熱交換器により囲繞されている。
【００１５】
従って、構成の簡素化及び小型化を容易に図るとともに、燃料電池スタックを良好に保温することができる。これにより、燃料電池スタックの昇温速度を有効に向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムが搭載された燃料電池電気自動車の概略側面説明図である。
【図２】前記燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図３】前記燃料電池システムを構成する燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の一部分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池システムを構成する酸化剤ガス供給装置及び前記燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図６】前記酸化剤ガス供給装置の一部分解斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０は、燃料電池電気自動車（燃料電池車両）１２のフロントボックス（所謂、モータルーム）１２ｆに収容される燃料電池スタック１４を備える。燃料電池スタック１４は、車体フレーム１２Ｓに搭載される。なお、燃料電池スタック１４の収容場所は、フロントボックス１２ｆに限定されるものではなく、例えば、車両中央部の床下や後部トランク近傍であってもよい。
【００１８】
図２に示すように、燃料電池スタック１４には、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給装置１８、及び冷却媒体を循環供給するための冷却媒体供給装置２０が接続される。
【００１９】
燃料電池スタック１４は、図３に示すように、燃料電池２２と、積層された複数の前記燃料電池２２を収容するケーシング２４とを備える。燃料電池２２は、電極面を立位姿勢にして燃料電池電気自動車１２の車長方向（車両前後方向）（矢印Ａ方向）に交差する車両幅方向（矢印Ｂ方向）に積層される。
【００２０】
燃料電池２２の積層方向一端には、第１ターミナルプレート２６ａ、第１絶縁プレート２８ａ及び第１エンドプレート３０ａが、外方に向かって、順次、配設される。燃料電池２２の積層方向他端には、第２ターミナルプレート２６ｂ、第２絶縁プレート２８ｂ及び第２エンドプレート３０ｂが、外方に向かって、順次、配設される。
【００２１】
横長形状（長方形状）の第１エンドプレート３０ａの略中央部（中央部から偏心していてもよい）からは、第１ターミナルプレート２６ａに接続された第１電力出力端子３２ａが外方に向かって延在する。横長形状（長方形状）の第２エンドプレート３０ｂの略中央部からは、第２ターミナルプレート２６ｂに接続された第２電力出力端子３２ｂが外方に向かって延在する。
【００２２】
第１エンドプレート３０ａと第２エンドプレート３０ｂとの各辺間には、それぞれ各辺の中央位置に対応して一定の長さを有する連結バー３４が配置される。連結バー３４の両端は、ねじ３６により第１エンドプレート３０ａ及び第２エンドプレート３０ｂに固定され、複数の積層された燃料電池２２に積層方向（矢印Ｂ方向）の締め付け荷重を付与する。
【００２３】
図４に示すように、燃料電池２２は、電解質膜・電極構造体３８と、前記電解質膜・電極構造体３８を挟持する第１金属セパレータ４０及び第２金属セパレータ４２とを備える。第１金属セパレータ４０及び第２金属セパレータ４２は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。
【００２４】
第１金属セパレータ４０及び第２金属セパレータ４２は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第１金属セパレータ４０及び第２金属セパレータ４２に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００２５】
第１金属セパレータ４０及び第２金属セパレータ４２は、横長形状を有するとともに、長辺が水平方向（矢印Ａ方向）に延在し且つ短辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する。なお、短辺が水平方向に延在し且つ長辺が重力方向に延在してもよい。
【００２６】
燃料電池２２の長辺方向（矢印Ａ方向）の一端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、酸化剤ガス供給連通孔４４ａ及び燃料ガス供給連通孔４６ａが設けられる。酸化剤ガス供給連通孔４４ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガス（空気等）を供給する一方、燃料ガス供給連通孔４６ａは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。
【００２７】
燃料電池２２の長辺方向の他端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔４６ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔４４ｂとが設けられる。
【００２８】
燃料電池２２の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方側（水平方向一端側）には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔４４ａ及び燃料ガス供給連通孔４６ａ側には、２つの冷却媒体供給連通孔４８ａが設けられる。２つの冷却媒体供給連通孔４８ａは、冷却媒体を供給するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。
【００２９】
燃料電池２２の短辺方向の両端縁部他方側（水平方向他端側）には、すなわち、燃料ガス排出連通孔４６ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔４４ｂ側には、２つの冷却媒体排出連通孔４８ｂが設けられる。２つの冷却媒体排出連通孔４８ｂは、冷却媒体を排出するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。
【００３０】
電解質膜・電極構造体３８は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜５０と、前記固体高分子電解質膜５０を挟持するカソード電極５２及びアノード電極５４とを備える。
【００３１】
カソード電極５２及びアノード電極５４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜５０の両面に形成される。
【００３２】
第１金属セパレータ４０の電解質膜・電極構造体３８に向かう面４０ａには、酸化剤ガス供給連通孔４４ａと酸化剤ガス排出連通孔４４ｂとを連通する酸化剤ガス流路５６が形成される。酸化剤ガス流路５６は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。
【００３３】
第２金属セパレータ４２の電解質膜・電極構造体３８に向かう面４２ａには、燃料ガス供給連通孔４６ａと燃料ガス排出連通孔４６ｂとを連通する燃料ガス流路５８が形成される。燃料ガス流路５８は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。
【００３４】
第２金属セパレータ４２の面４２ｂと隣接する第１金属セパレータ４０の面４０ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔４８ａと冷却媒体排出連通孔４８ｂとに連通する冷却媒体流路６０が形成される。冷却媒体流路６０は、水平方向に延在しており、電解質膜・電極構造体３８の電極範囲に亘って冷却媒体を流通させる。
【００３５】
第１金属セパレータ４０の面４０ａ、４０ｂには、この第１金属セパレータ４０の外周端縁部を周回して第１シール部材６２が一体成形される。第２金属セパレータ４２の面４２ａ、４２ｂには、この第２金属セパレータ４２の外周端縁部を周回して第２シール部材６４が一体成形される。
【００３６】
第１シール部材６２及び第２シール部材６４としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３７】
図３に示すように、第１エンドプレート３０ａには、酸化剤ガス供給マニホールド部材６６ａ、酸化剤ガス排出マニホールド部材６６ｂ、燃料ガス供給マニホールド部材６８ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材６８ｂが取り付けられる。酸化剤ガス供給マニホールド部材６６ａ及び酸化剤ガス排出マニホールド部材６６ｂは、酸化剤ガス供給連通孔４４ａ及び酸化剤ガス排出連通孔４４ｂに連通する。燃料ガス供給マニホールド部材６８ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材６８ｂは、燃料ガス供給連通孔４６ａ及び燃料ガス排出連通孔４６ｂに連通する。
【００３８】
図２に示すように、第２エンドプレート３０ｂには、一対の冷却媒体供給連通孔４８ａに連通する冷却媒体供給マニホールド部材７０ａが取り付けられる。第２エンドプレート３０ｂには、一対の冷却媒体排出連通孔４８ｂに連通する冷却媒体排出マニホールド部材７０ｂが取り付けられる。
【００３９】
ケーシング２４は、図３に示すように、車両幅方向（矢印Ｂ方向）両端の２辺（面）が第１エンドプレート３０ａ及び第２エンドプレート３０ｂにより構成される。ケーシング２４の車長方向（矢印Ａ方向）両端の２辺（面）は、横長プレート形状の前方サイドパネル７２及び後方サイドパネル７４により構成される。ケーシング２４の車高方向（矢印Ｃ方向）両端の２辺（面）は、上方サイドパネル７６及び下方サイドパネル７８により構成される。上方サイドパネル７６及び下方サイドパネル７８は、横長プレート形状を有する。
【００４０】
前方サイドパネル７２、後方サイドパネル７４、上方サイドパネル７６及び下方サイドパネル７８は、第１エンドプレート３０ａ及び第２エンドプレート３０ｂに設けられた各ねじ穴８０に、各孔部８２を介してねじ８４を螺入して固定される。下方サイドパネル７８は、例えば、車体フレーム１２Ｓにボルト締め等により固定される。
【００４１】
図２に示すように、燃料ガス供給装置１６は、燃料ガス供給マニホールド部材６８ａに接続される燃料ガス供給配管８６ａと、燃料ガス排出マニホールド部材６８ｂに接続される燃料ガス排出配管８６ｂとを有する。燃料ガス供給装置１６は、図示しないが、燃料ガスが充填される燃料ガスタンクを備える。
【００４２】
酸化剤ガス供給装置１８は、酸化剤ガス供給マニホールド部材６６ａに接続される酸化剤ガス供給配管８８ａと、酸化剤ガス排出マニホールド部材６６ｂに接続される酸化剤ガス排出配管８８ｂとを有する。酸化剤ガス供給配管８８ａには、空気を酸化剤ガスとして供給するエアポンプ９０、前記エアポンプ９０から導出される前記酸化剤ガスを冷却する熱交換器（インタークーラ）９２、及び前記熱交換器９２から導出される前記酸化剤ガスを加湿する加湿器９４が配設される。
【００４３】
図５に示すように、エアポンプ９０は、円筒形状を有し、燃料電池スタック１４の第２エンドプレート３０ｂ側（燃料電池積層方向一端）に配置される。加湿器９４は、燃料電池スタック１４の第１エンドプレート３０ａ側（燃料電池積層方向他端）に配置される。加湿器９４には、加湿媒体として燃料電池スタック１４から排出される酸化剤ガスを流通させるために、酸化剤ガス排出配管８８ｂが接続される。なお、上記の構成に代えて、エアポンプ９０を第１エンドプレート３０ａ側に配置させる一方、加湿器９４を第２エンドプレート３０ｂ側に配置してもよい。
【００４４】
熱交換器９２は、燃料電池スタック１４の上方に配置される。熱交換器９２は、燃料電池スタック１４の上方を覆うように矩形状を有する。熱交換器９２の第２エンドプレート３０ｂ側（燃料電池積層方向一端側）の一辺に、エアポンプ９０から導出される酸化剤ガスを供給するエア供給口９２ａが形成される。熱交換器９２の第１エンドプレート３０ａ側（燃料電池積層方向他端側）の他辺に、冷却された酸化剤ガスを加湿器９４に供給するエア排出口９２ｂが形成される。
【００４５】
燃料電池スタック１４と熱交換器９２との間には、それぞれ長方形状の防風板９６ａ、９６ｂ及び９６ｃが開閉自在に配置される。図５及び図６に示すように、防風板９６ａは、第１エンドプレート３０ａの上方に配置され、防風板９６ｂは、燃料電池スタック１４の前方に積層方向に沿って配置され、防風板９６ｃは、第２エンドプレート３０ｂの上方に配置される。
【００４６】
防風板９６ａ、９６ｂ及び９６ｃには、それぞれ立位姿勢と水平姿勢とに姿勢変換させるために、アクチュエータが設けられる。アクチュエータは、例えば、モータ９８ａ、９８ｂ及び９８ｃにより構成され、それぞれ防風板９６ａ、９６ｂ及び９６ｃの揺動軸に軸着される。
【００４７】
図１及び図２に示すように、冷却媒体供給装置２０は、冷却媒体を外部空気と熱交換するためのラジエータ１００を備える。ラジエータ１００は、冷却媒体供給マニホールド部材７０ａに接続される冷却媒体供給配管１０２ａと、冷却媒体排出マニホールド部材７０ｂに接続される冷却媒体排出配管１０２ｂとを有する（図２参照）。
【００４８】
図１に示すように、フロントボックス１２ｆには、燃料電池スタック１４の前方にラジエータ１００が配置されるとともに、前記ラジエータ１００の高さは、前記燃料電池スタック１４の高さに揃えて設定される。フロントボックス１２ｆの上部には、インテークダクト１０４が設けられる。インテークダクト１０４には、ダクト部材１０６が配置され、前記ダクト部材１０６の出口は、エアポンプ９０のエア導入口の近傍に配置される（図５参照）。
【００４９】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。
【００５０】
先ず、図２に示すように、燃料ガス供給装置１６では、燃料電池スタック１４の第１エンドプレート３０ａに設けられた燃料ガス供給マニホールド部材６８ａから燃料ガス供給連通孔４６ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。
【００５１】
酸化剤ガス供給装置１８では、エアポンプ９０の駆動作用下に外部空気が酸化剤ガスとして吸引され、酸化剤ガス供給配管８８ａを介して熱交換器９２に前記酸化剤ガスが導入される。熱交換器９２は、図１に示すように、インテークダクト１０４から導入される外気（冷却媒体）と酸化剤ガスとの熱交換を行う。熱交換により降温された酸化剤ガスは、加湿器９４を流通する際に排出酸化剤ガスから水分を受けて加湿された後、酸化剤ガス供給マニホールド部材６６ａから酸化剤ガス供給連通孔４４ａに供給される。
【００５２】
一方、冷却媒体供給装置２０では、第２エンドプレート３０ｂの冷却媒体供給マニホールド部材７０ａから冷却媒体供給連通孔４８ａに、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５３】
このため、図４に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔４４ａから第１金属セパレータ４０の酸化剤ガス流路５６に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５６に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３８のカソード電極５２に供給される。
【００５４】
燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４６ａから第２金属セパレータ４２の燃料ガス流路５８に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路５８に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３８のアノード電極５４に供給される。
【００５５】
従って、電解質膜・電極構造体３８では、カソード電極５２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極５４に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００５６】
次いで、電解質膜・電極構造体３８のカソード電極５２に供給されて消費された酸化剤ガス（排出酸化剤ガス）は、酸化剤ガス排出連通孔４４ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。排出酸化剤ガスは、図２に示すように、加湿器９４を流通して新たな酸化剤ガスを加湿した後、外部に排出される。一方、電解質膜・電極構造体３８のアノード電極５４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔４６ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。
【００５７】
また、一対の冷却媒体供給連通孔４８ａに供給された冷却媒体は、第１金属セパレータ４０及び第２金属セパレータ４２間の冷却媒体流路６０に導入される。冷却媒体は、一旦矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ａ方向に移動して電解質膜・電極構造体３８を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔４８ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。冷却媒体は、ラジエータ１００を流通する際に外気により冷却された後、燃料電池スタック１４に循環供給される。
【００５８】
この場合、本実施形態では、図５に示すように、燃料電池スタック１４の第２エンドプレート３０ｂ側にエアポンプ９０が配置される一方、前記燃料電池スタック１４の第１エンドプレート３０ａ側に加湿器９４が配置されている。さらに、燃料電池スタック１４の上方には、熱交換器９２が配置されている。このため、燃料電池スタック１４は、加熱器及び保温器として機能するエアポンプ９０、加湿器９４及び熱交換器９２により左右及び上方が囲繞されている。
【００５９】
従って、燃料電池システム１０は、構成の簡素化及び小型化を容易に図るとともに、燃料電池スタック１４を良好に保温することができ、前記燃料電池スタック１４の昇温速度を向上させることが可能になるという効果が得られる。
【００６０】
その上、燃料電池スタック１４の前方にラジエータ１００が配置されるとともに、前記ラジエータ１００の高さは、前記燃料電池スタック１４の高さに揃えて設定されている（図１参照）。これにより、ラジエータ１００の熱交換によって発生する排熱は、燃料電池スタック１４の前方に確実に吹き付けられ、前記燃料電池スタック１４の加熱及び保温が良好に遂行される。
【００６１】
しかも、酸化剤ガスの流れは、図５に示すように、ダクト部材１０６、エアポンプ９０、熱交換器９２及び加湿器９４を介して燃料電池スタック１４に至る一筆書きに設定されている。このため、配管同士の横断箇所がなく、パッケージ性が良好に向上するという利点がある。
【００６２】
また、本実施形態では、燃料電池スタック１４と熱交換器９２との間には、それぞれ長方形状の防風板９６ａ、９６ｂ及び９６ｃが開閉自在に配置されている。燃料電池スタック１４の暖機時には、防風板９６ａ、９６ｂ及び９６ｃが立位姿勢に配置されることにより、燃料電池スタック１４の上部と熱交換器９２の下部との間を覆って加熱空間を形成している。従って、燃料電池スタック１４の暖機処理が迅速に遂行可能になる。
【００６３】
一方、暖機開始から所定の時間が経過した後、又は、燃料電池スタック１４の温度や冷却媒体の温度が所定の温度に至った際、モータ９８ａ、９８ｂ及び９８ｃが駆動されて、防風板９６ａ、９６ｂ及び９６ｃが水平姿勢に配置されている（図６中、二点鎖線参照）。これにより、燃料電池スタック１４が必要以上に高温になることがなく、所望の温度に維持することができる。
【００６４】
なお、アクチュエータとして、モータ９８ａ、９８ｂ及び９８ｃを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、単一のモータとリンク機構の組み合わせやソレノイド弁等、種々のアクチュエータを採用することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…燃料電池システム              １２…燃料電池電気自動車
１２ｆ…フロントボックス            １４…燃料電池スタック
１６…燃料ガス供給装置              １８…酸化剤ガス供給装置
２０…冷却媒体供給装置              ２２…燃料電池
２４…ケーシング                    ３０ａ、３０ｂ…エンドプレート
３８…電解質膜・電極構造体          ４０、４２…金属セパレータ
４４ａ…酸化剤ガス供給連通孔        ４４ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
４６ａ…燃料ガス供給連通孔          ４６ｂ…燃料ガス排出連通孔
４８ａ…冷却媒体供給連通孔          ４８ｂ…冷却媒体排出連通孔
５０…固体高分子電解質膜            ５２…カソード電極
５４…アノード電極                  ５６…酸化剤ガス流路
５８…燃料ガス流路                  ６０…冷却媒体流路
８６ａ…燃料ガス供給配管            ８６ｂ…燃料ガス排出配管
８８ａ…酸化剤ガス供給配管          ８８ｂ…酸化剤ガス排出配管
９０…エアポンプ                    ９２…熱交換器
９２ａ…エア供給口                  ９２ｂ…エア排出口
９４…加湿器                        ９６ａ〜９６ｃ…防風板
９８ａ〜９８ｃ…モータ              １００…ラジエータ
１０２ａ…冷却媒体供給配管          １０２ｂ…冷却媒体排出配管
１０４…インテークダクト            １０６…ダクト部材
【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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