(57)【要約】【課題】簡単な構成で効率の良い暖房を実現する燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、エアコンプレッサ１２からの供給空気を燃料電池１０へ送るための給気配管１８ａを分岐して設けられた空調用配管５６を備える。空調用配管５６は、エアコンプレッサ１２と暖房ユニット５０とを接続する。エアコンプレッサ１２からの供給空気は、空調用配管５６を通じて暖房ユニット５０へ送られ、暖房ユニット５０から車室内へ送られる。【選択図】図１
2008123697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、前記燃料電池の空気極に空気を供給するエアコンプレッサと、を備える燃料電池システムであって、
前記エアコンプレッサからの供給空気の少なくとも一部を被空調室内に導く空調用配管を備え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に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記空調用配管へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量を調整する供給空気量調整手段であって、前記被空調室の暖房を行う場合に前記エアコンプレッサからの供給空気を前記空調用配管に送るように調整する供給空気量調整手段を備え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に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記燃料電池の空気極へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量を調整する供給空気量調整手段であって、前記燃料電池の発電停止中に前記エアコンプレッサからの供給空気を前記燃料電池の空気極に送らないように調整する供給空気量調整手段を備え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から３のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記燃料電池を冷却する冷却水の通る配管に設けられ、前記空調用配管を通る空気を温める熱交換器を備え、
前記熱交換器は、前記空調用配管を通り、前記被空調室内に送られる空気について予め設定された温度を得るために必要である場合に作動することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池と、前記燃料電池の空気極に空気を供給するエアコンプレッサと、前記燃料電池を冷却する冷却水の通る配管に設けられ、被空調室内へ送られる暖房用空気を温める熱交換器と、を備える燃料電池システムであって、
前記エアコンプレッサからの供給空気の少なくとも一部を前記被空調室内に導くことで、前記暖房用空気の温度調節において前記熱交換器を補完する空調用配管を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記空調用配管へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量と、前記燃料電池の空気極へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量と、を調整する供給空気量調整手段を備え、
前記供給空気量調整手段は、
前記被空調室の暖房を行う場合に前記エアコンプレッサからの供給空気を前記空調用配管へ送り、
前記燃料電池の発電停止中は前記エアコンプレッサからの供給空気を前記燃料電池の空気極に送らないように調整す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、空気調節に用いられる燃料電池システムに関し、特に、暖房に用いられる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源として固体高分子型燃料電池などの燃料電池を搭載する車両において、車室の暖房には、燃料電池を冷却する冷却水の熱を用いることが多い。図６に、従来技術において車室の暖房に利用される燃料電池システムの一例を示す。図６に示す燃料電池システムは、燃料電池１０、エアコンプレッサ１２、水素供給系１４、加湿モジュール１６、冷却水系２６、及び暖房ユニット３６を備える。
【０００３】
図６において、エアコンプレッサ１２は、給気配管１８ａ，１８ｂを介して燃料電池１０と接続され、燃料電池１０の空気極に空気を供給する。エアコンプレッサ１２からの供給空気は、給気配管１８ａ、加湿モジュール１６、及び給気配管１８ｂを通って燃料電池１０の空気極に供給される。燃料電池１０の空気極からの排出空気は、排気配管２０ａ、加湿モジュール１６、及び排気配管２０ｂを通って車外へ排出される。加湿モジュール１６は、燃料電池１０からの湿った排出空気を用いて燃料電池１０への供給空気を加湿する。水素供給系１４は、給気配管２２を介して燃料電池１０と接続され、燃料電池１０の水素極に水素を供給する。燃料電池１０の水素極から排出される気体は、排気配管２４を通って水素供給系１４に戻される。
【０００４】
図６において、冷却水系２６は、燃料電池１０を冷却する冷却水の循環路を備える。冷却水系２６は、ラジエータ２８、冷却水配管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ、切替バルブ３２、及びウォータポンプ３４を備える。冷却水は、ウォータポンプ３４によって冷却水配管３０ａを通って燃料電池１０へ送られる。燃料電池１０を通り、冷却水配管３０ｂに送り出された冷却水は、冷却水配管３０ｄを通って冷却水配管３０ａに戻るか、又は、冷却水配管３０ｃ、ラジエータ２８、及び冷却水配管３０ｅを通って冷却水配管３０ａに戻る。切替バルブ３２は、冷却水の温度が所定値以下のときは冷却水配管３０ｄを通る冷却水を冷却水配管３０ａに送り、冷却水の温度が所定値を超えると、ラジエータ２８で冷却された冷却水を循環路に送るため、冷却水配管３０ｅを通る冷却水を冷却水配管３０ａへ送るように、冷却水の経路を切り替える。
【０００５】
燃料電池１０において温められた冷却水の一部は、冷却水配管３０ｂから分岐した冷却水配管３８ａを通り、暖房ユニット３６の熱交換器４０へ送られる。暖房ユニット３６の熱交換器４０から送り出される冷却水は、冷却水配管３８ｂを通じて、冷却水配管３０ａを通る冷却水と合流する。
【０００６】
図６において、暖房ユニット３６は、ファン４４によって外気又は車室内の空気を取り込み、取り込んだ空気を熱交換器４０によって温め、温められた空気を車室内へ送る。熱交換器４０は、燃料電池１０において温められた冷却水が通る配管３８ａ，３８ｂを備え、この冷却水の熱を利用して車室内に送る空気を温める。ダンパ４２の開度を調節することで、熱交換器４０によって温められた空気と混合される、暖房ユニット３６内に取り込まれた外気又は車室内の空気の量を調節し、車室内へ送られる空気の温度を調節することができる。
【０００７】
内燃機関を駆動源とし、燃料電池を搭載しない車両においても図６の冷却水系２６及び暖房ユニット３６と同様に、内燃機関を冷却する冷却水の熱を用いて車室の暖房が行われることが多い。
【０００８】
一般に、燃料電池は内燃機関と比較して効率が良く廃熱が少ないため、図６に示すように燃料電池の冷却水を暖房の熱源として利用する場合、十分な暖房性能が得られないことがある。燃料電池の冷却水を暖房の熱源とするシステムにおいて暖房性能を補うために、特許文献１には、燃料電池の冷却水の熱量が不足する場合に、冷却水の熱に加えて、燃料電池の空気極への供給空気としてエアコンプレッサから吐出される高温の空気を燃料電池の空気極への供給空気の温度として適切な温度まで冷却するための熱交換器から放出される熱を用いて暖房用空気を暖める技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、燃料電池の空気極からの排出空気を暖房用空気として車室内に送る技術が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１１８３９６号公報
【特許文献２】特開２００２−５４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、エアコンプレッサから吐出される空気を熱交換器に通す際に熱損失が生じるため、暖房における熱の利用が効率的でない。また、特許文献１に記載の技術では、エアコンプレッサから吐出されたときの空気温度と燃料電池の空気極への空気の供給温度との差分の熱量しか暖房に利用できない。
【００１２】
また、特許文献２に記載の技術では、燃料電池の空気極からの排出空気を暖房用空気として利用するが、燃料電池の空気極からの排気の温度は、通常約７０度から約１００度の範囲にあり、特に低温環境下では十分な暖房性能が得られないことがあると考えられる。
【００１３】
また、特許文献２に記載の技術において車室の暖房を行うためには、燃料電池が発電を行わない場合でも燃料電池に空気を供給する必要がある。燃料電池が発電を行わないときに燃料電池に空気を送ると、燃料電池が過度に乾燥し、燃料電池の再始動の妨げになったり、燃料電池の性能劣化を早めたりする可能性がある。
【００１４】
以下の手段は、上記課題の少なくとも１つを解決することに貢献する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の空気極に空気を供給するエアコンプレッサと、を備える燃料電池システムであって、前記エアコンプレッサからの供給空気の少なくとも一部を被空調室内に導く空調用配管を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る燃料電池システムにおいて、さらに、前記空調用配管へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量を調整する供給空気量調整手段であって、前記被空調室の暖房を行う場合に前記エアコンプレッサからの供給空気を前記空調用配管に送るように調整する供給空気量調整手段を備えることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る燃料電池システムにおいて、さらに、前記燃料電池の空気極へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量を調整する供給空気量調整手段であって、前記燃料電池の発電停止中に前記エアコンプレッサからの供給空気を前記燃料電池の空気極に送らないように調整する供給空気量調整手段を備えることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る燃料電池システムにおいて、さらに、前記燃料電池を冷却する冷却水の通る配管に設けられ、前記空調用配管を通る空気を温める熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記空調用配管を通り、前記被空調室内に送られる空気について予め設定された温度を得るために必要である場合に作動することが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の空気極に空気を供給するエアコンプレッサと、前記燃料電池を冷却する冷却水の通る配管に設けられ、被空調室内へ送られる暖房用空気を温める熱交換器と、を備える燃料電池システムであって、前記エアコンプレッサからの供給空気の少なくとも一部を前記被空調室内に導くことで、前記暖房用空気の温度調節において前記熱交換器を補完する空調用配管を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る燃料電池システムにおいて、さらに、前記空調用配管へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量と、前記燃料電池の空気極へ送られる前記エアコンプレッサからの供給空気の量と、を調整する供給空気量調整手段を備え、前記供給空気量調整手段は、前記被空調室の暖房を行う場合に前記エアコンプレッサからの供給空気を前記空調用配管へ送り、前記燃料電池の発電停止中は前記エアコンプレッサからの供給空気を前記燃料電池の空気極に送らないように調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、簡単な構成で効率の良い暖房を実現する燃料電池システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態の燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す燃料電池システムは、例えば駆動源として燃料電池を利用する車両に搭載される。図１において、図６と同様の要素には同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
図１に示す燃料電池システムは、燃料電池１０、エアコンプレッサ１２、水素供給系１４、加湿モジュール１６、冷却水系２６、及び暖房ユニット５０を備える。図１に示す燃料電池システムは、エアコンプレッサ１２と加湿モジュール１６とを接続する給気配管１８ａを分岐して設けられた空調用配管５６を備える。空調用配管５６は、エアコンプレッサ１２と暖房ユニット５０とを接続する。給気配管１８ａと空調用配管５６との分岐点には、三方弁５８が設けられる。空調用配管５６には、温度調節バルブ６０が設けられる。暖房ユニット５０は、ファン５２及びダンパ５４を備える。
【００２５】
また、図１に示す燃料電池システムは、燃料電池システムの動作に関する各種の制御を行う制御部１００を備える。制御部１００は、例えば燃料電池１０や暖房ユニット５０、各種配管に設けられた図示しない温度センサや圧力センサなどのセンサの検出結果を取得し、その結果に基づいて燃料電池システムの各要素を制御する制御信号を生成し、各要素に対して送信する。例えば制御部１００は、燃料電池１０の停止、運転を指示したり、三方弁５８及び温度調節バルブ６０の開度や、ファン５２の回転数、ダンパ５４の開度などを制御したりする。制御部１００は、マイクロコンピュータ又はＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの演算装置によって実現できる。図１では、一部の制御信号線を省略して図示している。
【００２６】
暖房ユニット５０は、ファン５２によって空調用配管５６を通じてエアコンプレッサ１２からの供給空気を取り込むことができる。また、暖房ユニット５０は、ダンパ５４を開くことで、外気又は車室内の空気を取り込むことができる。暖房ユニット５０は、暖房ユニット５０内に取り込んだ空気をファン５２によって車室内へ放出することができる。ダンパ５４の開度を制御することで、暖房ユニット５０内部に取り込む外気又は車室内の空気の量を制御できる。
【００２７】
三方弁５８は、燃料電池１０及び暖房ユニット５０へ送られるエアコンプレッサ１２からの供給空気の量を調整する。空調用配管５６に設けられる温度調節バルブ６０の開度を制御することで、空調用配管５６を通って暖房ユニット５０へ送られる空気の温度を制御することができる。例えば、温度調節バルブ６０の開度をより小さくすると、空調用配管５６を通って暖房ユニット５０へ送られる空気の温度はより高くなる。温度調節バルブ６０を空調用配管５６に設けると、空調用配管５６を通って暖房ユニット５０へ送られる空気の温度を燃料電池１０へ送られる供給空気の温度よりも高くすることができる。燃料電池１０へ送られる供給空気と暖房ユニット５０へ送られる供給空気との間に温度差を設ける必要がない場合は、温度調節バルブ６０を、給気配管１８ａにおいてエアコンプレッサ１２の吐出口付近に設けても良い。
【００２８】
図２は、図１に示す実施形態の燃料電池システムにおいて、車室の暖房を行うときのエアコンプレッサ１２からの供給空気の流れを示す図である。図２で、矢印Ａは、エアコンプレッサ１２から給気配管１８ａ、加湿モジュール１６、及び給気配管１８ｂを通って燃料電池１０へ送られる供給空気の流れを示し、矢印Ｂは、エアコンプレッサ１２から給気配管１８ａ及び空調用配管５６を通って暖房ユニット５０に送られる供給空気の流れを示す。
【００２９】
図２（ａ）は、燃料電池１０が発電運転中である場合のエアコンプレッサ１２からの供給空気の流れを示す。この場合、三方弁５８の開度が制御され、燃料電池１０の空気極及び暖房ユニット５０の両方にエアコンプレッサ１２からの供給空気が送られる。燃料電池１０及び暖房ユニット５０へ送られる供給空気の割合は、燃料電池１０の要求出力及び暖房の設定温度などに基づいて決定される。
【００３０】
図２（ｂ）は、燃料電池１０が発電停止中である場合のエアコンプレッサ１２からの供給空気の流れを示す。この場合、三方弁５８の開度が制御され、エアコンプレッサ１２からの供給空気は、燃料電池１０へは送られず、暖房ユニット５０にのみ送られる。このようにすることで、燃料電池１０の運転停止中であっても、燃料電池１０の空気極に供給空気を送ることなくエアコンプレッサ１２からの供給空気を車室内の暖房に利用できる。
【００３１】
暖房ユニット５０から車室内へ送られる空気の温度は、三方弁５８及び温度調節バルブ６０の制御による空調用配管５６を通る供給空気の量及び温度の制御や、ファン５２の回転数及びダンパ５４の開度の制御による暖房ユニット５０内に取り込む空気の量の制御などを行うことで制御できる。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施形態の燃料電池システムの構成を示す図である。図３において、図１と同様の要素には図１と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図３に示す燃料電池システムは、暖房ユニット６２を備える。図３に示す暖房ユニット６２は、図６に示す従来の燃料電池システムと同様、燃料電池１０で温められた冷却水の通る冷却水配管３８ａ，３８ｂを備える熱交換器４０と、熱交換器４０によって温められた空気と混合される、暖房ユニット６２外から暖房ユニット６２内に取り込まれた空気の量を制御するダンパ４２と、を備える。また、図３に示す暖房ユニット６２は、暖房ユニット６２内に取り込む外気又は車室内の空気の量を調整するダンパ６４と、暖房ユニット６２内に空気を取り込み、取り込んだ空気を車室内に送るファン６６と、を備える。
【００３３】
図３を参照すると、本発明の第２の実施形態の燃料電池システムにおいて、暖房を行う場合、ダンパ６４を開いて外気又は車室内の空気を暖房ユニット６２に取り込み、取り込んだ空気を熱交換器４０によって温め、温められた空気を車室内へ送る。本発明の第２の実施形態の燃料電池システムにおいて、空調用配管５６を通じて暖房ユニット６２に送られるエアコンプレッサ１２からの供給空気は、熱交換器４０による暖房を補完するものである。例えば、外気又は車室内の空気を取り込んで熱交換器４０によって温めるだけでは暖房ユニット６２から車室内へ送られる暖房用空気が設定温度に達しない場合に、空調用配管５６を通じてエアコンプレッサ１２からの供給空気を暖房ユニット６２へ取り込む。また、例えば、エアコンプレッサ１２からの供給空気を暖房ユニット６２へ取り込むことで、熱交換器４０のみを用いて車室内へ送られる暖房用空気を温める場合と比較して、暖房用空気についてより早く設定温度を得ることができる場合がある。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施形態の燃料電池システムにおいて、車室の暖房を行うときのエアコンプレッサ１２からの供給空気の流れを示す図である。図２と同様、図４において、矢印Ａは、エアコンプレッサ１２から給気配管１８ａ、加湿モジュール１６、及び給気配管１８ｂを通って燃料電池１０へ送られる供給空気の流れを示し、矢印Ｂは、エアコンプレッサ１２から給気配管１８ａ及び空調用配管５６を通って暖房ユニット６２に送られる供給空気の流れを示す。
【００３５】
図４（ａ）は、燃料電池１０の発電運転中であって、エアコンプレッサ１２からの供給空気を車室内の暖房に利用しない場合の供給空気の流れを示す。この場合、三方弁５８の開度が制御され、エアコンプレッサ１２からの供給空気は、燃料電池１０にのみ送られ、暖房ユニット６２には送られない。この場合、ダンパ６４を開くことで暖房ユニット６２内に取り込まれた外気又は車室内の空気を熱交換器４０で温め、温められた空気が暖房用空気として車室内へ送られる。図４（ａ）に示すように、燃料電池１０のみにエアコンプレッサ１２からの供給空気が送られるのは、例えば、熱交換器４０を利用するだけで暖房用空気について設定温度を得るのに十分である場合や、燃料電池１０の要求出力を得るためにエアコンプレッサ１２からの供給空気をすべて燃料電池１０に送る必要がある場合である。
【００３６】
図４（ｂ）は、燃料電池１０の発電運転中であって、エアコンプレッサ１２からの供給空気を車室内の暖房に利用する場合の供給空気の流れを示す。この場合、三方弁５８の開度が制御され、燃料電池１０の空気極及び暖房ユニット６２の両方にエアコンプレッサ１２からの供給空気が送られる。このとき、空調用配管５６を通って暖房ユニット６２内に取り込まれた供給空気と、必要に応じてダンパ６４を開くことで暖房ユニット６２内に取り込まれた空気と、を混合した空気が熱交換器４０で温められ、車室内へ送られる。例えば、熱交換器４０を利用するだけでは車室内に送られる暖房用空気について設定温度を得るのに十分でないと判断される場合に、図４（ｂ）に示すように燃料電池１０及び暖房ユニット６２の両方にエアコンプレッサ１２からの供給空気が送られる。熱交換器４０を利用するだけでは車室内に送られる暖房用空気について設定温度を得るのに十分でないと判断されるのは、例えば、暖房運転を開始してから所定時間が過ぎても車室内へ送られる暖房用空気の温度が設定温度に達しない場合や、暖房運転中の暖房ユニット６２における熱交換器４０で温められた空気の温度が予め設定された温度よりも低い場合などである。
【００３７】
図４（ｃ）は、燃料電池１０の発電停止中のエアコンプレッサ１２からの供給空気の流れを示す。燃料電池１０の発電停止中は、三方弁５８の開度が制御され、エアコンプレッサ１２からの供給空気は、燃料電池１０には送られず、暖房ユニット６２にのみ送られる。燃料電池１０の発電停止中は、図３に示す冷却水系２６の動作も停止するため、冷却水配管３８ａ，３８ｂを通る冷却水の熱を利用する熱交換器４０によって車室内へ送られる暖房用空気を温めることはできない。よって、この場合、暖房ユニット６２は、空調用配管５６を通じてエアコンプレッサ１２からの供給空気を取り込み、取り込んだ供給空気を車室内へ送る。このようにすることで、燃料電池１０の発電停止中であっても車室内の暖房を行うことができ、かつ、燃料電池１０の空気極に供給空気を送ることなくエアコンプレッサ１２からの供給空気を車室内の暖房に利用できる。
【００３８】
第２の実施形態の燃料電池システムにおいて、暖房ユニット６２から車室内へ送られる空気の温度は、三方弁５８及び温度調節バルブ６０の開度、ダンパ６４の開度、ファン６６の回転数、ダンパ４２の開度などを制御することで制御できる。
【００３９】
以下、図３を参照し、本発明の第３の実施形態の燃料電池システムについて説明する。本発明の第３の実施形態の燃料電池システムの構成は、図３に示す第２の実施形態の燃料電池システムと同様である。
【００４０】
第２の実施形態の燃料電池システムでは、空調用配管５６を通じて暖房ユニット６２内に取り込まれるエアコンプレッサ１２からの供給空気は、熱交換器４０による暖房を補完するものである。これに対して、第３の実施形態の燃料電池システムでは、車室内の暖房を行う場合、暖房ユニット６２は、原則として熱交換器４０を作動させずに、空調用配管５６を通じて取り込んだエアコンプレッサ１２からの供給空気を、必要に応じてダンパ６４を開いて取り込んだ外気又は車室内の空気と混合し、温度調節した上で車室内へ送る。
【００４１】
熱交換器４０は、エアコンプレッサ１２からの供給空気を利用するだけでは車室内へ送られる暖房用空気が設定温度に達しない場合など、エアコンプレッサ１２からの供給空気を利用した暖房を補完する必要がある場合に作動させられる。例えば、低温環境下などにおいて、温度調節バルブ６０の開度を小さくしても供給空気について必要な温度が得られないときに熱交換器４０を作動させ、暖房ユニット６２内に取り込まれた空気を温める。また例えば、暖房運転を開始してから所定時間が過ぎても暖房ユニット６２から車室内へ送られる暖房用空気の温度が設定温度に達しない場合に、熱交換器４０を作動させる。
【００４２】
熱交換器４０を作動させた後、暖房用空気が設定温度に達して所定時間が経過した場合や、設定温度がユーザによって低く変更された場合など、熱交換器４０を用いて暖房ユニット６２内の空気を温める必要がなくなった場合は、熱交換器４０を停止させることができる。
【００４３】
熱交換器４０の作動及び停止の切り替えは、例えば、熱交換器４０を通る冷却水配管３８ａに図示しないバルブを設け、このバルブの開閉を切り替えることで実現できる。熱交換器４０を作動させる場合は、前述のバルブを開いて冷却水配管３８ａ，３８ｂを通じて燃料電池１０で温められた冷却水を熱交換器４０に送り、熱交換器４０を停止させる場合は、前述のバルブを閉じて冷却水配管３８ａ，３８ｂ内の冷却水の流れを止め、燃料電池１０で温められた冷却水を熱交換器４０に送らないようにする。
【００４４】
第３の実施形態の燃料電池システムにおける暖房運転中のエアコンプレッサ１２からの供給空気の流れは、図２を参照して説明したのと同様に、燃料電池１０の発電運転中は燃料電池１０及び暖房ユニット６２の両方に供給空気が送られ（図２（ａ））、燃料電池１０の運転停止中は暖房ユニット６２のみに供給空気が送られる（図２（ｂ））。燃料電池１０の運転停止中は、熱交換器４０は作動されないが、エアコンプレッサ１２からの供給空気を利用した暖房は行うことができる。また、第３の実施形態においても、燃料電池１０の運転停止中に、燃料電池１０に供給空気を送ることなく、エアコンプレッサ１２からの供給空気を利用した暖房を行うことができる。
【００４５】
第３の実施形態の燃料電池システムにおいて、暖房ユニット６２から車室内へ送られる空気の温度は、三方弁５８及び温度調節バルブ６０の開度、ダンパ６４の開度、ファン６６の回転数、熱交換器４０の作動又は停止、ダンパ４２の開度などを制御することで制御できる。
【００４６】
上述の第１から第３の実施形態において、空調用配管５６は、エアコンプレッサ１２と加湿モジュール１６との間を接続する給気配管１８ａを分岐させて設けられる。他の実施形態では、図１及び図３に示す燃料電池システムにおいて、給気配管１８ａを分岐させる代わりに、加湿モジュール１６と燃料電池１０との間を接続する給気配管１８ｂを分岐させて空調用配管５６を設けても良い。こうすると、加湿モジュール１６によって加湿された供給空気を暖房ユニットに送ることができる。したがって、このような実施形態によると、空調用配管５６を通じて暖房ユニット内に取り込まれる供給空気の量と、ダンパ５４（図１）又はダンパ６４（図３）を開くことで暖房ユニット内へ取り込まれる外気又は車室内の空気の量と、を調整することで、車室内へ送る空気の温度だけでなく湿度の調節を行うこともできる。
【００４７】
以上で説明した実施形態では、エアコンプレッサからの供給空気を燃料電池の空気極へ送るための配管を分岐させて空調用配管５６を設ける。他の実施形態では、図１及び図３に示す燃料電池システムにおいて、図５に示すように、エアコンプレッサ１２からの供給空気を燃料電池１０へ送るための給気配管１８ａと、暖房ユニットとエアコンプレッサ１２とを接続する空調用配管５６と、を別個に設けても良い。図５では、エアコンプレッサ１２、空調用配管１８ａ、及び空調用配管５６に関する要素以外の燃料電池システムの要素は省略して図示する。このような実施形態では、空調用配管５６及び給気配管１８にはそれぞれの配管を通る供給空気の量を調節するバルブ６８，７０が取り付けられ、それぞれの配管を通る供給空気の量が独立に調節される。バルブ６８，７０の開度を制御して、図２及び図４を参照して説明した供給空気の流れと同様、必要に応じて燃料電池１０及び暖房ユニットの両方、又はいずれか一方のみにエアコンプレッサ１２からの供給空気を送ることができる。空調用配管５６を通る空気の量を調節するバルブ６８は、供給空気量を調節すると共に、供給空気の温度を調節する温度調節バルブとしても機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の１つの実施形態の燃料電池システムの構成の例を示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態の燃料電池システムにおいて、エアコンプレッサからの供給空気の流れの例を示す図である。
【図３】本発明の１つの実施形態の燃料電池システムの構成の例を示す図である。
【図４】本発明の１つの実施形態の燃料電池システムにおいて、エアコンプレッサからの供給空気の流れの例を示す図である。
【図５】本発明の１つの実施形態の燃料電池システムにおいて、エアコンプレッサからの供給空気が通る配管の構成の例を示す図である。
【図６】従来技術において車室の暖房に利用される燃料電池システムの構成の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  燃料電池、１２  エアコンプレッサ、１４  水素供給系、１６  加湿モジュール、１８ａ，１８ｂ，２２  給気配管、２０ａ，２０ｂ，２４  排気配管、２６  冷却水系、２８  ラジエータ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ  冷却水配管、３２  切替バルブ、３４  ウォータポンプ、３６，５０，６２  暖房ユニット、３８ａ，３８ｂ  冷却水配管、４０  熱交換器、４２，５４，６４  ダンパ、４４，５２，６６  ファン、５６  空調用配管、５８  三方弁、６０  温度調節バルブ、６８，７０  バルブ、１００  制御部。
【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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